高地隙自走式喷雾机（通用6篇）
高地隙自走式喷雾机 篇1
0 引言
通过引进研学意大利博格公司 ( BARGAM S. P. A.ITALIA S. p. A. ITALIA) 的具有世界领先水平的超高地隙自走式喷杆喷雾机, 结合我国旱作农业地区的自然条件及农艺特点, 研究开发超高地隙自走式喷杆喷雾机, 填补我国目前在高秆作物施药装备方面的空白, 提高我国农业施药设备的技术水平。该机具有可变超高地隙 ( 喷头离地间隙最高可达4. 3 m、底盘离地间隙最高可达3. 1 m) 、无级液压调整轮距、智能化操控、气流辅助喷雾等技术特点, 能对玉米、大豆、小麦、马铃薯、棉花、烟草等各种农作物实施高效、精准、低污染的植保喷雾作业, 尤其适用于玉米等高秆作物生长中后期的病虫害防治。
1 引进技术背景
我国是农药生产和使用大国, 有常用农药近200种, 每年产销农药制剂达100 万t, 加水混拌后至少有1 亿吨药液喷洒到农田中。目前, 常见的施药机械主要是小型背负式喷雾器, 年产量高达800 万~ 1000 万台 ( 社会保有量1 亿台) , 占国内植保机械市场份额的80% , 担负着全国农业病虫草害防治面积的70% 。其次是小型机动喷雾机 ( 社会保有量约4. 2 万台) , 绝大多数由中小企业或农村手工作坊生产, 结构比较简单, 无压力调节装置, 这些喷雾设备功能单一, 通常采用大容量和大雾滴施药, 喷雾量大, 喷雾均匀性差, 跑、冒、滴、漏现象严重, 作业效率低、农药利用率不足30% , 远低于发达国家50% 的平均水平, 大部分农药流失到环境中, 造成了严重的环境污染, 经常发生人畜中毒现象。据报道, 我国每年因农药和药械使用不当造成的人畜中毒伤亡事故高达10 万人次左右。我国常见的施药设备和作业情况如下图。
近年来, 我国在农业施药技术方面开展了较为深入的研究, 取得了一批具有自主知识产权的先进技术成果, 如农业部南京农业机械化研究所开发的背负式机动均匀雾喷雾机、3WZP150 小型自走式防飘喷杆喷雾机等; 中国农业机械化科学研究院和现代农装科技股份有限公司研制的3WZG系列高地隙自走式喷杆喷雾机、3WQX系列风幕式喷杆喷雾机; 黑龙江省农业机械工程科学研究院研发的3WF - 1000 系列高效低污染防漂移喷雾机、3WF - 1800 系列高效低污染防漂移喷雾机和3WQF - 4000 系列宽幅精准牵引式喷雾机等。这些喷雾机中, 很多采用了喷杆自动悬浮平衡技术、气流辅助高穿透性喷雾技术、恒压回水技术等先进技术, 整体技术达到了20 世纪80 /90 年代国际先进水平。这些施药设备最大的缺点是地隙小 ( 一般都小于1. 5 m) , 无法适应玉米等高秆作物中后期植保喷雾作业的要求。
目前, 国内少数几家农机企业研制了简易型高秆作物喷杆式喷雾机, 如北京丰茂植保机械有限公司生产的3WX - 280G型自走式高秆作物喷杆喷雾机, 最高地隙可达2. 5 m以上, 可用于玉米等高秆作物中后期植保喷雾作业。但该机结构比较简单, 药箱容积小, 无压力调节和行走减震机构, 作业速度慢 ( 一般小于4 km / h) , 因而工作稳定性差, 作业效率低、效果差。特别是没有驾驶室或驾驶室不是全封闭的, 操作者工作条件十分恶劣, 缺乏有效的保护, 极容易发生中毒现象。
航空施药作业具有效率高、速度快、适宜大面积集中作业等优点, 但也有明显的缺点: 一是航空植保机械价格高, 并需建设机场等配套设施, 运营成本高; 二是航空植保机械仅适合在有统一种植规划的垦区大地块上集中作业, 而农村一家一户地块小、种植作物不同, 无法统一进行航空施药作业; 三是航空植保机械受风力风向等因素影响较大, 喷洒均匀性较差, 容易造成重喷和漏喷, 多用于草原灭蝗、森林治虫等大面积病虫害防治。
2012 年7 月中旬到8 月下旬, 华北及东北地区大面积爆发玉米粘虫灾害, 而我国当前拥有的施药设备包括: 小型背负式喷雾器、喷杆式喷雾机、航空施药设备都有各自明显的缺点, 无法胜任在玉米生长中后期大规模爆发病虫害时快速、安全、有效进行施药作业的任务。因此, 我国当前急需一种安全、高效并且具有超高地隙能在玉米等高秆作物生长中后期进地施药作业的新型施药设备。
