三位一体多功能喷雾机研制与试验研究

摘要

在农作物种植过程中，病虫害防治是相当棘手的问题。目前的各种植保机械的利用率相对较低，性能低下，病虫害没有得到严格的控制，导致各种农作物的产量和质量下降，因此研究具有针对性的植保机械刻不容缓。目前家庭农场多样化种植和农机专业合作组织服务多样化，但是大型植保机械利用率低、多功能植保机械缺乏。因此，研制一种集喷杆式、隧道式、仿形式于一体的多功能自走式喷雾机同时具备三种喷雾模式的结构转换、气流辅助防飘等功能，具有重要的意义。本研究设计了一种以三轮拖拉机为承载机构的三位一体多功能喷雾机。三位一体多功能喷雾机主要有三种工作状态，分别是：喷杆式喷雾模式、隧道式喷雾模式和仿形式喷雾模式。该机通过气流辅助系统将喷头喷出的药液二次雾化形成更细的雾滴，强制吹到靶标植株，并对植株进行扰动，提高了雾滴对靶性能、穿透性和农药利用率。三位一体多功能喷雾机可以实现一机多用，提高整机周年利用率，提高农药受药量和均匀分布，减少药液流失，保护生态环境。
　　本研究主要内容包括：⑴三位一体多功能喷雾机整体方案的确定，包括柴油发动机、汽油发动机、离心风机、液压马达、隔膜泵、伸缩褶皱输风管、液压油缸和电动推杆的选型与设计；运用SolidWorks三维设计软件设计了一款三位一体多功能的喷雾机架，经过对机架关键部件平行四边形结构和喷杆机架连接件的ANSYS优化分析与田间试验，确定三位一体多功能机架能够满足在田间工作的要求；利用ADAMS软件对电动推杆进行仿真分析，确定最合适的电动推杆；利用有限元分析软件ANSYS14.0对液压油缸进行应力变形分析，确保水平运动的平稳性；利用FLUENT流体力学软件对设计的三种喷雾模式中的风幕进行内部流场模拟，根据模拟的出风口速度确定最佳的设计方案。⑵根据设计方案和大量的理论分析，对样机整体进行了加工试制，并进行了整机的性能试验研究。试验结果表明：喷杆喷雾模式下有风时比无风时雾滴沉积量提高了13.7％，变异系数降低了12.6%；隧道式喷雾模式下有风时比无风时雾滴沉积量提高了26.5%，变异系数降低了11.7%；仿形式喷雾模式下有风时比无风时雾滴沉积量提高了32.1%，变异系数降低了24.8%，气流辅助系统效果明显；喷杆式喷雾模式下叶面药液附着率为65.6%，叶背药液附着率43.6%，隧道式喷雾模式下叶面药液附着率为52.2%，叶背药液附着率37.8%，仿形式喷雾模式下叶面药液附着率为60.5%，叶背药液附着率38.9%，样机药液附着良好；在有风条件下时雾滴的平均直径为82.6μm，在无风条件下时雾滴的平均直径为108.5μm。有风比无风时雾滴的平均直径减小了23.9%。