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專家系統(tǒng)與應(yīng)用程序
基于模糊集理論的有效性的評(píng)估農(nóng)業(yè)機(jī)械
摘要：
農(nóng)業(yè)機(jī)械生產(chǎn)的服務(wù)質(zhì)量是代表農(nóng)業(yè)成功的基本因素之一。從這個(gè)意義上說,有一個(gè)明確需要定義這些機(jī)器質(zhì)量的具體指標(biāo),它有可能決定哪些機(jī)器適合不同工作條件。服務(wù)的技術(shù)系統(tǒng)概念的有效性代表質(zhì)量的一個(gè)綜合指標(biāo)。本文運(yùn)用模糊集理論定義的有效性和可靠性、可維護(hù)性和功能作為影響指標(biāo)的有效性。在這個(gè)意義上的模型評(píng)估的有效性拖拉機(jī)作為農(nóng)業(yè)的典型代表機(jī)器已經(jīng)形成。本模型是基于集成上述的語言描述。利用模糊集理論和max-min成分影響指標(biāo)，模型進(jìn)行了測(cè)試。同一類別的三個(gè)拖拉機(jī)為例,利用的氣候和土壤條件在更廣泛的貝爾格萊德(塞爾維亞)地區(qū)。即使在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中條件是非常重要參數(shù) , 相比于其他操作，實(shí)現(xiàn)的效果差異也達(dá)到大致相等
。
1.介紹
為達(dá)到擴(kuò)張的全球農(nóng)產(chǎn)品的要求，實(shí)現(xiàn)更大的農(nóng)業(yè)技術(shù)的發(fā)展。人們普遍認(rèn)識(shí)到當(dāng)代農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中需要適當(dāng)?shù)臋C(jī)器和設(shè)備，仔細(xì)和詳細(xì)規(guī)劃的需求和控制所有相關(guān)的生物、技術(shù)、技術(shù)和其他進(jìn)程。最終結(jié)果的準(zhǔn)確、可靠的預(yù)測(cè)為每個(gè)指定的操作,以及完整的作物生產(chǎn)過程中,。要求加強(qiáng)了引入復(fù)雜的實(shí)驗(yàn),數(shù)學(xué),農(nóng)業(yè)科學(xué)統(tǒng)計(jì),機(jī)械和其他方法都是特別重要的。在過去的幾十年。除了上述的要求,一個(gè)適當(dāng)?shù)募夹g(shù)體系必須滿足生產(chǎn)力的標(biāo)準(zhǔn),期望的作物生產(chǎn)。在大多數(shù)情況下,在塞爾維亞，tractor-machinery農(nóng)場(chǎng)系統(tǒng)的能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過最優(yōu)級(jí)別(尼克里奇′,2005),增加成本作物生產(chǎn)。目前,現(xiàn)有的數(shù)學(xué)優(yōu)化方法、支持的高性能計(jì)算機(jī)有效地解決優(yōu)化問題(Dette &韋伯達(dá)菲et al .,1990;1994;Mileusnic′,2007;等等)。一個(gè)最優(yōu)的技術(shù)體系的形成為我們生產(chǎn)了更便宜的食品,高度影響拖拉機(jī)的可靠性、可維護(hù)性和系統(tǒng)的功能。
與系統(tǒng)科學(xué)發(fā)展同樣,實(shí)際上的開始是IIWorld戰(zhàn)爭(zhēng)后,在適當(dāng)?shù)墓こ毯涂茖W(xué)文獻(xiàn)定義了一系列的概念,來描述技術(shù)系統(tǒng)的基本特征的點(diǎn)的服務(wù)質(zhì)量?？煽啃缘闹笜?biāo)是技術(shù)系統(tǒng)和行為操作,技術(shù)指標(biāo)和可維護(hù)性systembehaviors期間的失敗可以表示為大多數(shù)可辨認(rèn)的概念。這兩個(gè)概念及其實(shí)現(xiàn)最先進(jìn)的發(fā)展。有效性的概念被定義在試圖描述同時(shí)技術(shù)操作系統(tǒng)的行為和失敗的時(shí)期。這概念考慮可靠性和可用性的表演,以及提出了技術(shù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的功能(Papic&Milovanovic2007)。換句話說,一個(gè)技術(shù)系統(tǒng)的有效性的概率,一個(gè)成功的功能系統(tǒng)技術(shù)和執(zhí)行所需的準(zhǔn)則函數(shù)限制允許的差異對(duì)于給定時(shí)間和給定的周圍條件。雖然在相同的精神,一些作者定義有效性有所不同。在(Ebramhimipour &鈴木,2006)被定義為總體有效性的指標(biāo)包含效率、可靠性和可用性。這兩個(gè)引用定義包括并行關(guān)于可靠性和可用性,雖然可用性包括可靠性和可維護(hù)性(Ivezic′,Tanasijevic′,& Ignjatovic′,2008)。因此它可以商定有效性是影響可靠性、可維護(hù)性的功能?？煽啃韵到y(tǒng)不斷的被定義為特征保持操作abilitywithin允許的差異極限在現(xiàn)在;可維護(hù)性的能力是預(yù)防和發(fā)現(xiàn)故障及損壞,系統(tǒng)更新通過參加技術(shù)和操作能力和功能維修,功能實(shí)現(xiàn)功能的程度要求,即調(diào)整環(huán)境,或更準(zhǔn)確系統(tǒng)運(yùn)行的條件。
監(jiān)測(cè)的可靠性和可維護(hù)性是常見的監(jiān)控時(shí)間的狀態(tài)顯示(圖1)可靠性和可維護(hù)性的函數(shù)可以確定,以及操作的平均時(shí)間和平均時(shí)間相關(guān)。主要問題出現(xiàn)在形成時(shí)間的照片數(shù)據(jù)監(jiān)控和記錄。在現(xiàn)實(shí)條件的機(jī)器應(yīng)該連接到信息系統(tǒng)將準(zhǔn)確記錄每一個(gè)失敗、持續(xù)時(shí)間和修復(fù)程序。這通常是昂貴或簡(jiǎn)易監(jiān)測(cè)機(jī)器的性能,即關(guān)閉的,是不精確的。此外,提供的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)處理時(shí)間的狀態(tài)要求所有的機(jī)器在平等的條件下工作,這是難以實(shí)現(xiàn)。至于技術(shù)體系的功能,沒有共同的方法測(cè)量和量化。這在本文的原因,為了評(píng)估的有效性, 將使用專業(yè)知識(shí)和分析機(jī)器判斷工作的工作過程。應(yīng)用專業(yè)知識(shí)判斷主要用于文學(xué),主要是為數(shù)據(jù)處理和評(píng)估的技術(shù)系統(tǒng)而言:風(fēng)險(xiǎn)(Li 廖,2007)、安全(王2000;王、楊、&森1995)或可靠性，用專業(yè)知識(shí)判斷自然的語言形式。因此,數(shù)學(xué)和邏輯概念模型進(jìn)行處理的經(jīng)驗(yàn)判斷,即計(jì)算的語言描述,模糊集合理論使用(Klir &元,1995;枝,1996)。應(yīng)用模糊今天集代表了最常用的工具之一各領(lǐng)域解決問題的優(yōu)化(黃顧,&杜,2006)和識(shí)別(陳,1996)過程問題。Cai(1996)提出了不同的概述應(yīng)用程序方面的模糊方法在系統(tǒng)失敗工程,這是一個(gè)接近效能評(píng)估問題。應(yīng)用模糊邏輯理論和專家系統(tǒng)(遼、一般2011;Liebowitz,1988)也用于解決優(yōu)化問題的農(nóng)業(yè)機(jī)械領(lǐng)域。(Abbaspour-Fard Rohani & Abdolahpour,2011)的基礎(chǔ)上神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用程序,在拖拉機(jī)預(yù)測(cè)失敗。(Yu,你們&趙,2010)模糊數(shù)學(xué)、可靠性理論和多目標(biāo)優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用設(shè)計(jì)拖拉機(jī)最終傳動(dòng)。機(jī)器的可預(yù)測(cè)性和可靠性,顯著依賴于其有效性的技術(shù)系統(tǒng)。本文的觀點(diǎn)是根據(jù)模糊集理論的利用率建立模型的有效性。從而說明模糊集是用于分析可靠性、可維護(hù)性和功能表現(xiàn)(部分指標(biāo)的有效性)以及為他們?nèi)谌胄?。他們的工作是以這種有效模型質(zhì)量的方式評(píng)估技術(shù)系統(tǒng)。模型可以作為標(biāo)準(zhǔn)購買決策相關(guān)的任何程序,系統(tǒng)的操作或維護(hù),修理的預(yù)測(cè)和維護(hù)成本。質(zhì)量和功能的建議模型有效性的確定農(nóng)業(yè)所示機(jī)械、拖拉機(jī)。
2?；谀：挠行员憩F(xiàn)評(píng)估理論
數(shù)學(xué)和概念模型的有效性評(píng)估實(shí)際上是在兩個(gè)步驟:總結(jié)模糊命題的部分的效性指標(biāo);模糊提到的分成一個(gè)指標(biāo)——合成。模糊命題過程為代表的聲明,包括語言變量基于可用的信息技術(shù)系統(tǒng)。在這個(gè)意義上它必須定義語言的名字變量,代表不同的等級(jí)的效果考慮技術(shù)系統(tǒng)和定義的模糊集描述提到的變量。作文是一個(gè)模型,它提供了影響結(jié)構(gòu)有效性性能的指標(biāo)。