2 引进技术先进性
该机具有最高3. 1 m的可变超高地隙, 能够保证在玉米等高秆作物的生长期全程都能进地进行施药作业; 无级液压轮距调整可在行进间调整轮距 ( 1. 8 ~3. 1 m) , 非常适合我国这种纬度跨度比较大、玉米种植农艺比较复杂、行距种类较多的状况。全液压驱动和操控使用方便, 操作准确; 集成电子监测控制系统能实现精准喷雾, 显著提高了作业质量; 气流辅助助喷雾系统减小了喷雾过程中的漂移, 提高了雾滴的穿透性, 使雾滴能够到达高秆作物下层茎叶, 提高了农药有效利用率; 带有空调和滤芯的驾驶室, 可以保证施药过程中操作人员的安全。四轮驱动, 作业时整机通过性好, 稳定性好, 具有优良的爬坡能力, 地形适应性强; 喷杆架电子调平装置能够保证喷杆架与地面保持平行, 提高了喷雾机在各种地形条件下喷雾的均匀性; 引进机型所具有的多项先进技术是当前我国农业施药设备所不具备的。
3 引进技术必要性
长期以来, 我国有关植保的研究大多集中于农药本身, 对施药机械和施药方法的研究开发很少。我国目前使用的主要施药机械还都是小型背负式喷雾器和少量的喷杆式喷雾机, 品种单一, 机型不全, 技术落后, 作业效率低, 安全性差。没有一种适合玉米等高秆作物生长中后期施药作业的机型, 导致玉米等高秆作物生长中后期爆发病虫草害每年所造成的损失达总产量的5% ~ 10% 。究其原因, 主要是现有喷杆式喷雾机地隙较低。悬挂式、牵引式喷杆喷雾机受配套动力地隙所限, 不可能大幅提高。现有高架自走式喷杆喷雾机地隙也都在1. 1 ~ 1. 5 m之间, 在我国尤其是东北地区玉米后期高度都在3 m以上, 青贮玉米甚至能到4 m多, 现有的喷杆式喷雾机因地隙低而无法进地作业。
我们将引进的超高地隙自走式喷杆喷雾机地隙可通过液压调整, 最高地隙可达3. 1 m, 喷杆高度最高可达4. 3 m, 能够在玉米等高秆作物生长期全程正常进地作业, 能够完全解决我国在玉米等高秆农作物生长中后期没有合适的施药设备的问题, 是我国农民和农业生产急需的机型。
4 机具的优势及创新
通过消化吸收国外先进的农业施药技术和先进装备, 结合我国实际情况进行如下创新工作:
引进意大利博格 ( BARGAM S. P. A. ITALIA) 公司HORSE HS 3000 型自走式喷杆喷雾机, 通过研学先进的精准喷雾施药技术, 结合我国旱作地区的自然条件、农艺特点, 研制超高地隙自走式喷杆喷雾机, 可实施高效、精准、低污染植保喷雾作业。
4. 1 可变超高地隙
驾驶室高度可调, 在运输或矮杆作物施药作业时, 驾驶室保持较低的高度。在玉米等高秆作物生长中后期施药作业时, 通过液压装置能够将驾驶室提高到适当高度。药箱等部件经过精心设计, 具有较窄的宽度, 可以保证在我国现有农艺要求下作业时不会刮伤作物。喷雾机最高地隙能达到3. 1 m, 从而满足高秆作物作业要求。
4. 2 轮距液压无级调整机构
轮距在行进间可进行无级液压调整, 调整范围为 ( 1. 7 ~ 3. 0 m) , 能够满足我国目前绝大多数农作物施药作业时对进地机械轮距的要求。
4. 3 智能化控制系统
可以让所有功能通过一个在拖拉机驾驶室内的电子控制器来控制, 能使压力精确地调整, 通过电磁阀可迅速地开关等压分路阀, 压力显示由压力计或数显来实现, 可全自动调整预先设定的施药量。采用参数模糊自整定控制器, 该系统可保证植保所需的喷雾量随配套动力前进速度变化而变化, 既可达到农药的节本增效, 又可满足农药喷雾量的要求。
4. 4 实现多方向缓冲的性能
先进的传感器控制技术和电子平衡调节机构可以等距离喷药, 喷洒过程中稳定性好, 喷杆前后、上下的角度偏移量小于2% , 与传统喷雾机喷杆相比实现了多方向的缓冲, 减轻了喷雾作业时喷杆剧烈震动摇摆导致喷头雾形紊乱而造成的沿喷杆方向喷雾均匀性急剧下降的问题。
5 推广前景
