基于插秧機的懸掛式噴桿噴霧機的設(shè)計含6張CAD圖

基于插秧機的懸掛式噴桿噴霧機的設(shè)計含6張CAD圖,基于,插秧機,懸掛,吊掛,式噴桿,噴霧機,設(shè)計,cad 基于插秧機的懸掛式噴桿噴霧機的設(shè)計 摘 要 20世紀(jì)以來，針對農(nóng)作物田間噴藥工作的需求，設(shè)計了一種基于插秧機的噴桿噴霧設(shè)計，對噴桿的升降機構(gòu)，噴桿，噴霧水路系統(tǒng)等關(guān)鍵的零部件和系統(tǒng)等進(jìn)行了研究和設(shè)計，水稻作為中國主要的糧食作物之一，在食作物中占有極其重要的地位。在種植水稻過程時，傳統(tǒng)插秧機只能完成插秧工作，而不能完成噴灑農(nóng)藥的噴霧工作。 噴桿噴霧機是應(yīng)用最廣的植物保護(hù)機具。其向大功率高地隙噴寬幅的方向發(fā)展，和有效提高機器的作用效率，降低作業(yè)時對作物的損害，傳統(tǒng)噴桿噴霧機采用機械式噴桿結(jié)構(gòu)。在田間噴霧及道路轉(zhuǎn)移時，外部刺激會使噴桿產(chǎn)生劇烈振動，尤其是在相同的噴桿固定固有頻率的條件下，風(fēng)干與外部振動頻率相吻和嚴(yán)重影響噴霧質(zhì)量，并且傳統(tǒng)噴桿噴霧機使用，不能完成多項工作。針對上述問題，結(jié)合農(nóng)作物種植模式和植保名義要求，綜合考慮工作效率，吃藥均勻度以及普遍適用性等關(guān)鍵要素，本文通過查閱國內(nèi)外參考資料將理論分析計算機虛擬優(yōu)化設(shè)計，開展基于插秧機的噴桿噴霧設(shè)計優(yōu)化設(shè)計及實驗，以提高噴桿噴霧機和插秧機有效結(jié)合提高利用率的研究。 關(guān)鍵詞：插秧機 噴桿噴霧設(shè)計 噴桿折疊裝置 噴桿系統(tǒng)  Abstract Since the 20th century, according to the need of the spraying field crops, design a transplanter spray rod design, based on the spray rod lifting mechanism, spray boom, spraying water system and other key components and system research and design of rice as one of the main food crops in China, occupies an extremely important status in food crops. In the process of rice planting, the traditional thruster can only perform the thrusting, but not the spraying of pesticide. With the large-scale and industrialized development of rice planting in China, on the premise of ensuring a relatively balanced planting area of rice, a large amount of input of agricultural production factors is reduced to reduce the pollution faced by agriculture, and promoting the green development of agriculture has become the primary task of agricultural production safety. Electrostatic spray technology can make through different ways of charging liquid droplets take charge and polarity between electrostatic field and spray targets at the same time, and then live in electrostatic field force with the directional movement to any part of the adsorption on the target, for efficient evenly to complete assignments, plant characteristics, the technology has promoted spray to target shooting, reduce pesticide seems to improve the droplets coverage, different parts of plant leaf blade has the advantages of good adhesion effect, match with the national strategy of green agriculture development in our country, to improve utilization rate of chemical pesticides, increase crop yield and quality, reduce the agricultural non-point source pollution is an extremely important role . Spray rod spray machine is the most widely used plant protection equipment. It develops