農(nóng)用履帶車噴灑系統(tǒng)的設(shè)計(jì)含3張CAD圖

農(nóng)用履帶車噴灑系統(tǒng)的設(shè)計(jì)含3張CAD圖,農(nóng)用,履帶,噴灑,系統(tǒng),設(shè)計(jì),CAD 中文摘要 農(nóng)用履帶車噴灑系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 摘 要 我國是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)是主要的生產(chǎn)生活方式之一，農(nóng)民種植農(nóng)作物，噴灑農(nóng)藥是一項(xiàng)必不可少的工作。農(nóng)作物病蟲害擴(kuò)散迅速，病蟲種類多，并且會有過度繁殖，爆發(fā)成災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)。病蟲害會嚴(yán)重影響農(nóng)作物生產(chǎn)，給農(nóng)民造成巨大損失，嚴(yán)重影響我國的國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展。因此，為有效抗擊病蟲害，提高農(nóng)作物生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率和農(nóng)藥噴灑效率，必須噴灑農(nóng)藥抵制害蟲，減少農(nóng)作物的減產(chǎn)。 本課題研究一種農(nóng)用履帶車的噴灑系統(tǒng)，采用無線遙控控制農(nóng)用履帶車的行走、噴灑。噴藥箱容量大，噴藥范圍廣。采用高壓柱塞泵連接高壓管連接接頭以及不銹鋼萬向噴頭，設(shè)置萬向節(jié)可以調(diào)節(jié)噴頭角度，選取不同型號的噴頭使噴灑范圍更廣更全面。在此基礎(chǔ)上，考慮到果樹之間距離不一，另配置電動(dòng)推桿可以調(diào)整噴頭距離，大范圍噴灑農(nóng)藥，提高噴灑效率。 關(guān)鍵詞：柱塞泵；不銹鋼萬向噴頭；電動(dòng)推桿 英文摘要 Design of Spraying System for Agricultural Tracked Vehicle Abstract China is a big agricultural country , agriculture is one of the main ways of production and life , farmers grow crops , pesticide spraying is an essential work .Cro p diseases and insect pests spread rapidly , many kinds of diseases and pests , and there will be the risk of excessive reproduction , disaster .Disease and insect pests will seriously affect crop production , cause huge losses to farmers , and seriously affect China's national economy development .Therefore , in order to effectively fight against diseases and insect pests and improve crop production quality and production efficiency , we must be sprayed with pesticides to resist pests and reduce crop production reduction . This paper studies a spraying system of agricultural crawler vehicle, which uses wireless remote control to control the walking and spraying of agricultural crawler vehicle. The spray box has large capacity and wide range of spraying. The high pressure plunger pump is used to connect the high pressure pipe connection joint and the stainless steel universal nozzle. The universal joint can adjust the nozzle angle and select different types of nozzle to make the spraying range wider and more comprehensive. On this basis, considering the different distance between fruit trees, the electric push rod can adjust the distance of sprinkler head, spray pesticide in a wide range, and improve the spraying efficiency. Keywords: piston pump; stainless steel universal nozzle; electric push rod 目 錄 1. 