智能喷药机关键部件设计与研究

发布时间：2020-07-09 17:00

【摘要】：近年来,由于我国农药喷洒技术以及喷药机械设备的落后,只有很少一部分的农药被农作物合理有效地利用,对绝大多数的农药造成了浪费,导致施药量不足,无法起到有效防治病虫害的作用,同时残留的农药会随雨水进入地下土壤之中,对周围的生态环境造成了严重的污染。在众多的植保机械中,喷杆式喷雾机因为使用可靠、控制稳定、方便操作、能够适应大规模机械化作业要求,成为了众多农场主进行植保作业的首选。由于喷杆式喷雾机的广泛使用,其众多缺点也成为了植保界专家和学者的研究对象。例如喷雾机在作业过程中由于外力作用导致药液产生漂移,大量的药液无法准确到达施药部位,造成大量农药的浪费以及残留。国内外植保界的专家和学者做出大量试验得出结论,喷杆在作业过程中的运动状态对农药喷洒的准确性有着十分重要的影响。因此,我们需要设计出能够实现喷杆位姿自动实时调节的喷杆位姿控制系统。为了解决喷雾机喷杆运动状态对农药喷洒的影响,本文设计了喷杆位姿自动调节系统,并针对该系统进行药液喷洒试验,主要研究内容如下:(1)利用法国达索公司的三维设计软件SolidWorks进行喷杆式喷雾机的零部件设计和整机装配。同时利用软件自带的运动仿真功能对装配好的整机进行运动仿真,根据仿真结果对喷药机的某些零部件的尺寸进行优化设计,最终得到适合喷杆位姿自动调节系统的的整机装配三维模型。(2)为了能够实现对喷杆位姿的自动控制,在喷杆末端增加喷杆位姿感应机构,以此实现对喷杆位姿的实时监测。(3)为了方便喷药机械的运输,喷药机械的喷杆必须能够实现收拢,同时在田间作业时要能够实现自由展开。本文设计了以单片机Arduino开发板为核心的喷杆位姿自动调节系统,实现对喷杆位姿的自动控制,满足喷药机喷杆在作业过程中始终与地面保持平行的要求。试验表明,喷药机喷杆基本能够保持距地面90cm-102cm范围内,并且在田间作业时控制拖拉机的行驶速度不超过十公里每小时时,喷杆位姿自动调节系统能够很好地实现对喷杆位姿的控制,使之大体上与地面保持平行。(4)利用ANSYS有限元分析软件对喷杆进行有限元建模与数值模态分析,验证了喷杆结构的稳定性。(5)对加装喷杆位姿自动调节系统的喷杆式喷药机进行场地试验,使拖拉机一侧轮胎通过一定高度的凸台,以此模拟田间坑洼不平的路面,试验结果表明,喷杆基本能够保持与地面平行的位姿,药液喷洒比较均匀,能够满足农作物药物喷洒作业的要求。
【学位授予单位】：山东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S491

【参考文献】

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本文编号：2747737