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車 載 式 噴 藥 機 的 設 計 趙琪琪 安靜 塔里木大學機械電氣化工程學院 阿拉爾 843300 摘 要 我國是農業(yè)大國 保證農業(yè)的高產 穩(wěn)產是解決我國占世界 7 的土地養(yǎng)活 22 的人口的關 鍵 但由于后期病蟲害防治一直不能很好的解決 這就直接影響了產量 因此 與農作物的病蟲 害作斗爭是我國農業(yè)生產的重要環(huán)節(jié) 由于化學防治見效快 效率高等特點 仍將是今后防治農 業(yè)病蟲害的主要方式之一 1 車載式噴藥機各種作物的后期病蟲害防治的需要 本設計中關鍵性 技術的設計 能夠更高效的解決病蟲害問題 2 關鍵詞 車載式噴藥機 噴桿系 傳動系統(tǒng) 中圖分類號 文獻標識碼 A 文章編號 0 引言 是我國農作物種植面積最大區(qū)域之一 近幾年來 我國農業(yè)發(fā)展迅速 機械水平不斷提 高 農作物種植面積不斷增加 但由于氣候變 暖 農業(yè)生態(tài)環(huán)境 種植業(yè)結構 耕作制度 種 植品種 生產方式及生產條件等的改變 一些病 蟲害或傳媒昆蟲的生活和流行條件也隨之改變 創(chuàng)造了適合某些有害生物積累的生態(tài)環(huán)境 病蟲 害的發(fā)生呈加重趨勢 尤其影響農作物種子的發(fā) 芽率 凈度和飽滿度 近年來全國防治農業(yè) 病 蟲草害每年需要使用農藥 120 萬噸 制劑 左右 防治面積達 4 億公頃以上 植物保護工作為農業(yè) 豐收做出了巨大貢獻 起到了保駕護航的作用 但與農藥的高速發(fā)展相對應的卻是農藥賴以噴施 的農藥機械發(fā)展水平落后 這直接影響到了農業(yè) 生物災害的防控能力 4 植保施藥成為農作物生 產過程中必不可少的作業(yè)環(huán)節(jié) 研究表明 農作 物因受病蟲草害的影響可直接減產 10 20 植保施藥成為有效保證農作物優(yōu)質 高產和穩(wěn)產 最直接有效的方法之一 常規(guī)的施藥機械難以適 應 而人工施藥不僅強度大 效率低 還極易對 人身體造成傷害 化學除草殺蟲又是其中的核心 技術之一 因此 尋求一種能夠代替或部分代替人力勞 動 作業(yè)效率高 質量好 易于操作 價格低廉 的機動施藥機械 成為現(xiàn)實所需 經過市場調 查發(fā)現(xiàn) 現(xiàn)階段市場上的機動施藥機價格普遍較 高 整體結構復雜 同時還存在一些設計缺陷 農民并不看好 基于上述情況 所以產生了自 行設計車載式機動施藥機的念頭 5 因此研制出一種小型 高效 安全的防治農 作物病蟲害的車載式噴藥機具有重要的現(xiàn)實意義 2 總體方案的設計 2 1 設計的方案 噴藥機是一個集機 液為一體的系統(tǒng) 它由 機械結構 液壓動力系統(tǒng)組成 將噴藥機比做人 的話 機械結構是它的骨架 液壓系統(tǒng)是它的肌 肉 因此 噴藥機設計的第一步就是設計機械結 構 設計機械結構之前 已經明確本次設計的噴 藥機都有什么功能 1 主要用于大田農作物的噴藥工作 作 業(yè)面積要大 2 能夠根據農作物不同的行距來調整車 輪的位置 3 能夠根據農作物的株高來調整噴頭的 高度 2 2 樣機結構及工作原理 2 2 1 樣機結構 車載式噴藥機主要由藥箱 牽引架 支管架 齒輪泵 噴桿噴頭 軟管 液壓等組成 圖 2 1 車載式噴藥機裝配體 2 2 2 工作原理 將自吸泵安裝在拖拉機駕駛座后方 由柴油 機帶動微型自吸泵工作 工作時 打開噴藥閥 由人工控制噴藥速度 當噴藥速度較快時 白吸 泵噴出的藥液 全部從噴頭噴向農作物 在噴藥 速度減慢或關閉噴藥閥停止工作時 多余的藥液 壓力自然升高 可通過逆止閥回流至藥箱 回流 壓力可根據噴藥高度由人工自行調節(jié) 噴藥間斷 期間無需停機 提高了作業(yè)效率 同時也避免 了藥液的浪費 工作時 藥箱的農藥不斷供給給 泵 然后由軟管運送到噴桿中 噴頭就會源源不 斷的噴灑農藥 在泵的輸出管中插入一個液壓閥 當壓力達到一定值時 液壓閥會打開 由另一根 軟管連接到藥箱 用來攪拌藥箱中的農藥 避免 產生沉淀 另外在噴管中也會有一個回流閥 當 發(fā)生阻塞或壓力達到一定值時 壓力閥會打開 將農藥送回藥箱 3 關鍵部件的設計 3 1 藥箱的設計 藥箱長為 3m 寬為 1 4m 高為 1 2m 總容 積為 5m3 加液口直徑為 0 3m 出液口直徑為 0 1m 面倒角半徑為 0 3m 主要用于儲存藥液 藥液的攪拌 為了提高藥液箱的耐農藥腐蝕能力 藥箱采 用聚乙烯塑料制作 藥箱的上方開有加液口 并 設有加液口濾網 藥箱的下方設有出液口 并在 出液口旁做一沉水槽 以達到自然放干藥液的目 的 為了保證農用拖拉機的作業(yè)協(xié)調性 提高其 工作效率 藥液箱容積設計原則主要有兩個方面 一是加滿藥液后不至于使拖拉機受力失去平 衡 二是不給農機手帶來不便 不影響噴灑藥物 的質量 藥箱的容積大小可根據所選用拖拉機的 具體情況來確定 3 2 牽引架的設計 牽引架架是承載整個噴藥裝置的載體 屬于 大型的構件 尺寸與整個噴藥機的尺寸相互聯(lián)系 同時由于藥箱 支管架 液壓處于重要位置 因 此它的整個重量分配以及平衡點需要考慮 牽引 架上配備的輪胎可以粗調 