葡萄园风送式喷雾机的设计

摘要

植保作业一直是葡萄种植生产中的重要环节，其作业的好坏直接影响葡萄产品的品质。但是大部分葡萄产区仍然以人力作业为主，劳动强度大，作业质量差，农药浪费污染严重。所以，研究一种小型机载式，适合我国葡萄园篱架种植植株植保作业的喷雾机具有重要意义。
　　 本文在大量调研基础上，提出了一种以小四轮拖拉机为动力源，适合葡萄篱架树冠结构的立管风送式弥雾机。它改传统的轴流式环形喷头弥雾方式为立体喷架离心弥雾，减少了传统果园弥雾机对果树冠层喷雾不均匀分配的现象。利用离心风送喷雾技术不仅防止了机组前进产生的雾滴飘移现象，同时二次雾化了雾滴，增加了雾滴的穿透性。通过计算流体力学软件FLUENT，确定了立管最佳出风口参数，模拟了喷头雾化场，确定自然风对该机喷雾影响。具体研究工作如下：
　　 根据小四轮拖拉机有无后动力输出轴，设计了两种机架结构。同时为了适应葡萄园株行距的不同，设计了宽度可调式立体喷架。整机主要由药箱、取力变速器、液泵、流量控制阀、喷雾液流系统、离心风机、立管风筒、可调喷架和传动装置组成。通过理论计算完成各个部件的选型，主要包括药箱、液泵、喷头、风机等。利用Pro/ENGINEER绘制了各零部件及整机的三维实体图，使得设计结果更加直观。通过Pro/MECHANICA有限元分析软件对机架进行优化设计，对重要部件进行了应力变形分析，增加了结构可靠性，同时大大缩短了设计时间，减少了成本。
　　 利用计算流体力学软件FLUENT，对该系统的关键部件风筒进行了内部流场模拟，从而选择相对合理的出风口结构，间距，风机风量，出口风速等参数。同时也对压力旋流雾化喷头进行了仿真模拟，找到了自然风对该种喷头喷雾产生漂移的风速。
　　 室内试验验证了气流的防飘性能效果以及气流的二次雾化效果。通过气流辅助喷雾效果试验，寻找风简喷头最佳安装位置、气流出口方向与喷雾方向夹角、气流速度大小，及环境风速对喷雾效果。试验表明：风筒出风口风速、以及下方30cm处风速，变异系数都小于10％，风速均匀性较好。影响在防飘性能试验中，采用雾量沉积质心距Dc指标，进一步评价了因飘移作用雾量沉积分布的距离特征，可以看出气流辅助喷雾技术能够有效地减少雾滴的飘失，增加药液沉积。雾滴体积中径在100以下，二次雾化性能良好，雾滴均匀度DR在0.74以上，满足要求。