緒論 1 1.1 研究背景 1 1.2 研究意義 2 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2 1.4 研究的主要內(nèi)容 7 2. 農(nóng)用履帶車噴灑系統(tǒng)的動(dòng)力部件 7 2.1 液壓的原理 7 2.2 各種泵的優(yōu)缺點(diǎn) 8 2.2.1 齒輪泵 8 2.2.2 葉片泵 8 2.2.3 柱塞泵 10 2.2.4 螺桿泵 10 3. 農(nóng)用履帶車噴灑系統(tǒng)的連接部件 11 3.1 高壓管的原理 11 3.2 三通管及二通管 11 4. 農(nóng)用履帶車噴灑系統(tǒng)的噴灑部件 12 4.1 霧化的原理 12 4.2 噴頭的種類 12 4.3 噴頭的使用與維護(hù) 13 5. 電動(dòng)推桿的原理 14 6. 整體設(shè)計(jì)方案 14 6.1 噴灑系統(tǒng)的整體連接方式 14 6.2 噴藥箱的設(shè)計(jì) 15 6.3 水泵的選用 16 6.4 高壓管的選用 16 6.5 噴嘴的選用 17 6.6 一種可旋轉(zhuǎn)底座的設(shè)計(jì) 19 6.7 電動(dòng)推桿的安裝設(shè)計(jì) 19 結(jié) 論 23 參 考 文 獻(xiàn) 24 致 謝 26 農(nóng)用履帶車噴灑系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 1. 緒論 1.1 研究背景 我國是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國，擁有20億以上的基本農(nóng)田，每年需要完成大量的農(nóng)業(yè)植保作業(yè)，但隨著當(dāng)前我國經(jīng)濟(jì)城市化發(fā)展程度提高，社會科技發(fā)展，人們?yōu)榱颂岣呱钏?，改善生活質(zhì)量，很多住在農(nóng)村的年輕人和勞動(dòng)力都選擇了長期在外務(wù)工，過于勞累且繁重的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)都壓在老一輩人身上，時(shí)光荏苒，白駒過隙，老人的體力慢慢下降，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活心有余而力不足。并且，每年農(nóng)民因農(nóng)藥中毒，農(nóng)藥污染土地，給很多家庭都帶來不可磨滅的損失。 因此，在現(xiàn)有農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活中，自動(dòng)化、機(jī)械化生產(chǎn)應(yīng)用越來越廣泛，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的要求越來越高。當(dāng)前，農(nóng)作物病蟲害還主要靠人們手動(dòng)噴灑農(nóng)藥，但是現(xiàn)有的農(nóng)藥噴灑方式主要是人工噴灑農(nóng)藥，進(jìn)度不僅緩慢，而且需要消耗大量的人力物力且噴灑范圍不夠精確，并且人工噴灑農(nóng)藥不能夠精確控制噴灑藥量與噴灑的范圍，很容易造成農(nóng)作物產(chǎn)品中農(nóng)藥殘留超標(biāo)，在人們進(jìn)行生產(chǎn)加工食用時(shí)，嚴(yán)重危害人們的身體健康。還會造成土壤污染，更容易對操作人員的生命安全造成危害。 隨著無人機(jī)技術(shù)的發(fā)展，無人機(jī)噴灑農(nóng)藥已經(jīng)在廣泛應(yīng)用。無人機(jī)噴灑大大提高了噴灑效率，但也有一定的不足。在現(xiàn)有社會科學(xué)技術(shù)中，無人機(jī)噴灑農(nóng)藥的裝置固定在無人機(jī)機(jī)體上，噴灑裝置的噴嘴的方向朝下，無人機(jī)隨著遙控前進(jìn)或后退。一、但由于果樹之間會存在空地，無人機(jī)在進(jìn)行噴灑時(shí)，會有很多的農(nóng)藥散落到土地上，造成農(nóng)藥浪費(fèi)且土地污染。二、由于無人機(jī)噴灑農(nóng)藥的方向是朝著地面，對于部分樹葉茂密的水果和樹葉，會遮擋樹冠底部的樹葉和水果，使噴灑的農(nóng)藥大量降落到樹冠底部，且不能降落到樹冠底部的農(nóng)藥集中會變成大的液體滴落到土地上，不僅會使噴灑范圍不全面，而且降落到土地上面的農(nóng)藥會污染土壤。三、無人機(jī)高空飛行，而且農(nóng)藥噴灑裝置整體均依靠在一臺無人機(jī)上，受重量，范圍等原因，噴藥箱的大小會受到限制。四、無人機(jī)在噴灑農(nóng)藥過程中，因果樹地形復(fù)雜且果樹分布均衡不一，很容易造成撞機(jī)，因此需要操作人員在一定距離內(nèi)控制飛行，農(nóng)藥會少部分涉及到操作人員，對人體造成傷害。五、無人機(jī)續(xù)航時(shí)間短，需要經(jīng)常充電，在進(jìn)行植保作業(yè)過程中，受地形、天氣等影響，充電不便，影響進(jìn)度。六、無人機(jī)噴藥，由于無人機(jī)整體體積相對較小，攜帶較為方便，方便運(yùn)輸。 受果樹地形、氣候、土壤等因素的影響，果樹之間的行間距不同。例如：一些蘋果樹生長勢較強(qiáng)，樹冠較大，長枝量較多，必須提供足夠的空間，才可以正常生長，此類果樹一般行間距為4-6米；而一些生長勢較弱，樹體矮化，此類果樹一般行間距為4米。具體種植要根據(jù)不同的氣候條件，地形等具體考慮。