2.1。模糊模型解決問題
第一步創(chuàng)建的模糊有效性模型(E)評(píng)估本身和定義語言變量以及可靠性(R)、可維護(hù)性(M)和功能(F)有關(guān).許多語言變量,它可以發(fā)現(xiàn)最大數(shù)量的理性,人類可辨認(rèn)的表達(dá)式可以同時(shí)識(shí)別(王et al .,1995)。然而,識(shí)別的考慮甚至較小的特征數(shù)量的變量可以有用,因?yàn)閷＜业呐袛?Ivezic′et al .,2008)模糊集的靈活性一般包括過渡現(xiàn)象。根據(jù)以上,五個(gè)語言變量為代表的有效性表現(xiàn)包括:窮,充足,平均,和優(yōu)秀。這些語言形式變量給出適當(dāng)?shù)娜悄：?Klir 元,1995),圖2所示。
在圖2中,j = 1,。實(shí)際上,5代表的計(jì)量單位有效性。因此,部分指標(biāo)的有效性:R、M和F,隸屬函數(shù)l:在下一步中,執(zhí)行max-min組成。馬克斯-敏成分,也稱為悲觀,經(jīng)常用于模糊代數(shù)作為一個(gè)綜合模型(Ivezic′et al .,2008;Tanasijevic et al .,2011;王王et al .,1995;2000)。這個(gè)想法是為了讓整體評(píng)估(E)等于部分虛擬代表評(píng)估。這評(píng)估被確定為之間的最好的一個(gè)最壞的打算部分成績(jī)(R、M或F)。
它可以得出的結(jié)論是,所有的元素(R、M和F)E有同等影響E,max-min組成以并行方式被使用,這將部分的到綜合指標(biāo)。在文學(xué)(Ivezic′et al .,2008;etal .,1995)max-min成分通過運(yùn)營商”和“和”或“提供一個(gè)優(yōu)勢(shì)在其他的某些元素在合成的過程中,也使用。
準(zhǔn)確地說,如果我們看看三個(gè)部分指標(biāo),即他們的隸屬函數(shù)(1),可以使C:= j3 = 53組合
的隸屬度函數(shù)。每一種組合代表一個(gè)可能的合成效果評(píng)估(E)。
這個(gè)表達(dá)式(6)有必要映射回E模糊集(圖2)。最佳(王et al .,1995),用于轉(zhuǎn)換方法E描述(6)形成定義等級(jí)的會(huì)員模糊集:貧窮、充足,平均,和優(yōu)秀的好。這個(gè)過程被公認(rèn)為識(shí)別。最佳方法是使用距離E(d)之間通過“max-min”成分(6)和每個(gè)人E表達(dá)式(根據(jù)圖2)來表示的程度E是確認(rèn)每個(gè)模糊集的有效性(圖2)。越接近勒(6)是第i個(gè)語言變量,小迪。距離di等于零,如果勒(6)只是第i個(gè)相同隸屬度函數(shù)的表達(dá)式。在這種情況下,E不應(yīng)該評(píng)估其他表達(dá)式,由于這些表達(dá)式的排他性。假設(shè)迪民(i = 1,。,5)是最小的距離對(duì)Ej,讓a1,。,a5代表相對(duì)的倒數(shù)距離(計(jì)算相應(yīng)的比率距離di(7)和迪民提到的值)。然后,人工智能
:
1.一個(gè)說明性的例子
作為一個(gè)說明性的例子對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械的評(píng)價(jià)有效性,比較分析三個(gè)拖拉機(jī)A1 B2、本文給出和C2。
在拖拉機(jī)7.146 l發(fā)動(dòng)機(jī)LO4V TCD 2013安裝。謝謝從35%的扭矩儲(chǔ)備,拖拉機(jī)是能夠滿足所有需求預(yù)期表現(xiàn)最差的農(nóng)業(yè)操作在農(nóng)業(yè)?？偼侠瓩C(jī)質(zhì)量是16000公斤。根據(jù)經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織(代碼2)報(bào)告最大動(dòng)力輸出軸功率測(cè)量在2200轉(zhuǎn)243千瓦的燃油消耗率嗎198 g /千瓦小時(shí)(ECE-R24)。發(fā)動(dòng)機(jī)的最大扭矩1482海里在引擎1450 rpm的政權(quán)。傳動(dòng)裝置是精心“不一樣的”傳達(dá)。事業(yè)聯(lián)動(dòng)機(jī)制是一個(gè)類別II / III與提升11800公斤。
在拖拉機(jī)B2和C2 8.134 l發(fā)動(dòng)機(jī)6081 hrw37 JD安裝,儲(chǔ)備扭矩的40%,這能夠滿足所有的拖拉機(jī)需求預(yù)期表現(xiàn)最差的農(nóng)業(yè)在農(nóng)業(yè)操作。拖拉機(jī)總重量是14000公斤。根據(jù)經(jīng)合組織(代碼2)報(bào)告最大的權(quán)力來衡量動(dòng)力輸出軸在2002轉(zhuǎn)217千瓦燃料消耗率193克/千瓦小時(shí)(ECE-R24)。在發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩1320海里轉(zhuǎn)速為1400 rpm。傳播是“AutoPower。聯(lián)動(dòng)機(jī)制是一個(gè)類別II / III 10790丹的提升力。
兩個(gè)模型都是電子控制拖拉機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)和燃料供給系統(tǒng),滿足排放法規(guī)。從提交的技術(shù)特點(diǎn)的拖拉機(jī),B和C看到所有三個(gè)拖拉機(jī)全功能forperforming困難操作不同的農(nóng)業(yè)技術(shù)生產(chǎn)。拖拉機(jī)B和C有相同的技術(shù)特征,和實(shí)踐是相同的類型和模式,除了拖拉機(jī)B進(jìn)入操作在2007年5月,一輛拖拉機(jī)C 6月2007年。一輛拖拉機(jī)實(shí)驗(yàn)農(nóng)場(chǎng),這是技術(shù)文檔的基本模型,在7月份進(jìn)入操作2009年。保持農(nóng)業(yè)技術(shù)的主要任務(wù)提供功能和機(jī)器的可靠性。維護(hù)所有三個(gè)拖拉機(jī)是通過機(jī)器商店所擁有的用戶升級(jí)選擇。
十個(gè)工程師(分析師)致力于維護(hù)和操作拖拉機(jī)的采訪。他們?cè)u(píng)價(jià)R,D和F表1中給出。首先,拖拉機(jī)是計(jì)算的有效性。可以看出可靠性是由十的分析師評(píng)為優(yōu)秀(6/10 = 0.6),平均三(0.3)和一樣好(0.1)。以這種方式獲得評(píng)估R在表單中，在下一步中,這些評(píng)估是映射在模糊集(圖1)為了獲得評(píng)估(1)。例如,可靠性在這個(gè)例子中確定(11),它是語言0.6變量?jī)?yōu)秀加入重量。
因此,模糊集優(yōu)秀定義為:Rexc=(1/0,1/0,1/0,4/0.25 5/1.0)(據(jù)嗎圖1)。這樣的特定的值模糊集優(yōu)秀Rexc0.6 =(1 / 0.6(0),2 / 0.6(0),3 / 0.6(0),4 /(0.25 - 0.6),5 /(1.0 - 0.6)}。剩下的四個(gè)語言變量被以同樣的方式對(duì)待。最后對(duì)于每個(gè)j = 1,。5具體隸屬度函數(shù)(最后一行,表2)被添加到最后拖拉機(jī)可靠性模糊形式(1):這些fuzzificated評(píng)估(11)和(12)是合成所必需的評(píng)估的有效性,使用max-min邏輯。在這種情況下可以使C = 53 = 125組合,走出48的結(jié)果。
第一個(gè)結(jié)果是組合2-2-3:E2-2-3(0.025,0.05,0.125),哪里X2-2-3 =(2 + 2 + 3)/ 3 = 2(四舍五入為整數(shù))。最小值的隸屬度函數(shù)這一結(jié)果的是0.025。其他的結(jié)果和相應(yīng)的我的值如表3所示。所有這些結(jié)果都可以圍繞尺寸X = 2、3、4和5。拖拉機(jī)在很大程度上為0.30065(與30%)評(píng)估那么好,拖拉機(jī)在很大程度上0.27538(27.5%)評(píng)估一樣好,而拖拉機(jī)C在很大程度上為0.25468平均(25.5%)評(píng)估。它可以得出的結(jié)論是,C是最糟糕的,當(dāng)拖拉機(jī)只是稍微比B,特別是如果我們看到的評(píng)估為優(yōu)秀的28.8%,而B的程度23.8%的程度。分析了拖拉機(jī)可以提出的有效性如圖3。,它可以更清楚地看到,拖拉機(jī)的最大的效果。如果這個(gè)評(píng)估(EA,EB,EC)defuzzificated是重心點(diǎn)計(jì)算- Z(Bowles & Pelaez,1995),我們得到了評(píng)估的效果如下:
