果园风送式喷雾机仿形喷雾试验研究

为研究果园风送式喷雾机风速及雾量垂直分布对雾滴在果树冠层内穿透沉积的影响,本文通过调整喷雾机导流板角度及喷头喷雾角度,并测量风速及雾量的垂直分布,使其分布曲线与果树冠层轮廓匹配.试验结果表明,当风速及雾量垂直分布呈单边纺锤形、并与现代化种植模式果树纺锤形树冠轮廓吻合时,雾滴在果树冠层中各部分枝叶正反面都有充分而均匀的沉积,因此,通过调节风速及雾鼍垂直分布使与果树冠形匹配,是提高雾滴在冠层中沉积分布均匀性的有效途径.     

丘陵果园自走式小型靶标跟随喷雾机设计与试验

针对丘陵果园传统大型施药装备入园难、施药劳动强度大、作业效率低及药液浪费严重等问题，根据丘陵果园农艺特点和病虫害防治需求，设计一种丘陵果园自走式小型靶标跟随喷雾机，可配合植保无人机作业，提升果树冠层药液覆盖效果。喷雾机上集成靶标探测追踪系统与自主导航系统，靶标跟随喷雾机构采用双喷头联动式设计，喷雾角度与高度的调节范围根据雾滴运动规律进行确定，实现了果园植保自主作业。果园试验结果表明，对靶喷雾时果树冠层不同高度叶片正面的平均雾滴沉积个数变异系数为34.22%，同一高度不同采样点叶片正面的平均雾滴沉积个数变异系数为34.56%，相比于非对靶喷雾，喷施用水量、地面流失量与冠后飘移流失量分别降低26.70%、84.93%和53.50%，在减少药液浪费的同时，有效提高了果树冠层中下部叶片正面的雾滴分布均匀性。     

高构架玉米喷雾机门式喷雾系统

为对玉米植株中下部病虫害进行有效防治,设计了将吊杆喷雾装置与横喷杆相结合的门式喷雾系统。通过理论与试验方法确定了主要结构及性能参数:顶喷头与吊杆喷头分别选用80°和110°扁扇喷头,"Y"形支管与吊杆夹角为20°,吊杆长度为1 200 mm,在竖直方向上对作物植株的喷幅为1 150 mm。试验台试验表明:与常规横喷杆喷雾结构相比,在相同喷雾量下该系统对玉米上层与中层叶片正面单位面积雾滴沉积量提高了12.5%以上;吊杆喷雾装置的设计显著提高了玉米植株中层叶片背面与下层叶片正面及背面的雾滴沉积;吊杆喷雾装置与横喷杆的结合,提高了雾滴在植株不同高度水平层面的沉积均匀性。     

风送喷雾辅助气流对雾滴粒径影响规律研究

风送喷雾技术被广泛运用在果园喷雾机研究中,辅助气流能够对雾滴进行二次雾化以进一步降低雾滴粒径。为进一步研究扇形喷头与辅助气流的角度和距离对雾滴粒径的影响,设计了一种喷头角度和喷头距离可调的喷雾装置,研究了喷头角度、喷头距离和喷雾压力对雾滴粒径的影响规律。结果表明：在辅助气流作用下,喷雾压力增大,雾滴粒径呈现降低趋势,但雾滴粒径均匀度先减小后增大;当喷雾压力0.3MPa、喷头角度10°～20°、喷头距离约为95mm时,雾滴粒径明显降低但雾滴粒径均匀度变大,雾滴粒径相对无辅助气流作用降低了10.35%。     

矮化密植果园摇摆变量喷雾机参数响应面法优化

针对矮化密植果园作业特点,设计了一种具有多角度变速摇摆喷头功能的电力驱动果园喷雾机。基于Box-Behnken原理设计四因素三水平的中心组合试验,并结合响应面分析法研究了喷雾流量、喷雾距离、喷雾机行走速度和喷头摆动速度对雾滴分布均匀性的影响;以雾滴分布变异系数为响应值创建二次多项式模型,并利用软件Design-Expert 8.0对模型进行分析和优化,得到喷雾参数的最佳组合。结果表明：各因素对喷雾分布变异系数的影响大小顺序依次是：喷头摆动速度、喷雾距离、喷雾流量、喷雾机行走速度;喷雾参数的最佳组合为：喷雾流量375.20mL/min、喷雾距离1.72m、喷雾机行走速度0.14m/s、喷头摇摆速度16.19（°）/s,此时雾滴分布变异系数为11.471%。     