而現(xiàn)有的打藥車噴灑范圍固定，不同行間距的果樹需要消耗不同的時(shí)間來完成噴灑，噴灑效率低，噴灑范圍局限。現(xiàn)如今，如何使噴藥效率高，噴灑范圍大，噴灑降落點(diǎn)準(zhǔn)確，噴灑霧化效果好一直是需要研究和解決的問題。 1.2 研究意義 為提高農(nóng)藥利用率，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)率，設(shè)計(jì)一種農(nóng)用履帶車的噴灑系統(tǒng)，另配置電動(dòng)推桿，擴(kuò)大噴灑范圍。 1.采用遠(yuǎn)程遙控噴灑，實(shí)現(xiàn)了人藥分離，提供了一定的安全性能； 2.配置不銹鋼扇形萬向噴頭，底座采用萬向節(jié)，通過配置不同角度的噴頭，調(diào)節(jié)萬向節(jié)，實(shí)現(xiàn)多方位噴灑，有效減少了傳統(tǒng)打藥車的噴灑局限； 3.配置油電混合，增加續(xù)航，減少損耗。 4.配置電動(dòng)推桿，擴(kuò)大噴灑范圍，提高噴灑效率，適用于不同地形。 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 國內(nèi)現(xiàn)有的打藥車： 1.鋰電背負(fù)式農(nóng)用噴霧器 圖1 鋰電背負(fù)式農(nóng)用噴霧器 人工背負(fù)噴灑，采用鋰電池蓄電池供電，配備隔膜泵，壓力0.15-0.4MPa,凈重3.65kg，容積18-20L。人工背負(fù)打藥便于攜帶，便于清理，但是人工背負(fù)噴灑農(nóng)藥，壓力低，射程近，對于高大強(qiáng)壯的果樹無法全面涉及，且人工噴灑勞動(dòng)量大，大的工作量難以快速完成，人力背負(fù)沉重耗力，噴灑范圍小，有局限，僅適用于小型果樹及少量的果樹噴灑。噴嘴使用塑料噴嘴，長時(shí)間不用可能會隨時(shí)間而堵塞從而損壞。 2.手推打藥機(jī) 圖2 手推打藥機(jī) 人力手推，7.0HP汽油機(jī)配26型柱塞泵，工作壓力：2.0-3.5MPa，容積200-400L。手推式打藥機(jī)相比人工背負(fù)式噴霧器效率高，噴灑范圍大，不用人力背負(fù)，相對省力，軟管可以加長，拖拉使用，工作壓力可達(dá)到3.5MPa，但通過拉長軟管調(diào)節(jié)噴灑范圍，會使霧滴分布不均，不能保證均勻的霧滴霧化。 3.柴油型后置風(fēng)送打藥機(jī) 圖3 柴油型后置風(fēng)送打藥機(jī) 人力駕駛，柴油192電啟動(dòng)，高壓柱塞泵，工作壓力1-3.5MPa，容積300L.人力駕駛風(fēng)送打藥機(jī)，要相比人力背負(fù)噴霧器和人力手推打藥車更省力，風(fēng)送式霧化效果更好，通過電機(jī)帶動(dòng)風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)，通過壓力泵將液滴壓送成霧滴，在通過風(fēng)扇將霧滴輸送到樹葉，使霧滴的穿透力變強(qiáng)，噴灑效果更佳，噴灑范圍更廣。 4.植保無人機(jī) 圖4 植保無人機(jī) 2.4GHz無線電遠(yuǎn)程控制，配置鋰電池，壓力式噴灑系統(tǒng)，六個(gè)壓力噴頭，壓力泵最大壓力1MPa，藥箱容積6-10L。 國外現(xiàn)有技術(shù)的打藥車： 國外的技術(shù)相對要先進(jìn)與國內(nèi)的技術(shù)，在歐美國家，大多使用大型的，或者中小型的打藥車進(jìn)行農(nóng)藥的噴灑。在國外，打藥車增加了GPS 技術(shù)以及電子技術(shù)，信息技術(shù)等，從而使打藥更佳智能化，更加省力，效率更高，更佳安全。 1.約翰迪爾R4023型自走式噴霧機(jī)[18] 該種型號的自走式噴霧機(jī)擁有駕駛位，在暴曬的天氣下，進(jìn)行長時(shí)間的打藥作業(yè)，使用該種型號的打藥車進(jìn)行打藥，可以坐到駕駛室進(jìn)行操作，可以大幅度減少人工的疲勞感，可以提高噴灑效率，駕駛室配置隔音板，不會有額外的噪音影響駕駛員工作，工作效率高且快速。藥箱容積300L，可以大范圍高效進(jìn)行噴灑作業(yè)。擁有24m長的超長噴桿，噴灑范圍大，在相對窄的地塊，24m的超長噴桿可以折疊為18m。 圖5 約翰迪爾R4023型自走式噴霧機(jī) 2.凱斯Patriot 3330型噴藥機(jī)[18] 配備駕駛室，該種型號的噴藥機(jī)配備后置6.7L，6缸的柴油機(jī)，配置不銹鋼的藥箱，藥箱容量可達(dá)3785L，藥箱容量大，噴灑范圍大，噴灑效率高。該噴藥機(jī)全長8.5m，高3.7m，駕駛室可以操控液泵，自動(dòng)進(jìn)行清洗噴藥箱。 圖6 凱斯Patriot 3330型噴藥機(jī) 3.馬斯奇奧TEMPO型懸掛式噴藥機(jī)[18] 該種型號的噴藥機(jī)，配備駕駛室，操作簡單，噴藥箱容積800L,1000L以及1200L三種藥箱可供選擇，配置BP171隔膜泵，配備噴桿清潔系統(tǒng)，噴桿長度15-18m，適用于大型天地，噴灑效率高，范圍大。 圖7 馬斯奇奧TEMPO型懸掛式噴藥機(jī) 1.4 研究的主要內(nèi)容 本課題研究農(nóng)用履帶車的噴灑系統(tǒng)。通過無線遙控履帶車的行走與噴灑，實(shí)現(xiàn)人藥分離，噴灑霧化，提高農(nóng)藥利用率與噴灑效率。本文通過六個(gè)章節(jié)對該系統(tǒng)進(jìn)行介紹： 第一章：介紹農(nóng)用履帶車噴灑系統(tǒng)的研究背景、意義以及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀。 第二章：介紹農(nóng)用履帶車噴灑系統(tǒng)的動(dòng)力部件。