towards the direction of high-power high-altitude gap spraying and improves the efficiency of the machine and reduces the damage to crops. Traditional spray rod sprayer adopts mechanical spray rod structure. Its folding and unfolding through a number of hydraulic cylinders to complete the action. Existing mechanism synchronization and coordination, operational poor into the cost of high, low reliability of the use of machinery. Critical issues. In the field spray and road transfer, external stimulation will cause the spray rod to produce violent vibration, especially in the same spray rod fixed natural frequency condition, air drying and external vibration frequency kiss and seriously affect the spray quality, and the traditional spray rod spray machine can not complete a number of work. In view of the above problems, combining with the crop planting mode and the nominal requirements of plant protection, the key factors such as work efficiency, drug uniformity and general applicability are comprehensively considered. This paper theoretically analyzes the virtual optimization design of computer by consulting the domestic and foreign reference materials. The optimization design and experiment of spray rod design based on transplanter were carried out with the combination of modal test and field performance test, so as to improve the efficiency of the combination of spray rod and transplanter. Key words: transplanter spray rod spray design spray rod folding device spray rod system. 目 錄 摘 要 1 Abstract 2 引 言 1 1、緒論 1 1.1 目的與意義 1 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀 2 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 3 1.3 研究內(nèi)容 4 1.4本章小結(jié) 4 2、懸掛式噴桿噴霧機的結(jié)構(gòu)設(shè)計 4 2.1 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計 4 2.1.1 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計 4 2.1.2 主要技術(shù)參數(shù) 5 3、噴桿裝置設(shè)計 5 3.1 噴霧裝置結(jié)構(gòu)及工作原理 5 4、懸掛式折疊噴桿總成設(shè)計 6 4.1 懸掛式噴桿的基本受力分析 6 4.2 噴子多折疊機構(gòu)設(shè)計 7 4.3 變量控制系統(tǒng)設(shè)計 9 4.4 懸掛式噴桿噴霧的硬件選擇 10 本章小結(jié) 11 總 結(jié) 11 參考文獻(xiàn) 12 后 記 14 4 引 言 跟隨著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的快速發(fā)展，生產(chǎn)已經(jīng)由粗放式，低科技方式向精細(xì)化，高科技的方向發(fā)展。尤其是最近幾年，我國已經(jīng)陸續(xù)開始鼓勵大型農(nóng)機具的研制和使用。農(nóng)作物的田間管理是農(nóng)業(yè)管理的非常重要組成部分，也是保證農(nóng)業(yè)高產(chǎn)的重要措施之一。在農(nóng)業(yè)田間管理生產(chǎn)環(huán)節(jié)時用噴霧機噴灑農(nóng)藥能明顯的提高機器的作業(yè)效率，減少農(nóng)藥的浪費，降低勞動強度等顯著特點。針對水稻等需要插秧的農(nóng)作物使用的基于插秧機的噴桿噴霧設(shè)計其技術(shù)含量較高，涉及的技術(shù)領(lǐng)域相對來說比較廣泛，然而現(xiàn)今國內(nèi)能夠生產(chǎn)此噴霧機的廠家比較少，國內(nèi)市場上噴桿噴霧主要還是以國外品牌為主。