這就意味著在1 - 5(即從貧困的規(guī)模優(yōu)秀)拖拉機(jī)是最好的和拖拉機(jī)C是最壞的打算。驗(yàn)證的實(shí)現(xiàn)結(jié)果,統(tǒng)計(jì)分析的可用性,像家庭與有效性概念,已經(jīng)被使用。那在我們的模型顯示,拖拉機(jī)是最好的,和C的壞的效果。在現(xiàn)實(shí)中,如果我們分析的可用性,它是看到2904 moto-hours拖拉機(jī)在工作3130年可用moto-hours;如果10000 moto-hours計(jì)算,在9244年的工作將花費(fèi)moto-hours。拖拉機(jī)B的10004年moto-hours可用,它花9069moto-hours在工作,和拖拉機(jī)C 9981可用moto-hours花了9045年的工作。實(shí)驗(yàn)表明,更可靠和有效的拖拉機(jī)是少是延遲。在某種程度上,這個(gè)初始的優(yōu)勢(shì)消滅更糟糕的物流交付備件的時(shí)候涉及到拖拉機(jī),拖拉機(jī)a . 1100年moto-hours工作可憐的物流在維護(hù)希望8個(gè)工作日, 一個(gè)給定的拖拉機(jī)和它極大地影響了可維護(hù)性的下降帶來的好處,因此相同的效率(內(nèi)部技術(shù)PKB)總剝削的下降。
1.結(jié)論
本文提出一種模型有效性的評(píng)估技術(shù)系統(tǒng)、精確農(nóng)業(yè)機(jī)械、基于模糊集理論。表現(xiàn)作為整體的有效性指標(biāo)系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量,即為整個(gè)測(cè)量技術(shù)系統(tǒng)的可用性?？煽啃?、可維護(hù)性和功能表演已經(jīng)公認(rèn)的有效性參數(shù)或指標(biāo)。語言可以被任命為形式所有提到的共同特征指標(biāo)。因此模糊集理論出現(xiàn)自然工具建模的有效性。在本文中,應(yīng)用模糊集理論,這是必要的定義:語言變量及其描述隸屬函數(shù)、模糊規(guī)則的組成和模型集成和去模糊化。模糊的成分即max-min邏輯已經(jīng)被用于集成的有效性指標(biāo)有效性的整體性能,最適合集成的方法模糊集的隸屬函數(shù)和質(zhì)心點(diǎn)去模糊化的模糊數(shù)的計(jì)算數(shù)值。Max-min組合模型,它暴露在這篇文章中,沒有以這種方式處理相應(yīng)的文獻(xiàn)。另外,在案例研究中,模型的模糊化的問卷調(diào)查的結(jié)果,它代表的正是所積累的方式工程師的知識(shí)和技能。
提出的模型可以作為一個(gè)簡(jiǎn)單的工具的快速估計(jì)的有效性即為農(nóng)業(yè)服務(wù)的質(zhì)量機(jī)械、基于專家判斷和估計(jì)。在同時(shí),該模型不需要復(fù)雜的IT基礎(chǔ)設(shè)施。分析實(shí)現(xiàn)模糊集和適當(dāng)?shù)哪：行钥煽啃?、可維護(hù)性和功能表現(xiàn)可以糾正措施的指導(dǎo)購買的方向嗎的設(shè)備,結(jié)構(gòu)調(diào)整,改變的維護(hù)政策或管理/運(yùn)營商變更
本文具體分析了三個(gè)拖拉機(jī),標(biāo)志著一個(gè)B和C,這表明更高效的拖拉機(jī)越頻繁宕機(jī)。在某種程度上,這種最初的優(yōu)勢(shì)就終止了窮交付備件物流。
感謝
研究工作得到了塞爾維亞共和國教育部和科學(xué)界的支持。
塔里木大學(xué)
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）中期檢查記錄表
2016年4月18日
學(xué)生姓名
申波
班級(jí)
農(nóng)機(jī)16-3班
課題名稱
自走式噴桿噴霧機(jī)
課題完成進(jìn)度（學(xué)生自述）
1.三維圖已經(jīng)基本完成；
2.二維圖用solidworks軟件導(dǎo)出尚未開始修改；
3.畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書已經(jīng)開始，已將部分裝置的設(shè)計(jì)寫出
存在的問題及整改措施（學(xué)生自述）
1. 三維圖中分水器及后面的分液管、噴頭沒有畫出，后期需要將其補(bǔ)充完整；
2. 由于二維圖是用三維軟件導(dǎo)出，存在一定的問題，后期需要進(jìn)行仔細(xì)的修改；
3. 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書不全，缺少計(jì)算和參考文獻(xiàn)，后期需要繼續(xù)完成
指導(dǎo)教師意見（課題進(jìn)展情況、優(yōu)缺點(diǎn)、整改措施等）
指導(dǎo)教師簽名
年 月 日
學(xué)院意見
負(fù)責(zé)人簽名
年 月 日
塔里木大學(xué)
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書
學(xué)院
機(jī)械電氣工程學(xué)院
班級(jí)
農(nóng)機(jī)16-3
學(xué)生姓名
申波
學(xué)號(hào)
8031212324
課題名稱
自走式噴桿噴霧機(jī)
起止時(shí)間
2015年10月15日——2016年05月28日（共14周）
指導(dǎo)教師
蘭海鵬
職稱
講師
課題內(nèi)容
設(shè)計(jì)一種自走式噴桿噴霧機(jī)械，并對(duì)其關(guān)鍵部件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，以達(dá)到通用性好、造價(jià)便宜、操作安全的目的。
擬定工作進(jìn)度（以周為單位）
2015年11月5日-11月25日，查閱相關(guān)資料、文獻(xiàn)，撰寫開題報(bào)告。
2015年11月26日-2016年1月20日，完成機(jī)器草圖設(shè)計(jì)。
2016年1月21日-4月17日，繪制機(jī)器各零部件圖。
2016年4月18日，中期檢查。
2016年4月19日-5月9日，完成各零部件圖，裝配圖，撰寫設(shè)計(jì)說明書。
2016年5月10日，審閱畢業(yè)設(shè)計(jì)相關(guān)資料。
2016年5月11日-5月24日，修改設(shè)計(jì)，準(zhǔn)備答辯。
主要參考文獻(xiàn)
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任務(wù)下達(dá)人（簽字）
年 月 日
任務(wù)接受人意見
任務(wù)接受人簽名
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注：1、此任務(wù)書由指導(dǎo)教師填寫，任務(wù)下達(dá)人為指導(dǎo)教師。
2、此任務(wù)書須在學(xué)生畢業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)開始前一周下達(dá)給學(xué)生本人。
3、此任務(wù)書一式三份，一份留學(xué)院存檔，一份學(xué)生本人留存，一份指導(dǎo)教師留存。
卷卷內(nèi)內(nèi)資資料料一一覽覽表表序序 號(hào)號(hào)題題 名名頁頁 碼碼備備注注1畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）定稿2畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書3畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開題報(bào)告4中期檢查記錄表5指導(dǎo)教師（評(píng)閱）打分表6答辯情況記錄表7綜合成績(jī)?cè)u(píng)定表8圖紙
2016屆畢業(yè)生
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）資料
學(xué)生姓名 申 波
學(xué) 號(hào) 8031212324
所屬學(xué)院 機(jī)械電氣化工程學(xué)院
專 業(yè) 農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化
班 級(jí) 16-3
機(jī)械電氣化工程學(xué)院制
自走式噴桿噴霧機(jī)
申 波 蘭海鵬
（塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院， 阿拉爾 843300）
摘 要：噴霧機(jī)是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)必不可少的農(nóng)業(yè)機(jī)械，不同的地區(qū)不同的作物對(duì)噴霧機(jī)的要求也不一樣導(dǎo)致生產(chǎn)噴霧機(jī)的企業(yè)多、品牌多、型號(hào)多、產(chǎn)品故障多的現(xiàn)象出現(xiàn)。同時(shí)因?yàn)橘|(zhì)量等的原因，導(dǎo)致農(nóng)藥的利用率降低，漏水，不噴霧，密封性等現(xiàn)象嚴(yán)重威脅的人們的生命安全。而噴藥的不均勻，不僅浪費(fèi)農(nóng)藥，而且影響糧食作物的產(chǎn)量，過多的農(nóng)藥殘留更是時(shí)刻在影響國人的體質(zhì)。同時(shí)國內(nèi)的噴霧機(jī)械遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于國外，外國的大型噴霧機(jī)械不適合小農(nóng)經(jīng)濟(jì)，人多田少的我國國情；單純的引進(jìn)國外的產(chǎn)品，不僅不利于我國的植保機(jī)械的發(fā)展，過高的價(jià)格也導(dǎo)致農(nóng)民的購買愿望不強(qiáng)；過于精密的結(jié)構(gòu)以及復(fù)雜的操作，導(dǎo)致農(nóng)民在使用的過程中，出現(xiàn)操作困難以及故障維修的不及時(shí)等問題。本文設(shè)計(jì)的自走式噴桿噴霧機(jī)是一種間距可調(diào)式噴霧機(jī)，可以用于大豆、玉米、小麥等多種作物。本次設(shè)計(jì)能使噴桿噴霧機(jī)的應(yīng)用范圍以及應(yīng)用人群都大大提升，同時(shí)保證打藥過程中農(nóng)藥的利用率以及均勻度。本設(shè)計(jì)的主要通過對(duì)原始數(shù)據(jù)的分析、方案的論證比較與選擇完成了噴霧機(jī)的總體設(shè)計(jì)，調(diào)距結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)以及傳動(dòng)方案的選擇等內(nèi)容，使設(shè)計(jì)具有了更樸實(shí)的使用價(jià)值。
