基于感应充电的机采棉静电喷雾机设计

摘要

植保喷洒作业是棉花种植生产的重要环节，喷洒质量的好坏直接影响着棉花品质的高低。随着机采棉棉花种植面积的不断扩大，传统的以小型喷雾器为主的人工喷洒方式，喷雾器品种单一，喷洒效率低，农药利用率低，农药浪费污染现象严重，难以满足机采棉棉田喷洒要求，喷洒效果不理想的问题日益突出，设计以小型机器为载体，以机采棉种植模式与大田种植格局为基础，适用于机采棉药液喷洒的喷施机械意义重大。
　　本文以小型四轮拖拉机作为动力来源，提出一种药液附着程度高、环境污染少，符合机采棉棉田药液喷洒要求的小型机采棉静电喷雾机。利用气流辅助喷雾技术，不但减少了喷洒作业过程中雾滴的漂移，使雾滴二次雾化，而且使棉花植株叶片不断翻动，增加了雾滴喷洒的有效性与穿透性，与此同时，利用静电喷雾特有的“静电回绕”现象，增加了棉花植株叶片与棉花植株隐蔽部分的雾滴附着率与均匀性。具体工作如下：
　　机采棉静电喷雾主要由悬挂系统、喷雾系统、风送系统，静电系统等组成，以拖拉机为主要动力源，带动各系统进行工作。其主要零件有悬挂支架、药液箱、隔膜泵、输液管道、喷头、离心风机、输风风道、高压静电发生装置、感应线圈等，各个零件的确定均在分析与计算的基础上完成。利用三维设计软件Solidworks对各个零件与整机进行三维实体图形的绘制，使设计更加形象直观。利用ANSYS软件对悬挂架进行力学分析，不但使整机承载可靠性不断增加，而且减少了设计周期，节约了成本。
　　为了得出输风风道气体流场分布图，确定相对合理的输风风道结构，利用CFD分析软件Fluent，通过对机采棉静电喷雾机主要零件之一的输风风道气体流动区域仿真，确定了相对合理的输风风道结构，利用棉花植株顶端的风速条件，确定了输风风道的入口风速。
　　利用计算机分析软件COMSOL Multiphysics，对机采棉静电喷雾机输液管路内部流动的药液进行了感应电场模拟仿真，得到了管路内部流体电场分布图，确定了相对合理的输液管道结构以及感应线圈的结构，研究了不同电压下管路内部流体电场变化情况，确保了药液在管道内部流动到达喷头时感应充电的有效性，减少了电荷的衰减，保证了雾滴的感应带电效果，为雾滴均匀而高效的附着于植株表面奠定了基础。.

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第一章 绪 论

1.1研究背景与意义

1.2国内外研究现状

1.3研究内容与技术路线

1.4本章小结

第二章 机采棉静电喷雾机设计

2.1机采棉静电喷雾机整体方案设计

2.2机采棉静电喷雾机工作原理

2.3主要技术参数

2.4本章小结

第三章 关键部件设计

3.1悬挂系统

3.2喷雾系统

3.3风送系统

3.4管路静电系统

3.5本章小结

第四章 基于Fluent的输风风道气体流场数值仿真

4.1计算机流体动力学

4.2流体动力学基本方程

4.3 CFD求解过程

4.4求解过程

4.5仿真结果与分析

4.6结果与讨论

4.7本章小结

第五章 机采棉静电喷雾机管路静电系统设计

5.1软件简介

5.2管路静电系统理论分析

5.3管路静电系统仿真分析

5.4仿真结果与分析

5.5结果与讨论

5.6本章小结

第六章 结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

致谢

作者简介

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