因此研制出適合我國農(nóng)業(yè)機器現(xiàn)狀需求的噴桿噴霧機成了為我國農(nóng)機企業(yè)跨大步發(fā)展的行業(yè)契機。 1、緒論 1.1 目的與意義 為了有效提高農(nóng)民農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，解放勞動力，機械化農(nóng)業(yè)向大型化，智能化靠攏。對于植保作業(yè)，基于插秧機的噴霧設(shè)計相對于傳統(tǒng)噴霧式噴霧劑，手持式噴霧器和無人機，具有油箱，藥箱容積大，加水加藥的次數(shù)少，工作速度快，日綜合工作量高等特點。我國市面上的噴桿噴霧機大多以6-12米為主，噴幅小，噴灑效率低，較小的噴幅需要勞動者在田間的長時間工作，作物壓損面積大。國外噴桿噴霧機機噴幅一般都在18米以上，最長可達(dá)到45米甚至更長，相較于國內(nèi)的小噴幅的噴桿噴霧機，其具有噴灑效率高，壓損面積小的優(yōu)勢。 寬幅化，大型化的安裝在插秧機上的噴桿噴霧機可一機多用，適應(yīng)絕大多數(shù)田間作物如玉米，棉花，水稻，小麥等農(nóng)作物，且具有作業(yè)效率較高，作業(yè)成本較低，作物壓損面積較小等優(yōu)勢；智能化噴桿噴霧不僅可以提高農(nóng)藥的利用率，在減少環(huán)境污染的同時，還可以降低農(nóng)民的勞動強度，具有明顯的環(huán)保優(yōu)勢和經(jīng)濟(jì)利益。 基于插秧機噴桿噴霧機在田地作業(yè)時噴桿受到地面起伏影響，發(fā)動機振動和藥箱藥液沖擊等擾動而產(chǎn)生振動，噴桿擺動會使藥液噴灑不均勻，造成多噴或漏噴的問題，其中低頻大振幅的地面是噴桿擺動的主要原因。然而發(fā)動機的振動幅度一般是300hz的高頻振動，其可被噴桿被動懸掛的阻尼裝置隔離；藥箱藥液晃動也會對噴桿的平衡產(chǎn)生一定的影響。噴桿擺動也會使藥液噴灑不勻，造成多噴或漏噴等問題，實驗表明，噴桿的不理想化運動，會使霧滴沉積均勻性在0-800%之間變化。在噴桿噴霧機實際作業(yè)過程中，為了提高霧滴均勻性和防止霧滴飄移，首先噴桿必須與作物冠層保持平行且具有一定的相對高度。然而因為地下埋設(shè)滴管設(shè)備和土地啟壟等原因造成的土地不平整，導(dǎo)致噴桿的擺動，并且浮動的噴桿噴霧機會放大這些不理想運動，進(jìn)而極易導(dǎo)致噴霧機藥液噴灑不均勻，甚至噴桿刮壞作物或者觸地撞斷等事故的發(fā)生。 為了改善噴桿的不理想運動，需要對噴桿進(jìn)行穩(wěn)定，精確實時，動態(tài)的仿行調(diào)節(jié)，為了達(dá)到更好控制噴桿的目的，首先要對橫桿位置進(jìn)行精確，實時的監(jiān)測，同時結(jié)合噴改液壓系統(tǒng)的非線性特征，進(jìn)行噴桿仿形控制，具有降低霧滴漂移，提高噴霧均勻性，提高機器和作物安全的意義。 本畢業(yè)論文依托國家重點研發(fā)計劃子題噴桿式噴霧機作業(yè)參數(shù)測試方法與技術(shù)條件》，對24米噴幅的基于插秧機的噴桿噴霧設(shè)展開研究，針對噴桿求與作物冠層保持一定高度的要求，通過檢測噴桿末端相對作物冠層高度并進(jìn)行噴桿高度調(diào)節(jié)技術(shù)，已達(dá)到噴桿仿形的目的；針對噴桿因地面起伏而激烈擺動的問題，通過對噴桿中央平衡油箱的位置。和車身傾斜角度檢測，并結(jié)合平衡油缸位置控制技術(shù)。以達(dá)到減小噴桿理想運動的目的。 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 懸掛式噴桿噴霧機是以插秧機為基礎(chǔ)提供動力，裝上帶有噴頭的橫向和豎向噴桿進(jìn)行噴霧施藥的機動型農(nóng)作物保機械裝置，廣泛應(yīng)用于作物的生長周期，如播種前的土壤滅菌植物生長過程中的病蟲害防治工作，以及插秧過程中的藥物噴灑。相比較于傳統(tǒng)的噴藥裝置，基于插秧機上的噴桿噴霧裝置。具有作業(yè)效率高，勞動強度較低以及工作環(huán)境舒適等特點，相對于傳統(tǒng)噴桿噴霧機而言，對于插秧機的噴桿噴霧裝置，可以提高插秧機的工作效率，有效地將插秧機與噴桿噴霧裝置相結(jié)合，廣泛應(yīng)用于各類插秧機械作業(yè)工作。 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀 國外很早就已經(jīng)開始研究噴桿姿勢仿形和控制的研究，并且在產(chǎn)品上超前我國很多。國外植保機械的研究開始于20世紀(jì)五六十年代，在上個世紀(jì)70年代歐美等發(fā)達(dá)國家就已經(jīng)將植保機械列入有關(guān)專門的管理機構(gòu)和部門，并將其命名為特種農(nóng)業(yè)機械行列。目前，國外農(nóng)作物保護(hù)機構(gòu)整體朝著機械化，自動化，智能化和精準(zhǔn)化的大方向發(fā)展。同時機具上還廣泛配備了先進(jìn)的噴霧量自動控制和隨動控制系統(tǒng)。伴隨著電子計算機技術(shù)，自動化技術(shù)及信息技術(shù)的不斷高速發(fā)展，植保機械及其噴霧技術(shù)得到了快速發(fā)展，并已經(jīng)廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活中。 意大利馬斯奇奧公司生產(chǎn)的UEAGANO 4000自走式噴霧機主要應(yīng)用于玉米等高桿作物的噴霧工作，與此同時還滿足常規(guī)植保作業(yè)需求。該井自走式噴霧機具有重心低，穩(wěn)定性好，可靠性高等優(yōu)點。選配約翰迪爾4045HF275系列發(fā)動機，該型號發(fā)動機使動力更加強勁，每個行走輪配備獨立液壓馬達(dá)，使轉(zhuǎn)向過程可以現(xiàn)小轉(zhuǎn)彎半徑或平行側(cè)移功能，風(fēng)幕系統(tǒng)也可以有效減少藥液的漂移，使藥液均勻附著于植株表面，大大提高了藥液利用率和附著的效果。