风送式葡萄园喷雾机的研制与试验

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如今,我国葡萄产量已跃居世界第二,成为葡萄种植生产大国。植保作业作为葡萄种植过程中必不可少的环节,劳动强度大,工作环境差,费时费工,其工作量约占葡萄管理总工作量的30%。目前,国内葡萄园由于地形、面积等诸多条件限制,大、中型果园喷雾机无法实现进地作业,现阶段植保作业方式仍然以人工作业为主,整体机械化水平较低,多采用大流量、粗雾滴的传统喷雾技术,作业速度缓慢,生产周期长。传统的植保喷雾技术在植保作业过程中,雾滴的流失、飘失等现象严重,导致农药的利用率较低,喷雾效果差,为了达到植保作业对病虫害的防治效果,果农只能通过增大农药喷施量的方法,这样进一步加剧了农药对果园环境的污染。因此,研究一种小型机载式,转弯半径小,灵活性高,喷雾效果好,适合我国现阶段葡萄园篱架式种植方式的喷雾机具有重要意义。本课题在进行了大量国内外资料查阅以及国内葡萄园的实地调研的基础上,设计了一种以小型四轮拖拉机为动力源,整机行动灵活,适合目前我国葡萄园篱架式种植方式的轴流风送式葡萄园喷雾机。它在传统果园喷雾机的基础上进行了结构的创新与改进,通过流体仿真软件Fluent对导流板部分的流体仿真计算,改进了传统果园喷雾机圆形导流板的结构,通过导流板的高速气流所形成的风幕集中分布在导流板两侧,更好的实现对雾滴的二次雾化及辅助输送的功能。增加了电控幅宽调节部分,使喷雾机能够实现喷雾距离的变化,在国内不同地区不同种植规模及同一地区不同长势的葡萄园内都能够使喷头处于最佳喷雾距离,从而达到最佳的植保喷雾效果。具体研究工作如下:依托小型四轮拖拉机的后输出轴作为动力源,对整体方案结构进行了设计,包括蝶式导流板的设计与改进、隔膜泵的选型、轴流风机的选型、三角带传动系统的设计与选型、电控幅宽调节部分的设计、高压喷雾系统的设计等。利用AutoCAD对部分结构二维图进行绘制,通过三维制图软件Pro/E完成整机的三维建模,借助流体仿真软件Fluent对蝶式导流板的设计进行流体仿真,通过对主要参数的整理与分析,不断改进优化导流板结构。通过对整机设计方案的论证,确定最优方案。确定样机的整体设计方案后,对样机进行了试制以及喷雾性能试验。通过对喷头不同压力下的喷雾量、药液雾滴穿透性、药液雾滴沉积量、导流板出风口风速、雾滴直径的测量等试验,获得了样机的性能参数。其中,雾滴沉积量方面,有风送式较无风送式提高了48.9%;药液雾滴穿透性方面,有风送式较无风送式药液在植株上层,雾滴沉积量提高了16.6%,变异系数降低了18.1%;在植株中层,雾滴沉积量提高了26.9%,变异系数降低了7.0%;在植株下层,雾滴沉积量提高了29.5%,变异系数降低了12.7%;药液附着率方面,药液在植株叶面的附着率为66.7%,叶背的附着率为41.7%,满足《NY/T 1992-2006风送式果园喷雾机作业质量》要求的药液在果树上的覆盖率不小于33%的要求;雾滴直径方面,有风送式较无风送式,雾滴平均直径由122.3μm减小到90.3μm,雾滴均匀度DR值提高了14%,雾滴的均匀性提高。
中文摘要第6-8页
Abstract第8-9页
1 引言第10-19页
    1.1 课题研究背景和意义第10-12页
    1.2 国内外葡萄园植保机械研究现状及发展方向第12-17页
        1.2.1 国外研究现状第12-14页
        1.2.2 国外葡萄园植保机械发展方向第14-15页
        1.2.3 国内研究现状第15-16页
        1.2.4 我国葡萄园研究开发方向及重点领域第16-17页
    1.3 研究内容和技术路线第17-19页
        1.3.1 主要研究内容第17-18页
        1.3.2 技术路线第18-19页
2 葡萄园风送式喷雾机设计第19-24页
    2.1 整机方案确定及工作原理第20-23页
        2.1.1 整机方案确定第20-22页
        2.1.2 工作原理第22-23页
    2.2 主要技术参数第23-24页
3 关键零部件选型和设计第24-43页
    3.1 蝶式导流板设计第24-32页
    3.2 电控幅宽调节装置设计第32-33页
    3.3 喷雾系统第33-34页
    3.4 喷杆设计第34页
    3.5 喷头选型第34-35页
    3.6 喷头扇形雾锥角计算第35-36页
    3.7 隔膜泵选型第36-37页
    3.8 风机参数确定和选型第37-40页
        3.8.1 风量确定第37-39页
        3.8.2 风压确定第39-40页
    3.9 传动系统设计第40-43页
        3.9.1 风机一级变速带轮直径计算和皮带选型第41-42页
        3.9.2 风机二级变速带轮直径计算和皮带选型第42-43页
4 性能试验第43-55页
    4.1 样机试制第43页
    4.2 样机性能试验第43-55页
        4.2.1 喷雾量测定第43-44页
        4.2.2 出风口风速测定第44-45页
        4.2.3 雾滴沉积量测定第45-47页
        4.2.4 药液附着性测定第47-48页
            4.2.4.1 药液附着等级第47-48页
            4.2.4.2 药液附着性能试验第48页
        4.2.5 雾滴穿透性试验第48-51页
        4.2.6 雾滴直径分布试验第51-55页
            4.2.6.1 雾化性能技术指标第51-52页
            4.2.6.2 雾滴直径测量第52-55页
5 结论与建议第55-57页
    5.1 结论第55页
    5.2 主要创新点第55页
    5.3 建议第55-57页
参考文献第57-61页
致谢第61-62页
附录Ⅰ 部分试验数据第62-66页
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