气液双流式雾化控制优化及猕猴桃施药机研制

发布时间：2020-09-29 10:10

　　 2016年,我国猕猴桃种植面积达296万亩、产量237万吨,均达到世界总量的近1/3。目前,猕猴桃种植模式多为棚架式,果园施药采用的压力式喷施,雾滴均匀性差、喷雾距离有限,而采用的风送式喷施可二次细化雾滴,但存在雾化控制困难、雾滴飘洒严重等问题。因此,在保证喷雾效率、改善雾化质量的前提下,研究双流式精量施药方法,开发适合于猕猴桃园的高效环保施药系统,具有减少农药用量、提高施药效率的现实意义。本文将气液双流式雾化喷施方法引入猕猴桃施药植保作业,具体分析了双流式喷嘴的施药雾化特性,研究了气液双流式喷雾技术的控制参数及其优化方法,构建了气液双流式雾化喷施的控制系统,并结合猕猴桃园架型结构最优化了双流式雾化系统的控制策略。在试验研究的基础上,以微耕机作为动力行走底盘,设计并制作了气液双流式施药样机,完成了田间施药作业试验,验证了双流式施药方法在猕猴桃果园作业的有效性。主要研究工作如下:(1)气液双流式喷嘴雾化特性研究:通过搭建气液双流式喷嘴雾化测试系统,完成对雾锥角、喷雾距离、流量等参数的试验测试,确定双流式扇形喷嘴,在整个水量变化范围内,能提高液滴喷射的方向性和附着效果,并有效防止飘洒。通过调节药液流量和气体压力,喷雾水量可在0~120ml/s范围内连续调整,可以适应频繁的变量喷雾工况,而且喷嘴的孔径为1.2mm,具有优异的抗堵塞性能。(2)气液双流式雾化控制方法与优化研究:针对三种双流式喷嘴,扇形喷嘴、广角圆形喷嘴和圆形喷嘴,用铝型材搭建了双流式雾化特性试验平台,对雾锥角、喷雾距离、流量、压力等雾化特性参数进行试验研究。在液路泵压12V的情况下,通过在1.5-4.0bar范围内改变气路的气压值,获取喷雾的雾锥角、喷雾距离、气体和液体流量、气体和液体压力。通过分析喷雾试验中气压对雾锥角和喷雾距离等的关系,获取喷雾压力的最优值,试验表明,扇形喷嘴的均匀性和喷雾距离优于广角圆形喷嘴和圆形喷嘴;气路气压值在2.5bar时双流式喷嘴雾化特性最优;双流式喷嘴的雾化过程中,气路压力和液路流量呈反比,即气路压力越大,液路流量越小。(3)基于均匀性导向的气液双流式雾化控制系统优化研究:在雾化特性试验平台的基础上,搭建双流式雾化控制系统,利用V型喷雾槽,喷雾槽倾斜角度为5.09°,V型槽的角度为36.6°,V型喷雾槽和雾化特性试验平台共同组成均匀性试验平台,以均匀性为导向,依据雾化特性最优参数下的喷流尺寸,测试了不同气压和不同喷嘴高度下的喷雾均匀性,研究双流式喷嘴的雾化控制策略。试验表明,气压值在2.5bar时均匀性最优,喷嘴高度在0.5m处均匀性最优。(4)猕猴桃施药机的研制与整机性能试验。针对眉县行距3.0m、株距为2.0m的猕猴桃园,设计了以微耕机为行走底盘的猕猴桃园双流式施药机,施药机长度为1.73m,宽度为1.0m,高度为1.45m。通过合理选择和布置空气压缩机、液泵和喷雾支架等,进行施药机室内喷雾量试验,试验表明在无气压下喷嘴喷雾量为0.3L/min左右,在2.5bar的气压下喷雾量为0.21L/min左右。并进行室外人工靶标试验,施药机行驶速度为1.0m/s,作业幅宽为3.0m,喷雾气压为2.5bar,喷药速率为0.21L/min,试验表明雾滴沉积分布的覆盖率在13~15%之间。研究表明应用双流式喷雾方式的施药机基本满足喷雾需求。
【学位单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：S49
【部分图文】：

果园,施药,喷雾机,风送

图 1-1 葡萄园喷雾机Fig.1-1 Vineyard sprayer样的，朱瑞祥教授团队研制了果园风送施药机，针对目前现有的果园风足果树施药作业需要，设计了一种导流风箱可以旋转调整的果园风送施元的分析与结构优化，提高了该机具的作业性能以及可靠性，并且对样研究和风送系统参数化设计（徐莎等 2014）。崔永杰教授团队针对猕猴计了末端执行器，并进行了末端执行器的试制与模拟试验（郭昊明 201行了果园对靶施药控制系统设计，通过传感器实时监测喷雾压力、流量信息，实现对靶精准施药（李为 2014；翟长远 2012）。西北农林科技喷雾，研制了多种类型的喷雾机，如图 1-2 所示。

喷雾机,葡萄园

图 1-1 葡萄园喷雾机Fig.1-1 Vineyard sprayer祥教授团队研制了果园风送施药机，针对目前现有的果药作业需要，设计了一种导流风箱可以旋转调整的果园风与结构优化，提高了该机具的作业性能以及可靠性，并且送系统参数化设计（徐莎等 2014）。崔永杰教授团队针执行器，并进行了末端执行器的试制与模拟试验（郭昊靶施药控制系统设计，通过传感器实时监测喷雾压力、对靶精准施药（李为 2014；翟长远 2012）。西北农林制了多种类型的喷雾机，如图 1-2 所示。

猕猴桃园,基本形状

第二章猕猴桃园施药机的整体方案设计和果园有着一定的差别，因此需要对当地规划化种植的点的猕猴桃园架型结构有一定的区别，因此，选取调研种植园，结合两次崔西沟调研情况，以及当地种植猕猴的猕猴桃园部分进行测量，测量重复五次取平均值，测下高和叶幕层上高。猕猴桃园基本形状如图 2-1 所示，猕猴桃园基本参数调研结果如表 2-1 所示：

【参考文献】