在風(fēng)速低于7.7米每秒的情況下也可以正常完成田間噴霧的工作。 根據(jù)數(shù)據(jù)分析會發(fā)現(xiàn)歐美等發(fā)達(dá)國家的懸掛式噴桿噴霧機。大多以中大型噴霧機為主。噴霧機作業(yè)幅度甚至可以達(dá)到15到21米，部分機型更可以達(dá)到24米。藥箱容量在800到1600L之間，噴霧機流量能達(dá)到100到200升每分鐘，同時衍生出的機型也相對較多，為提高噴霧機師要性能安全性和高效性。國外生產(chǎn)的懸掛式噴桿噴霧機設(shè)計和研制技術(shù)都經(jīng)過了不斷的改良，再進(jìn)行噴霧機設(shè)計和研制過程中采用了許多先進(jìn)技術(shù)和可靠性材料，很多大型懸掛式噴桿噴霧機都是將電子技術(shù)，控制技術(shù)，信息技術(shù)，電氣一體化技術(shù)和GPS是導(dǎo)航技術(shù)于融合一體。使設(shè)備的可靠性得到提高，安全性能及實用性也非常強。同時能夠使機械具有噴霧均勻噴灑酒精度高，污染少和效率全性能增高等特點，為能夠有效避免接觸藥物，保證工作人員的健康和安全。國外的懸掛式噴桿噴霧機是在混校系統(tǒng)的基礎(chǔ)之上多采用自動混藥方式。除主要藥箱之外還配備有清洗水箱，安裝洗手水箱的目的是方便工作人員在圓通和施藥過程中均能有效的和藥物進(jìn)行隔離。使整機具有智能化和人性化功能，然而在實際運用過程中依然存在一些不足。如，利用率低，不能一機多用。與此同時結(jié)合國內(nèi)的具體地理和環(huán)境，其檢測技術(shù)和控制方法在國內(nèi)不能夠完全的直接利用。 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 國內(nèi)一家公司已有21米噴幅的氣流式噴桿噴霧機，作業(yè)速度可達(dá)17km/h；榮托北方公司已生產(chǎn)出18-22米噴幅的7段式懸掛噴桿噴霧機，作業(yè)效率可達(dá)12-15km/h，成工一眾已有21米七段式和25米九段式的懸掛式噴桿噴霧機，作業(yè)速度能夠達(dá)到8km/h，均只配備了被動平衡裝置，在遇到大的路面起伏時，無法通過主動平衡減弱噴桿的震動幅度，如圖1-1 圖1-1 活的植物保護(hù)機械生產(chǎn)公司在推動我國植物保護(hù)機械發(fā)展的過程中扮演著非常重要的角色。先后出現(xiàn)了一大批口碑非常好的國字號公司，和性價比較高的機型。比如龍豐茂公司生產(chǎn)的3W-4型懸掛式噴桿噴霧機和山東永佳生產(chǎn)的3WX-300生產(chǎn)的小型噴桿噴霧的打藥機器等。 與國外的噴桿噴霧機相比較，我國的噴桿噴霧機在設(shè)計與研制水平方面上和發(fā)達(dá)國家相比較起來依舊存在著非常大的差距，國外的懸掛式噴桿噴霧機從第一步研發(fā)到生產(chǎn)過程的自動化，智能化的程度都非常的高，在產(chǎn)品品質(zhì)方面也具有相當(dāng)完善的標(biāo)準(zhǔn)化準(zhǔn)則要求，在噴霧控制系統(tǒng)中具有更加領(lǐng)先的噴霧控制技術(shù)，產(chǎn)品在保持節(jié)能高效的同時也非常注重人性化的設(shè)計，但是由于進(jìn)口價格昂貴，加之售后維護(hù)保養(yǎng)服務(wù)的系統(tǒng)落后，國內(nèi)批量進(jìn)口使用還不太現(xiàn)實。對比國內(nèi)的懸掛式噴桿噴霧機的產(chǎn)品，其優(yōu)勢只能于價格相對于進(jìn)口機器比較便宜，適應(yīng)能力也較強，對緩解作物病蟲害防治壓力也有很大的幫助，不過現(xiàn)階段在設(shè)計和應(yīng)用上主要是以小型機為主，相對于發(fā)達(dá)國家的大型機具。 如果將插秧機與懸掛式噴桿噴霧機相結(jié)合，這將有效地改變了噴霧機單一使用的現(xiàn)狀可以提高。噴桿噴霧機和插秧機的使用效率對于制造成本也大大的減小，也進(jìn)一步改善了國內(nèi)市場毫無競爭力的現(xiàn)狀 1.3 研究內(nèi)容 為了進(jìn)一步提高和改善插秧機的利用率和農(nóng)機的裝配水平，針對植物保護(hù)工作，針對植物保護(hù)工作中存在著的諸多問題，在研究和分析國內(nèi)外現(xiàn)有懸掛式噴桿噴霧機技術(shù)上的特點的基礎(chǔ)上。研究和設(shè)計出了安裝在插秧機上的噴桿噴霧是。研究的主要內(nèi)容包括： （1） 基于插秧機上的噴桿噴霧裝置的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計。主要設(shè)計插秧機配套的噴霧機，噴桿懸掛機。噴桿折疊裝置，噴桿系統(tǒng)等。 1.4本章小結(jié) 查閱相關(guān)文獻(xiàn)，了解了基于插秧機的噴桿噴霧設(shè)計在我國和國外的發(fā)展現(xiàn)狀。對現(xiàn)有的主要機型做了簡單的對比。了解了國內(nèi)外變量噴霧物技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，分析了現(xiàn)有變量控制技術(shù)的優(yōu)點和不足。確定本文的研究方向。 2、懸掛式噴桿噴霧機的結(jié)構(gòu)設(shè)計 懸掛式噴桿噴霧機的整機結(jié)構(gòu)是保證能夠?qū)崿F(xiàn)變量噴霧作業(yè)的基本前提條件，在研究相關(guān)國內(nèi)外懸掛式噴桿噴霧機的基礎(chǔ)上，該設(shè)計基于國標(biāo)所規(guī)定的噴桿噴霧機技術(shù)要求利用。三維設(shè)計軟件為懸掛式噴桿噴霧機的整機結(jié)構(gòu)關(guān)鍵零部件進(jìn)行了設(shè)計。 