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喷雾机园艺1102 陈健摘要:植物保护是农林生产的重要组成部分。
是确保农林业丰产丰收的重要措施之一。
为了经济而有效地进行植物保护，应发挥各种防治方法和积极作用，贯彻“预防为主，综合防治”的方针，把病、虫、草害以及其它有害生物消灭于危害之前，不使其成灾。
（一）喷雾的特点及喷雾机的类型喷雾是化学防治法中的一个重要方面，它受气候的影响较小，药剂沉积量高，药液能较好的覆盖在植株上，药效较持久，具有较好的防治效果和经济效果。
喷粉比常量喷雾法工效高，作业不受水源限制，对作物较安全，然而由于喷粉比喷雾飘移危害大得多，污染环境严重，同时附着性能差，所以国内外已趋向于用以喷雾法为主的施药方法。
根据施药液量的多少，可将喷雾机械分为高容量喷雾机、中容量喷雾机、低容量喷雾机及超低容量喷雾机等多种类型。
各类喷雾机的施液量标准及雾滴直径的范围可参看表1－1。
表1－1 各类喷雾机的施液量和喷雾直径名称符号雾滴直径（μm）施液量（l/ha）超超低容量U－ULV 10－90 ＜0.45超低容量ULV 10－90 0.45－4.5低容量LV 100－150 4.5－4.5中容量MV 100－150 4.5－450高容量HV 150－300 ＞450大容量喷雾又称常量喷雾，是常用的一种低农药浓度的施药方法。
喷雾量大能充分地湿润叶子，经常是以湿透叶面为限并逸出，流失严重，污染土壤和水源。
雾滴直径较粗，受风的影响较小，对操作人员较安全。
用水量大，对于山区和缺水地区使用困难。
低容量喷雾，这种方法的特点是所喷洒的农药浓度为常量喷雾的许多倍，雾滴直径也较小，增加了药剂在植株上附着能力，减少了流失。
既具有较好的防治效果，又提高了工效。
应大力推广应用逐步取代大容量喷雾。
中容量喷雾，施液量和雾滴直径都介于上面两种方法之间，叶面上雾滴也较密集，但不致产生流失现象，可保证完全的覆盖，可与低量喷雾配合作用。
超低容量喷雾是近年来防治病虫害的一种新技术。
它是将少量的药液（原液或加少量的水）分散成细小雾滴（50－100μm）并大小均匀，借助风力（自然风或风机风）吹送、飘移、穿透、沉降到植株上，获得最佳覆盖密度，以达到防治目的。
试验场TRIAL2019.01农 机 科 技 推 广AGRICULTURE MACHINERYTECHNOLOGY EXTENSION诸城市地处鲁东南，全市现有耕地面积180万亩，其中花生种植面积达20多万亩，是全国花生种植大县之一。
多年来，在花生机械化生产推进过程中，遇到以下问题：一是缺少烘干技术，增加人工晾晒成本；二是在丘陵、山区小地块收获时收获机无法进地或转向困难；三是水分和土壤粘度较高的地块不利于花生联合收获机作业，同时花生联合收获对花生品种、种植及适收期要求较高。
为探索适合不同花生种植模式、种植条件的机械化收获模式，促进本地花生生产全程机械化发展，进行本次对比试验。
一、试验条件选择诸城市皇华镇南湖生态园区示范基地作为对比试验地点，选定180亩春花生（潍花8号）进行3种机械化收获模式的对比试验，每种模式各收获60亩。
1.分段收获 采用潍坊大众条铺机进行条铺收获，在田间铺放晾晒4～5天后，采用巨明的捡拾摘果收获机进行收获。
2.联合收获 采用东泰的联合收获机在对比田集中进行一次性联合收获，收获后的鲜果组织人工进行晾晒、看管至花生果基本晾干。
3.分段收获后人工收集 用花生条铺机进行条铺收获，人工收集，再用花生摘果机进行摘果。
试验配置必要的监测仪器，及时进行监测记录、分析。
通过参与作业的机械工作情况，对分段式作业与联合收获作业的技术指标（作业生产率、摘净率、破损率、损失率、含杂率）和经济指标（亩耗油率、驾驶员工资、折旧费、维修费）分别进行计算记录。
二、作业路线1.土壤深松联合整地 用大华1SZL-250型深松联合整地机深松土地，深松达到30cm 以上，无漏耕现象。
土地深松后，增加肥料的溶解能力，减少化肥的挥发和流失，从而提高肥料的利用率。
深松联合整地一次性完成深松、旋耕整地，减少耕作次数，降低生产成本。
2.花生覆膜播种 使用景农2MB-2型多功能花生播种机进行播种，一次性实现起垄、施肥、播种、喷药、覆膜、压土等作业工序。
