果園實時混藥風送式變量噴霧系統(tǒng)研制.pdf

1、安全高效噴藥對于果園的生產(chǎn)管理有著重要的意義?，F(xiàn)階段，我國果園植保機械和農(nóng)藥使用技術落后，工人勞動強度大，農(nóng)藥的有效利用率低，農(nóng)藥浪費和環(huán)境污染問題突出。風送式噴霧機利用風機產(chǎn)生的高速氣流引導藥液的輸送和二次霧化，改善了噴霧質(zhì)量和藥液沉積率。在線混藥技術可以實現(xiàn)對藥液濃度的實時調(diào)節(jié)，避免了操作人員與農(nóng)藥的密切接觸，是果樹變量施藥技術的輔助手段之一。為提高果園風送式噴霧機的作業(yè)性能，本文研制了一套果園實時混藥風送式變量噴霧系統(tǒng)，采取數(shù)值模

2、擬和試驗研究等方法，對控制系統(tǒng)設計、關鍵部件開發(fā)和性能測試等方面內(nèi)容開展了研究，主要研究工作及結(jié)果如下：
　　1）設計了一套懸掛式果園實時混藥風送式變量噴霧系統(tǒng)，該系統(tǒng)作業(yè)時可同步實現(xiàn)實時混藥與變量噴霧的功能，基于蠕動泵與靜態(tài)混合器設計的實時混藥模塊與基于測速單元與冠形探測單元設計的變量噴霧模塊分別單獨控制，可根據(jù)不同施藥需求同時精確添加多種農(nóng)藥，并根據(jù)車速及樹冠體積大小不同實時調(diào)整施藥量。該系統(tǒng)的控制系統(tǒng)以STM32為核心，由電

3、源單元、供水控制單元、供藥控制單元、無線通訊單元、數(shù)據(jù)存儲單元、測速單元和冠形探測單元組成，可滿足實時混藥與變量噴霧協(xié)調(diào)控制的要求。
　　2）構(gòu)建SK、SX、SD三種不同類型靜態(tài)混合器的三維模型，基于計算流體力學，運用Fluent軟件，采用SIMPLEC算法對SK、SX和SD型3種靜態(tài)混合器進行數(shù)值模擬計算，分別對三種靜態(tài)混合器的速度場、湍動能和第二相體積分數(shù)進行分析。數(shù)值模擬計算結(jié)果表明，SX型靜態(tài)混合器綜合性能更佳，能更快地使

4、農(nóng)藥與水均勻混合。靜態(tài)混合器混合試驗表明，模擬結(jié)果與試驗結(jié)果較好吻合，為靜態(tài)混合器在果園實時混藥作業(yè)中的應用提供了參考。
　　3）對實時混藥模塊進行藥流量控制試驗、混藥穩(wěn)定性試驗、混藥均勻性試驗。試驗表明，藥流量從24ml/min調(diào)節(jié)至108/min的運行時間小于0.30s，從108ml/min恢復到24ml/min用時0.28s。混藥穩(wěn)定性和混藥均勻性試驗的結(jié)果表明，實際濃度與目標濃度的相對誤差小于4.33％；藥液濃度的變異系數(shù)

5、小于4.98%。實時混藥模塊試驗表明實時混藥模塊滿足設計要求。
　　4）對變量噴霧模塊進行測速試驗和仿形試驗。試驗表明，測速試驗結(jié)果的最大相對誤差為1.97%，測速單元能對拖拉機行走速度進行準確測量。仿形試驗結(jié)果的最大相對誤差為15.4%，冠形探測單元修正系數(shù)k1取值為1.15。變量噴霧模塊性能測試在平均2km/h和4km/m的行車速度條件下，最大相對誤差為16.2%。變量混藥模塊試驗表明變量噴霧模塊的工作性能基本能滿足果園施藥要