2.1 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計 2.1.1 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計 針對傳統(tǒng)噴桿噴霧設(shè)計變動幅度大，工作利用率低機械植保施展的特點。研發(fā)了一款懸掛式噴桿噴霧設(shè)計，該噴桿噴霧設(shè)計可以懸掛于插秧機上，能有效地提高插秧機的利用率，解決噴桿噴霧機的變動幅度大和利用率低等缺點。懸掛式噴桿噴霧機整機結(jié)構(gòu)如圖所示，主要包括懸掛機構(gòu)，噴桿機構(gòu)，噴霧系統(tǒng)。其中變量控制系統(tǒng)中主要還包括壓力傳感器，流量傳感器，電動調(diào)節(jié)閥，速度傳感器等。噴霧系統(tǒng)中主要還包括要修隔膜泵藥液管路，控制閥，噴頭等。如圖2-1 圖2-1 1藥箱2變量控制器3隔膜泵4三點懸掛機構(gòu)5折疊機構(gòu)6噴桿7藥液軟管8噴頭9二級折疊機構(gòu) 2.1.2 主要技術(shù)參數(shù) 項目 參數(shù) 外形結(jié)構(gòu)尺寸（折疊）（長*寬*高） 1200*1000*1100 噴霧壓力 不小于0.4Mpa 噴桿最大幅度 10m 匹配動力機械功率 1417.6馬力 藥泵額定流量。 12L/min 藥箱容積 400L 噴桿升降高度范圍 0.3-0.8m 行駛速度 0-15km/h 噴頭數(shù)量 25個 噴頭型號 AIXR11003 3、噴桿裝置設(shè)計 3.1 噴霧裝置結(jié)構(gòu)及工作原理 合物裝置主要是由輕簡化的懸掛式折疊噴桿噴霧系統(tǒng)組成。輕簡化懸掛式折疊噴桿組成通過搭載在插秧機上為動力，來完成植物保護(hù)工作。其總體長度為十米。介于國家標(biāo)準(zhǔn)中，只規(guī)定增長幅度在12米以上的噴桿噴霧機應(yīng)架有懸架機構(gòu)，故所涉及的簡化懸掛式折疊噴桿噴霧。組成通過平行四桿升降機構(gòu)與底板直接相連接。其結(jié)構(gòu)如圖2-2所示。 圖2-2 1二級噴桿架2.中間連接支架3.折疊展開油箱4.中間桿架5.一級噴桿架6.連接架7.升降油缸8.平行四桿升降機構(gòu) 在工作過程中是通過升降液壓油缸來調(diào)節(jié)平行四桿升降機構(gòu)來達(dá)到控制輕簡化懸掛式折疊，分擔(dān)中城的離地高度，兩側(cè)的一級噴桿架二級噴桿架連接。當(dāng)初耳朵折疊機構(gòu)的延伸是由一個液壓油缸來完成的。 噴霧的系統(tǒng)主要是由夜宵。噴藥泵。噴藥軟管過濾器。液壓閥和感應(yīng)式靜電噴頭等部件組成，其噴霧系統(tǒng)總成布置簡圖，如圖2-3。 圖2-3 1. 感應(yīng)式靜電噴頭2.噴施管路3.噴藥泵4.藥液箱 4、懸掛式折疊噴桿總成設(shè)計 4.1 懸掛式噴桿的基本受力分析 懸掛式噴桿噴霧機在工作時，由于路況的復(fù)雜性，地面波動起伏時導(dǎo)致噴桿振動的頻率過大。容易地接觸過刮蹭，損傷，致使工作效率降低，縮短了壽命。為防止以上情況的發(fā)生，噴桿仰角需要根據(jù)不同工作情況來進(jìn)行調(diào)節(jié)，確保噴桿工作的安全性。 本畢業(yè)設(shè)計的。噴桿總體結(jié)構(gòu)為對稱式結(jié)構(gòu)，總長度為24米。質(zhì)量大約為16千克，將噴桿的結(jié)構(gòu)劃分為27個節(jié)點。節(jié)點7 8固定在植保機構(gòu)架上，其中節(jié)點1 2及節(jié)點13 14節(jié)點間距為1米，節(jié)點2到節(jié)點13間距為22米。噴桿結(jié)構(gòu)參數(shù)如表2.1，結(jié)構(gòu)圖如2.1 懸掛桿的結(jié)構(gòu)參數(shù) 截面積 8.6×10-4 彈性模量 2.1×1011 泊松比 0.3 密度 7800 表2.1 圖2.1 對整體噴桿結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，先定義再分析梁安元。居住和彎矩梁單元由兩個節(jié)點組成，每個節(jié)點有撓度和轉(zhuǎn)角兩個自由度。如圖2-3 圖2-3 平面xoy中，桿的單元長度為l，楊氏模量為E截面面積為A，兩個端節(jié)點1 2，節(jié)點位移陣qe。 qe=[v1 θ1 v2 θ2] 首先，建立單元的數(shù)學(xué)模型，然后分析基礎(chǔ)桿單元的應(yīng)力和應(yīng)變。在本文中，基于植物保護(hù)機噴桿結(jié)構(gòu)，首先要確定的單元內(nèi)壁x在任意方向上的位移。通過假設(shè)得到位移差值函數(shù)，并由單元節(jié)點位移得到s的位移，可以選擇幾個差值函數(shù)來。保證滿足問題的物理特性，由于如上量，但四個自由度，因此可以假設(shè)該單元的位移差值函數(shù)可以從四個為確定系數(shù)的函數(shù)得出。 V（x）=a0+a1x+a2x2+a3x3 單元應(yīng)變和應(yīng)力 桿受到載荷時任意位置上所引起的變形稱為應(yīng)變，受力稱為應(yīng)力。桿的應(yīng)變表達(dá)式ε=-yd2v（x）/dx2=Bqe B叫單元的幾何矩陣，即 B=-y[B1 B2 B3 B4] 桿的物理方程應(yīng)用力為 ρ=EBqe=sqe 4.2 噴子多折疊機構(gòu)設(shè)計 （1）噴桿多折疊機構(gòu)的桿長設(shè)計 噴桿折疊機構(gòu)的總成功的噴桿多折疊機構(gòu)是史琪達(dá)到作業(yè)要求的關(guān)鍵零部件，直接關(guān)系到噴霧裝置的噴霧性能和可靠性。構(gòu)建噴桿多折疊機構(gòu)，其中包括一級噴桿架，二級噴桿架和中間連接支架。