烟草喷雾机气流场数值仿真及试验验证王龙飞1,马留威2,李连豪2,范沿沿1,李建华1,朱晨辉2,张㊀振2,韩㊀硕2,刘炳旭2(1.河南省烟草公司许昌市公司,河南许昌461000;2.河南农业大学机电工程学院,郑州450002)摘㊀要:为了探究烟草喷雾机风送系统气流分布情况,利用数值仿真与试验验证相结合的方法分析气流场分布规律㊂结果表明:1)该喷雾机气流场中气流在喷筒内导流柱两侧分布均匀,喷筒出风口截面处气流分布的仿真结果与实测结果之间相对误差较小且分布趋势一致,证明了仿真模型的合理性和有效性;2)风速与测量位置到出风口截面距离的线性回归方程为y =13.29-9.49x ,相关系数为0.721㊂仿真及试验结果为后续风送系统的优化设计提供了参考㊂关键词:烟草喷雾机;气流场;数值分析中图分类号:S491㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码:Adoi :10.14031/ki.njwx.2024.02.002Numerical Simulation and Experimental Verification of Airflow Field of Tobacco Spray WANG Longfei 1,MA Liuwei 2,LI Lianhao 2,FAN Yanyan 1,LI Jianhua 1,ZHU Chenhui 2,ZHANG Zhen 2,HAN Shuo 2,LIU Bingxu 2(1.Xuchang City Company of He nan Tobacco Company,Xuchang 461000,China;2.School of Mechanical and Electri-cal Engineering,Henan Agricultural University,Zhengzhou 450002,China)Abstract :In order to explore the airflow distribution of the air conveyor system of tobacco sprayer,the airflow field distri-bution law was analyzed by combining numerical simulation and experimental verification.The results show that:1)The airflow in the airflow field of the sprayer is evenly distributed on both sides of the deflector column in the spray cylinder,and the relative error between the simulation results and the measured results of the airflow distribution at the air outlet section of the spray barrel is small and the distribution trend is consistent,which proves the rationality and effectiveness of the simulation model.2)The linear regression equation between wind speed and the distance from the measured loca-tion to the cross -section of the air outlet is y =13.29-9.49x,and the correlation coefficient is 0.721.The simulationand test results provide a reference for the optimal design of the subsequent air transmission system.Keywords :tobacco spray;airflow field;numerical analysis基金项目:河南省烟草公司许昌市公司科技项目(2020411000240070);河南省重点研发与推广专项(212102110235);河南省科技攻关项目(222102110291)作者简介:王龙飞(1988 ),男,西安人,硕士,农艺师,研究方向为农业机械的研制与开发㊂通讯作者:李连豪(1980 ),男,河南南阳人,博士,副教授,研究方向为智能农业装备的研制与开发㊂0㊀引言烟草作为叶用经济作物,植保作业是保证烟叶质量与产量,提高其经济效益的重要手段[1-2]㊂风送式烟草喷雾机作业时,风送系统中风机产生的气流能为雾滴提供动能,有效提高雾滴穿透性㊁降低雾滴漂移率,一定程度上提高了药液的整体利用率[3]㊂风机出风口处气流速度的大小及分布是否均匀对风送式烟草喷雾机作业效果有着重要影响,国内外诸多学者针对此类问题做出相应的研究㊂如DUGA 等[4]为了分析风送式喷雾机的气流场特性,建立了气流场计算流体动力学模型,并通过后续试验验证了该模型的合理性和有效性;Cross 