远射程喷雾机喷雾参数优化与试验

针对远射程喷雾机作业参数选择不当导致施药过程中药液在果树冠层附着率低及浪费等问题，以3WF-100型远射程喷雾机为试验平台，研究喷雾距离、喷射角度、喷雾压力3个因素对果树药液附着性能的影响。通过单因素试验确定3个因素取值范围，利用三因素三水平的Box-Behnken Design响应面试验分析得到了优化的远射程喷雾机喷雾参数。结果表明：当喷雾压力为0.3～0.5MPa时，雾滴沉积覆盖率达到峰值，叶面为52.5%～71.8%,叶背为27.6%～32.4%;喷射角度为30°～60°时，雾滴流可覆盖果树冠层范围；喷雾距离为2.5～3.5m时，果树药液附着均匀性及雾滴沉积密度均较高。响应面试验方差分析得知：3个因素与喷雾效果呈极显著相关(P<0.01),远射程喷雾机对果树施药作业的优化参数组合为喷雾距离2.5m、喷射角度54°、喷雾压力0.48MPa时雾滴沉积量为7.09μL/cm²,提升了远射程喷雾机的施药效果。     

温室摇摆式变量弥雾机喷雾参数响应面法优化

设计了具有喷头变速摇摆功能和自动进、排药功能的温室摇摆式变量弥雾机。为验证和优化喷雾机的施药效果,以喷雾流量、喷雾距离、喷雾机行走速度和喷头摆动速度为自变量,雾滴分布变异系数为响应值,根据Box-Behnken试验设计原理,采用四因素三水平响应面分析方法,并利用Design-Expert软件建立数学模型,对各因素及其交互作用进行分析。结果表明：4个因素的影响显著性由大到小依次为：喷头摆动速度、喷雾机行走速度、喷雾距离、喷雾流量;喷雾机的最佳喷雾参数为：喷雾流量185mL/min、喷雾距离2m、喷雾机行走速度8cm/s和喷头摆动速度5(°)/s,此时雾滴分布变异系数为1.632%。     

多气流协同式果园V形防飘喷雾装置设计与试验

为提高果园风送式喷雾靶标区域沉积量,减少果树行间雾滴飘移,在常规气流辅助喷雾基础上,设计了一种多气流协同式V形防飘喷雾装置,通过CFD仿真验证其防飘效果.以V形风场风速、横风风速、喷雾压力为因素,分别进行单因素和三因素三水平的苹果树冠层雾滴飘移沉积试验,探析多气流V形风场对雾滴冠层沉积效果的影响规律.结果表明,当横风风...     

施药技术参数对旋翼植保无人机喷雾特性的影响

植保无人机的高质量作业是农业航空实现精准作业的前提,因此对喷雾系统作业特性进行研究显得尤为重要。为了探究影响植保无人机喷雾质量的因素,本研究应用喷雾性能综合试验台（吉林省农业机械研究院研制）对无人机在不同旋翼转速、喷雾高度、离心喷头转速情况下的雾滴沉积分布、雾滴粒径进行了试验测试并对12组试验的沉积特性和粒径数据进行了回归分析。结果表明,同组参数的3次重复试验一致性较好,雾滴发生明显飘移且最大有效沉积率为46.31%,最小为31.74%,由此雾滴有效沉积率均低于50%;对比雾滴粒径D_V10、D_V50和D_V90的回归分析结果,喷雾高度P值大于0.5,喷头转速和旋翼转速P值小于0.5,由此可知,喷雾高度对沉积量影响极显著,但对雾滴粒径的影响不显著;喷头转速和旋翼转速对雾滴粒径影响极显著,而对沉积量影响不显著。本研究试验结果可为提高无人机作业质量和喷洒效率提供理论依据及数据支撑。     

履带风送式喷雾机的设计与试验

果园病虫害防治是果园生产中重要的环节之一,目前果园规模增大,病虫害加剧,防治过程中大量喷施农药,造成农药浪费污染环境,并占用大量劳动力。针对此现状,设计了一种距离可调和方向可控的定向对靶喷雾机。该机根据果树高度和树冠大小,调节喷头位置和喷施方向,利用离心式风机实现阵列式送风对雾滴进行二次雾化,并可根据喷施要求控制喷头开关实现不同靶标精确对靶,减少了农药使用量和环境污染,减轻了劳动强度,提高了作业效率。通过喷雾量测定,各个喷头喷雾量变异系数均小于5%,符合设计要求。     

基于无人直升机的航空静电喷雾系统研究

航空静电喷雾技术具有防治效率好、可及时控制大面积病虫害的优点。为此,针对AF-811无人直升机设计了一套航空静电喷雾系统,由航空静电喷头、水泵、药箱、摆动悬臂、直流电源、高压静电发生器、流量调节系统和远程控制系统组成。将该静电喷雾系统搭载在AF-811无人机上进行了有效喷幅和雾滴沉积效果试验研究,研究结果表明:无人机静电喷雾不仅施药灵活,而且增加了农药在目标上的附着率,减少了雾滴的飘移,起到更好的保护生态环境的效果。     