超高地隙自走式喷杆喷雾机彻底解决了我国喷杆式喷雾机在玉米等高秆作物生长中后期因地隙低而无法进地作业的难题, 添补我国在超高地隙自走式喷杆喷雾机领域的空白。其所具有的可调超高地隙、轮距液压无级调整、全液压驱动、全电子智能化操控、气流辅助喷雾技术、同步精量喷雾技术等先进技术将使我国真正具备研发具有世界先进水平喷杆式喷雾机的能力, 为我国农业病虫草害防治提供能够在作物生长期全程进行防治作业的现代化施药设备。该机将因其先进性、高适应性、安全性以及较高的作业效率而具有广阔的市场前景。
从玉米这一单一作物来看, 我国2012 年玉米种植面积为3500 万hm2, 如其中50% 需超高地隙自走式喷杆喷雾机进行农药喷洒作业, 按一台喷雾机每年工作300 h, 作业面积3000 hm2计算, 需1. 17 万台。马铃薯、棉花、烟草等其它作物对先进的喷杆式喷雾机也有很大需求。
6 预期效益
2013 年引进一台意大利博格 ( BARGAM S. P. A.ITALIA) 公司生产的HORSE HS 3000 型自走式喷雾机。通过研学, 系统地掌握国外先进的喷雾机设计理论、方法以及先进的制造工艺, 掌握使用、维修与保养要素。结合我国旱作农业地区的自然条件、农艺特点及用户的经济状况以及我国现有施药设备的现状、特点, 开发出适合我国国情的超高地隙自走式喷杆喷雾机。解决我国喷杆式喷雾机在玉米等高秆作物生长中后期因地隙低而无法进地作业的难题, 添补我国在超高地隙自走式喷杆喷雾机领域的空白。
6. 1 经济效益
我国2012 年玉米种植面积为3500 万hm2, 如其中50% 需超高地隙自走式喷杆喷雾机进行农药喷洒作业, 按一台喷雾机每年工作300 h, 作业面积3000 hm2计算, 需1. 17 万台。每台按50 万元销售价计算, 直接产值达57. 5 亿元。
在玉米生长中后期由于没有适用的喷雾机进行施药作业而造成的病虫害损失约占玉米总产量的5% ~10% 。联合国粮农组织 ( FAO) 称: 2013 年中国玉米产量达到新的纪录1. 975 亿t, 即损失达98. 75 亿~197. 5 亿kg, 以每千克2. 4 元计算, 今年损失将达237 亿~ 474 亿元。
超高地隙自走式喷杆喷雾机可降低施药量20%~ 60% , 与目前国内使用的喷杆式喷雾机相比, 平均节支28% 。一台超高地隙自走式喷杆喷雾机一年可为农户节省7200 kg农药, 节省农药开支12. 6 万元, 全国农民可节省农药开支14. 74 亿元。
6. 2 社会效益
该机具代表国际领先水平的超高地隙自走式喷杆喷雾机, 通过消化吸收再创新, 在关键技术及装备上将取得突破, 能极大促进我国在施药设备方面的技术进步, 促进传统产业的升级换代, 缩小与发达国家在农业施药技术方面的差距, 并形成自主核心技术, 提高我国农业施药装备行业的自主创新能力, 促进行业技术进步。新技术新装备的开发推广首次为我国玉米等高秆作物的施药作业提供了适用的装备, 提高了我国农业施药技术水平, 降低了农药用量, 保护了农民施药作业安全。同时提高了粮食产量, 减轻了粮食中农药残留, 减少了环境污染。对保障国家粮食安全、增加农民收入具有重要的作用。
6. 3 生态效益
通过引进研学开发的超高地隙自走式喷杆喷雾机采用智能化控制、同步变量喷雾、气流辅助喷雾等多项国际先进技术, 提高了农药利用率, 减少了农药用量, 降低了环境污染, 保护了操作者的身体健康, 具有显著的生态效益。
7 结束语
超高地隙自走式喷杆喷雾机具有世界先进水平并拥有自主知识产权的智能型农业施药设备, 提高机械施药效率和效果, 对于改善我国农业病虫草害防治现状、降低农药残留和环境污染、保护人身安全都将发挥重要作用, 对于我国发展优质、高产、高效、生态、安全的现代农业将作出重要贡献。
参考文献
[1]陈宝昌, 李存斌, 王立军, 等.飞机喷雾及影响其喷雾质量的因素[J].农机使用与维修, 2014 (5) :26-29.
[2]孙文峰, 王立君, 陈宝昌, 等.农药喷施技术国内外研究现状及发展[J].农机化研究, 2009 (9) .