建立坐標(biāo)系xoy分別在將兩個四桿機構(gòu)分為左右兩個雙桿組加以討論，建立左側(cè)雙桿的矢量封閉圖。得到 Loa+ Lob+Lbm-Lom=0 2-1 其在x.y軸上投影，得 2-2 。 （2）噴桿多折疊機構(gòu)截面尺寸設(shè)計 1）試驗指標(biāo) 水田噴桿噴霧機道路運輸或田間工作時會受到來自外界的激勵進(jìn)而引發(fā)振動。通常把外界引起的激勵稱為外部激勵，當(dāng)噴桿的某一階固有頻率與外部激勵頻率相等時，會使噴桿 發(fā)生振動而影響噴霧質(zhì)量，縮短噴桿使用壽命。模態(tài)分析的目的就在于找到隱藏共振點， 為后期結(jié)構(gòu)改進(jìn)與優(yōu)化設(shè)計提供參考，避免所設(shè)計實體在實際工作中由于發(fā)生共振而影響田 間作業(yè)效果。水田噴桿噴霧機在道路運輸、田間轉(zhuǎn)移和噴霧作業(yè)時會面臨不同路況，而不同 路況則會對動力底盤產(chǎn)生不同性質(zhì)的激勵，除此之外，機具配備的發(fā)動機及噴藥泵也易引發(fā)噴桿的共振。噴桿是弱阻尼彈性體，當(dāng)噴桿與動力底盤之間無懸掛裝置時，底盤受到的外部激勵會直接傳遞給噴桿。實測底盤在田間作業(yè)時發(fā)動機的額定轉(zhuǎn)速為 1500r/min，則激勵頻率為 12.5Hz；噴藥泵的激勵頻率主要由柱塞在缸體中的往復(fù)振動引起，噴藥泵的額定工作轉(zhuǎn)速為 720r/min，激勵頻率最大值為 12Hz；路面產(chǎn)生的振動激勵主要與路面不平度和動 4.3 變量控制系統(tǒng)設(shè)計 變量控制系統(tǒng)是為實現(xiàn)變量噴霧的主要控制部分，所設(shè)計的一種變量噴霧系統(tǒng)主要滿足以下幾個功能特性： （1） 在田間噴霧工作時變量噴霧系統(tǒng)可實現(xiàn)監(jiān)控、采集行進(jìn)速度、流量和壓力等數(shù)據(jù)； （2） 變量噴霧系統(tǒng)自動狀態(tài)下工作時可以根據(jù)實時速度調(diào)整流量、壓力，實現(xiàn)單位面積內(nèi)噴霧量均勻一致。 （3） 變量噴霧系統(tǒng)能根據(jù)實際的情況實現(xiàn)監(jiān)控模式到自動模式的自動轉(zhuǎn)換。和變量噴霧控制。如圖2-5 圖2-5 控制系是根據(jù)實際需要設(shè)置傾噴量后壓力傳感器，速度傳感器采集到的壓力值，流量值，速度值等參數(shù)實時可以傳回到處理系統(tǒng)。處理系統(tǒng)根據(jù)式計算出實際流量和設(shè)定的差值進(jìn)行比較，并實時輸出控制系統(tǒng)，繼而控制調(diào)節(jié)閥，試下內(nèi)部流量，壓力的動態(tài)調(diào)節(jié)，已實現(xiàn)變量噴霧的目的。在檢測系統(tǒng)，處理系統(tǒng)。執(zhí)行系統(tǒng)。三大系統(tǒng)之間形成信息的負(fù)反饋與系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)值。當(dāng)有GPS定位系。根據(jù)位置信息?？吹绞欠衿R時控制系統(tǒng)發(fā)出報警駕駛員防止漏噴。 4.4 懸掛式噴桿噴霧的硬件選擇 變量控制器主要是基于 GPS 速度信息實現(xiàn)對噴霧機藥液管路的流量、壓力控制，是懸 掛式可變量噴桿噴霧機的關(guān)鍵部分。變量控制系統(tǒng)整體設(shè)計結(jié)構(gòu)如圖 2-6 所示，主要包括壓力傳感器、區(qū)段控制閥、流量傳感器、比例閥、穩(wěn)壓器、泄壓閥、過濾器等。 圖2-6 1- 壓力傳感器 2-區(qū)段控制閥 2-流量傳感器 4-比例閥 5-穩(wěn)壓器6-泄壓閥 7-過濾器 （2）泵的選擇 （1）泵的選擇 量控制系統(tǒng)需安裝在懸掛式噴桿噴霧機上，懸掛式噴桿噴霧機噴幅寬度為 6m，噴頭個數(shù)為 12 個，藥箱容積為 400L。在工作時，變量噴霧系統(tǒng)的藥液需從藥箱經(jīng)過加壓后從噴頭噴出，藥液壓力源于水泵。水泵主要有往復(fù)泵、柱塞泵、活塞泵、隔膜泵、轉(zhuǎn)子泵、螺桿泵等類型及其它類型。在大田植保作業(yè)中主要選擇隔膜泵作為藥液動力源。普通的隔膜泵有兩個對稱分布的工作腔，兩者之間由兩塊隔膜隔離開，隔膜由同一根主軸連接。壓縮空氣從泵的進(jìn)氣口進(jìn)入配氣閥，通過配氣機構(gòu)將壓縮空氣引入其中一腔，推動腔內(nèi)隔膜運動，而另一腔中氣體排出。一旦到達(dá)行程終點，配氣機構(gòu)自動將壓縮空氣引入另一工作腔，推動隔膜朝相反方向運動，從而使兩個隔膜連續(xù)同步地往復(fù)運動。文中設(shè)計的噴桿噴霧機使用的噴頭的數(shù)量為 12 個，所選用噴頭的額定流量為 1.18L/min。懸掛式噴桿噴霧機工作時，隔膜泵的流量主要分為兩部分，主要部分供給噴頭噴出，形成霧滴，完成噴霧過程；另外一部分進(jìn)行回流攪拌，回流攪拌的流量大約是藥箱體積的 10%~12%，噴頭為 12 個扇形噴頭，藥箱體積為 400 L，由公式得 V=Q×N+L×Kε 式中：V——隔膜泵流量，L/min； Q——噴頭流量，L/min； N——噴頭個數(shù)； L——藥箱容積，L； K2——攪拌流量系數(shù)； 計算得：V＝1.18×12+400×12%＝62.16L/min，取 V 為 70L/min；根據(jù)計算選擇 MB388的隔膜泵，其流量為 60~80 L/min，隔膜泵主要技術(shù)如表 2-2 所示，隔膜泵實物如圖 2-7。 