關(guān)鍵詞：自走式；可調(diào)距；噴霧機(jī)；
中圖分類號(hào)： 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
0 引言
“國以民為本，民以食為天”，中國不僅是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國，而且是一個(gè)人口大國，創(chuàng)造了以百分之五的土地養(yǎng)了全世界百分之二十人口的奇跡，但是中國距離世界農(nóng)業(yè)強(qiáng)國還有很大的差距。國家近年來是越來越重視“三農(nóng)”問題，但可耕地面積持續(xù)減少的情況依然很不容樂觀。我國四大糧食作物小麥、稻谷、玉米、馬鈴薯仍保持供需“緊平衡”的形勢(shì)下，到目前為止市場(chǎng)對(duì)農(nóng)化產(chǎn)品的需求不會(huì)改變。這就要求我們需要糧食作物的高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)，以滿足人們的日常需求。這時(shí)候植保機(jī)械的重要性就體現(xiàn)出來了。植物保護(hù)是保證農(nóng)業(yè)高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)，奪取全面豐收的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，而植保機(jī)械則是實(shí)現(xiàn)這一目的必不可少的生產(chǎn)工具。加快推進(jìn)植保機(jī)械化，提高植物病蟲草害防治能力已成為保障我國糧食安全和促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。
植保機(jī)械中使用頻率最高的就是噴桿噴霧打藥機(jī)械。國外的大型先進(jìn)性噴霧機(jī)械，對(duì)于保證作物的生長(zhǎng)高產(chǎn)具有重要作用，但是由于其昂貴的價(jià)格以及操作的復(fù)雜性等原因，導(dǎo)致我國噴桿噴霧機(jī)的保有量不高。噴桿噴霧機(jī)是以發(fā)動(dòng)機(jī)為動(dòng)力，裝有橫噴桿或吊桿（豎噴桿）的噴霧機(jī)，可以廣泛用于作物的播前、苗前土壤處理、化學(xué)處理草害和病蟲害防治等作物生長(zhǎng)的各個(gè)時(shí)期。噴桿噴霧機(jī)移動(dòng)方便、噴幅寬、噴灑均勻、效率高，是一種理想的大田作物植保機(jī)械，在我國廣大農(nóng)業(yè)地區(qū)發(fā)揮著巨大的作用。
本文設(shè)計(jì)的自走式噴桿噴霧機(jī)是一種間距可調(diào)式噴霧機(jī)，可以用于大豆、玉米、小麥等多種作物。本次設(shè)計(jì)能使噴桿噴霧機(jī)的應(yīng)用范圍以及應(yīng)用人群都大大提升，同時(shí)保證打藥過程中農(nóng)藥的利用率以及均勻度。本設(shè)計(jì)的主要通過對(duì)原始數(shù)據(jù)的分析、方案的論證比較與選擇完成了噴霧機(jī)的總體設(shè)計(jì)，調(diào)距結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)以及傳動(dòng)方案的選擇等內(nèi)容。
1 設(shè)計(jì)原理及機(jī)構(gòu)
1.1 設(shè)計(jì)原理
本產(chǎn)品適合于小地塊小工作量噴霧，不僅操作方便，省時(shí)省力，還可以根據(jù)不同作物以及作物不同時(shí)期的要求，對(duì)其進(jìn)行一定的自由調(diào)整。后輪支架調(diào)節(jié)范圍為范圍為1200～2000mm。對(duì)不同作物可選擇最佳工作間距，較好地解決了噴霧機(jī)對(duì)不同作物適應(yīng)性，工作效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，造價(jià)低。
1.2 總體設(shè)計(jì)
自走式噴桿噴霧機(jī)結(jié)構(gòu)示意如圖1-1所示。
1.滑輪2.藥箱3.密封結(jié)構(gòu)4.車座5.方向盤6.發(fā)動(dòng)機(jī)
7.螺栓斗8.前輪9.行走箱10.隔膜泵11.后輪支架12.后輪13.升降架
圖1-1噴桿噴霧機(jī)機(jī)的整體結(jié)構(gòu)示意圖
機(jī)具與8.5/3600的汽油機(jī)配套使用。作業(yè)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)過皮帶輪將動(dòng)力傳輸?shù)阶兯傧洌兯傧漭敵鰟?dòng)力分為兩部分：一部分經(jīng)過行走箱將動(dòng)力傳輸?shù)角拜喒┬凶唑?qū)動(dòng)；另一部分通過傳送軸驅(qū)動(dòng)隔膜泵，將藥液從藥箱經(jīng)過過濾器吸入液泵內(nèi)，加壓后經(jīng)調(diào)壓閥進(jìn)入分水器，分別輸入三段噴桿及回液管，進(jìn)入噴桿的藥液經(jīng)過防滴閥、過濾網(wǎng)，由噴頭霧化后噴出。升降結(jié)構(gòu)可以根據(jù)作物的不同調(diào)節(jié)噴嘴工作高度。
主要技術(shù)參數(shù)如下：
藥箱容量450L
主機(jī)寬度/ mm：550
防治效率/（畝/小時(shí)）：36
后輪輪距/mm：1200～2000
噴幅m：6/8
過濾系統(tǒng)：三級(jí)過濾（加液口、泵前、噴頭處）
攪拌方式：回水?dāng)嚢?
噴頭類型：縫隙式扇形噴頭
噴頭霧錐角：1100
2 關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)
2.1機(jī)架設(shè)計(jì)
考慮到噴藥機(jī)作業(yè)的通過性能，機(jī)架的形狀設(shè)計(jì)成門字形，側(cè)翼行走與橫梁采用可移動(dòng)設(shè)計(jì)，采用螺栓固定。在其后方固定噴桿升降裝置以及噴霧噴藥裝置，前方放置噴霧機(jī)的藥箱，藥箱前方裝有車座，上方懸掛有密封裝置，下方固定隔膜泵，充分利用了機(jī)器的空間。隔膜泵的動(dòng)力傳輸則是采用了萬向節(jié)和傳動(dòng)軸的結(jié)合，方便前面轉(zhuǎn)向裝置轉(zhuǎn)向的進(jìn)行。轉(zhuǎn)向裝置前面則是變速和動(dòng)力裝置，動(dòng)力裝置通過行走箱與下方的車輪連接。根據(jù)各部分的重量分配和幾何尺寸，經(jīng)過計(jì)算，機(jī)架用10號(hào)槽鋼，后橫梁用22號(hào)槽鋼焊接而成，為減少焊接變形，要求采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊分段焊接，并進(jìn)行整體退火處理。
2.2后輪支架設(shè)計(jì)
后輪支架在噴桿噴霧機(jī)的整體結(jié)構(gòu)中占有重大地位，但是目前現(xiàn)有的后輪支架，沒有實(shí)現(xiàn)在可調(diào)節(jié)間距的情況下，絕有足夠的強(qiáng)度作業(yè)。一般是側(cè)裝式，軸的一方與車輪連接，一方與后亂后輪支架連接，導(dǎo)致后輪支架的強(qiáng)度降低，影響噴霧機(jī)的壽命，威脅駕駛員的生命安全?，F(xiàn)在我設(shè)計(jì)了騎跨式后輪支架，在增加強(qiáng)度的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)后輪間距的可調(diào)節(jié)。有利于擴(kuò)大噴霧記得應(yīng)用范圍，提高噴霧機(jī)的利用率，降低作業(yè)成本。
2.3傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)選擇
各軸段的直徑所需要的軸徑與軸上的載荷的大小有關(guān)。在初步確定其直徑的同時(shí)，還通常不知道支反力的作用點(diǎn)，不能確定其彎矩的大小及分布情況。因此還不能按軸上的所受的具體載荷及其引起的應(yīng)力來確定主軸的直徑。但是，在對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之前，通常能求主軸的扭矩。所以，先按軸的扭矩初步估計(jì)所要的軸的直徑dmin。
dmin≥A3Pn
式中 P-軸傳遞的功率（Kw）
n-軸的轉(zhuǎn)速(r/min)
查表的A=126Kw
dmin=12638.53600=17.5mm
取整數(shù)dmin=18mm
