温室轨道式多行作业喷雾机设计与试验研究

发布时间：2020-09-30 10:38

　　目前,现有的常规温室植保喷雾机有手推式喷雾机、悬挂式喷雾机、轨道式喷雾机和自走式喷雾机等。而吊蔓类温室植保机国内尚未成熟,针对吊蔓类温室植保以人工施药为主,为了减轻吊蔓类温室人工施药,本文设计了一套温室轨道式多行作业喷雾机。喷雾机在3种运行速度和有无铺设轨道的工况下,研究温室地形对喷雾机多行作业机构横杆摆动及吊轨收缩机构的偏转的最大角度。通过理论值与试验值修正吊轨收缩机构的安装角度。试验在2种速度,2种喷雾压强下选择顶喷与侧喷的最佳组合方式以及最优的喷雾机运行工况。本文的研究内容主要包括以下五个方面:(1)轨道式多行作业喷雾机的结构设计确定了轨道的铺设方式、移动装置、避让障碍物多行作业喷雾机构、试验所用的喷雾系统等,并研制了轨道式多行作业喷雾机。运行速度在0.4~1m/s.避障多行喷雾机构可实现调整高度为1.6~2.2 m,满足不同高度作物的喷雾方式。(2)喷雾机旋转机构横杆摆动及吊轨收缩机构偏转理论研究根据作物行间距计算得到允许吊轨偏转角度最大为5.7°。根据强度需求,选择横杆长度为1.25m、横截面积为30mm的正方形铝材(6063-T5)。通过材料力学计算得到横杆端的最大挠度为4.99mm,自由端的转角为5.2°,Ansys Workbench分析结果表明横杆的强度满足设计要求。通过设计吊轨与横杆夹角为84.8°,消除吊轨的偏转角度,使得喷雾机在静止状态下吊轨处于竖直位置。测量温室地形得到温室地形谱,建立喷雾机两个自由度振动系统模型。分析该模型在三种速度下吊轨产生的最大偏转角度,均在理论分析得到的最大偏转角度内,满足设计要求。(3)地面不平引起喷雾机横杆摆动幅度研究通过试验喷雾机在3种运动速度和有无铺设轨道的工况下,研究地形的不平整激励喷雾机所引起的横杆自由端摆动幅度和吊轨偏转角度。地面不平整与喷雾机横杆摆动幅度之间的关系表明:横杆的自由端加速度a_Xa_Za_Y,没有铺设轨道工况下,摆动的幅度随着速度的增加而增加,且垂向运动向下摆动的幅度大于向上摆动的幅度。吊轨的加速度a_Ya_Xa_Z,主要以横向运动为主,随着速度的增加偏转的幅度也随之增加,且喷雾机吊轨横向运动向内侧的摆动幅度大于向外侧摆动的幅度。(4)地面不平引起喷雾机吊轨收缩机构偏转角度试验通过喷雾机运行受到温室地形的不平,测量喷雾机在运动过程中的吊轨的最大偏转角度。利用高速摄影获取喷雾机吊轨运动的图像,通过图像处理得到吊轨与竖直方向的最大偏转角度。地面不平整与喷雾机吊轨偏转角度之间的关系表明:在铺设有轨道的运行情况下,随着速度的增加,最大偏转角度增加量很小,其值分别为5.3°、5.6°、5.7°。在没有铺设轨道的运行工况下,随着速度的增加,最大偏转角度增加明显,其值分别为7.9°、8.5°、10.5°。通过设计吊轨与横杆夹角为84.7°,来消除吊轨的偏转角度,从而满足实际设计需求。(5)喷雾机性能试验及沉积分布影响因素试验在三种组合喷雾方式中,叶子反面的覆盖率没有明显的变化。高处叶子正反面的覆盖率总体高于低中处叶子正反面的覆盖率。在喷雾总量方面,顶喷为2个喷头的组合方式大于顶喷为1个喷头的组合方式,而两种组合方式下雾滴覆盖率接近。为了避免浪费农药,本多行作业喷雾机选择顶喷为1个喷头的组合方式。相比其他三种工况,压强0.5MPa,速度0.8m/s的情况下,覆盖率最高。
【学位单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：S491
【部分图文】：

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江苏大学硕士学位论文第一章绪论大棚吊蔓类作物的栽培方式，作物（番茄、圣女果等）需要搭温室中作物的种植采取密植方式[1-2]，即在原栽培的行之间加行数、减少空置面积，来增加作物的经济收入。所示，吊蔓类温室搭蔓采取距离温室地面 2m 处搭建钢丝网，度为 1m 的网格，并且由吊丝从温室顶棚吊接钢丝网。在幼苗一根尼龙绳，尼龙绳下端系在幼苗的根部，将作物的主蔓搭在绕。

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械植保代替人工打药，提高植保效率，降低作业强度。1.2 国内外温室植保机械现状2005 年 Philip J. Sammons 等[7]设计了一种在连栋温室里使用的自动喷药机器人如图1.2，对番茄作物进行施药，该装置以热水铁管作为双轨道，铺设于每两行作物之间。自动喷药机器人行走机构由两组行走轮共 4 个组成，两组轮子的直径分别为 100mm 和 50mm，小行走轮用于机器人轨道上行走，大行走轮用于辅助人工进行换行作业。车载竖直喷杆对机器人两旁作物进行喷药，喷杆高度为 2m。大小行走轮配合为小车的运动起到导向作用，钢丝网尼龙绳

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轨情况的发生。a.喷雾车现场图 b.轮轨结合方式图 1.2 自动喷雾机器人Fig.1.2 Automatic spray robot14 年 Alireza Rafiq 等[8]设计了一种温室自动喷雾机，如图 1.3 所示，对番茄作，其行走轨道（硬质塑料管）铺设于每两行番茄作物之间，两组尼龙轮行走于一组驱动，一组从动。作者对自动喷雾机喷雾效果和自动控制行走精度进行试果表明行走控制精度达 98%，喷药面积达 92.4%。

【参考文献】