包括柱塞泵的原理與選取。 第三章：介紹農(nóng)用履帶車噴灑系統(tǒng)的連接部件。包括高壓管、三通管、二通管的選取。 第四章：介紹農(nóng)用履帶車噴灑系統(tǒng)的噴灑部件。包括噴頭的選取。 第五章：介紹農(nóng)用履帶車噴灑系統(tǒng)噴藥箱的設(shè)計(jì)。 第六章：介紹電動(dòng)推桿的原理。 2. 農(nóng)用履帶車噴灑系統(tǒng)的動(dòng)力部件 2.1 液壓的原理 液壓傳動(dòng)是一種對于流體的傳動(dòng)，液壓傳動(dòng)的主要媒介之一是液體，利用液體壓力控制、傳遞動(dòng)力。 液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)： 1、液壓傳動(dòng)體積較小，重量較輕，因此慣性較小，沖擊小。 2、可以平衡和穩(wěn)定地在一個(gè)范圍內(nèi)自動(dòng)調(diào)節(jié)牽引的速度，調(diào)速范圍大且可以實(shí)現(xiàn)不同程度的無極調(diào)速。 3、換向簡單。 4、可以實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)。 5、可以實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)。 6、操控簡單，自動(dòng)化程度高。 缺點(diǎn)： 1、液壓系統(tǒng)維護(hù)的要求高，液壓油需要時(shí)常保持清潔。 2、液壓元件制作要求精度高，整體工藝難度大，因此價(jià)格昂貴，成本高。 3、液壓元件難以維修，需要很高的技術(shù)水平才可以實(shí)現(xiàn)。 4、液壓傳動(dòng)對液壓油的溫度變化和壓力變化較為敏感，液壓油的溫度變化會影響整體系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性。 2.2 各種泵的優(yōu)缺點(diǎn) 2.2.1 齒輪泵 齒輪泵是回轉(zhuǎn)泵的一種，通過缸體和齒輪嚙合間運(yùn)行形成容積，當(dāng)形成的容積發(fā)生變化和移動(dòng)來輸送液體。 齒輪泵的主要性能優(yōu)點(diǎn)：它的泵體結(jié)構(gòu)相對簡單，價(jià)格相對廉價(jià)；它的端蓋和齒輪的各個(gè)齒間槽構(gòu)成了很多的密封工作腔，因此僅能作為定量泵。 缺點(diǎn)：徑向力不均勻、噪聲大、效率較低，易發(fā)生磨損且不易修復(fù)；存在困油現(xiàn)象：因?yàn)橐簤河筒豢梢赃M(jìn)行壓縮從而會導(dǎo)致外部連接的齒輪產(chǎn)生很大的振動(dòng)和噪音，影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行；存在泄露的現(xiàn)象：齒輪泵的泄露相對會較大，外齒輪嚙合運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)泄漏途徑有三點(diǎn),一為齒輪頂隙，二為側(cè)隙，三為嚙合間隙。其中端面?zhèn)认兜男孤断鄬^大，在壓力增加時(shí)，前者的撓度不會改變，而后者的撓度會變大，容積效率相對低，因此不適合做高壓泵。 圖8 齒輪泵的原理圖 2.2.2 葉片泵 葉片泵可以分成單作用葉片泵和雙作用葉片泵。 1-轉(zhuǎn)子 2-定子 3-葉片 1-轉(zhuǎn)子 2-定子 3-葉片 圖9 單作用葉片泵的工作原理圖 圖10 雙作用葉片泵的工作原理 葉片泵常見的故障分析如下： 流量不足：當(dāng)葉片泵出現(xiàn)流量不足，可能有以下幾種原因： 頂蓋地方的螺絲發(fā)生松動(dòng)，從而會使軸向間隙變大，容積效率降低，可以適當(dāng)?shù)臄Q緊螺絲，保證軸向間隙恰到好處；單個(gè)葉片活動(dòng)不夠靈活，可以清洗一下；定子的內(nèi)表面被磨損，葉片與定子的內(nèi)表面不能很好的接觸；配油盤端面磨損較為嚴(yán)重；葉片與轉(zhuǎn)子裝反。 油液吸不上：可能油液過低，檢查油液，加注到規(guī)定的油標(biāo)線；油液的黏度大，使葉片在轉(zhuǎn)子槽內(nèi)的活動(dòng)不靈活；配油盤的端面與殼體內(nèi)部接觸不良，高壓腔與低壓腔相連；電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向相反。 泵的噪聲過大：濾油器被堵塞，吸油不順暢；吸油的一端發(fā)生漏氣；泵端密封處磨損嚴(yán)重，需要更換油封；泵蓋的螺釘因振動(dòng)而松動(dòng)。 葉片泵的優(yōu)點(diǎn)：葉片泵是一種離心泵，結(jié)構(gòu)簡單，流量大；體積相對較小，運(yùn)動(dòng)較為平穩(wěn)；流量均勻，噪聲?。还ぷ鲏毫Ω?，容積效率高。 缺點(diǎn)：吸油性能相對較差，吸油條件高，轉(zhuǎn)速控制范圍??；對于油液污染相對比較敏感，葉片容易受到油液中的雜質(zhì)影響，工作的可靠性能較差；零件的制作精度要求相對較高，價(jià)格昂貴；葉片泵對油液的溫度和黏度要求相對較高，溫度控制不可以高于55℃，粘度要求范圍為17-37mm2/s，如果油液粘度過大則吸油困難，過小則泄露相對嚴(yán)重。 2.2.3柱塞泵 柱塞泵，常常作為水泵使用。在一個(gè)密閉缸體里面，通過柱塞在缸體內(nèi)部做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，使密閉工作腔的容積和壓力發(fā)生改變，改變工作腔的壓強(qiáng)從而實(shí)現(xiàn)吸油與壓油。 