高地隙自走式喷雾机 篇2
中农机3WZG-650型高地隙自走式喷杆喷雾机整机大小适中, 转弯半径小, 地隙高, 机动性能好, 作业方便, 既适用于规模地块的大田作物如棉花、小麦、玉米、大豆等的喷药作业, 也可用于蔬菜、花卉等经济作物的施药。
该机采用机械传动, 结构简单, 维修方便, 价格适宜, 是替代拖拉机背负式喷药机的首选机型。
现代农装科技股份有限公司
北京市德胜门外北沙滩一号院邮编:100083
现代农装科技股份有限公司是中国农业机械化科学研究院下属的专业从事现代农业装备研发、生产和经营的高新技术企业。现有保定和新疆2个分公司, 洛阳中收机械装备有限公司、中机华联机电科技 (北京) 有限公司、中机南方机械股份有限公司、中机美诺科技股份有限公司、中机北方机械有限公司及中机华丰 (北京) 科技有限公司6个全资及控股子公司。
高地隙自走式喷雾机 篇3
1.底盘机架2.驾驶室3.药箱固定架4.药箱5.喷雾分配器6.喷杆7.液泵8.发动机9.喷杆悬挂10.爬梯11.行走轮
黑龙江省农垦科学院农业工程研究所和黑龙江索伦农机制造有限公司共同研制的3GC-18型自走式高地隙植保机, 解决了大田作物生长期田间管理的需要, 尤其是玉米等高杆作物田间机械进地难的问题。
1 整机结构及工作原理
该机主要由动力系统、行走和转向系统、液压系统和喷雾系统等组成, 整机结构见图1。动力系统采用两路分流的方式, 发动机动力分两路, 一路经皮带轮传递至主变速箱, 然后传给前差速器和后差速器, 另一路传给副变速箱, 经齿轮箱传至PTO, 见图2。
该机采用静液压四轮驱动, 四轮转向。一般性的作业和行走采用前轮转向, 四轮转向可使最小转弯半径达到3m。
液压系统分两路, 一路经过溢流阀通往控制转向的换向阀组合, 另一路通往控制作业机具升降的升降阀组合, 实现液压动力转向和悬挂装置的液压升降, 见图3。
喷雾系统是通过驱动液泵, 将药箱内的药液吸入后增压, 输送至安装在喷杆上的喷头雾化。喷杆与高地隙自走式底盘悬挂, 采用平行四边形升降机构, 调整高度40~350cm, 喷杆长度18m, 防漂移喷嘴, 间距50cm。
2 设计计算及主要技术参数
该机作业时的有效幅宽由下式估算:
式中:B———有效作业幅宽 (m) ;
Ws———生产率 (hm2/h) , 由 (2) 式确定;
v———平均作业速度 (km/h) 。
式中:Db———防治中不宜作业的天数;
Df———防治期天数;
H———每天作业小时数;
ηs———作业时间利用系数;
A———设计机具承担防治作业面积 (hm2) 。
药箱容积按下式估算:
式中:Δ———药箱有效容积 (L) ;
Q———常用喷量 (L/min) , 由 (4) 式确定;
L———喷完一箱药经济的工作行程 (m) ;
v———机器作业速度 (km/h) 。
喷头的喷量按下式计算:
式中:fc———喷孔截面积 (mm2) ;
P———药液进入喷头的压力 (kPa) ;
ζ———流量系数, 当喷孔直径为1.13~2.24mm时, ζ为0.161~0.467。
经设计计算, 该机作业幅宽确定为18m, 药箱容量1500L, 配套动力为73.5kW, 离地间隙1.7m, 轮距2.6m, 行走速度36km/h。
3 结论
高地隙自走式喷雾机 篇4
我国水稻种植面积约0.3亿hm2,占全国谷物种植面积的40%,世界水稻种植面积的28.2%。水稻是病虫害发生频繁、防治次数多、用工量最大的作物[1]。目前,我国研究的大型植保机械主要以农场旱地作业为主,如果在水田中作业,农场也只是把自行设计的水田轮进行更换;但是由于整机质量大,且土壤含水率高,轮子将发生打滑和下陷,机器得不到足够的推进力而停止前进[2]。目前,对于水田病虫害防治,仍以手动喷雾器和担架式喷雾机为主,已严重不适应水田植保防治要求[3]。为此,主要从设计轻量化的水田喷杆喷雾机底盘以及满足施药技术的基本要求出发,研究开发适用于我国小面积的水田高地隙喷杆喷雾机。这对提高施药作业效率,减轻农民工作量,减少农药对农民的危害,促进我国施药技术水平的提高具有重要意义。
1 整机设计方案
