面向设施农业的背负式喷杆喷雾机结构改进与性能试验

针对设施农业病虫害问题更加突出,而植保喷雾机械仍以背负式手动喷雾机为主等现象,对常规背负式喷雾机的混药方式和喷杆结构进行改进,采用后混式在线混药,设计具有伸缩、展叠、升降等功能的喷杆架,可实现多喷头组合式喷雾。同时对改进后的喷雾机雾量分布均匀性进行试验,结果表明,喷雾机工作压力为0.4MPa,喷雾高度为750mm,喷头间距为500mm。喷杆水平布置时多喷头雾量分布变异系数为5.8%,均匀性较好,垂直布置时雾量分布变异系数为15.5%,虽略高于国家标准,但可通过增加喷雾压力或调节喷头间距满足喷雾均匀性要求。该设计既具有手动喷雾机结构简单、携带轻便的特点,又具有大型喷雾机施药精准、工作效率高的特点,适合设施农业的工作环境和病虫害防治。     

3WP-1350双药液双管路喷雾机喷雾系统设计

喷雾系统是喷杆喷雾机最主要的部分之一,特别是针对棉花落叶催熟剂的喷洒,其设计是实现精准施药的关键。整个喷雾系统以拖拉机带动低压隔膜泵来产生压力,通过管路把药液输送到喷头,实现喷雾作业。基于对双药液双管路喷雾机喷雾系统的设计,为后续喷雾机的研制提供有价值的参考。     

高地隙喷雾机可伸缩式喷杆设计

目前，国内高地隙喷雾机普遍存在喷杆工作喷辐相对固定、不能够根据实地工作条件进行灵活调节等问题。为此，设计了一种可伸缩式喷杆，喷辐可调，且在设定喷辐后分别固定在内外框架上的喷管可以利用管内药液的压力进行自动对接，并可根据实际的应用环境在一定的范围内选择不同的喷幅进行施药工作。同时，利用三维软件建立模型并运用仿真软件对喷杆进行有限元分析，搭建简易的喷架模型，针对对接装置的相对位置进行误差测量与分析。仿真结果表明：喷架力学结构合理，喷辐可以按照设计要求进行准确的改变，为解决目前高地隙喷雾机喷杆存在的问题提供了一种方案。     

喷杆式喷雾机关键部件设计与研究

随着保护性耕作技术的推广,大型喷杆式喷雾机的需求逐渐增加,为克服目前国内普遍使用的喷杆式喷雾机喷幅小、喷杆架升降连续性差、喷杆平衡机构复杂等突出问题,对3WF-1000型喷杆式喷雾机的关键部件进行了设计,通过对升降、喷杆架平衡等机构进行了理论分析和机构设计,使之具有升降机构工作更加连续稳定、平衡调节简单有效等优点。同时,进行了不同压力对分布均匀性影响的试验,结果表明,在喷雾机标准工作压力0.4MPa、喷雾高度500mm时,沿喷杆方向的多喷头雾量叠加均匀性变异系数为3.5%,喷雾均匀性较好。该研究为后续喷杆式喷雾机的研究提供了一定的参考。     

喷雾机喷杆压力损失及对喷雾质量的影响

运用流体力学理论,对喷雾机喷杆压力损失进行了分析。在对喷杆中液体的流动模型作出假设的基础上,结合具体参数分析了喷杆中的液流状态,确定了喷杆压力损失的范围。确定了ALLMAN200型喷杆式喷雾机单个喷杆上压力损失的范围,用实验对计算结果进行了验证。利用激光粒度仪研究了压力损失对XR系列喷头雾滴径谱分布的影响,指出压力损失对喷雾质量的影响程度应根据具体条件确定,不能一概忽略不计。     

高地隙喷杆喷雾机发展现状与应用普及趋势分析

随着我国农业机械化水平不断提高，应用与普及适合于高秆农作物病虫害防治的农业植保机械是解决高秆类作物中后期施药难、施药效果差的重要发展趋势。通过高地隙喷杆喷雾机的国内外发展现状，提出了高地隙喷杆喷雾机发展的必要性，分析了高地隙喷杆喷雾机应用普及趋势，对应用普及高地隙喷杆喷雾机，促进高地隙植保机械发展具有一定的参考。     

3WX-400型悬挂式喷杆喷雾机

该机由中国农业机械化科学研究院耕作种植机械研究所研制。使用灵活、操作简单，适用于各种旱田农作物的病虫害防治、喷洒叶面肥料和除草剂。喷雾机管路采用不锈钢等特殊材料，耐腐蚀性能优异；液泵采用双缸隔膜泵，工作压力稳定，喷雾均匀。喷杆高度可调，分配阀布置利于拖拉机驾驶员操作。喷射部件采用防滴喷头，以避免管路中残留药液滴漏。     