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求真務(wù)實(shí) 自強(qiáng)不息,自走式噴桿噴霧機(jī),姓 名：申 波 學(xué) 號(hào)：8031212324 班 級(jí)：農(nóng)機(jī)16-3班 指導(dǎo)老師：蘭海鵬,,,,,,,,,,求真務(wù)實(shí) 自強(qiáng)不息,匯報(bào)內(nèi)容,課題研究的和意義,噴霧機(jī)現(xiàn)狀,總裝圖及工作原理,重要部件的設(shè)計(jì),總結(jié),1,,,,,求真務(wù)實(shí) 自強(qiáng)不息,2,課題研究的意義,據(jù)統(tǒng)計(jì)，農(nóng)作物在生長(zhǎng)期內(nèi)要噴施農(nóng)藥、葉面肥58次。目前，我國大部分農(nóng)村使用的施藥機(jī)械仍以手動(dòng)藥械為主，落后的施藥機(jī)械，造成了施藥人員工作環(huán)境惡劣、工作效率低、農(nóng)藥利用率不高和農(nóng)藥殘留污染環(huán)境等一系列問題。噴霧機(jī)是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)必不可少的農(nóng)業(yè)機(jī)械，不同的地區(qū)不同的作物對(duì)噴霧機(jī)的要求也不一樣導(dǎo)致生產(chǎn)噴霧機(jī)的企業(yè)多、品牌多、型號(hào)多、產(chǎn)品故障多的現(xiàn)象出現(xiàn)。同時(shí)因?yàn)橘|(zhì)量等的原因，導(dǎo)致農(nóng)藥的利用率降低，同時(shí)漏水，不噴霧，密封性不好等現(xiàn)象嚴(yán)重威脅的人們的生命安全，浪費(fèi)金錢。而噴藥的不均勻，不僅浪費(fèi)農(nóng)藥，而且影響糧食作物的產(chǎn)量，過多的農(nóng)藥殘留更是時(shí)刻在影響國人的體質(zhì)。 本設(shè)計(jì)在實(shí)現(xiàn)多用途、噴霧高精確度的同時(shí)，降低了造價(jià)，簡(jiǎn)化了噴桿噴霧機(jī)的結(jié)構(gòu)和操作，擴(kuò)大了噴霧機(jī)的使用范圍，同時(shí)降低了人工打藥對(duì)身體的傷害，其發(fā)展前景是十分廣闊的。,,,,,求真務(wù)實(shí) 自強(qiáng)不息,2,噴霧機(jī)使用現(xiàn)狀,,,,,,,求真務(wù)實(shí) 自強(qiáng)不息,2,噴霧機(jī)使用現(xiàn)狀,,,,,,,求真務(wù)實(shí) 自強(qiáng)不息,2,總裝圖,,,,,,,求真務(wù)實(shí) 自強(qiáng)不息,2,工作原理,,,自走式噴桿噴霧機(jī)的結(jié)構(gòu)件主要由家發(fā)動(dòng)機(jī)、齒輪轉(zhuǎn)向器、打藥機(jī)行走箱、升降架等機(jī)構(gòu)組成。當(dāng)噴霧機(jī)準(zhǔn)備工作前，首先檢查兩側(cè)可調(diào)節(jié)行走側(cè)翼上方固定螺栓是否鎖緊，展開噴藥機(jī)噴桿，試噴檢查噴頭工作是否正常。工作時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)過皮帶輪將動(dòng)力傳輸?shù)阶兯傧?，變速箱輸出?dòng)力分為兩部分：一部分經(jīng)過行走箱將動(dòng)力傳輸?shù)角拜喒┬凶唑?qū)動(dòng)；另一部分通過傳送軸驅(qū)動(dòng)隔膜泵，將藥液從藥箱經(jīng)過過濾器吸入液泵內(nèi)，加壓后經(jīng)調(diào)壓閥進(jìn)入分水器，分別輸入三段噴桿及回液管，進(jìn)入噴桿的藥液經(jīng)過防滴閥、過濾網(wǎng)，由噴頭霧化后噴出。升降結(jié)構(gòu)可以根據(jù)作物的不同調(diào)節(jié)噴嘴工作高度。,,,,,求真務(wù)實(shí) 自強(qiáng)不息,2,重要部件,,,,,,,求真務(wù)實(shí) 自強(qiáng)不息,3,總結(jié),（1）噴桿噴藥機(jī)操作方便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通用性好，使用壽命長(zhǎng)。 （2）提高藥物利用率，能起到在減少農(nóng)藥的用量的同時(shí)滿足作業(yè)要求用。 （3）制造價(jià)格便宜，容易普及。 （4）高度調(diào)節(jié)安全方便。 （5）維修方便及時(shí)，維修費(fèi)用低 （6）適用于多種作物，同一種作物的不同時(shí)期,,,,,求真務(wù)實(shí) 自強(qiáng)不息,,
塔里木大學(xué)
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）綜合成績(jī)?cè)u(píng)定表
學(xué)生姓名
申波
班級(jí)
農(nóng)機(jī)16-3班
論文（設(shè)計(jì)）題目
自走式噴桿噴霧機(jī)
評(píng)定項(xiàng)目
指導(dǎo)教師評(píng)分
（20%）
評(píng)閱教師評(píng)分
（20%）
答辯小組評(píng)分
（60%）
原始得分
（百分制）
86
84
75
按評(píng)分比例
折合得分
17.2
16.8
45
總分
79
等級(jí)
評(píng)定
根據(jù)指導(dǎo)教師、評(píng)閱教師、答辯專家組評(píng)審意見，經(jīng)綜合評(píng)定，該生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的等級(jí)為：
學(xué)院答辯委員會(huì)負(fù)責(zé)人（簽字）：
年 月 日
16 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)
自走式噴桿噴霧機(jī)
學(xué)生姓名 申 波
學(xué) 號(hào) 8031212324
所屬學(xué)院 機(jī)械電氣化工程學(xué)院
專 業(yè) 農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化
班 級(jí) 16-3
指導(dǎo)老師 蘭海鵬
日 期 2016.05
塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院制
前 言
“國以民為本，民以食為天”，中國不僅是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國，而且是一個(gè)人口大國，創(chuàng)造了以百分之五的土地養(yǎng)了全世界百分之二十人口的奇跡，但是中國距離世界農(nóng)業(yè)強(qiáng)國還有很大的差距。國家近年來是越來越重視“三農(nóng)”問題，但可耕地面積持續(xù)減少的情況依然很不容樂觀。我國四大糧食作物小麥、稻谷、玉米、馬鈴薯仍保持供需“緊平衡”的形勢(shì)下，到目前為止市場(chǎng)對(duì)農(nóng)化產(chǎn)品的需求不會(huì)改變。這就要求我們需要糧食作物的高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)，以滿足人們的日常需求。這時(shí)候植保機(jī)械的重要性就體現(xiàn)出來了。植物保護(hù)是保證農(nóng)業(yè)高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)，奪取全面豐收的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，而植保機(jī)械則是實(shí)現(xiàn)這一目的必不可少的生產(chǎn)工具。加快推進(jìn)植保機(jī)械化，提高植物病蟲草害防治能力已成為保障我國糧食安全和促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。
植保機(jī)械中使用頻率最高的就是噴桿噴霧打藥機(jī)械。國外的大型先進(jìn)性噴霧機(jī)械，對(duì)于保證作物的生長(zhǎng)高產(chǎn)具有重要作用，但是由于其昂貴的價(jià)格以及操作的復(fù)雜性等原因，導(dǎo)致我國噴桿噴霧機(jī)的保有量不高。噴桿噴霧機(jī)是以發(fā)動(dòng)機(jī)為動(dòng)力，裝有橫噴桿或吊桿（豎噴桿）的噴霧機(jī)，可以廣泛用于作物的播前、苗前土壤處理、化學(xué)處理草害和病蟲害防治等作物生長(zhǎng)的各個(gè)時(shí)期。噴桿噴霧機(jī)移動(dòng)方便、噴幅寬、噴灑均勻、效率高，是一種理想的大田作物植保機(jī)械，在我國廣大農(nóng)業(yè)地區(qū)發(fā)揮著巨大的作用。
大田農(nóng)作物中“機(jī)器背著人”噴霧作業(yè)最常見的就是采用大田噴桿噴霧機(jī)進(jìn)行噴霧作業(yè)。這種自走式噴桿噴霧方式作業(yè)效率高，農(nóng)藥沉積分布均勻，不僅適合大面積農(nóng)田的病蟲草害的防治需要，還適合大面噴灑植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的需要，是一種理想的適合大田作物的噴霧技術(shù)。我國植保機(jī)械生產(chǎn)廠家適時(shí)地研發(fā)推出了一批輕便大田噴桿噴霧機(jī)具，用于小麥、棉花、玉米、大豆等作物的除草劑、殺菌劑和殺蟲劑噴霧作業(yè)。隨著農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整和規(guī)?；潭鹊奶岣?，大田噴桿噴霧技術(shù)將會(huì)發(fā)揮越來越重要的作用。