由于喷雾机底盘主要在水田工作,因此底盘在总体上应满足底盘质量轻、动力强劲的要求。通过对底盘动力大小的调研,最后选择力帆发动机,功率为10kW左右,可基本满足水田喷杆喷雾机的动力要求[4]。由于发动机、齿轮箱、喷杆等均安装在车架上,所以只需对以上部件的支撑部位进行梁设计,并满足强度要求;其他部位受力较小,将进行简化处理设计,不仅节省了材料,而且使整机质量减轻。通过对江苏常武地区水稻种植特点的调研并结合农艺要求,得到了水稻的间距、行距范围和地隙要求,最后确定水田喷杆喷雾机各部件的具体参数。
喷雾机主要采用传统的机械传动方式,动力由发动机输出,经过齿轮箱及蜗轮蜗杆减速器的减速,最终使水田叶轮滚动。
水田高地隙喷杆喷雾机的结构框图,如图1所示。
2 喷雾机的整机研制
2.1 喷雾机整机的组成及技术参数
水田高地隙喷杆喷雾机主要由主车架、发动机、齿轮箱、喷施系统、三缸柱塞泵、蜗轮蜗杆减速器、药箱和水田叶轮等组成。水田喷杆喷雾机示意图,如图2所示。水田喷杆喷雾机实物图,如图3所示。驱动方式为机械式两轮驱动,通过离合套筒与直齿轮38分离的方式可以进行制动与转向。本喷杆喷雾机质量为250kg,配套动力10kW,轮距0.85m,地隙高度0.8m,喷幅8m,药箱容量为200L。
2.2 传动系统设计
该喷雾机主要由摩托车力帆发动机提供动力使主动轴转动,主动轴的转动带动了其上的锥齿轮1转动,与其啮合的锥齿轮2带动了同为一根轴上的直齿轮1转动,再通过直齿轮2和直齿轮3的转动带动直齿轮38的转动。图5中直齿轮38通过平键的方式使离合套筒也开始转动。其次,离合套筒嵌入万向节轴内,带动万向节轴的转动,然后通过万向节轴与蜗轮蜗杆减速器的连接,最终蜗轮蜗杆减速器输出轴与水田叶轮通过套筒的连接使水田叶轮开始滚动,此时即可开始水田喷施工作。
当发动机在Ⅰ～Ⅳ挡时,测出水田叶轮的速度分别为0.3,0.6,0.8,1m/s,水田叶轮的直径为0.8m。因喷雾机采用二级减速,齿轮箱内减速比为2∶1,蜗轮蜗杆减速器10∶1,则总减速比为20∶1,与其对应地计算出发动机动力输出轴的转速在450～1 500r/min。动力输出轴与齿轮箱之间为万向节连接。
该传动系统设计的另一个功能就是,当按住机器上的手把可以把离合套筒提起,此时动力被切断,喷雾机停止行走,即可进行人工转向。由于机器总质量较小,人工转向较省力。图4为齿轮箱内部结构图,图5为离合结构图。
2.3 喷杆折叠机构
喷杆折叠机构示意图,如图6所示。
在图6中,喷杆和机架之间设计了四连杆平衡机构,两侧水平喷杆质量相等,当在水田行走时,受到路面的起伏而颠簸,该机构能够自动调节喷杆的平衡。水平喷杆、纵向喷杆和机架之间采用销连接。整个喷杆折叠机构和喷雾机车架之间采用螺栓螺母连接的方式固定,根据水稻各生长期高度不同,喷杆通过螺栓螺母的方式进行上下调节。由于在喷杆上的管道中间安装了压力表,其量程为0～0.5MPa,可方便地显示出喷头的即时压力。
2.4 液泵及喷头的选型
在图2中,主动轴的转动带动了从动轴的转动,通过拨叉可以调节主动轴上的直齿轮2和3,使其分别与直齿轮4和直齿轮5啮合,实现1.5∶1和1∶1的转速比;从动轴的转动带动其上的带轮转动,通过皮带连接使三缸柱塞泵达到额定转速后开始工作。在主车架后方设计了8m的喷杆,并在车架后方的左右各安装了1个药箱,药液经过滤器进入三缸柱塞泵,将管路连接好后即可实现均匀喷雾,每次有14个喷头工作。图2中两侧水平喷杆左右各6个喷头,间距为65cm,总长为6.5m,纵向上的2个喷杆间距1.5m,喷杆喷幅为8m。喷杆采用4段结构可水平、垂直折叠。将纵向喷杆置于人体身后,形成2m×2m的无雾区,将药液喷洒到人的身后位置,减少了药液对人体的影响[5]。根据以下公式计算确定了喷头以及三缸柱塞泵的类型。则
Q喷undefined
其中,Q公顷为常规喷雾药液量,300L/hm2;V为喷雾机最大工作速度,3.6km/h;B为喷幅(m);Q喷为喷杆喷头总喷量(L)。
实践表明,搅拌用的回液量一般为药箱容积的10%～15%[6],取Q回为药箱容积的10%,则Q回=20L/min。
所以,Q泵=Q喷+Q回=34.4L/min。最终确定喷头为莱克斯公司LU120-01号喷嘴以及防滴喷头体。三缸柱塞泵的型号为3WZ-22WC型。