圖11 柱塞泵的工作原理圖 柱塞泵的優(yōu)點(diǎn)：在進(jìn)行工作時(shí)，泄露較少，容積效率較高； 柱塞泵僅僅需要改變柱塞的行程便改變液壓泵的流量，流量調(diào)節(jié)方便。 缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，零件加工精度高，價(jià)格昂貴。 2.2.4螺桿泵 螺桿泵由軸、螺旋葉片、外殼組成。螺桿泵液體通過螺旋式葉片的旋轉(zhuǎn)，沿著軸向螺旋 上升，多應(yīng)用于灌溉、排澇、提升污水等。 圖12 螺桿泵的工作原理圖 螺桿泵的優(yōu)點(diǎn)：轉(zhuǎn)速相對較低，機(jī)械磨損較小；泵體結(jié)構(gòu)為半開，可以實(shí)時(shí)觀察泵體內(nèi)部的工作情況；吸入一側(cè)的液體流態(tài)對水利性能的影響較小，吸水池要求??；結(jié)構(gòu)相對簡單，制造容易，容易保養(yǎng)。 缺點(diǎn)：尺寸大，占地空間大；螺桿的加工與裝配精度高。 3. 農(nóng)用履帶車噴灑系統(tǒng)的連接部件 3.1 高壓管的原理 高壓管是一種可以承受壓力的管，主要用來進(jìn)行液體的輸送。高壓管有高壓軟管、高壓膠管、不銹鋼金屬高壓管等等。 高壓軟管：一種可以承受高壓的可彎曲的，柔性相對較強(qiáng)的管道。高壓軟管的外表光滑，彎曲的半徑小，不易受油液影響、不易受高溫影響。鋼絲增強(qiáng)聚氨酯軟管：是由鋼絲編織外皮，內(nèi)芯是聚氨酯。不易受油液影響、不易老化。主要應(yīng)用在汽車行業(yè)，工程機(jī)械等。鋼絲增強(qiáng)尼龍軟管：由鋼絲編織外皮，內(nèi)芯尼龍。耐腐蝕，耐磨損，阻力較小，容易安裝。纖維增強(qiáng)聚氨酯軟管：纖維編織外皮，內(nèi)芯聚氨酯。強(qiáng)度高、模數(shù)高、彈性好，不易撕裂。纖維增強(qiáng)尼龍軟管：纖維編織外皮，內(nèi)芯尼龍。 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，小巧，不易漏油，尺寸形式多，種類多。 高壓膠管：高壓膠管可分為高壓鋼絲編織液壓膠管、高壓鋼絲纏繞液壓膠管[19]。 兩種的區(qū)別所在：承受的壓力不一樣，相同層數(shù)下，鋼絲纏繞膠管的壓力比鋼絲編織膠管高；制作的工藝有差異，鋼絲編織膠管的鋼絲為網(wǎng)狀，鋼絲纏繞膠管的鋼絲為螺旋狀；層數(shù)有限制，鋼絲編織膠管既可以為單層，也可以為雙層，但是鋼絲纏繞膠管必須為雙層數(shù)，必須一層順時(shí)針纏繞，一層逆時(shí)針纏繞，從而保證纏繞的鋼絲不容易松動(dòng)；價(jià)格不一樣，鋼絲纏繞膠管的價(jià)格要更昂貴，一般情況下，使用鋼絲編織膠管。 不銹鋼金屬高壓管：由外編一層或者多層鋼絲，高壓管兩側(cè)配置接頭的銹鋼波紋管構(gòu)成；優(yōu)點(diǎn)：不易腐蝕，適用于各種情況，高溫低溫均適用，重量較輕，柔軟性好。 3.2 三通管及二通管 三通管是一種有三個(gè)口子的部件，通常為一個(gè)進(jìn)口，兩個(gè)出口，或者兩個(gè)進(jìn)口，一個(gè)出口。即二通管是一種有兩個(gè)口子的部件，一個(gè)進(jìn)口一個(gè)出口。二通管和三通管都可以作為連接部件或者用來改變液體流動(dòng)的方向。 4. 農(nóng)用履帶車噴灑系統(tǒng)的噴灑部件 4.1 霧化的原理 霧化，實(shí)質(zhì)就是通過噴嘴噴頭或者使用高速氣流使液體化成很小的液滴，最后變成霧狀被噴射到空氣中。液體霧化的方法通常有：通過壓力霧化、通過轉(zhuǎn)盤霧化、超聲波霧化等等。 4.2 噴頭的種類 按照藥劑液體霧化的動(dòng)力來源，可分為壓力噴頭和離心噴頭兩種類型。 壓力噴頭：液體在通過壓力泵產(chǎn)生的高壓下霧化。當(dāng)藥劑在通過噴頭的時(shí)候，使藥劑在壓力的作用下變成極其細(xì)小的顆粒，實(shí)現(xiàn)藥劑霧化。 優(yōu)點(diǎn)：在高壓泵的作用下，藥劑獲得較高的壓力，產(chǎn)生的霧化小顆粒不易飄散，在天氣干旱的地方不容易蒸發(fā)。 缺點(diǎn)：藥劑霧化不夠均勻且不能通過無線遠(yuǎn)程遙控調(diào)節(jié)泵的壓力進(jìn)行改善，壓力噴頭不可以噴灑粉狀藥劑，容易使噴頭堵塞。 離心噴頭：通過電動(dòng)機(jī)的高速旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)噴頭進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)從而產(chǎn)生離心力將藥液破碎甩出，然后使其在空氣中分散成極其細(xì)小的顆粒，從而實(shí)現(xiàn)藥劑霧化。 優(yōu)點(diǎn)：離心噴頭霧化產(chǎn)生的顆粒較小，霧化均勻，可以精確控制噴灑流量，適用于許多農(nóng)藥品種類別。 缺點(diǎn)：由于霧化顆粒相對較小較均勻，因此容易飄散。電機(jī)轉(zhuǎn)速高影響噴頭電機(jī)的軸承的使用壽命。 按照噴頭材料分類： 陶瓷噴頭：抗腐蝕性能優(yōu)，耐腐蝕性能強(qiáng) 不銹鋼噴頭：抗腐蝕性能優(yōu)，耐腐蝕性能強(qiáng) 聚合物噴頭：抗腐蝕性能好，耐腐蝕性能強(qiáng) 黃銅噴頭：抗腐蝕性能差，耐腐蝕性能差 黃銅材質(zhì)的噴頭最易受損，受藥液，水質(zhì)等的影響，會使黃銅的使用壽命降低。陶瓷與不銹鋼材料使用壽命最長。 