等[5]利用大量试验探究了喷雾机气流场的分布规律对雾滴沉积特性的影响;欧鸣雄㊁吴敏敏等[6-7]采用仿真与试验结合的方法探究了果园喷雾机的内外流场气流分布规律,仿真结果与试验结果之间相对误差较小;曲峰等[8]采用数值模拟仿真与试验验证相结合的方法分析了传统风送喷雾机的气流场分布规律,表明气流场速度分布模拟值与实测值较吻合㊂本文通过流体动力学对烟草喷雾机风送系统进行数值仿真,模拟计算出喷筒内流场气流变化以及外流场气流分布情况,并通过后续相关试验进一步验证仿真模型的合理性和有效性,为后续风送系统的优化设计提供了参考㊂1㊀烟草喷雾机结构与气流场数值模型1.1㊀烟草喷雾机结构本文所研究的烟草喷雾机主要由车轮㊁轮架㊁直流电机㊁车轮连接架构成的行走系统,药箱㊁隔膜泵㊁超声波雾化发生装置㊁喷筒㊁摇摆器构成的风送喷雾系统,电源㊁电控箱构成的控制系统和电动推杆㊁车轮连接架㊁升降架构成的轮距及喷雾高度调节装置等组成,整机结构如图1所示[9]㊂1.电控箱;2.电源;3.隔膜泵;4.电动推杆;5.升降架;6.喷筒;7.摇摆器;8.超声波雾化发生装置;9.药箱;10.轮架;11.车轮;12.直流电机;13.车轮连接架图1㊀烟草喷雾机整机结构1.2㊀气流场数值模型在Fluent -DesignModeler 中对烟草喷雾机风送系统三维模型重建及简化,简化的前提是简化前后的气流场没有明显差异,为了数值仿真的准确性,并没有省略掉喷头㊁固定装置等部件,重建及简化后的模型如图2所示㊂利用ANSYS 中的MESH 组件对重建及简化后的风送系统三维模型进行网格划分,并将其保存为.msh 文件类型,便于后期导入到Fluent 中㊂划分网格后的模型如图3所示,网格质量和数量如图4所示[10-11]㊂1.3㊀模型算法与边界条件风机可以看作流动机械,故本数值仿真过程应选用湍流模型㊂雷诺平均模拟中的K -ε模型是Fluent 软件中,对湍流流动的气流进行计算时最常使用的数值模拟方法㊂其中标准K -ε模型适用于圆口射流和平板射流模拟,能够较好地模拟射流扩散,符合该次数值模拟的物理模型,故本数值模拟过程采用标准K -ε模型[12-13]㊂本次数值模拟仿真过程采用Fluent 基本算法中的基于压力求解器,采用的是SIMPLE 算法,因该算法中一阶迎风格式的假扩散作用,容易得到不准确的结果,模拟仿真过程中采用一阶迎风格式过少,本数值模拟仿真过程决定采用二阶迎风格式㊂本1.喷头;2.固定装置图2㊀风送系统三维模型图3㊀风送系统网格划分图4㊀网格质量和数量次数值模拟过程中以风机入口处为入口边界条件,风机出风口处为自由流出边界,采用风速仪测量风速,其他数值为系统默认值[14]㊂2㊀试验方法2.1㊀试验材料为了准确测量所需区域的风速,该试验采用日本三量公司的一款高精度手持式风速测量仪,型号及性能参数如表1所示㊂表1㊀风速测量仪性能参数项目参数型号RA405风速测量范围/(m㊃s -1)0~45解析度0.01精度/%ʃ(3ʃ0.1)可储存数据/个960工作温度范围/ħ0~50储存温度范围/ħ-40~60㊀㊀2.2㊀测量区域布置以图1标注的喷筒为例,将喷筒出风口截面分为如图5所示5个区域[15-16]㊂图5㊀风速测量区域3㊀气流场数值分析3.1㊀内流场仿真结果分析图6为喷筒内部气流场,其中图6a 为喷筒内部气流场速度流线,图6b 为喷筒内部气流场速度分布㊂从图6a 中可以看出气流群在经过风机叶片时,因风机叶片的旋转诱导作用,使气流拥有一定的旋转速度,喷筒内部气流速度最大值在19.13m /s 左右,主要集中分布在轴流风机叶片表面;气流最小值为0.71m /s 时,主要集中分布在喷头及其固定部件背对气流来流方向处,主要原因是喷头及其固定部件安装时遮挡了一定的气流来流㊂喷筒内部气流场气流速度主要集中在9.21~17.01m /s 这一区间,喷筒出口截面处气流速度能达到前期喷筒理论设计时的要求,即气流速度达到11.80m /s㊂根据数值仿真结果可知,喷筒整体设计可达到设计要求,但需对喷筒内部喷头及其固定部件安装处进行优化,避免影响喷筒的风送效果㊂优化后应让喷头及其固定部件安装时不影响气流的来流,使喷头雾化产生的雾滴能更好地随气流到达烟叶表面㊂图6㊀喷筒内部气流场图7为喷头及其固定部件不影响气流来流时,喷筒内部气流场的速度矢量分布情况㊂从图中可以看出喷筒内气流速度主要分布在10.08~16.8m /s 这一区间,气流在喷筒内导流柱(图7喷筒内空心区域,内置药液输入管道)两侧分布均匀,证明风机产生的气流经导流板的整合后分布较为均匀,符合前期喷筒理论设计时的构想㊂3.2㊀外流场仿真结果分析图8为喷筒出风口截面处的气流速度矢量分布情况㊂由仿真结果可得,喷筒出风口截面处的气流图7㊀喷筒内部气流场速度矢量分布速度平均值为14.33m /s,除需稍加优化的喷头及其固定部件安装部分外,喷筒出风口截面处气流速度整体分布较为均匀,气流速度主要分布在平均值14.33m /s 