PWM间歇喷雾变量喷施系统中的压力损失和液压冲击

在PWM间歇喷雾式变量喷施系统中,流量变化会引起喷杆各管路中的压力损失的变化,电磁阀的快速启闭会在管路中形成液压冲击,致使各喷头的实际喷雾压力发生波动,导致其喷施流量和雾化特性出现畸变。为揭示其管路压力损失的变化特性和液压冲击特性,构建了一套PWM间歇喷雾式变量喷施系统,并对其进行了流体动力学分析,确定了不同喷雾流量下的管路药液流态,建立了压力损失和液压冲击的计算模型,分析了0.3 MPa设定喷杆压力下的管路压力损失变化范围和液压冲击幅度,并进行了实际试验测试。结果表明:在0.3 MPa设定喷杆压力下,同一喷头前端管路的压力损失的变化幅度可达140 kPa,不同喷头间的实际喷雾压力差异可达25 kPa,由于电磁阀快速启闭而引起的液压冲击幅值可达170 k Pa。     

苗期玉米间歇变量施药控制系统设计与试验

针对苗期玉米连续式施药易造成农药浪费问题,研制了喷杆式喷雾机间歇施药控制系统。基于施药机整机及液压系统构成,搭建了以PLC控制器为核心的硬件控制系统,通过超声传感器实时检测目标苗株,建立了作物高度(即物距)与其受药时长、单位时间喷药量的关系模型。为稳定系统压力、降低管路扰动影响,开发了基于PID算法的压力闭环控制策略,通过MatLab仿真确定了控制参数K_p、K_i、K_d分别为0.01、50、0.05。台架试验结果表明:系统的变量施药控制精度相对误差在±5.57%以内,压力闭环控制精度相对误差在±4.71%以内,间歇变量施药控制系统具有较好的流量控制精度及压力稳定性,满足作业要求。     

钢索约束下喷杆臂的动力学行为数值模拟与试验

针对中小型喷杆喷雾机在田间作业时受障碍物激励，钢索约束下的喷杆臂易产生急停振荡，影响施药效果的问题，开展钢索约束的下喷杆臂动力学行为建模与试验研究。首先，建立钢索约束的下喷杆臂动态响应理论模型。然后在搭建的钢索约束下的喷杆臂振动试验系统上，研究在阶跃激励作用下喷杆臂的动态行为。采用多通道动态测试系统获取喷杆运动的时域响应特性，验证钢索约束的下喷杆臂动态响应理论模型的仿真结果，仿真结果与实验结果的相关系数最小值为0.910 4，最大相对误差为10.44%。建立的模型和实验结果为后续基于变阻尼的喷杆臂振动平衡控制研究奠定基础。     

大型自走式喷雾机喷杆研究现状及发展趋势分析

高地隙自走式喷杆喷雾机是田间施药机械的主要机型,而喷杆是实现喷雾稳定作业的关键机构。近年来,为提高高地隙自走式喷雾机喷杆的精准施药水平,喷杆结构不断得到优化,喷杆减振、平衡技术日趋成熟。本文阐述了喷杆的平面、三角形立体和梯形立体等3种桁架结构,分析国内外自走式喷雾机喷杆的主要结构参数以及减振装置和智能控制系统的技术现状,概述了喷杆在减振、平衡和位姿检测方面的主要研究成果。据统计20m以上喷幅的喷雾机仅占比6.79%,10~14.9m喷幅占比73.30%,表明国内以小型喷杆为主,大型喷雾机占比小。分析了国内喷杆存在的主要问题,指出我国喷杆的发展趋势,即优化喷杆结构、加强喷杆系列产品开发、设置多级多点减振机构、提高自平衡控制水平、实现位姿智能监测调整,为我国喷杆进一步的结构优化和性能提升提供了参考。     

喷杆喷雾机智能控制系统设计及试验

为提高喷雾均匀性和农药的有效利用率,针对大田作物施药的农艺要求,设计了一种安装于大田常用喷杆喷雾机的喷雾机智能控制系统,并介绍总体方案和工作原理。该系统主要包括变量施药、喷杆高度自动调节等功能,变量施药系统通过变量调节阀调节喷雾流量,通过喷雾量与作业速度自适应控制模型,实现作业过程中药液均匀喷施;喷杆高度调节系统采用超声波传感器检测喷头与作物顶端的距离,根据设定的目标高度,控制电动缸动作,调节喷杆高度。试验表明:变量喷雾控制系统能够根据设定喷量和作业速度的变化准确发出调控指令,控制流量调节阀动作进行流量调节,提高了喷雾作业的均匀性,喷雾精度误差最小为2.24%,能够有效提高喷药作业质量;喷杆高度调节最大误差为5.40%,提高了喷杆与作物顶端距离调整的准确度。     

风幕式喷杆喷雾雾滴特性试验

为了研究不同工作参数对风幕式喷杆喷雾雾滴粒径和速度分布的影响,本文运用PIV和Winner318型激光粒度分析仪对不同工况下的风幕式喷杆喷雾气液两相流场进行了测试,分别对雾滴粒径、速度分布进行试验测试并利用正交试验分析和讨论。结果表明:风幕出风口风速、风幕出风口与喷头相对位置对风幕式喷杆喷雾雾滴粒径影响显著,风幕出风口风速对风幕式喷杆喷雾雾滴运动速度影响显著,改变水平距离对雾滴运动速度的影响较为显著。通过正交试验得出风幕式喷杆喷雾雾滴粒径和速度最佳工况:在喷雾压力p=0.5 MPa下,喷头与风幕出风口的水平距离Dx=60mm、喷头与风幕出风口的垂直距离Dz=190mm、喷头角度θ=5°、风机转速n=2 746r·min-1。该研究可为进一步研究风幕式喷杆喷雾雾滴特性及风幕式喷杆喷雾机的研发提供参考。     