能夠根據不同行間距 進行適當?shù)恼{整 方便農藥機的工作 如果牽引架過大將會影響整體的尺寸 重量 等 穩(wěn)定性不好控制 如果機架尺寸太小 那么 不但不能滿足農藥機的任務同時也會影響農藥機 各個部件的配合 從重量因素上考慮的話 機架 過重的話那么整機也會過重 對牽引的要求就會 增加 通過數(shù)據對比和拖拉機尺寸考 設計牽引架 長 4 3m 寬 2 6m 高 1 55m 4 噴頭的選擇 噴頭在噴霧裝置中起著非常關鍵的作用 噴 霧裝置通過噴頭控制液體的流量 使液體霧化成 霧滴 并將霧滴分布在目標的表面上 噴頭是噴 藥機實現(xiàn)噴霧作業(yè)的終端件 其選型對噴藥機的 性能尤為重要 在相同噴藥量條件下 藥液霧滴 越小 霧滴的數(shù)目也就越多 覆蓋面積越大 并 且比較均勻 防治效果越好 可根據以下 6 點要求 來選擇噴頭 1 覆蓋率 一般小霧滴的覆蓋率要高于 大霧滴 同等噴霧量 2 漂移率 在有風的情況下 大霧滴的 抗漂移性能明顯好于小霧滴 3 均勻性 小霧滴的穿透力強于大霧滴 特別是當作物密度較高時 有利于霧滴在作物枝 葉各層次上的分布 4 噴頭距工作面的高度應為 400mm 此 時霧化及扇形狀態(tài)均好 過低則霧化不良 過高 則扇面變形 5 噴頭間距應為 500mm 這樣可確保噴 射的扇形霧面一次重疊覆蓋 從而獲得理想均勻 的霧量分布 6 所有的噴嘴縫隙應平行錯開 與噴桿 方向形成 5 10 的夾角 以防止扇形霧面重疊 時碰撞產生較大霧滴 從而避免藥害 確保霧滴 大小均勻 所以由此我選用延長范圍扇形噴頭 而且在 此基礎上我增加了噴頭數(shù)量 使它的范圍更廣 這種噴咀是目前我國所用最多的噴咀 但要求用 戶使用時選擇不同的壓力 效果才會更佳 總 結 畢業(yè)論文是本科學習階段一次非常難得的理 論與實際相結合的機會 通過這次比較完整的給 車載式噴藥機的設計 我擺脫了單純的理論知識 學習狀態(tài) 和實際設計的結合鍛煉了我的綜合運 用所學的專業(yè)基礎知識 解決實際工程問題的能 力 同時也提高我查閱文獻資料 設計手冊 設 計規(guī)范以及電腦制圖等其他專業(yè)能力水平 而且 通過對整體的掌控 對局部的取舍 以及對細節(jié) 的斟酌處理 都使我的能力得到了鍛煉 經驗得 到了豐富 并且意志品質力 抗壓能力及耐力也 都得到了不同程度的提升 這是我們都希望看到 的也正是我們進行畢業(yè)設計的目的所在 雖然畢業(yè)設計內容繁多 過程繁瑣但我 的收獲卻更加豐富 各種系統(tǒng)的適用條件 各種 設備的選用標準 各種管道的安裝方式 我都是 隨著設計的不斷深入而不斷熟悉并學會應用的 和老師的溝通交流更使我從經濟的角度對設計有 了新的認識也對自己提出了新的要求 這些本是 我工作后才會意識到的問題 通過這次畢業(yè)設計 讓我提前了解了這些知識 這是很珍貴的 提高是有限的但提高也是全面的 正是這 一次設計讓我積累了無數(shù)實際經驗 使我的頭腦 更好的被知識武裝了起來 也必然會讓我在未來 的工作學習中表現(xiàn)出更高的應變能力 更強的溝 通力和理解力 從不知道畢業(yè)論文怎么寫 到順利如期 的完成本次畢業(yè)設計 這給了我很大的信心 讓 我了解專業(yè)知識的同時也對本專業(yè)的發(fā)展前景充 滿信心 這些我在畢業(yè)論文結束語中都提起 過 事實上 車載式噴藥機上我采用了一些新的 技術和設備他們有著很多的優(yōu)越性但也存在一定 的不足 這些不足在一定程度上限制了我們的創(chuàng) 造力 這無疑是很讓我自身感到遺憾的 可這些 不足正是我們去更好的研究更好的創(chuàng)造的最大動 力 只有發(fā)現(xiàn)問題面對問題才有可能解決問題 不足和遺憾不會給我打擊只會更好的鞭策我前行 今后我更會關注新技術新設備新工藝的出現(xiàn) 并 爭取盡快的掌握這些先進的知識 更好的為祖國 的四化服務 車載式噴藥機是由農村常見的動力機械通過 與泵組合而成 結構緊湊 安裝方便 流動性強 使用性能好 作業(yè)效率高 很適合農村道路兩側 房前屋后樹木及果園噴藥之用 該噴藥機還可與田園微耕機配套使用 適應 大面積作業(yè) 是農村植保專業(yè)戶的理想機具 具 有很好的推廣前景 參考文獻 1 張發(fā)軍 車載噴霧機及精確施藥關鍵技術研究 D 武漢理工大學 2008 2 甘英俊 周宏平 鄭加強 車載對靶噴霧機自動 控制及低速巡航系統(tǒng)的研究 J 南京林業(yè)大學 學報 自然科學版 2011 01 99 102 3 吉漢忠 顏生林 趙曉軍等 車載式噴霧機對草 原蟲害和毒草防治試驗示范 J 畜牧與飼料科 學 2010 05 26 28 4 楊金平 謝斌 車載式噴霧機的技術特點及發(fā)展 現(xiàn)狀 J 江蘇農化 2015 03 53 54 5 張發(fā)軍 彭軍 李睿遠 6WC 30Y G 型車載式超 低容量噴霧機的研制 J 林業(yè)機械與木工設備 2006 03 16 18 6 錢炳舉 小型拖拉機前置式噴藥機的設計 J 安 徽農業(yè)大學 2003 7 陳奎生 液壓與氣壓傳動 M 武漢 武漢理 工大學 2001 8 王立軍 姜明海 孫文峰等 噴霧機設計中噴頭 的選型機 2005 I 10 11 9 李威 高志 機械設計課程設計手冊 2013 211 