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車(chē)載式噴藥機(jī)的設(shè)計(jì)
趙琪琪 安靜
（塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院， 阿拉爾 843300）
摘 要：我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，保證農(nóng)業(yè)的高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)是解決我國(guó)占世界7%的土地養(yǎng)活22%的人口的關(guān)鍵，但由于后期病蟲(chóng)害防治一直不能很好的解決，這就直接影響了產(chǎn)量。因此，與農(nóng)作物的病蟲(chóng)害作斗爭(zhēng)是我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)。由于化學(xué)防治見(jiàn)效快、效率高等特點(diǎn)，仍將是今后防治農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害的主要方式之一[1]。車(chē)載式噴藥機(jī)各種作物的后期病蟲(chóng)害防治的需要。本設(shè)計(jì)中關(guān)鍵性技術(shù)的設(shè)計(jì)，能夠更高效的解決病蟲(chóng)害問(wèn)題[2]。
關(guān)鍵詞：車(chē)載式噴藥機(jī)；噴桿系；傳動(dòng)系統(tǒng)
中圖分類(lèi)號(hào)： 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
0引言
是我國(guó)農(nóng)作物種植面積最大區(qū)域之一。近幾年來(lái)，我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展迅速，機(jī)械水平不斷提高，農(nóng)作物種植面積不斷增加。 但由于氣候變暖，農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境、種植業(yè)結(jié)構(gòu)、耕作制度、種植品種、生產(chǎn)方式及生產(chǎn)條件等的改變，一些病蟲(chóng)害或傳媒昆蟲(chóng)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(chóng)害的發(fā)生呈加重趨勢(shì)，尤其影響農(nóng)作物種子的發(fā)芽率、凈度和飽滿(mǎn)度。近年來(lái)全國(guó)防治農(nóng)業(yè) 病蟲(chóng)草害每年需要使用農(nóng)藥120萬(wàn)噸（制劑）左右，防治面積達(dá)4億公頃以上，植物保護(hù)工作為農(nóng)業(yè)豐收做出了巨大貢獻(xiàn)，起到了保駕護(hù)航的作用，但與農(nóng)藥的高速發(fā)展相對(duì)應(yīng)的卻是農(nóng)藥賴(lài)以噴施的農(nóng)藥機(jī)械發(fā)展水平落后，這直接影響到了農(nóng)業(yè)生物災(zāi)害的防控能力[4]。植保施藥成為農(nóng)作物生產(chǎn)過(guò)程中必不可少的作業(yè)環(huán)節(jié)。研究表明，農(nóng)作物因受病蟲(chóng)草害的影響可直接減產(chǎn)10%～20%，植保施藥成為有效保證農(nóng)作物優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)最直接有效的方法之一。常規(guī)的施藥機(jī)械難以適應(yīng)，而人工施藥不僅強(qiáng)度大、效率低，還極易對(duì)人身體造成傷害。化學(xué)除草殺蟲(chóng)又是其中的核心技術(shù)之一。
因此，尋求一種能夠代替或部分代替人力勞動(dòng)、作業(yè)效率高、質(zhì)量好、易于操作、價(jià)格低廉的機(jī)動(dòng)施藥機(jī)械，成為現(xiàn)實(shí)所需。 經(jīng)過(guò)市場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段市場(chǎng)上的機(jī)動(dòng)施藥機(jī)價(jià)格普遍較高，整體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，同時(shí)還存在一些設(shè)計(jì)缺陷，農(nóng)民并不看好。 基于上述情況，所以產(chǎn)生了自行設(shè)計(jì)車(chē)載式機(jī)動(dòng)施藥機(jī)的念頭[5]。
因此研制出一種小型、高效、安全的防治農(nóng)作物病蟲(chóng)害的車(chē)載式噴藥機(jī)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
2總體方案的設(shè)計(jì)
2.1設(shè)計(jì)的方案
噴藥機(jī)是一個(gè)集機(jī)、液為一體的系統(tǒng)，它由機(jī)械結(jié)構(gòu)、液壓動(dòng)力系統(tǒng)組成。將噴藥機(jī)比做人的話，機(jī)械結(jié)構(gòu)是它的骨架，液壓系統(tǒng)是它的肌肉。因此，噴藥機(jī)設(shè)計(jì)的第一步就是設(shè)計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)。