本文設(shè)計(jì)的自走式噴桿噴霧機(jī)是一種間距可調(diào)式噴霧機(jī)，可以用于大豆、玉米、小麥等多種作物。本次設(shè)計(jì)能使噴桿噴霧機(jī)的應(yīng)用范圍以及應(yīng)用人群都大大提升，同時(shí)保證打藥過程中農(nóng)藥的利用率以及均勻度。本設(shè)計(jì)的主要通過對(duì)原始數(shù)據(jù)的分析、方案的論證比較與選擇完成了噴霧機(jī)的總體設(shè)計(jì)，調(diào)距結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)以及傳動(dòng)方案的選擇等內(nèi)容，使設(shè)計(jì)具有了更樸實(shí)的使用價(jià)值。
關(guān)鍵詞：自走式；可調(diào)距；噴霧機(jī)
目 錄
1緒論 1
1.1課題研究的意義 1
1.2國外噴霧機(jī)發(fā)展?fàn)顩r 1
1.3國內(nèi)噴桿噴霧機(jī)發(fā)展?fàn)顩r 2
1.4我國噴桿噴霧機(jī)的研究方向 4
1.5國內(nèi)外噴桿噴霧機(jī)存在的問題 5
1.6研究的內(nèi)容和方法 6
1.7預(yù)期目標(biāo) 6
1.6重點(diǎn)研究的關(guān)鍵問題及解決思路 6
1.7工作條件及解決方法 6
2噴桿噴霧機(jī)總體設(shè)計(jì) 7
2.1自走式噴桿噴霧機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理 7
2.2.機(jī)架設(shè)計(jì) 7
2.3駕駛座上方密封裝置的設(shè)計(jì) 8
2.4后輪支架的設(shè)計(jì) 8
2.5藥箱的設(shè)計(jì) 9
3噴霧機(jī)的典型類型及噴霧機(jī)關(guān)鍵部件的選擇 10
3.1噴霧機(jī)幾種典型類型 10
3.2噴頭的典型類型 10
3.3我國噴霧機(jī)械配套用的泵的典型類型 11
3.4噴霧機(jī)關(guān)鍵部件方案的選擇 12
4零部件的校核計(jì)算 12
4.1噴霧機(jī)噴頭數(shù)量的校核 12
4.2噴霧機(jī)噴量的調(diào)整和校準(zhǔn) 12
4.3噴霧機(jī)校準(zhǔn) 12
4.4齒輪轉(zhuǎn)向機(jī)處連接螺栓的校核 13
4.5傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)選擇 13
致 謝 15
參考文獻(xiàn) 16
塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)
1緒論
1.1課題研究的意義
據(jù)統(tǒng)計(jì)，農(nóng)作物在生長(zhǎng)期內(nèi)要噴施農(nóng)藥、葉面肥5～8次。目前，我國大部分農(nóng)村使用的施藥機(jī)械仍以手動(dòng)藥械為主，主要有手動(dòng)噴霧器、踏板式噴霧器等。在一些經(jīng)濟(jì)條件較好的地區(qū)，使用部分機(jī)動(dòng)植保機(jī)械，主要有擔(dān)架式噴霧機(jī)和背負(fù)式噴霧噴粉機(jī)。落后的施藥機(jī)械，造成了施藥人員工作環(huán)境惡劣、工作效率低、農(nóng)藥利用率不高和農(nóng)藥殘留污染環(huán)境等一系列問題。
就算是植保機(jī)械相對(duì)于內(nèi)地較為發(fā)達(dá)的兵團(tuán)，與發(fā)達(dá)國家相比仍存在著機(jī)型落后、施藥技術(shù)水平低等缺點(diǎn)。另外，植保機(jī)械和農(nóng)藥使用技術(shù)嚴(yán)重落后的現(xiàn)狀與高速發(fā)展的農(nóng)藥水平極不相稱，嚴(yán)重阻礙了農(nóng)作物病蟲草害的防治。現(xiàn)有噴霧機(jī)及噴灑部件不適合科學(xué)使用農(nóng)藥的要求，95％以上的噴霧機(jī)使用的還是空心圓錐霧噴頭。這些機(jī)械存在著工藝落后、不耐腐蝕、壽命短等缺點(diǎn)，總體質(zhì)量、性能及使用水平與發(fā)達(dá)國家差距較大，經(jīng)常出現(xiàn)農(nóng)藥飄失嚴(yán)重，農(nóng)藥分布不均勻的現(xiàn)象。農(nóng)藥的有效利用率最高還不到30%，農(nóng)藥的流失率卻達(dá)到70%以上，農(nóng)藥分布不均勻高達(dá)46.6%，不僅經(jīng)濟(jì)損失重大，也嚴(yán)重污染了環(huán)境，滿足不了現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要。而現(xiàn)在人們愈加重視飲食安全，導(dǎo)致我們對(duì)植保機(jī)械的要求更高了。
噴霧機(jī)是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)必不可少的農(nóng)業(yè)機(jī)械，不同的地區(qū)不同的作物對(duì)噴霧機(jī)的要求也不一樣導(dǎo)致生產(chǎn)噴霧機(jī)的企業(yè)多、品牌多、型號(hào)多、產(chǎn)品故障多的現(xiàn)象出現(xiàn)。同時(shí)因?yàn)橘|(zhì)量等的原因，導(dǎo)致農(nóng)藥的利用率降低，漏水，不噴霧，密封性等現(xiàn)象嚴(yán)重威脅的人們的生命安全。而噴藥的不均勻，不僅浪費(fèi)農(nóng)藥，而且影響糧食作物的產(chǎn)量，過多的農(nóng)藥殘留更是時(shí)刻在影響國人的體質(zhì)。同時(shí)國內(nèi)的噴霧機(jī)械遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于國外，外國的大型噴霧機(jī)械不適合小農(nóng)經(jīng)濟(jì)，人多田少的我國國情；單純的引進(jìn)國外的產(chǎn)品，不僅不利于我國的植保機(jī)械的發(fā)展，過高的價(jià)格也導(dǎo)致農(nóng)民的購買愿望不強(qiáng)；過于精密的結(jié)構(gòu)以及復(fù)雜的操作，導(dǎo)致農(nóng)民在使用的過程中，出現(xiàn)操作困難以及故障維修的不及時(shí)等問題。
本設(shè)計(jì)在實(shí)現(xiàn)多用途、噴霧高精確度的同時(shí)，降低了造價(jià)，簡(jiǎn)化了噴桿噴霧機(jī)的結(jié)構(gòu)和操作，擴(kuò)大了噴霧機(jī)的使用范圍，同時(shí)降低了人工打藥對(duì)身體的傷害，其發(fā)展前景是十分廣闊的。
1.2國外噴霧機(jī)發(fā)展?fàn)顩r
20世紀(jì)中期，農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)國家逐漸形成了以大農(nóng)場(chǎng)為主的規(guī)?；?jīng)營，農(nóng)業(yè)機(jī)械化得到全面、迅速的發(fā)展。農(nóng)作物的病蟲害防治和化學(xué)除草采用大型懸掛式牽引式噴桿噴霧機(jī)。其藥液容量400～3000L，噴幅達(dá)18～34m。棉花、水稻和牧草采用農(nóng)業(yè)專用飛機(jī)進(jìn)行噴藥。1912年，加拿大就有了噴灑農(nóng)藥的專用飛機(jī)。目前，美國擁有農(nóng)用飛機(jī)6000多架。日本以直升機(jī)為主，果樹和啤酒花等經(jīng)濟(jì)作物采用風(fēng)送式和高架噴霧機(jī)噴灑農(nóng)藥，形成了以大型植保機(jī)械和航空植保為主體的防治體系。
近年來，國外在植保機(jī)械上采用了系列新技術(shù)，大大改善了施藥效果。國外噴桿噴霧機(jī)的發(fā)展以歐美地區(qū)的發(fā)達(dá)國家為代表，其發(fā)展現(xiàn)狀體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
1.2.1大型化
使用大型噴桿噴霧機(jī)進(jìn)行大型農(nóng)場(chǎng)田間作物的病蟲害防治，噴幅在18m以上，甚至達(dá)到42m，藥箱容量為400～3000L，作業(yè)速度達(dá)8～10km/h，配套拖拉機(jī)功率在59～74kW以上。
1.2.2機(jī)、電、液一體化
在大、中型噴霧機(jī)上，噴桿的工作姿態(tài)、平衡與穩(wěn)定由液壓控制；對(duì)于作業(yè)速度與面積、噴霧壓力和噴霧量的監(jiān)測(cè)和調(diào)整，則采用計(jì)算機(jī)和電子控制。機(jī)械、電子和液壓技術(shù)的結(jié)合，使得作業(yè)效率和作業(yè)精準(zhǔn)性顯著提高。
1.2.3重視環(huán)境保護(hù)
在大、中型噴霧機(jī)上裝有過濾系統(tǒng)和防滴閥等，為控制霧滴的飄移，大力研究防飄噴頭、風(fēng)幕技術(shù)、靜電噴霧技術(shù)及霧滴回收技術(shù)等。噴霧機(jī)上采用的“少飄”噴頭可使漂移污染減少33%～60%，在噴霧機(jī)的噴桿上安裝防風(fēng)屏，可使霧滴漂移減少65%～81%。
1.2.4以人為本
農(nóng)藥防護(hù)駕駛室配備有農(nóng)藥保護(hù)設(shè)備和空氣凈化系統(tǒng)。農(nóng)藥保護(hù)設(shè)備能夠消除所有的粉塵、霉菌、沙子和空氣中傳播的過敏源?；瘜W(xué)離子在進(jìn)入外部和內(nèi)部空氣凈化系統(tǒng)時(shí)得到炭核過濾的預(yù)凈化，保證了駕駛員的身體健康不受侵害。
1.2.5智能化