左右㊂图8㊀喷筒出风口截面处的气流速度矢量分布4㊀气流场试验验证为了验证本文风送系统数值仿真模型的合理性和有效性,对喷筒出口处的风速㊁风量等参数进行了测量和计算;分析了风速与测量位置到出风口截面距离的关系;对喷筒出风口截面处气流速度分布进行实测,试验结果与仿真模拟结果进行对比研究[15-16]㊂4.1㊀风速㊁风量的测量及风速与测量位置到出风口截面距离的关系4.1.1㊀风速、风量的测量根据式(1)㊁(2)可计算得出单个风机风量QS =πˑr 2(1)Q =v ˑS (2)式中㊀S 喷筒出风口横截面积,m 2;r 喷筒出风口半径,m;Q 风机风量,m 3/s;v 出风口风速,m /s㊂通过测量可得喷筒出风口半径r =0.09m,左侧喷筒出风口处风速v 1=13.24m /s,计算可得风量Q 1=0.34m 3/s;右侧喷筒出风口处风速v 2=13.22m /s,计算可得风量Q 2=0.34m 3/s㊂由计算结果可得,左右两侧风机风量Q 1㊁Q 2大小一致,均大于理论计算时所需的风机风量(0.30m /s),满足设计要求㊂4.1.2㊀风速与测量位置到出风口截面距离的关系测量位置到出风口截面不同距离下的风速如表2所示,表2㊀出风口截面不同距离下的风速离出风口距离/m风速/(m㊃s -1)013.220.211.450.49.720.58.350.67.60㊀㊀根据表2所示的风速与测量位置到出风口截面距离的关系可求其直线回归方程,具体直线回归方程可按式(3)㊁(4)㊁(5)计算y =a +bx (3)b =ðx i y i -n ˑx 平均y 平均ðx 2i -n ˑx 2平均(4)a =y 平均-b ˑx 平均(5)通过计算可得线性回归方程为y =13.29-9.49x,相关系数为0.721,风机风速与距离出风口(喷筒出口截面)距离关系如图9所示㊂4.2㊀喷筒出风口截面处风速的测量各个风速测量区域的风速如表3所示㊂由表3中的数据可知,1~4这4个区域的风速平均值较为接近,且比区域5高出1~2m /s 左右,主要原因是因为区域5所在区域是导流柱(内置药液输入管道),影响了气流的来流㊂同时1~4这4个区域的风速平均值较为接近,证明了该喷筒风机处产生的气流经导流板的整合,在喷筒内部及喷筒出风口截面处分布较为均匀,该喷筒出风口截面处风速测量结果达到了11.80m /s 设计要求㊂同时,实测试验结果与数值仿真中喷筒出风口截面位图9㊀风机风速与离出风口距离关系置的气流平均速度14.33m/s较为接近,风速分布趋势与数值仿真结果一致,证明了数值仿真模型的合理性和有效性㊂表3㊀出风口截面各位置风速单位:m/s 区域v1v2v3v平均114.9114.9314.9514.93 214.9014.8614.9114.89315.0615.1214.9715.05 414.9914.8815.0114.96 513.2813.2513.1313.225㊀结论本文采用数值仿真与试验验证相结合的方法分析了烟草喷雾机的气流场分布规律㊂1)在数值模拟仿真中,分析了喷筒内部流场气流变化以及外流场气流分布情况㊂结果表明,气流在喷筒内部导流柱两侧分布均匀;喷筒出风口截面处的气流平均速度14.33m/s,除需优化的喷头及其固定装置安装处外,整体气流速度分布均匀㊂2)试验验证仿真模型的合理性和有效性㊂结果表明,喷雾机左侧喷筒出风口处风速v1= 13.24m/s,风量Q1=0.34m3/s;右侧喷筒出风口处风速v2=13.22m/s,风量Q2=0.34m3/s;风速与测量位置到出风口截面距离的线性回归方程为y= 13.29-9.49x,相关系数为0.721;1~4这4个区域的风速平均值较为接近,且与数值仿真中喷筒出风口截面处的气流平均速度14.33m/s相差不大;风速分布趋势与数值仿真结果一致,证明了数值仿真模型的合理性和有效性㊂参考文献:[1]㊀杨能娇,杨永艳.烤烟生产中主要病虫害的综合防治策略[J].南方农机,2023,54(3):77-79.[2]㊀邱睿,王海涛,李成军,等.烟草病虫害绿色防控技术研究进展[J].河南农业科学,2016,45(11):8-13.[3]㊀翟兆煊,郭培全,乔阳.风送施药机研究现状及趋势[J].现代制造技术与装备,2018(6):12-14. 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果园风送式喷雾机气流速度场模拟及试验验证
傅泽田;王俊;祁力钧;王洪涛
【期刊名称】《农业工程学报》
【年(卷),期】2009(25)1
【摘要】为了研究果园风送式喷雾机气流速度场速度分布特性及各因素的影响规律,揭示果园风送式喷雾机的工作机理,基于CFD模拟建立了Hardi LB-255犁果园风送式喷雾机气流场速度分布模型.设计试验验证了模拟结果,并模拟获得了其气流速度场的分布特性.研究表明,进口气流速度变化对喷雾机气流速度场分布特性无显著影响;与风扇中心距离不同的截面上气流速度分布的规律有差异;而喷头体对气流速度场分布特性有显著影响,能使气流速度分布产生波动.模拟和试验结果的对比表明,不同条件下,所建模犁能较准确模拟喷雾机气流速度场的分布.