241 10 張德文 姜永生 王誠華 牽引車非動力轉向梯 形機構的優(yōu)化設計 J 水運科學研究所學報 1997 01 1 10 一 課題研究的目的和意義 車載式噴霧機作業(yè)系統(tǒng)使用自走式作業(yè)平臺 將配套動力 柱塞泵和藥箱等裝在大拖或 農用汽車上 配套折疊式噴桿或風送式風機 可降低勞動強度 提高工作效率 其意義在 于 射程遠 效率高 該機配有自動混藥裝置 使用安全方便 作業(yè)效率高 霧化均勻 有較強的穿透力和藥液附著力 可提高農藥利用率 治蟲效果好 能有效地節(jié)約藥量 減 少污染 適用范圍廣 噴霧速度快 可邊行駛邊噴霧 與背負式噴霧機相比可提高作業(yè)效 率 80 100 倍 減輕勞動強度 70 以上 二 國內外現(xiàn)狀及分析 1 國外研究現(xiàn)狀及分析 1 大型化 歐美發(fā)達國家大型農場作業(yè)面積較大 主要使用大型噴桿射霧機進行田 間作物植保作業(yè) 作業(yè)幅寬最大可達 42 m 藥箱容量在 400 3 000 L 作業(yè)速度可達 8 10 km h 配套動力大多在 73 5 kW 以上 2 機電液一體化 國外大型車載式噴霧技術比較先進 多采用機電液一體化技術來 控制噴桿作業(yè)方位 平衡性和穩(wěn)定性 可根據傳感器監(jiān)控的數(shù)據 使用計算機和電子儀器 控制噴霧量和行走速度 大大提高作業(yè)效率和施藥準確性 3 智能化 研究應用 GPS 激光測距 微電子傳感器 機器視覺及衛(wèi)星遙感技術 形成智能化精準農業(yè)管理系統(tǒng) 包括導航 自動駕駛 機器繪圖 噴藥自動控制和噴頭位 置自動控制調節(jié)等 4 安全性高 車載式射霧機自動化程度高 采用密閉式駕駛艙 配備抽風和過濾設 備 能夠凈化空氣 消除粉塵 霉菌 藥液等有害物質 確保駕駛員身體不受農藥傷害 2 國內研究現(xiàn)狀及分析 與歐美發(fā)達國家相比 我國車載式射霧機的發(fā)展還處于起步階段 1 技術性能落后 現(xiàn)有射霧機中 800 a 左右處于發(fā)達國家 20 世紀五六十年代的水 平 尤其是年產量高達 800 萬一 1 000 萬臺的各種手動式噴霧器 存在著嚴重的 跑 冒 滴 漏 現(xiàn)象 每臺機器在每年的使用過程中平均出現(xiàn)故障 6 次以上 常用機具仍為單管 噴霧器 壓縮式噴霧器及背負式噴霧器 老三樣 產品 2 系列化程度低 各類機動植保機具噴射部件種類少 型號單一 噴頭等重要作業(yè) 部件系列化程度低 不能滿足多種作物病蟲害防治需要 一些機具作業(yè)性能較差 農藥利 用率低 浪費嚴重 農藥殘留超標 嚴重污染環(huán)境 而且整機重量大 工作效率低 勞動 強度大 3 推廣力度小 通過引進和自主研發(fā) 目前我國已開發(fā)了不少技術性能較好的大中 型噴桿和風送射霧機 精變量施藥技術的研究也有了很大進展 但由于國家補貼投入力度 不夠 受農民經濟承受力差等因素的影響 這些新技術新機具大多停留在試驗示范階段 未能推廣到農村基層 僅僅在一些大型農場得到應用 三 任務要求及預期目標的可行性分析 1 任務要求 車載噴霧機的噴頭也是非常重要的 霧化程度和它直接相關 所以要選擇適合的原材 料 這樣霧化才更完全 噴灑更均勻 2 預期目標的可行性分析 近幾年 農村勞動力逐步轉移到二 三產業(yè) 青壯年勞動力嚴重短缺 迫切需要發(fā)展 作業(yè)效率高 移動靈活方便的新型車載射霧機械 從農民接受程度來看 價格在 1 萬 3 萬 元的車載式射霧機結構比較簡單 技術含量不是太高 比較適合農田植保作業(yè) 以徐州市 為例 按年植保作業(yè)量 106 67 hm2計算 每年需要添置射霧機 3 000 臺以上 車載式射 霧機發(fā)展空間很大 優(yōu)勢特點 1 射程遠 穿透性好 靶標性好 霧滴飄移少操作方便 2 可進行精量噴霧 用藥省 藥劑利用率高 污染小 防治成本低 3 勞動強度低 工作效率高 安全便捷 四 本課題需要重點研究的 關鍵的問題及解決的思路 本設計主要內容是車載式噴霧機的總體設計 要解決的關鍵問題就是全方位噴霧 并能 夠霧化均勻 實現(xiàn)實時攪拌 具體的解決的思路如下 查找相關資料進行方案的確定 進 行機構的構想和可行性分析 最后做出總體設計 五 工作條件及解決方法 1 萬方數(shù)據庫和圖書館查閱相關資料 了解車載式噴霧機的發(fā)展現(xiàn)狀 2 從了解的信息中確定設計方案 3 查閱相關資料 了解車載式噴霧機機構 以確定方案中所需的噴霧機部件 4 遇到關鍵性的問題向老師請教 4 畫出裝配圖 利用 AutoCAD 軟件繪制二維裝配圖和零件圖 5 參考資料中的計算方法及公式等進行計算校核 六 完成本課題的工作方案及進度計劃 1 工作方案 根據自己的情況選論文題目 然后和指導老師交流溝通 確定自己的論文題目 然后 再梳理寫作思路和準備開題報告 通過收集 整理資料 對所收集的資料進行分析研究 寫出論文的初稿 在指導老師的指導下 寫作第二稿 第三稿 最后撰寫論文至定稿 2 擬定工作進度 第 1 周 第 2 周 通過查找文獻資料 了解國內外現(xiàn)狀 第 2 周 第 5 周 設計總體方案 第 6 周 第 9 周 結構進行具體設計 第 10 周 第 12 周 撰寫設計說明書 