4.3 噴頭的使用與維護(hù) 噴頭是一種精密器件，在實(shí)際運(yùn)用中，受天氣、藥劑等的影響，會使噴頭受損，噴頭損壞會影響噴灑效率和噴灑效果，也會造成藥劑的浪費(fèi)。 影響噴頭的因素： 1.化學(xué)藥劑成分復(fù)雜，會對噴頭產(chǎn)生腐蝕； 2.高壓對噴頭的沖擊作用，會一定程度地磨損噴孔； 3.空氣中的雜質(zhì)，水的質(zhì)量差，會堵塞噴孔等。 噴頭的維護(hù)： 每一次植保作業(yè)完成后，需拆卸噴頭進(jìn)行清洗，使用清水清洗噴頭，出去固體殘留，堅(jiān)決杜絕使用別針等堅(jiān)硬物體清理噴孔，避免永久損傷噴頭。 噴頭與農(nóng)藥防治效果之間的關(guān)系： 農(nóng)藥防治效果的好壞與噴頭有直接聯(lián)系，不同的噴頭，不同材質(zhì)，不同型號的噴頭藥劑霧化效果，霧化顆粒大小不一。 霧滴顆粒直徑可分為：極細(xì)，50微米；非常細(xì)，小于136微米；細(xì)，136-177微米；中等，177-218微米；粗，218-349微米；非常粗，349-428微米；極粗，428-622微米；特別粗，大于622微米。 霧化顆粒直徑與農(nóng)藥防治效果之間的聯(lián)系： 霧化顆粒直徑大小，霧化顆粒飄移等因素影響病蟲害防治效果。其中，霧化顆粒直徑大小是植保作業(yè)效果的關(guān)鍵因素之一。 在農(nóng)藥噴灑過程的時(shí)候，霧化顆粒直徑過大，在重力的作用下，會具有較大的動(dòng)能，下降速度快，不易蒸發(fā)，也不易受天氣的影響。但是霧滴過大會造成藥液浪費(fèi)，噴灑滲透到土地會污染環(huán)境。 細(xì)小的霧化顆粒對農(nóng)作物的覆蓋密度要比粗大霧滴效果好，并且附著性能好，不易產(chǎn)生流失，細(xì)小的霧滴滲透能力較強(qiáng)，噴灑范圍大；但霧滴顆粒過小，會容易受天氣等影響，容易發(fā)生飄移造成空氣污染，還會少量涉及到操作人員身上，給人們安全造成危害[20]。 5. 電動(dòng)推桿的原理 電動(dòng)推桿是通過電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)齒輪減速，帶動(dòng)絲杠與螺母配合，螺母與推桿配合，推動(dòng)推桿直線運(yùn)動(dòng)。 圖13 電動(dòng)推桿 6. 整體設(shè)計(jì)方案 6.1 噴灑系統(tǒng)的整體連接方式 噴灑系統(tǒng)整體的噴灑方式采用壓送式。通過無線遙控器控制噴灑，實(shí)現(xiàn)人藥分離，減少農(nóng)藥對人體的傷害。 噴灑系統(tǒng)由噴藥箱出水口高壓柱塞泵的進(jìn)水口，通過高壓管連接噴嘴，噴嘴之間使用高壓管進(jìn)行連接，配置兩個(gè)高壓柱塞泵，帶動(dòng)車體兩側(cè)的噴嘴噴灑，無線遙控器通過控制兩側(cè)柱塞泵來控制噴嘴的噴灑。 對于不同地形設(shè)置不同的噴灑連接，在果樹行間距較小的地塊，設(shè)置一種可旋轉(zhuǎn)的底座安裝噴嘴，底座通過螺栓，螺母安裝在車體上；對于果樹行間距相對較大的地塊，為提高噴灑效率，配置電動(dòng)推桿，使用不銹鋼鋼管設(shè)置一種框架體安裝噴嘴，通過電動(dòng)推桿的伸縮推動(dòng)不銹鋼鋼管運(yùn)動(dòng)，噴嘴安裝設(shè)置在不銹鋼鋼管上面進(jìn)行噴灑，擴(kuò)大噴灑的范圍。 圖14 噴嘴、噴藥箱、高壓柱塞泵的整體連接設(shè)計(jì)圖 6.2 噴藥箱的設(shè)計(jì) 噴藥箱尺寸需適用于車體框架，長：0.74m,寬0.54m，高0.51m，整體容積約為200L，噴藥箱設(shè)置兩個(gè)進(jìn)水口，均在進(jìn)水口處設(shè)置過濾網(wǎng)，過濾殘?jiān)苊舛氯麌娮?。噴藥箱材料選用聚丙烯塑料，耐高溫，且化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，易成型，易加工，且成本便宜，價(jià)格低廉。 圖15 水箱的設(shè)計(jì) 6.3 水泵的選用 水泵選用高壓柱塞泵，可從市面上購買，額定功率1000W。最高壓力：18MPa。在噴藥箱連接泵的進(jìn)出水管處，需要安裝過濾網(wǎng)，避免有雜物進(jìn)入到泵里面，影響泵的正常工作。 圖16 高壓柱塞泵 高壓柱塞泵的使用與操作：在使用該泵之前，需要先向曲軸箱內(nèi)注入潤滑油且潤滑油需要達(dá)到油標(biāo)的一半，連接好出水管路，進(jìn)水管路以及過濾濾網(wǎng)等，需檢查各管路連接是否緊致，是否有松動(dòng)。 高壓柱塞泵的常見故障：1.壓力過低：供水量不足，可能水質(zhì)質(zhì)量過差，堵塞過濾網(wǎng)影響進(jìn)水量；噴嘴被磨損嚴(yán)重，噴嘴孔過大；出水管處漏水，出水管連接處密封性能差或者出水管磨損嚴(yán)重。2.壓力過高：出水管處堵塞，或者噴嘴被堵塞，或者噴嘴孔過小。 6.4 高壓管的選用 高壓管：該高壓管選用液壓膠管，雙層鋼絲編織膠管： 圖17高壓管 該高壓管最高可承受32MPa的壓力。雙層鋼絲編織膠管耐磨耐高壓且使用壽命長。該膠管由內(nèi)膠層，外膠層以及中間兩層強(qiáng)度高，選用專用的鋼絲編織，耐抗拉性能好的軟管構(gòu)成的增強(qiáng)層。內(nèi)膠層是一種黑色的耐油性能好的合成橡膠，不易受各種油類影響，不易溶解，變形。外膠層的外觀是一種布紋面，是一種耐磨損，抵抗油類性能好的，不易腐蝕的一種合成橡膠。 6.5 噴嘴的選用 噴嘴選用304不銹鋼萬向扇形噴頭，不銹鋼耐熱耐高溫耐腐蝕，工藝性能好。 圖18 扇形噴嘴 考慮到果樹的高度不同，選用45/01,95/02,65/01三種型號的噴嘴，噴嘴與萬向節(jié)相配合，可以隨意調(diào)整角度，可以適用于不同的地形。