【总页数】6页(P69-74)
【作者】傅泽田;王俊;祁力钧;王洪涛
【作者单位】中国农业大学工学院,北京100083;中国农业机械化科学研究院,北京100083;中国农业大学工学院,北京100083;中国农业大学工学院,北京100083【正文语种】中文
【中图分类】S491;TP15
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4.果园风送喷雾机气助式喷头风力性能数值模拟与试验 [J], 杨风波;张玲;薛新宇;金永奎;陈晨;孙涛
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3WXP-800型拖拉机悬挂式甘蔗喷药机设计和试验分析王秀华;韦丽娇;李明;董学虎;黄伟华;严晓丽【摘要】针对我国甘蔗除草、杀虫等喷药主要依赖人力作业,大型轮式拖拉机不适应目前种植行距,研制了3WXP-800型拖拉机悬挂式甘蔗喷药机.该机具可定向喷药,适合甘蔗、木薯等热带作物喷洒化学除草剂、杀虫剂和液态肥料作业等.本文主要对机具的机架、喷杆、管路等进行优化设计,并进行试验测试与分析.测试结果表明,该机各项指标达到了设计要求,大大提高了作业效率和降低了成本.【期刊名称】《现代农业装备》【年(卷),期】2016(000)005【总页数】5页(P55-58,63)【关键词】拖拉机悬挂式;甘蔗;喷药机;设计【作者】王秀华;韦丽娇;李明;董学虎;黄伟华;严晓丽【作者单位】中国热带农业科学院农业机械研究所,湛江 524091;中国热带农业科学院农业机械研究所,湛江 524091;中国热带农业科学院农业机械研究所,湛江524091;中国热带农业科学院农业机械研究所,湛江 524091;中国热带农业科学院农业机械研究所,湛江 524091;中国热带农业科学院农业机械研究所,湛江 524091【正文语种】中文长期以来，我国甘蔗用的施药机械一直以手动喷雾器为主，机型陈旧落后，喷头品种单一，喷洒性能差，农药浪费现象严重[1]，而且作业效率低，6.67 hm2（100亩）地就要雇佣12人工作1 d。
人工背负式喷药机在作业时“跑、冒、滴、漏”现象时有发生，作业效果不能满足甘蔗种植的需要。
且作业环境恶劣，农民不愿喷药，造成病虫草害严重，影响甘蔗产量与品质。
另外，喷杆喷雾机种类较少、型号单一，喷头等重要喷洒部件系列化程度低，无法满足不同作物、不同病虫害的防治需要。
用一种机型防治各种作物的病虫草害，导致农药有效利用率低、农药浪费严重、农产品中农药残留超标、环境污染严重、对操作者健康造成损害[2]。
本文针对现有甘蔗喷药方式落后、不安全等现象以及我国现有中小型拖拉机快速发展的势头，大型拖拉机购入门槛高，且不适应现有甘蔗种植农艺及行距要求等问题，结合现有国内其他作物喷药机具与甘蔗作物的差异[3-7]，开发了一种适合我国甘蔗规模化发展生产的中小型拖拉机配套的甘蔗喷药机。
高地隙喷杆喷雾机喷架设计及分析马俊; 温浩军; 缑海啸; 刘国春【期刊名称】《《农机化研究》》【年(卷),期】2019(041)012【总页数】5页(P98-102)【关键词】高地隙喷杆喷架; 升降机构; 折叠机构; 有限元分析【作者】马俊; 温浩军; 缑海啸; 刘国春【作者单位】石河子大学机械电气工程学院新疆石河子 832000; 新疆农垦科学院新疆石河子 832000; 农业部西北农业装备重点实验室新疆石河子 832000; 酒泉奥凯种子机械股份有限公司甘肃酒泉 735000【正文语种】中文【中图分类】S4910 引言化学药剂喷施是农作物病虫草害防治工作的重要手段和措施。
目前，随着科技的进步及生产模式的转变，现有施药器械由于农药利用率、作业效率较低且劳动强度大，难以满足大田种植的要求。
