自走式果園風送定向噴霧機的研制與試驗.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)機械化作業(yè)帶來了挑戰(zhàn)。現(xiàn)階段我國果園施藥機械多為擔架式、手推式噴霧機，作業(yè)效率低、防效較差。近年也有一些科研單位研制風送式噴霧機，提高了工作效率和防治效果，但多采用軸流風機，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送定向噴霧機。
　　 針對現(xiàn)代果園低矮密植的種植特點，本著農(nóng)機

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送定向噴霧機、探尋低矮密植型果園風力輔助下靶標邊界風、霧流場的分布規(guī)律為目的，在以下幾個方面進行研究。
　　 (1)研制出一種適用于低矮密植型果園的自走式果園風送定向噴霧機，作業(yè)性能達到設(shè)計要求。對我國果園種植模式進行了調(diào)研分析，確定了自走式果園風送定向噴霧機總機方案。比較分析了幾種農(nóng)用車輛性能和結(jié)構(gòu)特征，對噴霧機底盤進行選型，確定了采取三動力輸出、風機后置、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，使風機、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。風機支路采用液壓傳動，實現(xiàn)風機0～2400r/min無級變速。
　　 (2)根據(jù)低矮密植果園氣體流動的特點，設(shè)計了一種適用于低矮密植果園的圓環(huán)雙流道風機，實現(xiàn)軸向進風，徑向出風。風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)軸流風機的氣流方向與風葉軸同向，噴霧范圍也很難輻射到果樹上方交叉枝葉;體積較大，很難進入低矮密植果園內(nèi)部。通過理論計算確定了風機主要技術(shù)參數(shù)，并對內(nèi)部氣流特性和結(jié)構(gòu)進行了分析和計算。設(shè)計了環(huán)形噴灑裝置，分布于風機出口處。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力輔助下靶標邊界風、霧流場的分布規(guī)律。通過搭建試驗臺，對風機性能進行了測試，得出風機性能參數(shù)滿足設(shè)計要求。設(shè)置不同的噴霧技術(shù)參數(shù)組合，對風場速度分布、霧滴粒徑、噴頭流量、霧量沉積、霧滴分布等進行測試。在1400r/min工況下，風機最佳作業(yè)幅寬為5m，與理論計算一致，為后期機具設(shè)計和整機田間試驗確定了基礎(chǔ)。
　　 (4)根據(jù)機具運行情況及試驗出現(xiàn)的問題，對機具傳動機構(gòu)進行了優(yōu)化設(shè)計。根據(jù)各動力傳遞支路的速度

6、要求，設(shè)計了分動箱機構(gòu)，運用Matlabe軟件對兩級齒輪傳動比進行了優(yōu)化分配。相比較優(yōu)化前，噴霧機離地間隙提升了78mm，提高了機具的地面通過性。設(shè)計了風機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)生運動干涉等問題。并對優(yōu)化后的各功能部件進行了傳動比測試驗證，滿足改進設(shè)計目標。
　　 (5)機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)化后的機具進行了輪廓通過性研究。理論計算和試驗表明:該噴霧機對200mm高度的凸丘有良好的通過性。
　　 果園風送定向噴霧機是一種大容量藥箱自走式噴霧機，藥箱滿載重量占機具總重的1/4。噴霧作業(yè)時藥量的變化會導致噴霧機重心位置改變，影響機

8、具通過性及？越障能力。因此基于動態(tài)重心的噴霧機在低矮密植型果園的越障能力是評價機具通過性能的重要指標。通過對噴霧機動態(tài)重心的測量，建立數(shù)學模型，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，噴霧機越障性能較好。結(jié)合自走式果園風送定向噴霧機藥箱容積對作業(yè)效率的影響，提出自走式果園噴霧機藥箱容量建議值，為其他帶有大水（藥）箱機具的通過性能研究提供了借鑒。
　　 (6)通過田間試驗檢驗機具作業(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。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)置風機轉(zhuǎn)速1400r/min，這時果樹冠層內(nèi)樹葉正面霧滴覆蓋率可以達到22.73％，反面覆蓋率為13.45％，藥液沉積量可以達到6.00μg/cm2，外側(cè)正面有36.98％的覆蓋率。風機轉(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％，藥液沉積量可以達到3.26μg/cm2。無風送（風機轉(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，風速對霧滴覆蓋率和藥液沉積量影響顯著。風機1400r/min轉(zhuǎn)速時霧量分布變異系數(shù)為0.57，相對于風機0r/min、1000r/min轉(zhuǎn)速霧量分布更加均勻。機具作業(yè)效率可以達到15.25畝/h，比現(xiàn)有擔架式噴霧機作業(yè)效率提高10.5倍