谈立管风送式喷雾机的研发
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减速取力器的输入轴与拖拉机变速箱左侧的动力输出轴相连结，减速器的输出轴与万向节连接，经万向节传动轴输出到机具后方的大小带轮，进而带动柱塞泵和风机。风机和柱塞泵等组成的主体部分通过底架固接在拖拉机后桥上。主要参数如表1所示。
1传动系统
该喷雾机以8～13kW小四轮拖拉机为动力源，而小四轮拖拉机大部分不具有标准的后动力输出轴，动力输出比较困难，不适应旋耕机、弥雾机、秸杆还田机和悬挂式联合收获机等农机具的作业要求，这里采用减速取力装置，该装置固定在拖拉机变速箱左侧位置，通过大小不同的锥齿轮实现了拖拉机动力的变速和换向，利用牙嵌式离合器来实现拖拉机动力的切断和输入[1-7]。泰山-18的拖拉机发动机的输出转速为2000r/min，经过取力变速后输出的万向节传动轴转速为1482r/min。
2关键部件的设计
2.1可调立体喷架
地域不同，葡萄栽植的株行距也不同，即使在同一葡萄园地块上，葡萄植株长势茂密程度也使得行距有所差别，所以喷雾机要具有良好的适应性，能够随时调节喷雾机械的的喷雾宽度[1-7]。此外，喷头和葡萄植株需要保持一定的距离，防止其损伤枝叶和葡萄，在12～25cm为宜。这里设计了手调式喷架。它由3段不同宽度的钢管套接起来，实现了800～1600mm行距的调节。为了防止喷架部分重心后移，在喷架设有拉杆挂接耳。
2.2风送辅助系统
风量的确定风送式喷雾机中风速的确定遵循置换原理[3]，其原理为风机吹出携带有雾滴的气流，能驱除且置换风机两侧到果树这部分空间的全部空气，如图4所示。此外，风机吹出的气流到达果树时，其速度不能太低，因为喷雾机在工作时，气流除了要携带雾滴，还要翻动枝叶、驱除果树中原有的空气，这都需要流动的气流有一定的动能，否则速度太小，吹出的气流进不了树体内部，只能绕树而行，所以设计的喷雾机的风量应大于其置换的空气量。
3基于pro-E的三维实体设计
利用Pro/ENGINEER软件绘制了各零部件及整机的三维实体图，使得设计结果更加直观,利用该软件的结构运动分析检查了整机的干涉情况，结果表明不存在干涉现象，设计合理。
4性能试验
4.1喷头喷雾试验
试验首先测定了喷头的喷雾量，为后面防飘试验做参照，喷头选用的是德国LECHLER公司生产的圆锥雾喷头TR80-03。调整喷雾压力分别为0.2、0.3、0.4MPa，用量筒收集每个喷头的喷雾量，测定时间30s，读出量筒承接的液体体积，试验重复10次，结果取其平均值。当喷雾压力一定时，喷头喷雾量有小浮动波动，在误差范围内。当喷雾压力的升高，喷雾量也相应变大。
4.2防飘试验测定
采用立管风送式喷雾结构主要就是降低雾滴的飘移，提高农药利用率。测试时，设定了几个主要影响条件来验证立管风送系统的防飘移效果，作为立管风送系统的设计参数确定依据。试验仪器和器材离心风机（河北高碑店风机总厂八分厂，风量为100m3/min）、柱塞泵（温州大山泵业，流量为60L/min）、V形槽（自制）、量筒（250mL）、时间继电器（东莞市盈嘉自动化设备有限公司,检测距离15mm以上）、风向风速仪（南京能兆科技有限公司）、转速计（AZ8000，准确度4.2.4试验的结果与分析表2是气流与喷雾夹角0和10°，在不同喷雾压力和自然风以及不同风送速度条件时的试验结果。在没有立管风送系统时，随着自然风的增大，质量中心距在增大，说明漂移现象越严重，加入立管风送辅助系统时，雾滴质量中心距明显减小，说明防飘效果明显。V型槽的宽度有限，部分雾滴漂移出V型槽的范围，试验也记录了10～18号量筒的液体质量来判断防飘效果。可以看出当加入风送系统时，10～18号承接的液体质量明显减少，也说明雾滴飘移现象减小，其结果如图8所示。