對部分問題修改 調整 第 13 周 第 14 周 整理資料準備答辯 七 主要參考文獻 1 張發(fā)軍 車載噴霧機及精確施藥關鍵技術研究 D 武漢理工大學 2008 2 甘英俊 周宏平 鄭加強 車載對靶噴霧機自動控制及低速巡航系統(tǒng)的研究 J 南京林業(yè)大學學報 自然科學版 2011 01 99 102 3 吉漢忠 顏生林 趙曉軍 王守順 李玉林 車載式噴霧機對草原蟲害和毒草防 治試驗示范 J 畜牧與飼料科學 2010 05 26 28 4 楊金平 謝斌 車載式噴霧機的技術特點及發(fā)展現(xiàn)狀 J 江蘇農機化 2015 03 53 54 5 張發(fā)軍 彭軍 李睿遠 6WC 30Y G 型車載式超低容量噴霧機的研制 J 林 業(yè)機械與木工設備 2006 03 16 18 學生簽名 年 月 日 指導教師審閱意見 指導教師簽名 年 月 日 車載式噴藥機的設計 學生姓名 趙琪琪 學 號 8031212433 所屬學院 機械電氣化工程學院 專 業(yè) 農業(yè)機械化及其自動化 班 級 16 4 16 屆畢業(yè)設計 指導老師 安靜 日 期 2016 06 塔里木大學機械電氣化工程學院制 前 言 我國是農業(yè)大國 保證農業(yè)的高產 穩(wěn)產是解決我國占世界 7 的土地養(yǎng)活 22 的人口 的關鍵 但由于后期病蟲害防治一直不能很好的解決 這就直接影響了產量 因此 與農 作物的病蟲害作斗爭是我國農業(yè)生產的重要環(huán)節(jié) 由于化學防治見效快 效率高等特點 仍將是今后防治農業(yè)病蟲害的主要方式之一 車載式噴藥機各種作物的后期病蟲害防治的 需要 本設計中關鍵性技術的設計 能夠更高效的解決病蟲害問題 本設計中對車載式噴藥機的各種技術進行設計 進行了一系列的計算與仿真 研究解 決了各種技術難點 主要研究關鍵性技術主要包括以下幾個方面 1 車架整體設計 由于作物多樣化 因此在設計中要考慮很多的東西 首先要設計 合理的車架高度 其次解決轉向系統(tǒng)和輪距調整系統(tǒng) 這樣可以使車載式噴藥機具有更好 的地形適應性 2 傳動系統(tǒng)設計 車載式噴藥機的傳動主要靠拖拉機的帶動 經過各方面的考慮選 用皮帶輪傳動 3 噴桿整體設計 噴桿做為整機的重要組成部分 在設計方面就要求具有很好的環(huán) 境適應性 因此本文設計中 就對噴桿的懸掛系統(tǒng) 升降系統(tǒng) 平衡機構和折疊機構進行 了一系列的計算設計 所以 車載式噴藥機的設計 極大的提高了噴霧的效率 解決了作 物后期病蟲害問題 實現(xiàn)了產量的增長 同時也促進了經濟的發(fā)展 在農業(yè)機械上占有重 要的地位 關鍵詞 車載式噴藥機 噴桿系 傳動系統(tǒng) 目 錄 1 緒論 1 1 1 課題研究的目的和意義 1 1 2 國內外車載式噴藥機概況及發(fā)展現(xiàn)狀 1 1 3 現(xiàn)有噴藥機的種類 2 1 4 課題研究的主要內容 4 2 總體方案的設計 4 2 1 設計的方案 4 2 2 樣機結構及工作原理 4 3 關鍵部件的設計 5 3 1 藥箱的設計 5 3 2 牽引架的設計 6 3 3 支管架的設計 7 4 主要部件的設計和計算 8 4 1 泵的選用 8 4 2 泵軸的設計 11 4 3 噴頭的選擇 11 4 4 液壓缸主要參數(shù)的計算 14 4 5 液壓閥 18 總 結 19 致 謝 20 參考文獻 21 塔里木大學畢業(yè)設計 1 1 緒論 1 1 課題研究的目的和意義 是我國農作物種植面積最大區(qū)域之一 近幾年來 我國農業(yè)發(fā)展迅速 機械水平 不斷提高 農作物種植面積不斷增加 1 但由于氣候變暖 農業(yè)生態(tài)環(huán)境 種植業(yè)結構 耕作制度 種植品種 生產方式及生產條件等的改變 一些病蟲害或傳媒昆蟲的生活和流 行條件也隨之改變 創(chuàng)造了適合某些有害生物積累的生態(tài)環(huán)境 病蟲害的發(fā)生呈加重趨勢 尤其影響農作物種子的發(fā)芽率 凈度和飽滿度 2 近年來全國防治農業(yè) 病蟲草害每年需要 使用農藥 120 萬噸 制劑 左右 防治面積達 4 億公頃以上 植物保護工作為農業(yè)豐收做 出了巨大貢獻 起到了保駕護航的作用 但與農藥的高速發(fā)展相對應的卻是農藥賴以噴施 的農藥機械發(fā)展水平落后 這直接影響到了農業(yè)生物災害的防控能力 植保施藥成為農作 物生產過程中必不可少的作業(yè)環(huán)節(jié) 3 研究表明 農作物因受病蟲草害的影響可直接減產 10 20 植保施藥成為有效保證農作物優(yōu)質 高產和穩(wěn)產最直接有效的方法之一 常規(guī) 的施藥機械難以適應 而人工施藥不僅強度大 效率低 還極易對人身體造成傷害 化學 除草殺蟲又是其中的核心技術之一 4 因此 尋求一種能夠代替或部分代替人力勞動 作業(yè)效率高 質量好 易于操作 價 格低廉的機動施藥機械 成為現(xiàn)實所需 經過市場調查發(fā)現(xiàn) 現(xiàn)階段市場上的機動施藥機 價格普遍較高 整體結構復雜 同時還存在一些設計缺陷 農民并不看好 基于上述情況 所以產生了自行設計車載式機動施藥機的念頭 5 因此研制出一種小型 高效 