高地隙喷杆式喷雾机以玉米、甘蔗等作物为作业对象，又适合棉花、小麦、大豆等作物，且施药效率高，对作物损害低，已逐渐在农业生产中推广。
目前，国内大型喷杆喷雾机大多通过滑轮、钢绳、棘轮等组合完成喷架的升降，喷杆折叠多用液压油缸通过钢丝绳、绳轮和拉杆等控制两侧喷杆进行折叠与展开操作。
由于结构与空间原因，可能导致两边喷杆展开折叠不同步，作业稳定性差[1]。
为了解决当前喷雾机喷杆折叠、升降稳定性差的问题，设计了五段式可折叠大幅宽喷杆桁架，并对高地隙喷杆喷雾机喷杆升降机构、展开折叠结构进行了理论分析及结构设计。
喷杆高度通过平行四边形升降机构调节，喷杆折叠展开采用机械传动机构和液压油缸的方式，从而实现喷杆机构整体上升下降及喷杆展开折叠。
为验证喷杆设计合理性，用SoildWork软件建立了三维模型，在Ansys中对喷杆进行了应力分析，分析喷杆设计合理性，并通过试验测试样机喷杆展开升降功能。
1 喷杆喷架总体结构设计1.1 总体结构设计本设计幅宽23m，采用五段分节式喷架，保证了设备高作业效率，喷杆折叠后便于运输。
喷杆高度可调，调节范围为0.5～2.5m。
２０１８年８月 农机化研究 第８期 ３ ＷＰ一５ ０ ０型喷杆式果园喷雾机的设计与试验 李亚丽，湛小梅，王圆明，崔晋波，刘汶树 （重庆市农业科学院，重庆４０ｌ３２９） 摘要：针对现有果园手动式、踏板式喷雾器存在的施药液量大、雾化性能不良、作业效率低、适应性差及污染 环境等问题，设计了３ＷＰ一５００型喷杆式果园喷雾机。该喷雾机主要由机架、传动装置、三缸柱塞泵、喷雾装置及 药箱等部件组成。田间试验结果表明：在喷嘴直径１．１ｍｍ、药箱压力３．６ＭＰａ、机具前进速度３．２ｍ／ｓ时，平均药 液沉淀量为３．４８ｕｇ／ｃｍ ，平均喷幅为１９．４ｍ，技术指标符合果园喷雾的规范要求。 关键词：果园；喷雾机；喷杆式 中图分类号：Ｓ４９１ 文献标识码：Ａ
０ 引言 随着我国经济的快速发展和农业结构的不断调 整，果园的种植面积在整体上呈现逐年增加的趋势。 果园果树的种植、水果品种的培育及其附加的产业逐 渐成为带动农村经济发展的支柱性产业，由此带来的 经济效益已成为促进农村经济繁荣和增加农民收入 的重要手段。但由于果树长期受到施药技术水平低、 雾化性能差、药物严重流失等因素的影响，发生病虫 害的频率较高，且无法得到有效控制，进而导致大量 的果实出现次果、劣果甚至落果等不良现象。 目前，我国植保机械的不发达和农药使用技术的 不规范¨Ｊ，远不能满足我国果园种植面积不断加大对 植保机械和农药的日益需求，严重妨碍了对果园果树 病虫害的防治。同时，不规范使用农药也带来了很多 不良影响，如污染环境、农产品中农药残留超标、操作 者中毒、作物药害及农药有效利用率低等负面影 响 ，造成了极大的损失，已成为制约果农收入的主 要因素之一。目前，我国种植的果树普遍枝叶茂密且 树冠高大，而国内果园植保技术大多采用的是液力雾 化技术 Ｊ，雾滴穿透果树冠层能力低，在叶面上沉积 不均匀，雾滴也受到树冠外层茂密树叶的阻挡，大量 聚集形成水滴滚落流失，药液未被冠层内部及树干有 收稿日期：２０１７—０４－１７ 基金项目：重庆市社会民生科技创新专项（ｃｓｔｃ２０１６ｓｈｍｓｚｘ８００５９）；重 庆市科技平台专项（ｃｓｔｃ２０１５ｐｔｆｗ—ｇｇｆｗ７００１） 作者简介：李亚丽（１９８７一），女，甘肃平凉人，工程师，硕士，（Ｅ－ｍａｉｌ） ８９３１７０１２１＠ｑｑ．ｃｏｒｎ。 通讯作者：崔晋波（１９８１一），男，山西长治人，高级工程师，硕士，（Ｅ— ｍａｉ１）１９０９８１７９＠ｑｑ．ｃｏｒｎ。 文章编号：１００３－１８８Ｘ（２０１８）０８－０１４７－０６ 效吸收，病虫害未根除，为其卷土重来埋下隐患。我 国大部分地区果园施药仍以手动药械为主，主要品种 有背负式 咱 、踏板式 卜 喷雾器。此类喷雾器工作效 率低，在适合施药期间无法适期防治，同时操作人员 的劳动强度大，耗时耗力＿９ 。因此，急需研发应用 先进的新型植保机械，改善施药方法与规范农药使用 技术，进而采用新型果园喷雾机械推广正确且高效的 果园病虫害防治技术¨ 。 因此，为了解决上述问题，需设计一种能够跟拖 拉机直接悬挂，可安装６个喷头的竖直可调节式喷 杆，能够实现快速、高效、大面积、均匀喷洒农药的新 型喷杆式果园喷雾机。
