自走式果園風(fēng)送定向噴霧機(jī)的研制與試驗.pdf

1、密植是現(xiàn)代果園栽培發(fā)展的總趨勢，但矮化密植種植模式也給果園實現(xiàn)機(jī)械化作業(yè)帶來了挑戰(zhàn)?，F(xiàn)階段我國果園施藥機(jī)械多為擔(dān)架式、手推式噴霧機(jī)，作業(yè)效率低、防效較差。近年也有一些科研單位研制風(fēng)送式噴霧機(jī)，提高了工作效率和防治效果，但多采用軸流風(fēng)機(jī)，作業(yè)方式為牽引式、懸掛式，體積較大，不能適應(yīng)低矮密植型果園的栽培模式。至今我國尚沒有自行設(shè)計制造、適應(yīng)低矮密植型種植模式的自走式果園風(fēng)送定向噴霧機(jī)。
　　 針對現(xiàn)代果園低矮密植的種植特點(diǎn)，本著農(nóng)機(jī)

2、與農(nóng)藝相結(jié)合原則，本文以研制適應(yīng)我國現(xiàn)代果園種植模式的自走式果園風(fēng)送定向噴霧機(jī)、探尋低矮密植型果園風(fēng)力輔助下靶標(biāo)邊界風(fēng)、霧流場的分布規(guī)律為目的，在以下幾個方面進(jìn)行研究。
　　 (1)研制出一種適用于低矮密植型果園的自走式果園風(fēng)送定向噴霧機(jī)，作業(yè)性能達(dá)到設(shè)計要求。對我國果園種植模式進(jìn)行了調(diào)研分析，確定了自走式果園風(fēng)送定向噴霧機(jī)總機(jī)方案。比較分析了幾種農(nóng)用車輛性能和結(jié)構(gòu)特征，對噴霧機(jī)底盤進(jìn)行選型，確定了采取三動力輸出、風(fēng)機(jī)后置、異形

3、藥箱等布置方式。對選用的農(nóng)用車底盤傳動系統(tǒng)進(jìn)行測試，根據(jù)各功能部件的作業(yè)要求，設(shè)計出單動力輸入、多動力輸出的專用動力分配裝置，確定動力傳遞路線，合理分配傳動比，使風(fēng)機(jī)、液泵、行走裝置獲得各自所需的功率和工作速度，保證各部分協(xié)調(diào)工作。風(fēng)機(jī)支路采用液壓傳動，實現(xiàn)風(fēng)機(jī)0～2400r/min無級變速。
　　 (2)根據(jù)低矮密植果園氣體流動的特點(diǎn)，設(shè)計了一種適用于低矮密植果園的圓環(huán)雙流道風(fēng)機(jī)，實現(xiàn)軸向進(jìn)風(fēng)，徑向出風(fēng)。風(fēng)送式噴霧利用氣流對霧

4、滴二次霧化并輔助輸送霧滴到果樹，提高霧滴沉積率和噴霧效率農(nóng)藥利用率。傳統(tǒng)軸流風(fēng)機(jī)的氣流方向與風(fēng)葉軸同向，噴霧范圍也很難輻射到果樹上方交叉枝葉;體積較大，很難進(jìn)入低矮密植果園內(nèi)部。通過理論計算確定了風(fēng)機(jī)主要技術(shù)參數(shù)，并對內(nèi)部氣流特性和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析和計算。設(shè)計了環(huán)形噴灑裝置，分布于風(fēng)機(jī)出口處。環(huán)形噴頭組與交叉冠層形成的弧形相對應(yīng)，噴頭組為三段并聯(lián)控制，可實現(xiàn)左、上、右方向獨(dú)立噴霧。
　　 (3)通過建立了環(huán)境因素可控的室內(nèi)試驗系統(tǒng)

5、，探尋低矮密植型果園風(fēng)力輔助下靶標(biāo)邊界風(fēng)、霧流場的分布規(guī)律。通過搭建試驗臺，對風(fēng)機(jī)性能進(jìn)行了測試，得出風(fēng)機(jī)性能參數(shù)滿足設(shè)計要求。設(shè)置不同的噴霧技術(shù)參數(shù)組合，對風(fēng)場速度分布、霧滴粒徑、噴頭流量、霧量沉積、霧滴分布等進(jìn)行測試。在1400r/min工況下，風(fēng)機(jī)最佳作業(yè)幅寬為5m，與理論計算一致，為后期機(jī)具設(shè)計和整機(jī)田間試驗確定了基礎(chǔ)。
　　 (4)根據(jù)機(jī)具運(yùn)行情況及試驗出現(xiàn)的問題，對機(jī)具傳動機(jī)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計。根據(jù)各動力傳遞支路的速度