安全的防治農作物病蟲害的車載式噴藥機具有重要的現(xiàn) 實意義 1 2 國內外車載式噴藥機概況及發(fā)展現(xiàn)狀 1 2 1 國外發(fā)展現(xiàn)狀 1 大型化 歐美發(fā)達國家大型農場作業(yè)面積較大 主要使用大型噴桿打藥機進行 田間作物植保作業(yè) 作業(yè)幅寬最大可達 42m 要想容量在 400 3000L 作業(yè)速度可達 塔里木大學畢業(yè)設計 2 8 10km h 配置動力大多在 73 5kW 以上 2 機電液一體化 國外大型車載式噴藥技術比較先進 多采用機電液一體化技術 來控制噴桿作業(yè)方位 平衡性和穩(wěn)定性 可根據傳感器監(jiān)控的數(shù)據 使用計算機和電子 儀器控制噴霧量和行走速度 大大提高作業(yè)效率和施藥準確性 6 3 智能化 研究應用 GPS 激光測距 微電子傳感器 機器視覺及衛(wèi)星遙感技術 形成智能化精準農業(yè)管理系統(tǒng) 包括導航 自動駕駛 機器繪圖 噴藥自動控制和噴頭 位置自動調節(jié)等 4 安全性高 車載式噴藥機自動化程度高 采用密閉式駕駛艙 配備抽風和過濾 設備 能凈化空氣 消除粉塵 霉菌 藥液等有害物質 確保駕駛員身體不受農藥危害 1 2 2 國內發(fā)展現(xiàn)狀 與歐美發(fā)達國家相比 我國車載式噴藥機的發(fā)展還處于起步階段 1 技術性能落后 現(xiàn)有嗯藥機中 80 左右處于發(fā)達國家 20 世紀五六十年代的水平 尤其是年產量高達 800 1000 萬臺的各種手動式噴藥機 存在著嚴重的 跑 冒 滴 漏 現(xiàn) 象 每臺機器在每年的使用過程中軍出現(xiàn)故障 6 次以上 常用機具仍為單管噴藥機 壓縮 式噴藥機及背負式噴藥機 老三樣 產品 7 2 系統(tǒng)化程度低 各類機動植保機具噴射部件種類少 型號單一 噴頭等重要做也 不見系列化程度低 不能滿足多種作物病蟲害防治需要 一些機具作業(yè)性能較差 農藥利 用率低 浪費嚴重 農藥殘留超標 要種污染環(huán)境 而且整機重量大 工作效率低 勞動 強度大 3 推廣力度小 通過引進和自主研發(fā) 目前我國已開發(fā)了不少技術性能較好的大中 型噴桿和風送噴藥機 精變量施藥技術的研究也有了很大進展 但由于國家補貼投入力度 不夠 受農民經濟承受能力差等因素的影響 這些新技術新機具大多停留在試驗示范階段 未能推廣到農村基層 僅僅在一些大型農場得到應用 塔里木大學畢業(yè)設計 3 1 2 3 車載式噴藥機發(fā)展前景 近幾年 農村勞動力逐步轉移到二 三產業(yè) 青壯年勞動力嚴重斷卻 迫切需要發(fā) 展作業(yè)效率高 移動靈活方便的新型車載式噴藥機械 從農民接受程度來看 價格在 1 3 萬元的車載式噴藥機結構比較簡單 技術含量不是太高 比較適合農田植保作業(yè) 以徐 州市為例 按年質保作業(yè)量 1 67hm2 每年需要添置噴藥機 3000 臺以上 車載式噴藥機 發(fā)展空間很大 8 1 3 現(xiàn)有噴藥機的種類 1 手動背負式噴藥機 這種噴霧器結構簡單 價格便宜 在我國占據主要地位 整個植保機械市場占有率 達到了 80 左右 全國多數(shù)省市的病蟲草害防治工作都依靠它來完成 主要的型號有 3WB 16 型 552 壓氣型和 3WS 16 噴霧器等 現(xiàn)在以 M316118 型噴霧器為例做簡單 介紹 這種噴霧器結構比較簡單 主要由藥箱 唧筒 氣室 出水管 手柄開關 噴桿 噴頭 搖桿和背帶組成 其工作原理是人力搖動搖桿 使皮碗在唧筒和氣室內反復開啟 與關閉 逐漸增大氣室中的壓力 最高 0 6Mpa 在壓力作用下 藥箱中的藥液經過出水 管再經過噴桿 最后由噴頭以霧劑的形式噴出 這種類型噴霧器制造技術落后 整體質 量不高 跑冒滴漏現(xiàn)象十分嚴重 作業(yè)效果不盡人意 也成為農藥用量過大 環(huán)境污染 和農產品農藥超標的罪魁禍首之一 2 機動式植保機械 它主要分為兩個類型 機動背負式和機動擔架式 我國機動式植保機械大約有二三 十種 市場保有量在三百萬臺左右 背負式植保機械代表機型有 WFB 18 型 屬于超低霧 噴藥機 擔架式植保機械代表機型有工農 36 屬于多用途機械 主要用于果園防治工作 3 利用拖拉機做牽引的植保機械 這類植保機械主要用于大田防治工作 主要是應用噴桿式噴藥機 分為背負式 懸 塔里木大學畢業(yè)設計 4 掛式和自走式高地隙噴藥機 背負式噴藥機結構簡單 成本低 跑冒滴漏現(xiàn)象嚴重 農 藥利用率較低 農作物農藥殘留多 懸掛式噴藥機作業(yè)面積廣 噴霧效果比較好 但是 成本較高 不適合小田使用 這類噴藥機的整體設計大多是在拖拉機的駕駛后座上焊接 一個機架 用于固定藥箱 配置一套噴藥系統(tǒng) 利用拖拉機后動力輸出軸傳給液泵動力 自走式高地隙噴藥機比較適合農作物間隙較大的場合使用 4 航空型植保機械 我國很早就有用小型飛機做撤藥載體的先例 如 2 型小型飛機 但是實際生產中應 用較少 目前全國航空植保機械保有量不足 200 架 近年來 我國某些公司也研制出了 一些新型航天植保機械 比如在 2013 年的南京植保展上 華盛中天展出了一款 WSZ 1805 2410 多旋翼無人植保機 可進行農 林 牧的農藥噴灑 彌霧 噴霧等植保 作業(yè) 