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減速取力器的輸入軸與拖拉機(jī)變速箱左側(cè)的動(dòng)力輸出軸相連結(jié)，減速器的輸出軸與萬(wàn)向節(jié)連接，經(jīng)萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)軸輸出到機(jī)具后方的大小帶輪，進(jìn)而帶動(dòng)柱塞泵和風(fēng)機(jī)。風(fēng)機(jī)和柱塞泵等組成的主體部分通過(guò)底架固接在拖拉機(jī)后橋上。主要參數(shù)如表1所示。

1傳動(dòng)系統(tǒng)

該噴霧機(jī)以8～13kW小四輪拖拉機(jī)為動(dòng)力源，而小四輪拖拉機(jī)大部分不具有標(biāo)準(zhǔn)的后動(dòng)力輸出軸，動(dòng)力輸出比較困難，不適應(yīng)旋耕機(jī)、彌霧機(jī)、秸桿還田機(jī)和懸掛式聯(lián)合收獲機(jī)等農(nóng)機(jī)具的作業(yè)要求，這里采用減速取力裝置，該裝置固定在拖拉機(jī)變速箱左側(cè)位置，通過(guò)大小不同的錐齒輪實(shí)現(xiàn)了拖拉機(jī)動(dòng)力的變速和換向，利用牙嵌式離合器來(lái)實(shí)現(xiàn)拖拉機(jī)動(dòng)力的切斷和輸入[1-7]。泰山-18的拖拉機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速為2000r/min，經(jīng)過(guò)取力變速后輸出的萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速為1482r/min。

2關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)

2.1可調(diào)立體噴架

地域不同，葡萄栽植的株行距也不同，即使在同一葡萄園地塊上，葡萄植株長(zhǎng)勢(shì)茂密程度也使得行距有所差別，所以噴霧機(jī)要具有良好的適應(yīng)性，能夠隨時(shí)調(diào)節(jié)噴霧機(jī)械的的噴霧寬度[1-7]。此外，噴頭和葡萄植株需要保持一定的距離，防止其損傷枝葉和葡萄，在12～25cm為宜。這里設(shè)計(jì)了手調(diào)式噴架。它由3段不同寬度的鋼管套接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)了800～1600mm行距的調(diào)節(jié)。為了防止噴架部分重心后移，在噴架設(shè)有拉桿掛接耳。

2.2風(fēng)送輔助系統(tǒng)

風(fēng)量的確定風(fēng)送式噴霧機(jī)中風(fēng)速的確定遵循置換原理[3]，其原理為風(fēng)機(jī)吹出攜帶有霧滴的氣流，能驅(qū)除且置換風(fēng)機(jī)兩側(cè)到果樹(shù)這部分空間的全部空氣，如圖4所示。此外，風(fēng)機(jī)吹出的氣流到達(dá)果樹(shù)時(shí)，其速度不能太低，因?yàn)閲婌F機(jī)在工作時(shí)，氣流除了要攜帶霧滴，還要翻動(dòng)枝葉、驅(qū)除果樹(shù)中原有的空氣，這都需要流動(dòng)的氣流有一定的動(dòng)能，否則速度太小，吹出的氣流進(jìn)不了樹(shù)體內(nèi)部，只能繞樹(shù)而行，所以設(shè)計(jì)的噴霧機(jī)的風(fēng)量應(yīng)大于其置換的空氣量。

3基于pro-E的三維實(shí)體設(shè)計(jì)

利用Pro/ENGINEER軟件繪制了各零部件及整機(jī)的三維實(shí)體圖，使得設(shè)計(jì)結(jié)果更加直觀,利用該軟件的結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析檢查了整機(jī)的干涉情況，結(jié)果表明不存在干涉現(xiàn)象，設(shè)計(jì)合理。

4性能試驗(yàn)

4.1噴頭噴霧試驗(yàn)