3 试验研究
3.1 单只喷头喷量与喷雾压力关系的测定
试验前,将机器各方面的性能调试良好;选取其中1个喷头分别在0.1,0.2,0.3,0.4,0.5MPa进行试验,应避免接液时,药液飞溅;每次时间1min,共5次,计算其喷雾流量的平均值,研究喷雾压力与单只喷头喷雾量的关系。试验结果如图7所示。
从图7中可以发现,在压力0.3MPa时,喷雾流量在980mL/min左右,1.039×14=14.546L/min左右,与前面计算结果14.4L/min的误差为1.01%。误差可能是由于接液过程中药液的飞溅导致。试验中,当喷雾压力在0.3～0.5MPa之间时,单只喷头的喷药量较稳定,喷药量为1.029～1.17L/min。
3.2 静态条件下喷雾均匀性测定
我国《喷杆喷雾机 技术条件》(JB/T 9805.1-1999)规定:喷雾机在额定工作压力下喷雾时,喷杆上各喷头的变异系数应不大于15%。
将喷杆喷雾机上喷头安装在离雾滴接收装置的高度为0.3,0.6,0.8m处,在额定压力0.3MPa下喷雾。该集雾槽装置下面部分有多个试管接收雾滴,可以方便地接收液体[7]。采用秒表计时,喷雾时间2min,最后使用分度值为0.01g的电子天平测量每只烧杯收集到液体的质量。试验3次,计算喷雾变异系数,结果如表1所示。
试验得出,在0.5m处喷雾均匀性最好。如果想得到更佳的效果,应该将高度细分。试验示意图,如图8所示。
3.3 行走速度与喷雾沉积密度关系的测定
喷雾机在水田工作过程中,行走速度越快,喷雾量在水稻上沉积量就越少;行走速度越慢,喷雾量在水稻上沉积量就越多,其行走速度与喷雾均匀性密切相关[8]。
本次选择的实验稻田面积为1 600m2左右,当机器在水稻田工作时,将喷头与秧苗的距离控制在50cm左右,喷头压力为0.3MPa,行走速度分别是0.3,0.6,0.8,1.0m/s时,试验采用0.5%的蓝色水溶液代替农药,测量水溶液在试纸上的沉积密度和粒径。每个速度分别试验4次。试验结果如图9所示。
从图9中可以得出,喷雾机在0.8m/s时,水溶液在试纸上的沉积密度最高。则有
undefined=0.9m/s
其中,Q为喷头流量(L/min);q为喷药量(L/hm2);B为喷幅(m);β为地表系数,β=0.6～0.8。
计算得到喷雾机行走速度0.9m/s,根据实际机器在水田中行走的情况以及配合人的行走速度,最终确定发动机挡位为Ⅱ挡,速度为0.8m/s。
4 结论
1)通过对水田喷杆喷雾机现状以及结构参数的调研,确定了水田喷雾机关键部位结构设计及选型。喷雾机的整机质量250kg,满足了轻量化设计要求;但是喷雾机在水田中通过性能有待于提高。
2)单只喷头压力与喷雾量的关系近似成线性关系,同时喷杆上喷头的喷雾总量与当初设计计算值误差较小,能达到300L/hm2的喷雾量。
3)通过试验,得出喷头在0.5m高度下,喷雾均匀性最好。当喷雾机行走速度为0.8m/s时,喷雾沉积性最好。如果在有风情况下,雾滴将会飘逸,在今后的二代样机设计中将安装风幕装置,使喷雾的均匀性、沉积性达到更好的效果。
摘要：为了解决水田喷杆喷雾机的通过性差、底盘质量大和喷雾不均匀等问题,对水田喷杆喷雾机进行了整机设计,研制出质量轻、操作灵活、喷雾均匀性好的水田高地隙喷杆喷雾机。静态试验结果表明:喷杆喷头压力在0.3 MPa时,可进行300 L/hm2的喷雾作业且喷头在0.5m高度下,喷雾均匀性最好。田间试验表明:当发动机挡位在Ⅱ挡,喷雾机行走速度为0.8m/s时,雾滴在试验纸上的沉积密度最大,防治效果得到了提高。
关键词：喷杆喷雾机,植保机械,高地隙,均匀性
参考文献
[1]何雄奎,曾爱军,刘亚佳,等.水田风送低量喷杆喷雾机设计及其参数研究[J].农业工程学报,2005,21(9):1-4.
[2]李范哲,崔永汉,金东春.小型拖拉机在水田作业时的通过性能[J].农业机械学报,1996,27(1):112-116.
[3]孙文峰,王立君,陈宝昌,等.农药喷施技术国内外研究现状及发展[J].农机化研究,2009,31(9):225-228.