該機型采用高效能電池作為電源 配備手動 GPS 增穩(wěn)導航飛行控制系統(tǒng) 附帶遠 程視頻監(jiān)測系統(tǒng) 可以根據客戶需要增加自主飛行控制 農業(yè)病蟲測報系統(tǒng)等 實現(xiàn)大 面積監(jiān)視測報功能 它的主要優(yōu)點是 便于攜帶 起飛適應性好 操縱簡單 使用方便 超低空作業(yè) 作業(yè)質量高 噪音小 節(jié)省勞動力 相比人工提高功效 100 200 倍 低量 或超低量施藥技術 利用氣流作用于作物根部 穿透性好 提高農藥利用率 50 倍以上 但是 無人植保機也存在一些問題 由于載重較小 一次飛行只能攜帶 5Kg 的農藥 飛 行時間最多維持 20 分鐘 而且很多地區(qū)政策還不夠完善 受我國國情約束 航空式植保 機械的發(fā)展受到了較大限制 整體來看 我國植保機械從無到有 從一到多 確實取得 了一定的進步 也有部分公司從行業(yè)中脫穎而出 比如中機美諾 華盛中天等 但是 我國目前使用的植保機械數(shù)量依舊不能滿足農業(yè)發(fā)展的需要 大面積機械化作業(yè)水平仍 然不高 手動式小型植保機械在我國依然占據著主要位置 9 1 4 課題研究的主要內容 本設計主要內容是車載式噴霧機的總體設計 要解決的關鍵問題就是全方位噴霧 并能夠霧化均勻 實現(xiàn)實時攪拌 具體的解決的思路如下 查找相關資料進行方案的確 定 進行機構的構想和可行性分析 最后做出總體設計 塔里木大學畢業(yè)設計 5 2 總體方案的設計 2 1 設計的方案 噴藥機是一個集機 液為一體的系統(tǒng) 它由機械結構 液壓動力系統(tǒng)組成 將噴藥 機比做人的話 機械結構是它的骨架 液壓系統(tǒng)是它的肌肉 因此 噴藥機設計的第一 步就是設計機械結構 設計機械結構之前 已經明確本次設計的噴藥機都有什么功能 1 主要用于大田農作物的噴藥工作 作業(yè)面積要大 2 能夠根據農作物不同的行距來調整車輪的位置 3 能夠根據農作物的株高來調整噴頭的高度 2 2 樣機結構及工作原理 2 2 1 樣機結構 車載式噴藥機主要由藥箱 牽引架 支管架 齒輪泵 噴桿噴頭 軟管 液壓等組 成 塔里木大學畢業(yè)設計 6 1 拖拉機 2 皮帶輪 3 齒輪泵 4 牽引架 5 支撐小臂 6 支撐中臂 7 藥箱 8 車輪 9 固定架 10 噴頭 11 液壓缸 12 進料口 13 卸荷閥 圖 2 1 車載式噴藥機裝配體 2 2 2 工作原理 將自吸泵安裝在拖拉機駕駛座后方 由柴油機帶動微型自吸泵工作 工作時 打開 噴藥閥 由人工控制噴藥速度 當噴藥速度較快時 白吸泵噴出的藥液 全部從噴頭噴向 農作物 在噴藥速度減慢或關閉噴藥閥停止工作時 多余的藥液壓力自然升高 可通過 逆止閥回流至藥箱 回流壓力可根據噴藥高度由人工自行調節(jié) 噴藥間斷期間無需停機 提高了作業(yè)效率 同時也避免了藥液的浪費 工作時 藥箱的農藥不斷供給給泵 然后 由軟管運送到噴桿中 噴頭就會源源不斷的噴灑農藥 在泵的輸出管中插入一個液壓閥 當壓力達到一定值時 液壓閥會打開 由另一根軟管連接到藥箱 用來攪拌藥箱中的農 藥 避免產生沉淀 另外在噴管中也會有一個回流閥 當發(fā)生阻塞或壓力達到一定值時 壓力閥會打開 將農藥送回藥箱 塔里木大學畢業(yè)設計 7 3 關鍵部件的設計 3 1 藥箱的設計 藥箱長為 3m 寬為 1 4m 高為 1 2m 總容積為 5m3 加液口直徑為 0 3m 出液口直 徑為 0 1m 面倒角半徑為 0 3m 主要用于儲存藥液 藥液的攪拌 為了提高藥液箱的耐農藥腐蝕能力 藥箱采用聚乙烯塑料制作 藥箱的上方開有加 液口 并設有加液口濾網 藥箱的下方設有出液口 并在出液口旁做一沉水槽 以達到 自然放干藥液的目的 為了保證農用拖拉機的作業(yè)協(xié)調性 提高其工作效率 藥液箱容 積設計原則主要有兩個方面 一是加滿藥液后不至于使拖拉機受力失去平衡 二是不給農機手帶來不便 不影響噴灑藥物的質量 藥箱的容積大小可根據所選用 拖拉機的具體情況來確定 圖 3 1 藥箱 3 2 牽引架的設計 牽引架架是承載整個噴藥裝置的載體 屬于大型的構件 尺寸與整個噴藥機的尺寸 相互聯(lián)系 同時由于藥箱 支管架 液壓處于重要位置 因此它的整個重量分配以及平 塔里木大學畢業(yè)設計 8 衡點需要考慮 牽引架上配備的輪胎可以粗調 能夠根據不同行間距進行適當?shù)恼{整 方便農藥機的工作 如果牽引架過大將會影響整體的尺寸 重量等 穩(wěn)定性不好控制 如果機架尺寸太 小 那么不但不能滿足農藥機的任務同時也會影響農藥機各個部件的配合 從重量因素 上考慮的話 機架過重的話那么整機也會過重 對牽引的要求就會增加 通過數(shù)據對比和拖拉機尺寸考 設計牽引架長 4 3m 寬 2 6m 高 1 55m 圖 3 2 牽引架 3 3 支管架的設計 3 3 1 支管架液壓升降系統(tǒng) 噴藥機支管架懸掛系統(tǒng)是由液壓升降油缸來完成升降的 噴藥機支管架升降系統(tǒng)的 的作用是達到更精確的噴藥高度 提高農藥的使用率 減少農藥的損失 降低人工勞動 強度 該機構中包括活動支架 固定支架和升降液壓缸 固定在固定支架上的升降液壓 缸帶動支管架在導軌槽的引導下帶動活動支架進行升降 以達到需要的高度 