6、要求，設(shè)計了分動箱機(jī)構(gòu)，運(yùn)用Matlabe軟件對兩級齒輪傳動比進(jìn)行了優(yōu)化分配。相比較優(yōu)化前，噴霧機(jī)離地間隙提升了78mm，提高了機(jī)具的地面通過性。設(shè)計了風(fēng)機(jī)無極變速液壓傳動系統(tǒng)，解決桿件、皮帶傳動系統(tǒng)不穩(wěn)定，易與其它系統(tǒng)發(fā)生運(yùn)動干涉等問題。并對優(yōu)化后的各功能部件進(jìn)行了傳動比測試驗證，滿足改進(jìn)設(shè)計目標(biāo)。
　　 (5)機(jī)具在低矮密植型果園通過性能是需要解決的關(guān)鍵問題之一。由于低矮密植果園行距和株距窄、樹高較低，要求噴霧機(jī)外形尺寸小、

7、輪距軸距小，與枝葉有足夠的農(nóng)藝間隙，能夠在果園行間自由行駛、靈活轉(zhuǎn)向，通過性好;但果園地面的不平整也要求機(jī)具有足夠的離地間隙和良好的地面越障能力。針對前期試驗出現(xiàn)易與果園內(nèi)凸丘發(fā)生碰撞問題，對優(yōu)化后的機(jī)具進(jìn)行了輪廓通過性研究。理論計算和試驗表明:該噴霧機(jī)對200mm高度的凸丘有良好的通過性。
　　 果園風(fēng)送定向噴霧機(jī)是一種大容量藥箱自走式噴霧機(jī)，藥箱滿載重量占機(jī)具總重的1/4。噴霧作業(yè)時藥量的變化會導(dǎo)致噴霧機(jī)重心位置改變，影響機(jī)

8、具通過性及？越障能力。因此基于動態(tài)重心的噴霧機(jī)在低矮密植型果園的越障能力是評價機(jī)具通過性能的重要指標(biāo)。通過對噴霧機(jī)動態(tài)重心的測量，建立數(shù)學(xué)模型，得出藥量和越障能力的函數(shù)關(guān)系。越障試驗和理論值一致，噴霧機(jī)越障性能較好。結(jié)合自走式果園風(fēng)送定向噴霧機(jī)藥箱容積對作業(yè)效率的影響，提出自走式果園噴霧機(jī)藥箱容量建議值，為其他帶有大水（藥）箱機(jī)具的通過性能研究提供了借鑒。
　　 (6)通過田間試驗檢驗機(jī)具作業(yè)性能，以霧滴覆蓋率、沉積量分布和飄移

9、特性為評價指標(biāo)。根據(jù)室內(nèi)試驗結(jié)果，設(shè)定不同的噴霧技術(shù)參數(shù)，分析各水平下的噴霧效果。在行、株距5m×3m的低矮密植果園中，噴霧機(jī)單側(cè)噴霧作業(yè)，保持行駛速度1.0-1.2m/s、噴霧壓力1.0MPa等參數(shù)不變，設(shè)置風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速1400r/min，這時果樹冠層內(nèi)樹葉正面霧滴覆蓋率可以達(dá)到22.73％，反面覆蓋率為13.45％，藥液沉積量可以達(dá)到6.00μg/cm2，外側(cè)正面有36.98％的覆蓋率。風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速1000r/min時，冠層內(nèi)樹葉正反面霧滴

10、覆蓋率分別為8.37％、2.56％，藥液沉積量可以達(dá)到3.26μg/cm2。無風(fēng)送（風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速0r/min）噴霧時，冠層內(nèi)樹葉正反面霧滴覆蓋率僅為2.02％、0.21％，藥液沉積量僅為1.29μg/cm2，風(fēng)速對霧滴覆蓋率和藥液沉積量影響顯著。風(fēng)機(jī)1400r/min轉(zhuǎn)速時霧量分布變異系數(shù)為0.57，相對于風(fēng)機(jī)0r/min、1000r/min轉(zhuǎn)速霧量分布更加均勻。機(jī)具作業(yè)效率可以達(dá)到15.25畝/h，比現(xiàn)有擔(dān)架式噴霧機(jī)作業(yè)效率提高10.5倍