基于鲟鱼头部曲线的植保分禾吊杆组合装置设计与试验

摘要

针对作物生长中后期进行植保作业时茎叶背面及植株中、下部雾滴沉积较差的问题,以鲟鱼头部曲线为仿生原型,进行了植保仿生分禾与吊杆组合施药装置设计与试验.基于仿生构建提取了鲟鱼头部轮廓曲线,实现分禾叶片结构仿生,并分析了茎叶减伤机理,通过理论分析建立茎秆弯曲和回弹数学模型,确定了分禾叶片宽度、喷头距分禾叶片尾端距离等关键结构参数.运用ADAMS仿真软件模拟分禾叶片与茎秆的接触全过程,检验仿生分禾叶片相对于原型圆弧分禾叶片的降阻减伤效果.通过正交旋转组合试验探讨结构及工作参数对行进阻力及雾滴沉积度的影响规律,采用蚁群算法对数学回归模型进行多目标优化,获得Pareto最优解集,确定最佳参数组合为行进速度7.0 km/h、倾斜角16°、距地高度155 mm,在此参数组合下行进阻力38.7 N,平均雾滴沉积度31.5个/cm2a田间性能试验表明,试验结果与优化结果误差较小;与传统施药方式相比,仿生植保分禾与吊杆组合装置能够显著改善雾滴在植株中、下部的沉积情况,其变异系数为5.3％;与现有原型圆弧分禾装置相比,仿生分禾装置可使雾滴沉积度提高13.6％、前进阻力降低20.7％,行进阻力变化趋势与仿真结果误差较小.