設(shè)計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)之前，已經(jīng)明確本次設(shè)計(jì)的噴藥機(jī)都有什么功能：
（1）主要用于大田農(nóng)作物的噴藥工作，作業(yè)面積要大；
（2）能夠根據(jù)農(nóng)作物不同的行距來(lái)調(diào)整車(chē)輪的位置；
（3）能夠根據(jù)農(nóng)作物的株高來(lái)調(diào)整噴頭的高度。
2.2樣機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理
2.2.1樣機(jī)結(jié)構(gòu)
車(chē)載式噴藥機(jī)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(chē)載式噴藥機(jī)裝配體
2.2.2工作原理
將自吸泵安裝在拖拉機(jī)駕駛座后方，由柴油機(jī)帶動(dòng)微型自吸泵工作。工作時(shí)，打開(kāi)噴藥閥，由人工控制噴藥速度。當(dāng)噴藥速度較快時(shí)，白吸泵噴出的藥液 全部從噴頭噴向農(nóng)作物，在噴藥速度減慢或關(guān)閉噴藥閥停止工作時(shí)，多余的藥液壓力自然升高，可通過(guò)逆止閥回流至藥箱。回流壓力可根據(jù)噴藥高度由人工自行調(diào)節(jié)，噴藥間斷期間無(wú)需停機(jī)，提高了作業(yè)效率， 同時(shí)也避免了藥液的浪費(fèi)。工作時(shí)，藥箱的農(nóng)藥不斷供給給泵，然后由軟管運(yùn)送到噴桿中，噴頭就會(huì)源源不斷的噴灑農(nóng)藥。在泵的輸出管中插入一個(gè)液壓閥，當(dāng)壓力達(dá)到一定值時(shí)，液壓閥會(huì)打開(kāi)，由另一根軟管連接到藥箱，用來(lái)攪拌藥箱中的農(nóng)藥，避免產(chǎn)生沉淀。另外在噴管中也會(huì)有一個(gè)回流閥，當(dāng)發(fā)生阻塞或壓力達(dá)到一定值時(shí)，壓力閥會(huì)打開(kāi)，將農(nóng)藥送回藥箱。
3關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)
3.1藥箱的設(shè)計(jì)
藥箱長(zhǎng)為3m，寬為1.4m，高為1.2m.總?cè)莘e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(chǔ)存藥液，藥液的攪拌。
為了提高藥液箱的耐農(nóng)藥腐蝕能力，藥箱采用聚乙烯塑料制作。藥箱的上方開(kāi)有加液口，并設(shè)有加液口濾網(wǎng)；藥箱的下方設(shè)有出液口，并在出液口旁做一沉水槽，以達(dá)到自然放干藥液的目的。為了保證農(nóng)用拖拉機(jī)的作業(yè)協(xié)調(diào)性，提高其工作效率，藥液箱容積設(shè)計(jì)原則主要有兩個(gè)方面：
一是加滿(mǎn)藥液后不至于使拖拉機(jī)受力失去平衡；
二是不給農(nóng)機(jī)手帶來(lái)不便，不影響噴灑藥物的質(zhì)量。藥箱的容積大小可根據(jù)所選用拖拉機(jī)的具體情況來(lái)確定。
3.2牽引架的設(shè)計(jì)
牽引架架是承載整個(gè)噴藥裝置的載體，屬于大型的構(gòu)件，尺寸與整個(gè)噴藥機(jī)的尺寸相互聯(lián)系。同時(shí)由于藥箱、支管架、液壓處于重要位置，因此它的整個(gè)重量分配以及平衡點(diǎn)需要考慮。牽引架上配備的輪胎可以粗調(diào)，能夠根據(jù)不同行間距進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，方便農(nóng)藥機(jī)的工作。
如果牽引架過(guò)大將會(huì)影響整體的尺寸、重量等，穩(wěn)定性不好控制，如果機(jī)架尺寸太小，那么不但不能滿(mǎn)足農(nóng)藥機(jī)的任務(wù)同時(shí)也會(huì)影響農(nóng)藥機(jī)各個(gè)部件的配合，從重量因素上考慮的話，機(jī)架過(guò)重的話那么整機(jī)也會(huì)過(guò)重，對(duì)牽引的要求就會(huì)增加。
通過(guò)數(shù)據(jù)對(duì)比和拖拉機(jī)尺寸考：設(shè)計(jì)牽引架長(zhǎng)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(guān)鍵的作用。噴霧裝置通過(guò)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(biāo)的表面上。噴頭是噴藥機(jī)實(shí)現(xiàn)噴霧作業(yè)的終端件，其選型對(duì)噴藥機(jī)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(jù)以下6點(diǎn)要求來(lái)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(fēng)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(qiáng)于大霧滴，特別是當(dāng)作物密度較高時(shí)，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(yīng)為400mm，此時(shí)霧化及扇形狀態(tài)均好。過(guò)低則霧化不良，過(guò)高則扇面變形。