很多不同類型的技術(shù)，如無線電技術(shù)、激光、機(jī)器視覺、GPS等正被研究用于農(nóng)用機(jī)械領(lǐng)域，其中GPS導(dǎo)航技術(shù)在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用已經(jīng)比較成熟。如美國約翰·迪爾4630噴霧機(jī)配備的智能化精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)，以GPS為基礎(chǔ)，包含導(dǎo)航、自動(dòng)駕駛、繪圖、噴藥自動(dòng)控制和噴桿位置調(diào)節(jié)等功能，并通過顯示器進(jìn)行智能化控制。該系統(tǒng)預(yù)先安裝了很多通用的噴霧機(jī)應(yīng)用軟件，其中包括平行跟蹤、衛(wèi)星導(dǎo)航、人工輔助駕駛功能、屏幕顯示噴藥作業(yè)地圖、變量噴藥和全功能文件管理功能。每一種功能都能使駕駛員更舒適、精準(zhǔn)、高效地進(jìn)行作業(yè)。噴霧機(jī)能自動(dòng)跟蹤、轉(zhuǎn)向并有重漏噴藥自動(dòng)糾正功能，可以自動(dòng)控制噴桿的開關(guān)。
1.3國內(nèi)噴桿噴霧機(jī)發(fā)展?fàn)顩r
我國自1950年開始引進(jìn)生產(chǎn)單筒式噴霧機(jī)和手搖式噴粉機(jī)，并于1974年開始用運(yùn)-5型農(nóng)用運(yùn)輸機(jī)進(jìn)行航空超低容量噴霧。目前僅有運(yùn)-5型、運(yùn)-11型飛機(jī)及小型蜜蜂-3型傘翼機(jī)上配裝超低容量噴霧裝置。我國農(nóng)用航空植保設(shè)備的保有量不足200架?！熬盼濉逼陂g，我國研制了系列低量噴頭和24m風(fēng)幕式噴桿噴霧機(jī)。南京林業(yè)大學(xué)從1999年開始在林業(yè)上進(jìn)行基于樹木圖像處理的精確農(nóng)藥施用技術(shù)的探索，并且利用實(shí)時(shí)系統(tǒng)進(jìn)行樹木特征圖像采集與處理?！笆濉逼陂g，我國研制出自動(dòng)對(duì)靶噴霧機(jī)，利用紅外線“電子眼”探測(cè)靶標(biāo)。果園自動(dòng)對(duì)靶靜電噴霧機(jī)利用紅外線傳感探測(cè)技術(shù)確定靶標(biāo)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)送靜電對(duì)靶噴霧。我國研制的設(shè)施農(nóng)業(yè)用的BT2000-Ⅲ自控施藥常溫?zé)熿F機(jī)采用微電腦控制技術(shù)，可在使用前自我設(shè)定轉(zhuǎn)向時(shí)間間隔和一周內(nèi)任何時(shí)段自動(dòng)施藥系統(tǒng)。我國很早就開始了靜電噴霧技術(shù)的研究，但至今未廣泛使用。近年來，我國引進(jìn)境外先進(jìn)技術(shù)，研制了3VB-16型氣壓背負(fù)式自動(dòng)噴霧機(jī)，該機(jī)以二氧化碳?xì)怏w為動(dòng)力源，無噪音，無污染，在部分地區(qū)得到使用。
目前，我國常用施藥機(jī)械仍是手動(dòng)或機(jī)動(dòng)噴霧噴粉機(jī)，包括手動(dòng)背負(fù)式噴霧器、手動(dòng)壓縮式噴霧器、手動(dòng)壓縮式噴霧器、背負(fù)式噴霧噴粉機(jī)、擔(dān)架式機(jī)動(dòng)噴霧機(jī)及小型機(jī)動(dòng)噴煙機(jī)等。其中，手動(dòng)植保機(jī)械占整個(gè)市場(chǎng)份額的80%左右。現(xiàn)在，我國的施藥方式仍以“大霧量、雨淋式”的噴霧為主，農(nóng)藥利用率只有20%～30%，其余70%～80%都沉降到地面和飄移到周圍環(huán)境中，不僅浪費(fèi)了資源，增加了農(nóng)民負(fù)擔(dān)，而且造成環(huán)境污染。
從總體看，目前我國噴桿噴霧機(jī)存在結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、技術(shù)性能落后、產(chǎn)品品種少、產(chǎn)品更新?lián)Q代周期長(zhǎng)等問題，噴霧機(jī)作業(yè)效率低，農(nóng)作物農(nóng)藥殘留超標(biāo)，環(huán)境污染嚴(yán)重。
我國噴桿噴霧機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀包括以下幾個(gè)方面：
1.3.1系列化程度低
噴桿噴霧機(jī)種類較少、型號(hào)單一，噴頭等重要噴灑部件系列化程度低，無法滿足不同作物、不同病蟲害的防治需要。用一種機(jī)型防治各種作物的病蟲草害，導(dǎo)致農(nóng)藥有效利用率低、農(nóng)藥浪費(fèi)嚴(yán)重、農(nóng)產(chǎn)品中農(nóng)藥殘留超標(biāo)環(huán)境污染嚴(yán)重、對(duì)操作者健康造成損害。
1.3.2.技術(shù)性能落后
與發(fā)達(dá)國家相比，目前國內(nèi)的噴桿噴霧機(jī)及其部件工藝和技術(shù)性能落后，制造質(zhì)量和外觀質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，可靠性差，壽命短。多數(shù)噴霧機(jī)仍舊使用空心圓錐霧噴頭，導(dǎo)致農(nóng)藥分布不均勻。噴頭材質(zhì)差，耐磨耐蝕性不高，霧化效果差。大部分泵沒有自動(dòng)卸壓功能，缺乏安全保障；泵中缸的材質(zhì)沒有防腐蝕功能。“十五”、“十一五”期間通過自主設(shè)計(jì)和技術(shù)引進(jìn)，開發(fā)了大、中型噴桿噴霧機(jī)系列產(chǎn)品，產(chǎn)品質(zhì)量、技術(shù)性能較好。相關(guān)科研院所與高校已開展了噴灑部件等基礎(chǔ)工作部件的研制開發(fā)，對(duì)于農(nóng)藥防飄移技術(shù)、靜電噴霧技術(shù)和基于機(jī)器視覺、GPS等現(xiàn)代高新技術(shù)的精確變量施藥技術(shù)的研究已有一定進(jìn)展。但是由于農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)承受能力有限，噴霧機(jī)的技術(shù)示范推廣跟不上噴霧機(jī)的研究開發(fā)，這些新機(jī)具、新技術(shù)的應(yīng)用多數(shù)仍然停留在試驗(yàn)研究階段，在化學(xué)防治中并未發(fā)揮主導(dǎo)作用。
1.4我國噴桿噴霧機(jī)的研究方向
1.4.1重點(diǎn)開展新型噴頭的研究
我國現(xiàn)有的噴頭品種較少，不能適應(yīng)不同農(nóng)藝對(duì)噴霧質(zhì)量的要求。為此必須研制專用的系列化的新型噴頭，以滿足不同的噴灑要求。采用不銹鋼、工程塑料、剛玉瓷等材料，優(yōu)化噴頭加工工藝水平，以霧型質(zhì)量、流量一致性等性能指標(biāo)，增加噴頭耐磨性、耐蝕性及使用壽命，以達(dá)到國際先進(jìn)水平。扇形霧噴頭組合是噴桿式噴霧機(jī)比較理想的噴頭組合方式，霧化好，組合后噴霧沉積均勻，特別適合噴桿噴霧機(jī)。新型防飄噴頭，可有效的減少飄移，也是應(yīng)重點(diǎn)開發(fā)的方向。
1.4.2.加強(qiáng)液泵的系列化
沒有一種泵對(duì)所有噴霧機(jī)和工作條件都是最好的。對(duì)于一臺(tái)噴霧機(jī)而言最好的泵是在經(jīng)濟(jì)的使用工作幅寬和需要的工作壓力下，能提供希望噴霧量的泵。液泵類型主要有柱塞泵、離心泵、滾子泵和隔膜泵等。在美國等地，采用滾子泵和離心泵較多。而在歐洲等國家大多采用隔膜泵。在日本則以柱塞泵為主，而我國則應(yīng)根據(jù)自身的特點(diǎn)，因地制宜地研制出各種類型的泵，并讓它們逐步形成系列。
1.4.3.加快混藥裝置的開發(fā)與推廣
目前國內(nèi)外的噴霧混藥裝置有以下幾種：預(yù)混式噴霧混藥裝置、射流噴霧混藥裝置、正壓式混藥裝置和農(nóng)藥直接注入系統(tǒng)。其中農(nóng)藥直接注入系統(tǒng)能在藥液處理及清洗方面更加安全、方便。而且方便靈活，可根據(jù)需要調(diào)節(jié)混藥比例?？商岣咿r(nóng)藥利用率，保護(hù)環(huán)境。開發(fā)和推廣農(nóng)藥直接注入系統(tǒng)十分必要。
1.4.4.研制多級(jí)過濾系統(tǒng)
先進(jìn)大中型噴霧機(jī)一般都具備4級(jí)過濾系統(tǒng)，從向藥液箱內(nèi)加水到藥液從噴頭噴出，中間經(jīng)過多次的過濾，采用有自潔能力的壓力過濾器安裝在系統(tǒng)中以提高過濾能力。設(shè)置過濾裝置避免了系統(tǒng)堵塞、.漏噴和霧化不良現(xiàn)象。國外大中型噴霧機(jī)一般都具備4級(jí)過濾系統(tǒng)，即在藥液箱加液口、加液斗和水源吸水頭處都裝有過濾網(wǎng)，在系統(tǒng)中還裝有一種自潔壓力過濾器。設(shè)置這4級(jí)過濾裝置避免了系統(tǒng)堵塞、漏噴和霧化不良現(xiàn)象。
1.4.5.大力解決滴漏問題
為解決噴霧機(jī)的滴漏問題，可以在噴頭上安裝球式防滴閥，但防滴閥的關(guān)閉壓力遠(yuǎn)低于管路中的殘壓，而且閥座和球體之間存在不可避免的制造誤差，故仍解決不了滴漏問題。也可以在噴霧機(jī)上配備一個(gè)換向閥，當(dāng)停止噴霧時(shí)，利用泵的吸力把管路中的藥液吸回。但這樣不僅使管路復(fù)雜，而且使泵脫水運(yùn)行，泵的工作條件惡化，嚴(yán)重影響泵的使用壽命。而回吸閥可以有效地防止作業(yè)過程中藥液的滴漏，在節(jié)約了農(nóng)藥的同時(shí)，還能有效地保護(hù)環(huán)境。
1.4.6.減少霧滴飄移