項目 參數(shù) 最高轉(zhuǎn)數(shù) 600 最高工作壓力 2.5 流量 60-80 配套動力 7.5 揚程 不大于3 外形尺寸 270×230×260 泵凈重 18kg 本章小結(jié) 本章探究了水田噴霧裝置主要工作參數(shù)對其沉積均勻性的影響規(guī)律，為進(jìn)一步驗證所設(shè) 計噴霧裝置田間應(yīng)用作業(yè)質(zhì)量及可靠性，以高地隙折腰式水田多功能動力底盤為載體，搭載本文所設(shè)計的噴霧裝置配置一款應(yīng)用于水田的噴桿噴霧機，并對其開展田間性能試驗。得到 結(jié)論如下： （1）選取系統(tǒng)噴霧壓力、機具前進(jìn)速度及噴桿離地高度為試驗因素，覆蓋率變異系數(shù)為 試驗指標(biāo)，進(jìn)行單因素試驗研究各因素對沉積均勻性影響規(guī)律。結(jié)果表明，系統(tǒng)噴霧壓力、 機具前進(jìn)速度及噴桿離地高度對指標(biāo)均具有顯著影響，且覆蓋率變異系數(shù)隨系統(tǒng)噴霧壓力的 增加而減小，當(dāng)噴霧壓力為 0.4MPa 時覆蓋率變異系數(shù)達(dá)到最??；覆蓋率變異系數(shù)隨機具前進(jìn)速度的增加而先減小后增大，當(dāng)前進(jìn)速度為 5km/h 時覆蓋率變異系數(shù)達(dá)到最??；覆蓋率變異系數(shù)隨噴桿離地高度的增加而先減小后增大，當(dāng)離地高度為 700mm 時覆蓋率變異系數(shù)達(dá)到最小。 （2）采用多因素二次正交旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計試驗探究噴霧裝置最佳工作參數(shù)組合，建立沉積 均勻性指標(biāo)與試驗參數(shù)間的數(shù)學(xué)模型，運用 Design-Expert 8.0.6 軟件對試驗結(jié)果進(jìn)行分析，對回歸數(shù)學(xué)模型進(jìn)行優(yōu)化驗證。結(jié)果表明，當(dāng)系統(tǒng)噴霧壓力為 0.4MPa，機具前進(jìn)速度為 5.56km/h 和噴桿離地高度為 697.51mm 時，噴霧裝置覆蓋率變異系數(shù)最小，即裝置霧滴沉積均勻性能最優(yōu)，其覆蓋率變異系數(shù)為 21.53%。 總 結(jié) 該研究基于插秧機的噴桿噴霧裝置為研究對象，為克服傳統(tǒng)的噴的噴霧機齊機械室分桿機構(gòu)同步協(xié)調(diào)操作性差，在田間噴霧機道路轉(zhuǎn)移石棚改抑郁外部振動頻率發(fā)生耦合的問題，結(jié)合插秧機種植模式和植物保護(hù)奴役要求綜合考慮。工作效率，噴霧的均勻性及普遍性的因數(shù)，通過查閱國內(nèi)外相關(guān)參考文獻(xiàn)娛樂和分析計算，虛擬優(yōu)化設(shè)計，有限元仿真分析到哦方法相結(jié)合，以高效均勻的噴霧效果為設(shè)計目的，基于輕簡化懸掛式折疊噴桿總成噴霧系統(tǒng)的作業(yè)方式，以及設(shè)計了一種與傳統(tǒng)同款噴霧機相比同步協(xié)調(diào)操作性比較好，折疊展開過程相對簡單的噴霧裝置，完成了樣機的試制與加工機。對其進(jìn)行了有限元仿真分析機。模態(tài)試驗證明了說設(shè)計水田植保裝置具有相對良好的動態(tài)特性和有效地降低工作中正動和工作效率，從而提高其刊物作業(yè)質(zhì)量。 參考文獻(xiàn) [1] 李澤華，馬旭，李秀昊，等．水稻栽植機械化技術(shù)研究進(jìn)展[J]．農(nóng)業(yè)機械學(xué)報，2018， 49(5)：1-20． [2] 何雄奎．植保精準(zhǔn)施藥技術(shù)裝備[J]．農(nóng)業(yè)工程技術(shù)，2017(30)：22-26． [3] 羅錫文，廖娟，胡煉，等．提高農(nóng)業(yè)機械化水平促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展[J]．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報， 2016，32(1)：1-11． [4] 沈從舉，賈首星，湯智輝，等．農(nóng)藥靜電噴霧研究現(xiàn)狀與應(yīng)用前景[J]．農(nóng)機化研究，2010， 32(4)：10-13． [5] 周志艷，臧英，羅錫文，等．中國農(nóng)業(yè)航空植保產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略[J]．農(nóng)業(yè)工程學(xué) 報，2013，29 (24)：19-25． [6] 呂信河，肖麗萍，李濤斌，等．我國水稻植保機械存在的問題及相應(yīng)對策[J]．南方農(nóng)機， 2016(3)：47-49． [7] 賈衛(wèi)東，胡化超，陳龍，等．風(fēng)幕式靜電噴桿噴霧噴頭霧化與霧滴沉積性能試驗[J]．農(nóng) 業(yè)工程學(xué)報，2015，31(07)：53-59． [8] 夏偉，丁為民，邱威，等．果園風(fēng)送靜電噴頭設(shè)計與試驗[J]．南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2018， 41(6)：1159-1166． [9] 薛楊春，崔恩，黨革榮．車載式果園靜電噴霧機的研制[J]．安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2018，46(19)： 188-190． [10] 劉武蘭，周志艷，陳盛德．航空靜電噴霧技術(shù)現(xiàn)狀及其在植保無人機中應(yīng)用的思考[J]．農(nóng) 機化研究，2018(5)：1-9． [11] 陳樹人，韓紅陽，陳剛，等．噴桿噴霧機機架動態(tài)特性分析與減振設(shè)計[J]．農(nóng)業(yè)機械學(xué) 報，2013，44(4)：50-53． [12] 吳吉麟，苗玉斌．不同激勵源下寬幅噴霧機噴桿的動態(tài)特性分析[J]．