（5）噴頭間距應(yīng)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(yīng)平行錯(cuò)開(kāi)，與噴桿方向形成5～10°的夾角，以防止扇形霧面重疊時(shí)碰撞產(chǎn)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(zhǎng)范圍扇形噴頭，而且在此基礎(chǔ)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(guó)所用最多的噴咀，但要求用戶(hù)使用時(shí)選擇不同的壓力。效果才會(huì)更佳。
總 結(jié)
畢業(yè)論文是本科學(xué)習(xí)階段一次非常難得的理論與實(shí)際相結(jié)合的機(jī)會(huì)，通過(guò)這次比較完整的給車(chē)載式噴藥機(jī)的設(shè)計(jì)，我擺脫了單純的理論知識(shí)學(xué)習(xí)狀態(tài)，和實(shí)際設(shè)計(jì)的結(jié)合鍛煉了我的綜合運(yùn)用所學(xué)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力，同時(shí)也提高我查閱文獻(xiàn)資料、設(shè)計(jì)手冊(cè)、設(shè)計(jì)規(guī)范以及電腦制圖等其他專(zhuān)業(yè)能力水平，而且通過(guò)對(duì)整體的掌控，對(duì)局部的取舍，以及對(duì)細(xì)節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉，經(jīng)驗(yàn)得到了豐富，并且意志品質(zhì)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(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的所在。
雖然畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容繁多，過(guò)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(shè)備的選用標(biāo)準(zhǔn)，各種管道的安裝方式，我都是隨著設(shè)計(jì)的不斷深入而不斷熟悉并學(xué)會(huì)應(yīng)用的。和老師的溝通交流更使我從經(jīng)濟(jì)的角度對(duì)設(shè)計(jì)有了新的認(rèn)識(shí)也對(duì)自己提出了新的要求，這些本是我工作后才會(huì)意識(shí)到的問(wèn)題，通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我提前了解了這些知識(shí)，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(shè)計(jì)讓我積累了無(wú)數(shù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，使我的頭腦更好的被知識(shí)武裝了起來(lái)，也必然會(huì)讓我在未來(lái)的工作學(xué)習(xí)中表現(xiàn)出更高的應(yīng)變能力，更強(qiáng)的溝通力和理解力。
從不知道畢業(yè)論文怎么寫(xiě)，到順利如期的完成本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，這給了我很大的信心，讓我了解專(zhuān)業(yè)知識(shí)的同時(shí)也對(duì)本專(zhuān)業(yè)的發(fā)展前景充
滿(mǎn)信心，這些我在畢業(yè)論文結(jié)束語(yǔ)中都提起過(guò)。事實(shí)上，車(chē)載式噴藥機(jī)上我采用了一些新的技術(shù)和設(shè)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(wú)疑是很讓我自身感到遺憾的，可這些不足正是我們?nèi)ジ玫难芯扛玫膭?chuàng)造的最大動(dòng)力，只有發(fā)現(xiàn)問(wèn)題面對(duì)問(wèn)題才有可能解決問(wèn)題，不足和遺憾不會(huì)給我打擊只會(huì)更好的鞭策我前行，今后我更會(huì)關(guān)注新技術(shù)新設(shè)備新工藝的出現(xiàn)，并爭(zhēng)取盡快的掌握這些先進(jìn)的知識(shí)，更好的為祖國(guó)的四化服務(wù)。
車(chē)載式噴藥機(jī)是由農(nóng)村常見(jiàn)的動(dòng)力機(jī)械通過(guò)與泵組合而成，結(jié)構(gòu)緊湊、安裝方便、流動(dòng)性強(qiáng)、使用性能好、作業(yè)效率高，很適合農(nóng)村道路兩側(cè)、房前屋后樹(shù)木及果園噴藥之用。
該噴藥機(jī)還可與田園微耕機(jī)配套使用，適應(yīng)大面積作業(yè)，是農(nóng)村植保專(zhuān)業(yè)戶(hù)的理想機(jī)具，具有很好的推廣前景。
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