[4]曾爱平,邱秀丽,赵娜,等.液压后驱式轻型农机水田自走底盘的设计[J].农机化研究,2010,32(7):1-4.
[5]杨八康.第二届植保机械与施药技术国际学术研讨会论文集.北京:中国农业大学出版社,2010.
[6]刘丰乐.气流辅助式喷杆弥雾机的研制[D].泰安:山东农业大学,2010.
[7]祁力钧,傅泽田.不同条件下喷雾分布试验研究[J].农业工程学报,1999,15(2):107-111.
高地隙自走式烟草打顶车底盘设计 篇5
我国烟草打顶机械还处于相对落后的阶段,在一些烟草种植示范园区中仅有的作业机械也是引进的国外产品,本土化的作业机械更是处于空白[1]。目前报道的山东农业大学机械与电子工程学院王金星、张晓辉和马利强等人发明的烟草打顶消毒联合作业装置也还处于试验阶段。在国外由于劳动力费用的增加和科学技术水平的提高,以美国为首的西方发达国家率先对烟叶生产机械化进行了研究,在20世纪60年代基本实现了全程机械化。其中,美国、加拿大及欧洲国家主要研制和应用大型装备,且向大型、多能、高速、宽幅、精准和机电液一体化方向发展。这些发达国家已实现了烟草打顶、抑芽和烟叶采收的机械化联合作业,并已有定型产品[2]。
近年来,在国家富农和扩大对农机购置补贴的政策下,烟农渴望实现烟草种植机械化,以提高生产效率,增加收入。此时购置国外烟草作业机械不失为一种选择,但是外国烟草作业机械大都价格昂贵,在国内也只有一些大型的烟草种植示范园区有能力购买,而且外国烟草作业机械在实际应用时不一定与我国的烟草种植国情相符,所以不被我国广大烟草种植户所接受。因此,开发本土化的烟草打顶机械势在必行,正是在这种形式下,笔者承担了与中国烟草总公司项目中的子项目—高地隙自走动力装备的研制,即烟草打顶车底盘的研制。
1 烟草打顶车总体结构和相应参数
1.1 总体结构
为了既满足烟草机械化作业要求,又不给烟叶带来损伤,设计了一种高地隙,操作驾驶完全在烟草上方,机架跨在烟垄上进行机械化作业的全液压传动和控制的高地隙自走式烟草打顶车[3]。烟草打顶车车体支架由方钢、角钢、板材等焊接而成,总体结构如图1所示。
1.2 主要参数
根据用户使用要求,设计的烟草打顶车有以下主要参数:
打顶车跨距/mm:2300
轴距/mm:3100
打顶车离地间隙/mm:1750
可调节间隙/mm:450
前轮、后轮直径/mm:900
打顶车系统总功率/kW:58.065
打顶车最大行驶速度/km·h-1:17
转向缸伸展速度/m·s-1:0.1
2 底盘液压驱动系统设计
由于传统机械式动力机械结构复杂、传递级数多、设备体积大,不适合烟草打顶作业要求;而液压传动系统具有液压元件体积小、质量轻、结构紧凑、布置灵活、传动平稳等优点。因此,在对烟草生产机械化的关键设备进行技术攻关的过程中,烟草作业机械化中的液压驱动成为亟需解决的问题,如何实现烟草机械的全液压驱动成为实现烟草生产机械化的关键。
该设计采用开式静液压传动回路。所谓静液压传动是把原动机输人的机械能(转速和转矩)通过液压泵转化为液压能(流量和压力),再由液压马达将液压能重新转化为机械能(转速和转矩),并对外输出能量的一种传动方式[4]。所谓开式液压回路,主要指液压泵从油箱吸油、经排油口送至马达进油口、再经马达排油口回油箱的液压回路[5]。
2.1 液压行走回路
液压行走回路包括负感变量泵、减压供油阀、手动定位先导阀、液控单路阀、溢流阀、行走马达、进油滤油器、散热器、回油滤油器以及油箱等。液控单路阀的两个控制口通过管路与手动定位先导阀相连,两输出口通过管路与行走马达相连,手动定位先导阀的进油口通过管路与减压供油阀的出油口相连,装置如图2所示。
液压行走系统的工作原理为:参照图3,手动定位先导阀首先处于中位,则液控单路阀两控制油口a,b口的液压油回油箱,液控单路阀的阀芯处于中位,打顶车停车。打顶车柴油机起动后,从负感变量泵到液控单路阀的液压油经溢流阀回油箱,此时系统压力为溢流阀的设定压力,其压力为保证手动先导阀可以动作的最低压力。若操作手动定位先导阀的手柄,经减压供油阀的液压油通过手动定位先导阀进入液控单路阀的控制油口a或口b,液控单路阀阀芯动作,此时液压油经液控单路阀进入行走马达,驱动行走马达转动。手动定位先导阀手柄锁定在不同角度可以使液控单路阀的阀芯处于不同的位置,从而控制通过液控单路阀的液压油的流向和流量,进而控制行走马达的转向和转速,若再配合以打顶车柴油机油门大小的变化就可以实现打顶车行驶速度的无级控制。进油滤油器起进油滤油功能,回油滤油器起回油滤油功能,散热器起液压油散热功能。