試驗(yàn)首先測(cè)定了噴頭的噴霧量，為后面防飄試驗(yàn)做參照，噴頭選用的是德國(guó)LECHLER公司生產(chǎn)的圓錐霧噴頭TR80-03。調(diào)整噴霧壓力分別為0.2、0.3、0.4MPa，用量筒收集每個(gè)噴頭的噴霧量，測(cè)定時(shí)間30s，讀出量筒承接的液體體積，試驗(yàn)重復(fù)10次，結(jié)果取其平均值。當(dāng)噴霧壓力一定時(shí)，噴頭噴霧量有小浮動(dòng)波動(dòng)，在誤差范圍內(nèi)。當(dāng)噴霧壓力的升高，噴霧量也相應(yīng)變大。

4.2防飄試驗(yàn)測(cè)定

采用立管風(fēng)送式噴霧結(jié)構(gòu)主要就是降低霧滴的飄移，提高農(nóng)藥利用率。測(cè)試時(shí)，設(shè)定了幾個(gè)主要影響條件來(lái)驗(yàn)證立管風(fēng)送系統(tǒng)的防飄移效果，作為立管風(fēng)送系統(tǒng)的設(shè)計(jì)參數(shù)確定依據(jù)。試驗(yàn)儀器和器材離心風(fēng)機(jī)（河北高碑店風(fēng)機(jī)總廠八分廠，風(fēng)量為100m3/min）、柱塞泵（溫州大山泵業(yè)，流量為60L/min）、V形槽（自制）、量筒（250mL）、時(shí)間繼電器（東莞市盈嘉自動(dòng)化設(shè)備有限公司,檢測(cè)距離15mm以上）、風(fēng)向風(fēng)速儀（南京能兆科技有限公司）、轉(zhuǎn)速計(jì)（AZ8000，準(zhǔn)確度4.2.4試驗(yàn)的結(jié)果與分析表2是氣流與噴霧夾角0和10°，在不同噴霧壓力和自然風(fēng)以及不同風(fēng)送速度條件時(shí)的試驗(yàn)結(jié)果。在沒(méi)有立管風(fēng)送系統(tǒng)時(shí)，隨著自然風(fēng)的增大，質(zhì)量中心距在增大，說(shuō)明漂移現(xiàn)象越嚴(yán)重，加入立管風(fēng)送輔助系統(tǒng)時(shí)，霧滴質(zhì)量中心距明顯減小，說(shuō)明防飄效果明顯。V型槽的寬度有限，部分霧滴漂移出V型槽的范圍，試驗(yàn)也記錄了10～18號(hào)量筒的液體質(zhì)量來(lái)判斷防飄效果。可以看出當(dāng)加入風(fēng)送系統(tǒng)時(shí)，10～18號(hào)承接的液體質(zhì)量明顯減少，也說(shuō)明霧滴飄移現(xiàn)象減小，其結(jié)果如圖8所示。

4.3霧滴尺寸的測(cè)量

DR表示擴(kuò)散比，是衡量霧滴尺寸大小的分散程度和霧化性能好壞的指標(biāo)，其數(shù)值越接近1，表示霧滴的粒徑越均勻。試驗(yàn)中噴桿豎直放置不利于霧滴的收集，所以采取了噴桿平行于地面放置的方式，試驗(yàn)布置如圖9所示，用電機(jī)拉著小車勻速前進(jìn)，經(jīng)過(guò)噴頭正下方的培養(yǎng)皿，培養(yǎng)皿中涂有凡士林和機(jī)油（體積比為1：3）作為承接器收集霧滴，然后用帶有相機(jī)的顯微鏡拍下照片。試驗(yàn)分別收集了有風(fēng)送和無(wú)風(fēng)送的霧滴進(jìn)行對(duì)比。將拍下的照片用專業(yè)的圖像軟件處理，然后測(cè)定了其霧滴的直徑和單位面積所含霧滴數(shù)。在無(wú)風(fēng)送系統(tǒng)時(shí)，霧滴體積中徑VMD為156μm，霧滴數(shù)量中徑NMD為109μm，由式（7）可算出霧滴擴(kuò)散比DR為0.71；當(dāng)有風(fēng)送系統(tǒng)時(shí)，霧滴體積中徑VMD為91μm，霧滴數(shù)量中徑NMD為68μm，霧滴擴(kuò)散比DR為0.74，說(shuō)明霧滴在立管風(fēng)送條件下均勻性增加，由圖11可知，同樣在加入風(fēng)送系統(tǒng)時(shí)，霧滴整體尺寸相對(duì)減小，大部分霧滴的直徑在150μm以下，氣流的二次霧化效果明顯。