塔里木大學畢業(yè)設計 9 圖 3 3 液壓升降系統(tǒng) 管支架中小臂長達 3 1m 中臂長 3 8m 大臂長 4 2m 當工作時 整個管支架都打開 時 噴藥長度可達 18m 圖 3 5 管支架裝配圖 4 主要部件的設計和計算 4 1 泵的選用 對于噴藥機的主要組成部件泵體 在設計中選取了直齒圓錐齒輪泵 由于直齒圓 錐齒輪泵的動力主要由手扶拖拉機或小四輪柴油機帶動 故該泵體采用三角皮帶傳動 從皮帶輪方向看 泵的轉子為逆時針方向旋轉 直齒圓錐齒輪泵具有使用壽命長 密封 塔里木大學畢業(yè)設計 10 可靠 耗能低和維修方便等特點 輸送溫度不超過 80 的清水或物理 化學性質類似于 清水的液體 適合農田 桑田 果園以及花卉等作物的噴灌 也可以用于排澇時使用 圖 4 1 泵的安放位置 圖 4 2 泵與拖拉機的傳動方式 4 1 1 確定比轉數(shù) 計算泵的比轉數(shù) ns 確定泵的結構方案 公式為 4 1 43HQ 65n 式中 Q 單吸葉輪泵的流量 m3 s 塔里木大學畢業(yè)設計 11 H 單級葉輪泵的揚程 m 則 4 2 4318 560 29 6 Sn 108 3 4 1 2 確定泵進 出口直徑 吸入口直徑 Ds 由進口流速 sv 經濟流速 決定 4 3 sv4Q SD 由于空化要求較高 應取較大的進口直徑 以減小流速 初選 vs 2 3 5 m s 試選 vs 2 m s 則 4 4 23 14560 SD 72 8mm 按標準取 DS 70 mm 而出口直徑 Dd 按經驗公式 Dd 0 7 1 0 Ds 確定 對于低揚程泵 取泵出口直徑 則取 Dd Ds 50 mm 4 1 3 泵進出口流速 泵進口速度 Vs 4 5 2sD4Q SV20 7316 塔里木大學畢業(yè)設計 12 2 17m s 泵出口速度 Vd 4 6 2d2d0 53146DQ V 4 25m s 4 1 4 確定效率和功率 1 水力效率 4 7 3vnQg0 851 32906 l 0 85 4 1 5 容積效率 4 8 32 32 s108 60 68n1 v 0 97 塔里木大學畢業(yè)設計 13 4 2 液壓回路 圖 4 3 液壓回路 4 3 噴頭的選擇 噴頭在噴霧裝置中起著非常關鍵的作用 噴霧裝置通過噴頭控制液體的流量 使液 體霧化成霧滴 并將霧滴分布在目標的表面上 噴頭是噴藥機實現(xiàn)噴霧作業(yè)的終端件 其選型對噴藥機的性能尤為重要 在相同噴藥量條件下 藥液霧滴越小 霧滴的數(shù)目也 就越多 覆蓋面積越大 并且比較均勻 防治效果越好 可根據以下 6 點要求來選擇噴頭 1 覆蓋率 一般小霧滴的覆蓋率要高于大霧滴 同等噴霧量 2 漂移率 在有風的情況下 大霧滴的抗漂移性能明顯好于小霧滴 3 均勻性 小霧滴的穿透力強于大霧滴 特別是當作物密度較高時 有利于霧滴 在作物枝葉各層次上的分布 塔里木大學畢業(yè)設計 14 4 噴頭距工作面的高度應為 400mm 此時霧化及扇形狀態(tài)均好 過低則霧化不良 過高則扇面變形 5 噴頭間距應為 500mm 這樣可確保噴射的扇形霧面一次重疊覆蓋 從而獲得理 想均勻的霧量分布 6 所有的噴嘴縫隙應平行錯開 與噴桿方向形成 5 10 的夾角 以防止扇形霧 面重疊時碰撞產生較大霧滴 從而避免藥害 確保霧滴大小均勻 所以由此我選用延長范圍扇形噴頭 而且在此基礎上我增加了噴頭數(shù)量 使它的范 圍更廣 這種噴咀是目前我國所用最多的噴咀 但要求用戶使用時選擇不同的壓力 效 果才會更佳 噴頭的幾種類型 1 文丘里氣吸噴咀 通常我們稱之為防飄移噴咀 這種噴咀最大特點是 噴灑 藥液形狀是由充氣的大霧滴組成 一般可在五級風范圍內均可噴灑 圖 4 4 文丘里氣吸噴咀 2 前置噴孔扇形噴咀 這種噴咀一般多用于苗后期 與第一類有相同之處 比第 二類飄移量少 塔里木大學畢業(yè)設計 15 圖 4 5 前置噴孔扇形噴咀 3 撞擊式扇形噴咀 噴霧形狀扇形 與第二類相比噴霧壓力的變化對噴霧效果影 響更大 防飄移效果較好 圖 4 6 撞擊式扇形噴咀 4 延長范圍扇形噴頭 這種噴咀是目前我國所用最多的噴咀 但要求用戶使用時 選擇不同的壓力 效果才會更佳 塔里木大學畢業(yè)設計 16 圖 4 7 延長范圍扇形噴頭 經過參考 我結合的上述噴頭的一些優(yōu)點 并且噴頭數(shù)量和角度上進行一些改進 使它噴藥范圍更廣 我設計的噴頭如圖 圖 4 8 短噴頭 4 4 液壓缸的選用 牽引架重 500kg 需要上下移動的距離是 0 7m 由于承受的壓力比較小 所以選用缸徑 40mm 行程 0 7m 的液壓缸 塔里木大學畢業(yè)設計 17 圖 4 9 液壓缸 4 5 閥的選用 1 卸荷閥 當拖拉機在田間作業(yè)時 可能會造成噴桿件內壓力過大 為此設計安裝 了噴藥卸荷閥 在藥液壓力自然升高時 多余的藥液可通過回流閥回流至藥箱 避免了藥 液應壓力大遺漏所造成的泄露和浪費 該卸荷閥由殼體 鋼珠 彈簧以及旋蓋等組成 利 用旋蓋可以自由調節(jié)噴藥壓力 以適應不同的噴藥高度 將噴藥溢流閥安裝在齒輪泵的出 藥口端 2 溢流閥 在泵的輸出管中插入一個液壓閥 當壓力達到一定值時 溢流閥會打開 由另一根軟管連接到藥箱 用來攪拌藥箱中的農藥 避免產生沉淀 而且大大的增加了藥 液的利用率 塔里木大學畢業(yè)設計 18 總 結 