45,65,95為噴射角度，01,02為流量代碼，流量代碼代表孔徑大小，孔徑越大，流量越大，相對壓力較小。果樹的生長為中間寬，上頭窄，下頭較寬。角度越小，寬度越窄，射程越遠(yuǎn)。45/01用來噴灑果樹最上面，果樹上面窄，高，選用45、01,01表示流量代碼，流量代碼代表孔徑大小，01孔徑較小，相對壓力大，噴射距離遠(yuǎn)。65/01用來噴灑果樹的最下面，角度較大，覆蓋范圍較大。95/02用來噴灑果樹中部，果樹中部寬，需要選用角度大且流量相對較大的噴嘴，95度覆蓋范圍較大，02流量大，孔徑較大，相對壓力較小，射程相對較低，可以噴灑果樹中部。噴嘴的安裝方向?yàn)樨Q向，便可以達(dá)到180°的全面覆蓋。 圖19 扇形噴嘴安裝噴灑效果圖 6.6 一種可旋轉(zhuǎn)底座的設(shè)計(jì) 對于果樹之間行間距較小的土地，設(shè)計(jì)一種可以旋轉(zhuǎn)的底座，采用該底座固定噴嘴，該底座主要由三部分組成，下底座打孔，配以螺栓、螺母，用來固定到車體上面。上底座與下底座之間使用螺栓、螺母連接，上底座側(cè)面設(shè)置弧度，可以旋轉(zhuǎn)，以便噴灑范圍的全面。上底座上方配置螺桿，使用螺母進(jìn)行固定，螺桿用來連接噴嘴以及高壓管，螺桿可以伸縮，螺桿在外的長度決定了噴嘴的高度。 圖20 一種可旋轉(zhuǎn)底座 圖21 底座與噴嘴的安裝設(shè)計(jì) 6.7 電動(dòng)推桿的安裝設(shè)計(jì) 對于果樹之間行間距較大的地方，設(shè)置電動(dòng)推桿，選用型號為XDHA48-600的電動(dòng)推桿，配置直流48V電壓，工作行程600mm,最大推力500N,工作速度20mm/s。 使用如下圖所示一種可以隨意旋轉(zhuǎn)的雙向夾子，用來連接噴嘴與不銹鋼鋼管。 圖22 可旋轉(zhuǎn)的夾子 設(shè)置底架安裝推桿，底架設(shè)計(jì)如下圖： 圖23 底架設(shè)計(jì)圖 底架長1165mm,寬670mm,，下底座用來固定在車體上面，中間焊接框架，在上面焊接帶有圓孔的鐵片，鐵片之間有圓孔，用來固定不銹鋼鋼管，四周固定四根不銹鋼鋼管，加之中間焊接框架，構(gòu)成一個(gè)長方體的框架，可以額外放置水袋，增加農(nóng)用履帶車的噴灑范圍，整體的噴灑效果提高。不銹鋼剛管之間用不銹鋼鋼片加之螺釘螺母連接。不銹鋼鋼片及螺釘螺母如下圖所示： 圖24 雙向固定鐵片 焊接框架兩側(cè)分別焊接兩根45mm長的不銹鋼鋼管，用來固定電動(dòng)推桿，電動(dòng)推桿的固定需位于兩鋼管的中間位置，從而使電動(dòng)推桿在推動(dòng)時(shí)，電動(dòng)推桿兩邊受力均勻，橫向推出。 電動(dòng)推桿的固定使用焊接工藝以及螺栓螺母固定。 圖25 單向固定鐵片 電動(dòng)推桿通過兩根可以進(jìn)行相套的不銹鋼鋼管，細(xì)桿可以在粗桿內(nèi)穿梭，粗桿用來放置細(xì)桿，兩根細(xì)桿之間連接第三根粗桿，通過不銹鋼片與螺釘螺母配合進(jìn)行固定，第三根粗桿上面安裝噴嘴，電動(dòng)推桿通過推動(dòng)第三根粗桿進(jìn)行噴灑范圍的橫向擴(kuò)寬，提高了農(nóng)用履帶車的噴灑效率，擴(kuò)大了噴灑范圍。 圖26 電動(dòng)推桿的安裝 結(jié) 論 本課題研究農(nóng)用履帶車的噴灑系統(tǒng)，使用無線遙控器配置接收器控制高壓柱塞泵工作從而控制噴頭的噴灑，實(shí)現(xiàn)人藥分離。通過調(diào)節(jié)噴頭底座的角度，選用不同噴頭型號完成全面的果樹噴灑，選用高壓柱塞泵配置304不銹鋼扇形萬向噴頭，使噴頭產(chǎn)生霧滴，霧化效果好，節(jié)省農(nóng)藥，噴灑效率高。配置電動(dòng)推桿擴(kuò)寬農(nóng)用履帶車的整體噴灑范圍，適用于不同地形，提高了噴灑效率。安裝電動(dòng)推桿設(shè)置安裝架子，可放置水袋，提高了噴灑效率。 本課題研究主題在于整個(gè)系統(tǒng)的完整配合，高壓柱塞泵的最大壓力為18MPa，配置高壓管的工作壓力為32MPa，避免高壓管炸裂，選用304不銹鋼萬向扇形噴嘴，選用45/01,65/01，95/02三種型號的噴嘴，完成果樹整體的噴灑，減少了無人機(jī)噴灑農(nóng)藥不能噴灑到樹冠底部的缺陷。 然而在本次設(shè)計(jì)中，由于自己對許多地方的理解不足以及了解不夠全面，知識缺乏，還留有許多問題： 1.對高壓管整體制造材料、過程了解不夠全面，并不能確定該高壓管就是最適合于該噴灑系統(tǒng)。 2.對各種材料了解不夠全面，三通管，二通管以及噴頭的材料性質(zhì)了解不夠。 3.對高壓柱塞泵的了解不全，高壓柱塞泵產(chǎn)生故障的原因分析不全。 4.無線遙控知識缺少，電動(dòng)推桿通過無線遙控器控制，對繼電器，電路知識缺少。 參 考 文 獻(xiàn) [1]. 董康，陳華才，鄭永明，劉琛，徐永民.植保無人機(jī)離心噴頭的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J].中國計(jì)量大學(xué)學(xué)報(bào).2018（03） [2]. 馬良，趙晨亮，楊熙.一種植保無人機(jī)噴灑系統(tǒng)[P].成都. 202020713557.7. 2021-02-26 [3]. 陳章，彭斌，肖錠鋒.用于無人飛行器的噴灑系統(tǒng)和具有其的無人飛行器[P].北京.202021995898.8.2021.04-06. [4]. 陳章，吳旭民，肖錠鋒，譚亞輝.噴灑裝置組件、噴灑系統(tǒng)及無人設(shè)備[P].