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2012， 28(4)：39-44． [13] HEMANT SHRIMALI, RAVI MATHUR ABHAY KUMAR MEHTA. Ergonomic Studies on an Agricultural Foot Sprayer[C]. Proceedings of 17th World Congress on Ergonomics, Beijing, China, 2009:71-79. [14] 楊學(xué)軍，嚴(yán)荷榮，徐賽章，等．植保機械的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 [J]．農(nóng)業(yè)機械學(xué)報， 2002(06)：129-131． [15] ANDREW J, LANDERS. Developing a Precision Canopy Sprayer for Fruit Crops[C]. Proceedings of the Joint International Agricultural Conference, Beijing,China,2009:235-240. [16] 蔡忠穎，熊輝，約翰迪爾 4630 型自走式噴霧機[J]．現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)，2014，(9)：48． [17] 緊湊高效的凱斯“愛國者”3230 自走式噴霧機[J]．現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)，2010，(2)：38． [18] YU PAN. The Structure Design of the Pulling Pesticide Sprayer Pump[C]. Collection of Extent Abstracts of 2004 CIGR International Conference, Beijing, China,2004:1917-1925. [19] 劉金鎖，王進(jìn)華，賈晶霞．國外自走式噴霧機發(fā)展概況[J]．農(nóng)業(yè)工程，2015，5(04)：29-31． 后 記 時光荏苒，歲月如梭，轉(zhuǎn)眼之間大學(xué)生涯即將結(jié)束，在四年的學(xué)習(xí)當(dāng)中，老師，同學(xué)們，給了我很大的幫助?；厥讓W(xué)習(xí)生涯及準(zhǔn)備畢業(yè)論文的這段時間，現(xiàn)在讓我對他們表達(dá)最真誠的感謝！ 本論文是在導(dǎo)師林金龍講師的悉心指導(dǎo)下完成的。在課題研究和論文撰寫的過程中，林導(dǎo)師給予我耐心細(xì)致的指導(dǎo)和幫助，在此過程中，林導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實的治學(xué)態(tài)度和博學(xué)的知識給了我極大的鼓舞和啟迪，銳意創(chuàng)新、積極進(jìn)取精神也是我在日后工作學(xué)習(xí)中的榜樣，在此，向林導(dǎo)師表示我最真摯的謝意。 2019年12月我們開始了抽簽選題，我抽中的是基于插秧機的噴霧設(shè)計設(shè)計。對于第一次靠自己設(shè)計一個真實機械設(shè)備，我們的心里是忐忑的。但好在有林老師的指導(dǎo)，明確了我們的初始方向，就像狂風(fēng)暴雨的大海中突然出現(xiàn)了一座燈塔。老師還在網(wǎng)上組建了一個畢業(yè)設(shè)計討論群，方便我們遇到難題隨時向老師請教。 由于1月突然爆發(fā)的新冠肺炎疫情的影響，我們二月份不能到達(dá)校園，不能向老師面對面的請教，這對于我們的畢業(yè)設(shè)計增添了一些難題。但是老師定時的通過視頻會議和我們溝通，向我們講解一些我們沒有遇到的難題，讓我們在疫情期間的畢業(yè)設(shè)計也沒有那么的艱難。時間過得很快，我們馬上就要返校了，畢業(yè)設(shè)計也已經(jīng)要完成了。從剛開始的沒有頭緒到中期的困難重重，再到后面的查缺補漏，中間穿插著是林老師辛勞的身影。在設(shè)計中，林老師總能及時回復(fù)我們請教的問題，哪怕是凌晨！老師不斷地幫助撿起以前的知識，不斷地幫助我們學(xué)習(xí)新的知識。 在這特殊的在家設(shè)計時間，最想感謝指導(dǎo)老師林老師以及同學(xué)們，每當(dāng)有問題的總是他們第一個幫我解答，也正是因為他們的支持我才能完滿的完成自己畢業(yè)設(shè)計。 學(xué)習(xí)期間，老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，對我認(rèn)真負(fù)責(zé)的精神，深深的感動了我。只要李老師在教學(xué)中，都會一絲不茍，循序漸進(jìn)的把他所有的技術(shù)與技巧傳授于我。我不僅僅學(xué)到了知識，同時學(xué)到了生活中如何靈活運用各種方法去解決困難。在畢業(yè)設(shè)計中，非常感謝林老師提供的技術(shù)支持以及對我孜孜不倦的指導(dǎo)。在整個畢業(yè)設(shè)計中為我指明了方向，拓展知識面，完成各項試驗，并給予我很大的支持與鼓勵。對此表示深深的感謝！非常感謝林老師，老師在人生哲學(xué)方面對我感化很深。讓我至始至終認(rèn)真對待每一個人，每一件事情。同時，我需要感謝一下我的同學(xué)，還有已經(jīng)畢業(yè)的師兄師姐。謝謝你們對我無私的幫助，任勞任怨，謝謝你們對我的認(rèn)可與信任，謝謝你們對我的關(guān)懷，你們是我一輩子的財富！ 真誠地感謝華東交通大學(xué)理工學(xué)院的諸位老師對我的鼓勵和幫助！ 19