山地果园管道自动喷雾系统设计与试验

基于管道的自动喷雾技术及设施可以解决山地果园植保作业中喷雾作业效率低、劳动强度大、移动式喷雾机械难以进入的问题。本研究设计了适用于山地果园的管道自动喷雾系统,主要包括喷雾首部、喷雾管道、自动喷雾控制器及喷雾小组等结构,计算了山地果园管道药液压力损失,研制了自动喷雾控制器,并开发了控制程序。喷雾作业时,喷雾首部将药液经管道引入果园,利用自动喷雾控制器控制电磁阀,逐次打开或关闭喷雾小组,实现手动控制或自动控制喷雾。为确定电磁阀持续开通时间,进行了喷雾有效性试验。结果表明,控制喷雾小组的电磁阀持续开通8 s即可保证喷雾的有效性;采用这种管道自动喷雾设施的喷雾作业效率为2.61 hm²/h,与人工喷雾相比,提高了喷雾作业的效率。本研究可为山地果园的喷雾技术及智能施药设施的研发提供参考和思路。     

山地果园植保技术与装备研究进展

我国山区与丘陵的面积占全国国土面积的65%左右。山地果园矮化密植水平低,病虫害诱导率高,喷施化学农药仍然是病虫害防治的主要方法。选择适宜的施药机械方式,不仅可以节省果园生产成本,提高水果品质,也有利于果园的绿色可持续发展。在劳动力不断减少和人工成本不断攀升的趋势下,果园只有大面积采用机械化作业,才能在未来的竞争中生存。为此,研究适用于山地果园农药喷施作业的省力化及自动化装备具有广阔的应用前景。本文重点介绍适用于山地果园植保作业的遥控喷雾、管道恒压喷雾、管道顺序自动喷雾及搭载于运输轨道上的喷雾技术及装备,指出在我国山地果园实现植保机械化进程中,千园千样与果树种植模式不统一是造成植保装备研发投入高、周期长及造价高等问题的主要原因,提出山地果园果树宜机化栽培,研发、推广应用先进适用的装备,是加快山地果园植保机械化的有效途径。     

喷雾机风送式环形喷管喷雾装置设计与试验优化

针对喷雾机传统风送喷雾系统难以精准控制风量致使漂移现象严重、药液利用率低下的问题,设计了一种将轴流风机与环形喷头相配合的喷雾系统。通过对风机风场进行计算流体力学CFD流体仿真、对标试验、环形喷管内流场仿真确定了环形喷管尺寸参数与喷头安装位置。设计单因素与多因素正交试验来研究风机端口风速、扇形喷头型号与喷头安装倾角对喷雾效果的影响进而确定最佳喷雾参数组合。结果表明：环形喷管应设置在轴流风机出口端面中心位置,3个喷头呈120°均布在环形喷管上;在风机气力作用下,雾滴沉积量的峰值处于距风机端口0.5~1.5m的范围,风送喷雾装置与靶标果树的作业距离不应超过1.5m;风机气力有助于细化雾滴,但出口风速不宜大于等于8m/s;喷雾总体性能与喷头倾角呈极显著相关（P<0.01）,喷头安装倾角60°性能最优;雾滴沉积密度随扇形喷头型号的增大呈先增大后减小的趋势,雾滴的体积中值直径随扇形喷头型号的增大而增大;最优配置参数风机风速为6m/s、喷头型号为02型、喷头安装倾角为60°。此参数组合下雾滴沉积量为5.08μL/cm2,表明优化模型可靠。     

风送静电喷雾系统的雾化装置设计及流场分析

将风送静电喷雾技术应用于农林病虫害的防治有着广泛的前景.为此,针对轴流风送静电喷雾系统设计了内嵌式静电喷头,该喷头采用内嵌式圆柱电极作为充电装置,具有使雾滴雾化均匀、荷电充分的特点.同时,通过多点风速仪对该系统所用轴流风机流场进行测试,获得了气流轴向速度分布以及主体射流段不同输送距离处的气流速度分布,分析了雾滴与气流的跟随特性.研究结果表明,荷电雾滴的轴向运动与气流的跟随性良好,可近似将气体流场的速度分布看作雾滴运动的速度分布,为进一步研究荷电雾滴的运动和沉降规律奠定基础.     

常温烟雾机棚室喷雾雾滴沉积分布试验研究

应用常温烟雾机进行了棚室喷雾试验,研究常温烟雾施药技术在南方中档塑料棚室内的喷雾适应性、雾滴沉降分布规律、雾滴沉积密度及试验参数设置合理性.结果表明：雾滴沉积均匀性较好,变异系数平均为0.28;雾滴沉积密度很高,平均在31.44粒/mm^2;试验参数设置基本合理.采用常温烟雾施药技术将提升设施农业病虫害防治水平.     