1.进油滤油器 2.回油滤油器 3.散热器4.溢流阀 5.行走马达 6.液控单路阀 7.手动定位先导阀8.减压供油阀 9.油箱 10.负感变量泵
1.负感变量泵 2.减压供油阀3.手动定位先导阀 4.液控单路阀 5.溢流阀 6.行走马达7.进油滤油器 8.散热器 9.回油滤油器 10.油箱
2.2 液压转向回路
液压转向回路包括通轴串联的齿轮泵、单路稳定分流阀、带FK阀块的转向器、转向油缸和溢流阀等。单路稳定分流阀进油口通过管路与齿轮泵相连,两出口通过管路分别与转向器、打顶车悬挂系统相连,如图4所示。液压转向回路工作原理为:参照图4,打顶车柴油机起动后,单路稳定分流阀把齿轮泵出口液压油一部分以稳定的流量提供给带FK阀块的转向器,通过方向盘操作转向器,液压油进入转向油缸,从而实现打顶车转向。
1.齿轮泵 2.单稳阀 3. FK阀块 4.转向器5.转向油缸 6.溢流阀 7.滤油器 8.油箱
2.3 打顶车悬挂系统液压回路
行驶、转向是烟草打顶车最基本的功能,为了能够进行烟草打顶作业及其他作业,如喷药、采收等,就必须在打顶车上悬挂相应作业机具。设计中采用具有O型中位机能的多路阀以顺序单动作和并联的方式组合来控制相应悬挂机具,如图5所示。打顶车悬挂系统液压回路的工作原理为:参照图5,当悬挂机具都处于非作业状态时,由单路稳定分流阀的一部分液压油通过多路阀直接回油箱,实现系统卸荷;操作多路手柄可以实现相应机具的作业,但机具作业有一定的执行优先顺序。当悬挂系统如图5连接时,其优先执行顺序为:打顶升降>喷药升降>喷药展开>打顶=喷药=其他悬挂。即进行悬挂机具升降、展开操作时无法烟草打顶、喷药作业,只有在完成机具升降或展开操作时才可进行烟草打顶、喷药作业。烟草打顶、喷药作业可以单独执行,也可同时执行。
3 结论
1)根据要求设计出一种跨烟垄、高离地间隙的烟草打顶车底盘支架,所有设备置于支架之上。该底盘采用全液压传动与控制,有效地减小了打顶车体积和质量。
2)烟草打顶车通用底盘能配套烟草作业机具,通过悬挂打顶、喷药、采收等机具可以实现不同的烟草作业,达到一机多用的目的。
3)该车液压系统操控方便、故障率低、便于维护、成本较低,适合在烟草生产示范园区及烟草种植大户中推广。
参考文献
[1]宋涛,张晓辉,马敏,等.烟草打顶机械化技术及应用现状[J].农机化研究,2010,32(6):233-236.
[2]马利强,王金星.烟草打顶消毒联合作业装置的设计[J].农机化研究,2010,32(5):136-138,142.
[3]王中玉,肖宏儒,丁为民,等.履带自走式高地隙茶园管理机液压系统设计[J].中国农机化,2010(5):72-75.
[4]关景泰,孔蓓蓓,刘钊.开式静液压传动在电动叉车上的应用[J].起重运输机械,2002(8):43-45.
高地隙自走式割晒机获国家专利 篇6
黑龙江省佳木斯龙华轻工机械制造有限公司借鉴和综合国内外同类产品的优越性能，创新研制的4SZ高地隙自走式割晒机，日前获得国家知识产权局颁发的实用新型专利证书(专利号：ZL201120117878)。
位于佳木斯市高新技术开发区的这家股份制民营企业，占地面积3.3万平方米，厂房建筑面积1万平方米。在2003年8月就获ISO 9001:2000质量认证证书，2009年升级到ISO 9001:2008。据该公司董事长兼总经理王广洲介绍，已被佳木斯市市政府确定为工业规模企业的4SZ系列自走式割晒机，具有高速高效、动力储备充足、性能可靠、操作简便、视野性能好等特点，可广泛适用于割晒麦类、油菜、水稻、水肥苏等作物。割后的作物通过散铺器呈连续均匀整齐的鱼鳞条铺，便于晾晒和收割机捡拾作业。产品不仅在三江平原和黑龙江垦区热销，而且还远销到甘肃省和俄罗斯等国内外市场。