１ 整机结构与工作原理 １．１ 整机结构 ３ＷＰ－５００型喷杆式果园喷雾机主要由机架、药 箱、喷雾装置、传动装置及柱塞泵等部件组成，如图１ 所示。机架前端设有三点悬挂装置与拖拉机进行挂 接，机架前端上方的主动带轮与拖拉机动力输出轴部 连接，为整机提供动力。柱塞泵通过螺栓固定在机架 上，喷药装置的最下端焊接在机架上。 １．２工作原理 果园作业时，３ＷＰ一５００型喷杆式果园喷雾机与拖 拉机后方三点悬挂机构挂接，拖拉机的动力通过ＰＴＯ 输出轴、万向节传动轴驱动三缸柱塞泵，对药液进行 加压；加压后的药液流经柱塞泵出水阀、高压输液管、 喷杆直至喷头，由喷头对药液进行雾化；喷出的药液 克服空气阻力、液体粘滞性和表面张力并形成风力翻 转叶片，雾化成多个细小的液体颗粒均匀沉积在果树 叶片的正反面。 ２０１ ８年８月 农机化研究 第８期 １．机架２．轴３．轴承组合 ４．大皮带轮５．喷雾装置６．三缸柱塞泵７＿，Ｊ、皮带轮 图１ ３ＷＰ一５００型喷杆式果园喷雾机结构示意图 Ｆｉｇ．１ Ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ３ＷＰ～５００ ｔｙｐｅ ｏｆ ｓｐｒａｙ ｒｏｄ ｏｒｃｈａｒｄ ｓｐｒａｙｅｒ １．３主要技术参数 根据西南丘陵山区现有的果树种植模式及类似 机型的相关技术参数 引，３ＷＰ一５００型喷杆式果园 喷雾机整个机型的主要技术参数如表ｌ所示。 表１ ３ＷＰ一５００型喷杆式果园喷雾机主要技术参数 Ｔａｂｌｅ １ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ３ＷＰ一５００ ｔｙｐｅ ｏｆ ｓｐｒａｙ ｒｏｄ ｏｒｃｈａｒｄ ｓｐｒａｙｅｒ
２关键部件的设计 ２．１机架的设计 ３ＷＰ－５００型喷杆式果园喷雾机的机架采用角钢 和矩形管封闭断面框架式焊接而成，前端焊有三点悬 挂架，三点悬挂架和支撑腿使用方形钢端管，三缸柱 塞泵悬挂架等其他承重杆均采用５＃角钢，如图２所 示。在整个机架构件中，前机架主要承受轴承组件及 大皮带轮的质量，轴承和皮带的连接部分承受工作阻 力。在满足强度和刚度的要求下，采用最小的机架尺 寸减轻质量，提高其对丘陵山丘区果园的适应性。 １．连接部分２．三缸柱塞泵悬挂架３．销４．文撑腿５．刀向轮 图２机架结构图 Ｆｉｇ．２ Ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ｒａｃｋ ２．２液泵的选择 三缸柱塞泵是一种高效植保机械压力泵，具有体 积小、结构紧凑、质量小、流量小节水、压力高、工作可 靠及故障率低等优点。常用三缸柱塞泵有９Ｏ型、１２０ 型、２２０型等。对于采用高效植保机械压力泵来说，液 泵的排量除满足喷洒的要求外，还应考虑足够的回液 量，满足搅拌的需要 。 ，则 其中，Ｑ喷为喷杆喷头总喷量（Ｌ／ｈｍ ）；Ｑ公顷为施 药量（Ｌ／ｈｍ ）；Ｖ为拖拉机前进速度（ｍ／ｓ）；Ｂ为机具 工作总幅宽（ｍ）。 当Ｑ公顷＝２００Ｌ／ｈｍ 、 ＝６ ｋｍ／ｈ时，Ｑ喷＝１６ Ｌ／ ｍｉｎ。搅拌用的回液量一般为药箱容积的５％～１０％。 采用回液搅拌，回液量为Ｑ回，选取Ｑ网为药箱容积的 ５％，则Ｑ同＝３２．５Ｌ／ｒａｉｎ。该机液泵的流量Ｑ泵＝Ｑ喷＋ Ｑ凹，带入已知条件得Ｑ泵＝４８．５Ｌ／ｒａｉｎ，选用１２０型三 缸柱塞泵。 ２．