北京.202010956513.5.2021-02-09 [5]. 馬昆.萬向噴頭組件、萬向噴頭及噴淋裝置[P].湖南. 201910685703.5. 2021-02-02 [6]. 周萬仁，張瑞強(qiáng)，周樂.水箱及噴灑系統(tǒng)[P]. 北京.202020844720.7. 2021.04-02 [7]. 何勇，肖舒裴，方慧，董濤，唐宇，聶鵬程，吳劍堅(jiān)，駱少明.植保無人機(jī)施藥噴嘴的發(fā)展現(xiàn)狀及其施藥決策[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào).2018（13） [8]. 何雄奎.我國植保無人機(jī)噴霧系統(tǒng)與施藥技術(shù)[J].農(nóng)業(yè)工程技術(shù).2018(09) [9]. 蘭玉彬，王國賓.中國植保無人機(jī)的行業(yè)發(fā)展概況和發(fā)展前景[J].農(nóng)業(yè)工程技術(shù).2018（09） [10]. 元文哲，王菲，孟臻，張典利，王紅艷，喬康，姬曉雪.我國植保無人機(jī)應(yīng)用現(xiàn)狀[J].農(nóng)藥.2018（04） [11]. 劉艷玲.一種無人機(jī)用農(nóng)藥噴灑系統(tǒng)[P].江西.CN201810696857.X.2018-06-29 [12]. 陳曉蓮.一種農(nóng)林農(nóng)藥噴灑裝置[P].中國專利.CN211960679U.2020-11-20 [13]. 張昊，邵青，回虹燕，李軍，趙鶴青.一種蘋果樹農(nóng)藥自動(dòng)噴灑裝置[P].中國專利. CN211960691U. 2020-11-20 [14]. 陳章，李志勇，李杰孫.噴灑裝置及無人機(jī)[P].中國專利.CN211932226U.2020-11-17 [15]. 崔豫川，徐艷嬌.植保無人機(jī)噴灑系統(tǒng)和植保無人機(jī)[P].江蘇. CN202022067237.5. 2021-04-23 [16]. 劉戈.一種噴灑系統(tǒng)及農(nóng)業(yè)植保機(jī)[P].中國.CN201980034232.X.2019-08-30 [17]. 范勝杰，高翊博，王輝，孫俊田，王增文，紀(jì)任鑫，鄭林林.植保無人機(jī)[P].中國專利.CN209757539U.2019-12-10 [18]. 傅錫敏，呂曉蘭，丁為民等，我國果園植保機(jī)械現(xiàn)狀與技術(shù)需求[J].中國農(nóng)機(jī)化.2009(6):61-63 [19]. 王東奎.耐高壓蒸汽膠管[P].山東.CN104693617A.2015-06-10 [20]. 蘭玉彬，彭瑾，金濟(jì).農(nóng)藥噴霧粒徑的研究現(xiàn)狀與發(fā)展[J].華南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2016 [21]. 龍吉.基于STM32微控制器的無人機(jī)農(nóng)藥噴灑系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].科技資訊，2017 [22]. 閆忠偉，楊鑫，李興.柱塞泵故障及預(yù)防措施[J].中國設(shè)備工程.2018 致 謝 落筆至此，深有感觸。四年的大學(xué)時(shí)光晃眼而過，大學(xué)生涯將要結(jié)束?；貞浰哪甑拇髮W(xué)時(shí)光，心中五味雜陳，有遺憾，有快樂，有傷心，有諸多迷茫，但都是人生難以忘卻的回憶，四年也成長了許多，很感謝身邊的朋友陪伴，一起上課，一起實(shí)驗(yàn)，一起出游，一起拍照，一起成長，相互關(guān)照，相互學(xué)習(xí)，留下了許多美好的回憶。 首先，很感謝我的畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師武志明老師。感謝武老師的多次指導(dǎo)，從開始的一步步到完成整體的設(shè)計(jì)，在焦慮煩躁迷茫時(shí)給出的寶貴意見，感謝老師悉心的指導(dǎo)，武老師知識淵博，知識層面廣，治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，待學(xué)生很有耐心，是我成長路上的榜樣。很感謝老師提供實(shí)習(xí)機(jī)會，讓自己有機(jī)會實(shí)操，深知這樣的機(jī)會在人生道路上少之又少。通過實(shí)習(xí)，感受到自己所學(xué)知識的不扎實(shí)及缺陷，感受到自己的動(dòng)手能力缺乏。感謝實(shí)習(xí)時(shí)遇到的學(xué)長以及的耐心指導(dǎo)，感謝學(xué)長的細(xì)心指導(dǎo)，感謝教給許多人生道理，在犯錯(cuò)誤時(shí)，感謝耐心指導(dǎo)，一起研究問題所在，解決問題。 其次，很感謝我身邊的朋友，在我遇到問題時(shí)給我耐心指導(dǎo)，細(xì)心幫我解決問題，感謝實(shí)習(xí)時(shí)候的相互鼓勵(lì)、關(guān)照與陪伴；也很感謝實(shí)習(xí)時(shí)遇到的小伙伴，相互幫助，相互成長；感謝身邊一起成長的朋友，感謝四年來的相互包容以及遇到專業(yè)問題時(shí)的耐心指導(dǎo)。 最后，感謝父母一直默默支持我的求學(xué)道路，感謝父母對我的鼓勵(lì)和關(guān)心，感謝父母一直不辭辛苦的供我讀書，父母一直是我成長路上最堅(jiān)強(qiáng)的后盾。父母的養(yǎng)育之恩，無以為報(bào)，未來的自己要更加努力，努力成為父母的驕傲，努力報(bào)答父母的養(yǎng)育之恩。 25