超声气力喷雾装置设计与试验

针对机械化病虫害防治中存在的农药利用率低、喷药效果差、环境污染、作物药害和操作者中毒等问题,利用超声雾化技术,通过设计超声气力喷头、超声波控制系统以及喷头智能行走机构等搭建一台超声气力喷雾装置,并对该平台进行不同工况的喷雾试验研究。采用KEYENCE LK G5000高精度激光位移传感器对100W,200W,300W下雾化面振幅进行测量,结果显示:超声发生器的输出功率与喷头雾化面振幅呈正相关;利用雾滴测试卡和专用分析软件测量统计3种功率下气压值分别为0MPa、0.02MPa、0.05MPa和0.08MPa的雾滴粒径和分布均匀性,结果表明:雾滴体积中径均值由79.15μm减小至30.2μm;功率提高导致分布均匀性变异系数由44.58%减少至14.18%,气压提高导致该系数由22.44%减少至5.93%;通过分析喷头移动速度为0mm/s、流量为3.3mL/min时的喷雾状态,得到该流量下喷头最佳工况:功率为300W,气压值为0.05MPa。     

植保无人机作业参数对雾滴在茶树冠层沉积分布影响研究

为获得相对较好的植保无人机喷雾雾滴沉积效果,提高病虫害防治效果,本文采用喷头流量、作业高度、飞行速度的三因素三水平正交试验法,应用小型四旋翼农用植保无人机进行喷雾试验。根据雾滴沉积密度和沉积量及其均匀性数据结果,分析得出影响雾滴沉积密度和均匀性,以及沉积量的因素主次顺序均为飞行速度、喷头流量、作业高度,而影响沉积量均匀性的因素主次顺序则是作业高度、喷头流量、飞行速度;较佳的作业参数组合是喷头流量2.5 L/min、作业高度2.5 m、飞行速度2.0 m/s,此参数组合下,雾滴覆盖率为17.4%,雾滴粒径DV.1、DV.5、DV.9分别为263.39μm、546.33μm、872.67μm,雾滴密度及其变异系数分别为97.30个/cm~2、57.97%,雾滴沉积量及其变异系数分别为1.45μL/cm~2、42.70%。通过优选植保无人机作业参数,不仅可以提高喷雾雾滴沉积效果,还将为获得较好病虫害防治效果奠定基础。     

可调节式对靶农药喷雾装置设计与试验

研发了一种可调节式对靶喷药装置。为了测试装置的性能,采用对果树连续喷雾的方式和对所设计装置的3种控制方式进行了测试,测试的果树植株间距为4m、植株平均高度为1.7m、树冠的平均直径为1.2m,测试的指标为树冠上农药雾滴的沉积率。测试结果表明:采用连续喷雾的方式的雾滴沉积率为40%,3种控制方式的雾滴沉积率分别为50.5%、78%和86%。其中,控制方式Ⅲ的沉积率最高,喷雾效果也最好。对控制方式Ⅲ进行了进一步的测试,测试的果树树冠直径由原来的1.2m扩大到2.1m,结果表明:雾滴沉积率在88%左右,且农药雾滴大多沉积在果树的树冠上,其他地区的农药沉积量较少,对靶性能良好。     

3WGZ-500型喷雾机对靶喷雾系统设计与试验

为了提高果园喷雾的农药利用率,减少因农药地面流失而造成的环境污染,针对果园传统连续喷雾作业时存在过量喷洒和树间无效喷雾的特点,基于3WGZ-500型风送自走式喷雾机设计了自动对靶喷雾系统。该系统采用超声波传感器测距方式探测果树(传感器量程为0.35~2 m,发射角为60°,喷药机两侧分别以15°均布5个)。根据传感器信号,控制与相应位置喷头对应的上、中、下3组管路电磁阀的开合,实现自动对靶喷雾。以5 a树龄的苹果园为试验对象,在喷雾压力0.5 MPa时,开展不同作业速度(1.3、1.7、4.5、7.2 km/h)下果树冠层的有、无对靶喷雾试验,并与传统喷雾机喷药对照,结果表明:作业速度对3WGZ-500型喷雾机有、无对靶喷雾时的农药利用率影响不大,自动对靶喷雾系统开启时的农药利用率为35.8%,比关闭时的27.6%提高了29.7%,较传统喷雾机18.7%的农药利用率提高了91.4%,可大幅减少农药用量;3WGZ-500型喷雾机在不同作业速度的农药地面流失率十分接近,有对靶时地面流失率平均13.3%,相对无对靶时的18.86%降低了42%,说明对靶喷雾系统有效降低了对生态环境的污染。