5田間試驗(yàn)

本文做了樣機(jī)在葡萄園中的霧滴分布試驗(yàn)。

5.1試驗(yàn)地點(diǎn)

在山東省高密市葡萄園對(duì)該彌霧機(jī)進(jìn)行了測(cè)試試驗(yàn)。葡萄樹(shù)行距2m、株距0.4m、樹(shù)體平均冠徑大約為0.7m、樹(shù)高大約為1.6m。

5.2試驗(yàn)方法

依據(jù)NY/T992—2006《風(fēng)送式果園噴霧機(jī)作業(yè)質(zhì)量》對(duì)該立管風(fēng)送式噴霧機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)。對(duì)葡萄樹(shù)設(shè)定了測(cè)量點(diǎn)，將樹(shù)冠沿水平和鉛垂方向設(shè)定4個(gè)測(cè)試層面。試驗(yàn)時(shí)，先將葡萄葉大小的50mm×80mm的格紙按測(cè)試要求用雙面膠粘在測(cè)試樹(shù)的定點(diǎn)位置上，以甲基紫為失蹤劑，將溶解好的甲基紫混入盛水藥箱中，預(yù)混均勻后啟動(dòng)拖拉機(jī)，噴頭距離樹(shù)體30cm，以1.5m/s作業(yè)速度掃描噴灑。

5.3田間試驗(yàn)結(jié)果立管風(fēng)送式葡萄園彌霧機(jī)不僅能二次霧化霧滴，防止了霧滴漂移，同時(shí)氣流還能翻動(dòng)枝葉，增加了霧滴的穿透性，這大大增加了霧滴的附著率。彌霧機(jī)在壓力0.25MPa、風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為2500r/min時(shí)，測(cè)量樹(shù)膛內(nèi)部正面格紙有70.2%的藥液附著率，反面有30.2%的藥液附著率。樹(shù)冠的外層格紙正面上平均有85.69%的藥液附著率，反面平均有49.36%的附著率。

6結(jié)論

（1）根據(jù)中國(guó)現(xiàn)有的葡萄園種植模式，大中型拖拉機(jī)不能進(jìn)地作業(yè)的困難，設(shè)計(jì)了一種小型機(jī)載立管風(fēng)送式噴霧機(jī)，改變了傳統(tǒng)軸流彌霧機(jī)農(nóng)藥分配不合理現(xiàn)象。2）室內(nèi)性能試驗(yàn)利用質(zhì)量中心距和量筒承接液體體積方法，測(cè)定了該立管風(fēng)送系統(tǒng)的防飄效果，利用水劑油盤法測(cè)定了霧滴直徑和均勻度。在自然風(fēng)速為3.5和4.5m/s，風(fēng)管出風(fēng)口風(fēng)速為30和35m/s的條件下，立管風(fēng)送輔助噴霧技術(shù)能夠有效地減少霧滴的飄失，霧滴體積中值直徑在150μm以下，霧滴擴(kuò)散比在0.74以上，二次霧化性能良好；樣機(jī)田間試驗(yàn)表明，在噴頭距離植株30cm，拖拉機(jī)前進(jìn)速度為1.5m/s，柱塞泵壓力為0.25MPa、風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為2500r/min時(shí)，樣機(jī)作業(yè)質(zhì)量良好，葡萄樹(shù)內(nèi)側(cè)枝葉正反面農(nóng)藥附著率分別為70.2%、30.2%；外部枝葉正反面農(nóng)藥附著率分別為85.6%、49.3%。

作者：李超張曉輝姜建輝胡洋洋單位：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)械與電子工程學(xué)院山東省園藝機(jī)械與裝備重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室