施药机压力波动特性研究

施药机械在变量施药过程中,通过控制回流管路电动球阀的开度对喷头流量和压力进行控制,但喷头的关闭会引起施药管路压力的波动、流量的变化。为了研究压力波动特性,搭建施药性能仿真试验台,在不同回流比例下进行压力波动特性试验。结果表明,压力波动值与回流比例之间有直接的关系;在相同回流比例下,关闭的喷头数目越多,管路中的压力波动量越大;在不同回流比例条件下,最佳的回流比例是3∶2,建议小型回流控制施药机械采用该回流比例值。     

3WGZ-2000型高架自走式喷雾机

新农通用机械厂在参照国内外机型的基础上，研制出３WGZ－２０００型高架自走式喷雾机。该机主要由机架、发动机、驾驶室、行走系统、转向系统、传动系统、喷药系统组成。工作原理：发动机通过传动系统将动力传到行走系统，驱动喷雾机行走，由变速箱通过动力输出皮带轮带动水泵吸水加压，通过管路喷头实施喷雾作业，喷杆的高低可调，后轮距可调，另设水泵完成加水作业。１主要参数工作幅宽（m）１６轮距调节范围（m）１．８～２．２５离地间隙（mm）１０５０喷药架离地间隙（mm）５００～１０８０药箱容积（L）２０００配套动力（kW）３８…     

喷杆高度调节系统设计与试验

对喷杆高度进行调节是提高喷杆喷雾机喷雾质量的有效途径。为了使喷杆喷雾机在大田喷雾作业过程中喷雾高度能够随田间地面的起伏变化而变化,设计了3段式的高度自动调节喷杆,采用3个安装在3段喷杆上的接触传感器实时检测喷杆与地面的高度,通过控制器控制液压油缸来调整每段喷杆的高度,从而达到仿形的目的。同时,对喷杆喷雾机的总体布局结构、高度检测关键部件和液压控制系统原理进行了设计分析,阐述了喷杆仿形原理,设计了喷杆高度调节控制系统,并通过试验检测喷杆高度变化范围和田间仿形效果。试验表明,延时时间T1为1s时,喷杆高度能够平稳地保持在45~53.3cm,并且在喷雾机行走速度不大于4.02km/h的情况下,喷杆高度调节系统能够很好地实现大田喷杆仿形功能。     

3WX-2000HS型自走式喷杆喷雾机施药效果试验初报

为了解自走式喷杆喷雾机对水稻常用病害的防治效果及作业效率,以3WX-2000HS型自走式喷杆喷雾机为例,采用对比试验的方法,调查其防治稻瘟病、穗颈瘟、纹枯病的效果及水稻的产量。试验结果表明,丰茂3WX-2000HS型自走式喷杆喷雾机的施药效果较好,虽然对水稻苗有一定压损,但增产效果明显。     

果园喷雾机五指式喷筒流场数值模拟与分析

为提高果园风送式喷雾机喷幅及整体施药效果,在课题组前期研究基础上设计了一种新型五指式喷筒。通过CFD仿真模拟对五指式喷筒内部的流场进行数值分析,对不同风机转速下喷筒进出口风速和Z=0截面上速度、压力展开对比分析。仿真结果表明:在风机3个转速下(1 450、1 080、960r/min),喷筒进口风量随风机转速的增大随之增加;各个转速下喷筒进出口流量差值很小,从而确定仿真结果可靠;五指式喷筒各个出风口风量相等;五指式的喷筒中气流出现紊流的区域较小,风速分布均匀,五指式喷筒内部压强分布均匀,各出风口之间变异较小。减少了风机能量损失,扩大喷雾机喷幅,满足了果园风送喷雾机的设计要求。     

喷杆式喷雾机的研究

喷杆式喷雾机是大田植保作业应用最为广泛的机型.为此,在国内外有关研究的基础上,针对喷杆式喷雾机的喷杆与喷头系统、风力辅助喷雾系统、喷幅指示系统及带状喷雾等几个方面在设计和使用过程中常见问题进行了简要论述,为喷杆式喷雾机的研究提供参考依据.     

“Π”型循环喷雾机设计

针对篱壁式种植葡萄缺乏病虫害防治专业施药机具,农药利用率低等问题,设计了能够将未沉积在靶标上的农药雾滴截留回收再利用的"Π"型循环喷雾机,并测试了该喷雾机的药液回收率与冠层中药液沉积分布状态。结果显示:两侧喷杆交错喷雾和喷头上仰能够提高药液回收率44.0%和18.4%,并能够增加冠层内部与叶片背面药液沉积量。栅格端面罩盖能够有效改变气流方向,提高药液回收率10%以上。