３喷头喷杆机构 为了能够均衡地喷洒柑橘果树的树冠、树干等部 位，在机架两边并排设置了两根竖向的喷杆，按照果 树树冠结构，每根喷杆是由４段不同长度的喷杆、１个 活接头、２个三通管和１个弯管组成，每根喷杆上安装 ３个万向喷头，如图３所示。在实际喷雾作业时，为防 止竖向的喷杆由于机具前进和喷雾压力造成的摆动， 从而影响喷雾作业质量，在并排竖向的两喷杆之间设 置了两根横向固定结构，以增加两喷杆的喷雾效果， 保证喷雾质量。设置的万向喷头可进行水平方向的 自由调节，喷杆可进行竖直方向的长度调节，对应不 ２０１ ８年８月 农机化研究 第８期 同的植株大小变化，可进行相应的匹配调节，达到良 好的作业状态。
图３喷杆机构 Ｆｉｇ．３ ｔｈｅ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ Ｓｐｒａｙ ｒｏｄ ｎｉｐ（。ｈａｎｉｓｍ
３性能试验及分析 ３．１ 试验目的 田间试验是检验３ＷＰ－５００型喷杆式果园喷雾机 喷雾性能的一种方法，喷雾机的雾化性能是评价施药 机具性能最为重要的指标 ｊ。该指标不仅决定着 雾滴的分布，而且决定着雾滴在果树冠层中的分布、 运动、飘失、附着、穿透和沉积，进而影响果树病虫害 的防治效果和喷雾机生产效率的高低。雾化性能关 键指标主要包括喷幅与雾滴沉淀的均匀性。农药雾 滴的沉积均匀性对于农药雾滴是否能够更好沉积到 虫害的靶标部位具有重要的指导意义 Ｊ，而喷幅反 映的是机具的生产效率和喷雾的覆盖能力。 ３．２试验条件与方案 测量的工具有：配套动力为４０ｋＷ润田履带式拖 拉机、小夹子、塑封袋、米尺、水敏雾滴测试卡、丽春红 ２Ｒ水溶液、一次性手套、７２２Ｎ可见分光光度仪、烧 杯、量筒、蒸馏水及微距相机等。 ３ＷＰ一５００型喷杆式果园喷雾机于２０１６年８月 ２４日在重庆市江津区先锋镇果树所实验基地进行柑 橘喷雾试验，如图４所示。天气温度３２。～３６。，无风； 柑橘冠形为纺锤形，柑橘叶面积平均指数３．８；树高 （２．６±Ｏ．２）ｍ，树围直径５．５±Ｏ．３ｍ，树干高０．７±Ｏ．１ｍ， 行距４ｍ，株距３Ｉｎ；药箱中的试验液体采用不含杂质 的清水。为了科学统计与减少误差，每棵果树应至少
放置５张检测卡，以便在观察判断分析雾滴沉积分布 是否合理。雾滴采集点布置如图５所示。
图４ ３ＷＰ－５００型喷杆式果园喷雾机作业过程 Ｆｉｇ．４ Ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ３ＷＰ一５００ ｔｙｐｅ ｏｆ ｓｐｒａｙ ｒｏｄ ｏｒｃｈａｒｄ ｓｐｒａｙｅｒ
Ｊ ０ ０①Ｏ ①０ Ｏ Ｏ
⑥０ Ｏ Ｏ ０ ０⑨ ０①０ ０ ０⑨０
０ Ｏ ０① Ｏ Ｏ ０ ０ ０①Ｏ ０ ０⑨Ｏ
Ｉ冬】５雾澜米浆点｛１ｉ置小蕙ｌ矧 Ｆｉｇ．５ Ｔｈｅ ｄｉａｇｒａｍ ｔ）ｆ ｄｒｏｐｌｅｔ ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ ａｒｒａｌｌｇｅｌｎｔ！ｎ［ ３ＷＰ－５００型喷杆式果园喷雾机采用正交试验的 方法在田间进行喷雾性能测试工作。在测试区内，随 机选取沿着喷雾机喷幅方向上的ｌ０棵柑橘果树，在 每棵果树不同冠层部位的叶片上夹放水敏雾滴测试 卡，可观察雾滴沉积量。当雾滴与水敏雾滴测试卡碰 撞时，１个雾滴便形成１个全痕沉淀在检测卡上，然后 将纸卡取下并封装防止药物挥发，保证后期实验室处 理数据的准确性。将试验带回的纸卡每一张都放入 单独的烧杯中，各加入一定量的蒸馏水进行清洗，测 量时使用７２２Ｎ可见分光光度仪，得到每一烧杯溶液 的吸光度ｎ，从而计算出单位面积的药液沉淀量，ｎ，即 ａＶ
其中， 为加入蒸馏水体积（ｍＬ）；Ｓ为试验纸’ 的面积（ｃｍ ）；Ｋ为吸光度比值系数。 影响雾滴沉淀均匀性和喷幅的因素较多，压力不