畢業(yè)論文是本科學習階段一次非常難得的理論與實際相結合的機會 通過這次比較完 整的給車載式噴藥機的設計 我擺脫了單純的理論知識學習狀態(tài) 和實際設計的結合鍛煉 了我的綜合運用所學的專業(yè)基礎知識 解決實際工程問題的能力 同時也提高我查閱文獻 資料 設計手冊 設計規(guī)范以及電腦制圖等其他專業(yè)能力水平 而且通過對整體的掌控 對局部的取舍 以及對細節(jié)的斟酌處理 都使我的能力得到了鍛煉 經驗得到了豐富 并 且意志品質力 抗壓能力及耐力也都得到了不同程度的提升 這是我們都希望看到的也正 是我們進行畢業(yè)設計的目的所在 雖然畢業(yè)設計內容繁多 過程繁瑣但我的收獲卻更加豐富 各種系統(tǒng)的適用條件 各 種設備的選用標準 各種管道的安裝方式 我都是隨著設計的不斷深入而不斷熟悉并學會 應用的 和老師的溝通交流更使我從經濟的角度對設計有了新的認識也對自己提出了新的 要求 這些本是我工作后才會意識到的問題 通過這次畢業(yè)設計讓我提前了解了這些知識 這是很珍貴的 提高是有限的但提高也是全面的 正是這一次設計讓我積累了無數(shù)實際經驗 使我的 頭腦更好的被知識武裝了起來 也必然會讓我在未來的工作學習中表現(xiàn)出更高的應變能力 更強的溝通力和理解力 從不知道畢業(yè)論文怎么寫 到順利如期的完成本次畢業(yè)設計 這給了我很大的信心 讓我了解專業(yè)知識的同時也對本專業(yè)的發(fā)展前景充滿信心 這些我在畢業(yè)論文結束語中都 提起過 事實上 車載式噴藥機上我采用了一些新的技術和設備他們有著很多的優(yōu)越性但 也存在一定的不足 這些不足在一定程度上限制了我們的創(chuàng)造力 這無疑是很讓我自身感 到遺憾的 可這些不足正是我們去更好的研究更好的創(chuàng)造的最大動力 只有發(fā)現(xiàn)問題面對 問題才有可能解決問題 不足和遺憾不會給我打擊只會更好的鞭策我前行 今后我更會關 注新技術新設備新工藝的出現(xiàn) 并爭取盡快的掌握這些先進的知識 更好的為祖國的四化 服務 車載式噴藥機是由農村常見的動力機械通過與泵組合而成 結構緊湊 安裝方便 流 塔里木大學畢業(yè)設計 19 動性強 使用性能好 作業(yè)效率高 很適合農村道路兩側 房前屋后樹木及果園噴藥之用 該噴藥機還可與田園微耕機配套使用 適應大面積作業(yè) 是農村植保專業(yè)戶的理想機 具 具有很好的推廣前景 致 謝 非常感謝安靜老師在我大學的最后學習階段 畢業(yè)設計階段給自己的指導 通過這 一階段的努力 我的畢業(yè)論文 車載式噴藥機 終于完成了 這意味著大學生活即將結束 在大學階段 我在學習上和思想上都受益非淺 這除了自身的努力外 與各位老師 同學 和朋友的關心 支持和鼓勵是分不開的 在本論文的寫作過程中 我的導師安靜老師傾注了大量的心血 每次遇到難題 我最 先做的就是安靜老師尋求幫助 而安靜老師每次不管忙或閑 總會抽空來找我面談 然后 一起商量解決的辦法 從選題到開題報告 從寫作提綱 到一遍又一遍地指出每稿中的具 體問題 嚴格把關 循循善誘 在此我表示衷心感謝 再一次對我的母校表示感謝 感謝 校方給予我這樣一次機會 能夠獨立地完成一個課題 并在這個過程當中 給予我們各種 方便 使我們在即將離校的最后一段時間里 能夠更多學習一些實踐應用知識 增強了我 們實踐操作和動手應用能力 提高了獨立思考的能力 感謝在整個畢業(yè)設計期間和我密切 合作的同學 和曾經在各個方面給予過我?guī)椭幕锇閭?在大學生活即將結束的最后的日 子里 我們再一次演繹了團結合作的童話 把一個龐大的 從來沒有上手的課題 圓滿地 完成了 正是因為有了你們的幫助才讓我不僅學到了本次課題所涉及的新知識 更讓我感 覺到了知識以外的東西 那就是團結的力量 寫作畢業(yè)論文是一次再系統(tǒng)學習的過程 畢 業(yè)論文的完成 同樣也意味著新的學習生活的開始 我將銘記我曾是一名塔里木大學學子 在今后的工作中把塔里木大學的優(yōu)良傳統(tǒng)發(fā)揚 光大 塔里木大學畢業(yè)設計 20 參考文獻 1 張發(fā)軍 車載噴霧機及精確施藥關鍵技術研究 D 武漢理工大學 2008 2 甘英俊 周宏平 鄭加強 車載對靶噴霧機自動控制及低速巡航系統(tǒng)的研究 J 南京 林業(yè)大學學報 自然科學版 2011 01 99 102 3 吉漢忠 顏生林 趙曉軍等 車載式噴霧機對草原蟲害和毒草防治試驗示范 J 畜牧 與飼料科學 2010 05 26 28 4 楊金平 謝斌 車載式噴霧機的技術特點及發(fā)展現(xiàn)狀 J 江蘇農化 2015 03 53 54 5 張發(fā)軍 彭軍 李睿遠 6WC 30Y G 型車載式超低容量噴霧機的研制 J 林業(yè)機械 與木工設備 2006 03 16 18 6 錢炳舉 小型拖拉機前置式噴藥機的設計 J 安徽農業(yè)大學 2003 7 陳奎生 液壓與氣壓傳動 M 武漢 武漢理工大學 2001 8 王立軍 姜明海 孫文峰等 噴霧機設計中噴頭的選型機 2005 I 10 11 9 李威 高志 機械設計課程設計手冊 2013 211 241 10 張德文 姜永生 王誠華 牽引車非動力轉向梯形機構的優(yōu)化設計 J 水運科學研 究所學報 1997 01 1 10