4.3雾滴尺寸的测量
DR表示扩散比，是衡量雾滴尺寸大小的分散程度和雾化性能好坏的指标，其数值越接近1，表示雾滴的粒径越均匀。试验中喷杆竖直放置不利于雾滴的收集，所以采取了喷杆平行于地面放置的方式，试验布置如图9所示，用电机拉着小车匀速前进，经过喷头正下方的培养皿，培养皿中涂有凡士林和机油（体积比为1：3）作为承接器收集雾滴，然后用带有相机的显微镜拍下照片。试验分别收集了有风送和无风送的雾滴进行对比。将拍下的照片用专业的图像软件处理，然后测定了其雾滴的直径和单位面积所含雾滴数。在无风送系统时，雾滴体积中径VMD为156μm，雾滴数量中径NMD为109μm，由式（7）可算出雾滴扩散比DR为0.71；当有风送系统时，雾滴体积中径VMD为91μm，雾滴数量中径NMD为68μm，雾滴扩散比DR为0.74，说明雾滴在立管风送条件下均匀性增加，由图11可知，同样在加入风送系统时，雾滴整体尺寸相对减小，大部分雾滴的直径在150μm以下，气流的二次雾化效果明显。
5田间试验
本文做了样机在葡萄园中的雾滴分布试验。
5.1试验地点
在山东省高密市葡萄园对该弥雾机进行了测试试验。葡萄树行距2m、株距0.4m、树体平均冠径大约为0.7m、树高大约为1.6m。
5.2试验方法
依据NY/T992—2006《风送式果园喷雾机作业质量》对该立管风送式喷雾机进行试验。对葡萄树设定了测量点，将树冠沿水平和铅垂方向设定4个测试层面。试验时，先将葡萄叶大小的50mm×80mm的格纸按测试要求用双面胶粘在测试树的定点位置上，以甲基紫为失踪剂，将溶解好的甲基紫混入盛水药箱中，预混均匀后启动拖拉机，喷头距离树体30cm，以1.5m/s作业速度扫描喷洒。
5.3田间试验结果立管风送式葡萄园弥雾机不仅能二次雾化雾滴，防止了雾滴漂移，同时气流还能翻动枝叶，增加了雾滴的穿透性，这大大增加了雾滴的附着率。弥雾机在压力0.25MPa、风机转速为2500r/min时，测量树膛内部正面格纸有70.2%的药液附着率，反面有30.2%的药液附着率。树冠的外层格纸正面上平均有85.69%的药液附着率，反面平均有49.36%的附着率。
6结论
（1）根据中国现有的葡萄园种植模式，大中型拖拉机不能进地作业的困难，设计了一种小型机载立管风送式喷雾机，改变了传统轴流弥雾机农药分配不合理现象。2）室内性能试验利用质量中心距和量筒承接液体体积方法，测定了该立管风送系统的防飘效果，利用水剂油盘法测定了雾滴直径和均匀度。在自然风速为3.5和4.5m/s，风管出风口风速为30和35m/s的条件下，立管风送辅助喷雾技术能够有效地减少雾滴的飘失，雾滴体积中值直径在150μm以下，雾滴扩散比在0.74以上，二次雾化性能良好；样机田间试验表明，在喷头距离植株30cm，拖拉机前进速度为1.5m/s，柱塞泵压力为0.25MPa、风机转速为2500r/min时，样机作业质量良好，葡萄树内侧枝叶正反面农药附着率分别为70.2%、30.2%；外部枝叶正反面农药附着率分别为85.6%、49.3%。
作者：李超张晓辉姜建辉胡洋洋单位：山东农业大学机械与电子工程学院山东省园艺机械与装备重点实验室