控制霧滴的飄移，提高藥液的附著率能減少農(nóng)藥流失、降低環(huán)境污染。目前在這方面可以采用靜電噴霧技術(shù)、風(fēng)幕技術(shù)、防飄噴頭、霧滴回收技術(shù)等。靜電噴霧技術(shù)是應(yīng)用高壓靜電使霧滴充電，在靜電場(chǎng)與氣流的作用下，帶電的霧滴作定向運(yùn)動(dòng)而吸附在作物上。霧滴充電后，葉背和植株下部的沉積量也增多。這就提高了農(nóng)藥的利用率，使防治效果有明顯的提高。目前小型靜電噴霧器已進(jìn)入實(shí)用階段，而大田用靜電噴霧機(jī)大多處于試驗(yàn)研究階段。霧滴漂移和沉降是噴藥過程中不可避免的問題。霧滴漂移和沉降嚴(yán)重時(shí)，引起的浪費(fèi)可達(dá)施藥量的70%～80%。少漂噴頭和防風(fēng)屏有效地解決了這一問題。少漂（LD）噴頭是在扇形噴頭后面安裝一孔片，使藥液環(huán)繞內(nèi)腔“渦動(dòng)”霧化成窄霧普霧滴，易漂移的霧滴大大減少。防風(fēng)屏則是輔助阻擋霧滴漂移和沉降的，有機(jī)械式和氣力式兩種。
風(fēng)幕技術(shù)是在噴桿上增加風(fēng)筒和風(fēng)機(jī)。噴霧時(shí)，在噴頭上方沿噴霧方向強(qiáng)制送風(fēng)，形成風(fēng)幕，增大了霧滴的穿透力。.而且在有風(fēng)(小于四級(jí)風(fēng))的天氣下工作，也不會(huì)發(fā)生霧滴飄移現(xiàn)象。但是風(fēng)幕技術(shù)不僅增加了成本，還使噴桿的懸掛和折疊機(jī)構(gòu)更加復(fù)雜，因此又開發(fā)了新型防飄噴頭。在霧滴防飄和提高附著率方面，防飄噴頭能達(dá)到與風(fēng)幕技術(shù)同樣的效果。循環(huán)噴霧機(jī)可把未被作物吸附的霧滴回收起來循環(huán)使用，可節(jié)省農(nóng)藥30%～40%。
1.5國內(nèi)外噴桿噴霧機(jī)存在的問題
我國研究噴桿噴霧機(jī)起步較晚發(fā)展緩慢，和發(fā)達(dá)國家相比勉強(qiáng)望其項(xiàng)背。目前市場(chǎng)上流行的一些噴霧機(jī)中，存在如下問題：
（1）噴頭的滴漏問題。噴霧機(jī)臨時(shí)停止噴霧時(shí)，噴頭前面管路中殘余的壓力不足導(dǎo)致藥液從噴頭滴出。
（2）通用性能差。沒有一種泵對(duì)所有的噴霧機(jī)和工作條件都是最好的。在美國等地，采用滾子泵和離心泵較多。而在歐洲等國家，大多采用隔膜泵。在日本則以柱塞泵為主，而我國則應(yīng)根據(jù)自身的特點(diǎn)，因地制宜地研制出各種類型的泵。
(3)機(jī)具性能不穩(wěn)定。噴桿噴霧機(jī)田間施藥過程中，特別是噴桿比較長(zhǎng)時(shí)，由路面起伏產(chǎn)生的外部激勵(lì)會(huì)導(dǎo)致噴桿產(chǎn)生振動(dòng)，造成重噴、漏噴現(xiàn)象的發(fā)生，從而影響噴霧沉積分布均勻性，縮短噴桿使用壽命。
（4）推廣力度不夠。我國在“十五”、“十一五”期間通過自主設(shè)計(jì)和技術(shù)引進(jìn)，開發(fā)了大、中型噴桿噴霧機(jī)系列產(chǎn)品，產(chǎn)品質(zhì)量、技術(shù)性能較好。但是由于農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)承受能力有限，噴霧機(jī)的技術(shù)示范推廣跟不上噴霧機(jī)的研究開發(fā)。
(5)作業(yè)成本偏高。我國噴桿噴霧機(jī)多數(shù)是單廠制造，尚未形成規(guī)模和系列，制造的工藝水平較低，成本高。因?yàn)閲婌F機(jī)具通用性差，不能實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用，導(dǎo)致生產(chǎn)企業(yè)設(shè)備利用率較低，設(shè)備配置的成本居高不下，噴霧作業(yè)成本也隨之增加。
1.6研究的內(nèi)容和方法
根據(jù)我國噴霧機(jī)械的發(fā)展?fàn)顩r和生產(chǎn)作業(yè)中的各種問題以及未來的噴霧機(jī)械的發(fā)展要求設(shè)計(jì)自走式噴桿噴霧機(jī)。自走式噴桿噴霧機(jī)主要由動(dòng)力輸入裝置、傳動(dòng)裝置、升降裝置、行走裝置、噴桿噴藥裝置等組成。其中，動(dòng)力裝置是由汽油發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)過變速器傳遞到輸出軸作用在前輪上。
先確定我國已有噴桿噴霧機(jī)的類型，根據(jù)已有噴桿噴霧機(jī)的原理及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)新型的自走式噴桿噴霧機(jī)機(jī)，使噴霧機(jī)能滿足家庭作業(yè)的要求。也就是噴桿噴霧機(jī)機(jī)要能工作穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，保證霧滴均勻等優(yōu)點(diǎn)。
1.7預(yù)期目標(biāo)
（1）噴桿噴藥機(jī)操作方便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通用性好，使用壽命長(zhǎng)。
（2）提高藥物利用率，能起到在減少農(nóng)藥的用量的同時(shí)滿足作業(yè)要求用。
（3）制造價(jià)格便宜，容易普及。
（4）高度調(diào)節(jié)安全方便。
（5）維修方便及時(shí)，維修費(fèi)用低
1.6重點(diǎn)研究的關(guān)鍵問題及解決思路
該噴霧機(jī)機(jī)動(dòng)力源于汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力輸出、皮帶輪動(dòng)力的傳輸，實(shí)現(xiàn)泵的傳動(dòng)，藥物噴灑等工作。
（1）選擇合適動(dòng)力傳遞方式，設(shè)計(jì)工作裝置和傳動(dòng)裝置。
（2）運(yùn)用AutoCAD軟件，繪制二維零件圖。
（3）利用 Solidworks 進(jìn)行虛擬樣機(jī)設(shè)計(jì)和裝配圖，完成整機(jī)各零部件的三維建模。
1.7工作條件及解決方法
塔里木大學(xué)藏書豐富，學(xué)術(shù)氛圍良好，為我的設(shè)計(jì)提供了多種思路和方法依據(jù)。同時(shí)校內(nèi)有實(shí)習(xí)工廠、土槽實(shí)驗(yàn)室、農(nóng)業(yè)工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等，設(shè)計(jì)條件較好，為項(xiàng)目開展提供了場(chǎng)地和基本條件。校內(nèi)擁有優(yōu)良的硬件環(huán)境，機(jī)械電氣化工程學(xué)院擁有先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和機(jī)械加工制造設(shè)備，并且?guī)熧Y力量雄厚，完全可以滿足該機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)的工作條件。
2噴桿噴霧機(jī)總體設(shè)計(jì)
2.1自走式噴桿噴霧機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理
自走式噴桿噴霧機(jī)的結(jié)構(gòu)件主要由發(fā)動(dòng)機(jī)、齒輪轉(zhuǎn)向器、打藥機(jī)行走箱、升降架等機(jī)構(gòu)組成。當(dāng)噴霧機(jī)準(zhǔn)備工作前，首先檢查兩側(cè)可調(diào)節(jié)行走側(cè)翼上方固定螺栓是否鎖緊，展開噴藥機(jī)噴桿，試噴檢查噴頭工作是否正常。工作時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)過皮帶輪將動(dòng)力傳輸?shù)阶兯傧洌兯傧漭敵鰟?dòng)力分為兩部分：一部分經(jīng)過行走箱將動(dòng)力傳輸?shù)角拜喒┬凶唑?qū)動(dòng)；另一部分通過傳送軸驅(qū)動(dòng)隔膜泵，將藥液從藥箱經(jīng)過過濾器吸入液泵內(nèi)，加壓后經(jīng)調(diào)壓閥進(jìn)入分水器，分別輸入三段噴桿及回液管，進(jìn)入噴桿的藥液經(jīng)過防滴閥、過濾網(wǎng)，由噴頭霧化后噴出。升降結(jié)構(gòu)可以根據(jù)作物的不同調(diào)節(jié)噴嘴工作高度。
本產(chǎn)品適合于小地塊小工作量噴霧，不僅操作方便，省時(shí)省力，還可以根據(jù)不同作物以及作物不同時(shí)期的要求，對(duì)其進(jìn)行一定的自由調(diào)整。后輪支架調(diào)節(jié)范圍為范圍為1000～2000mm。對(duì)不同作物可選擇最佳工作間距，較好地解決了噴霧機(jī)對(duì)不同作物適應(yīng)性，工作效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，造價(jià)低。
1.滑輪2.藥箱3.密封結(jié)構(gòu)4.車座5.方向盤6.發(fā)動(dòng)機(jī)
7.螺栓斗8.前輪9.行走箱10.隔膜泵11.后輪支架12.后輪13.升降架
圖1-1噴桿噴霧機(jī)機(jī)的整體結(jié)構(gòu)示意圖
2.2.機(jī)架設(shè)計(jì)
考慮到噴藥機(jī)作業(yè)的通過性能，機(jī)架的形狀設(shè)計(jì)成門字形，側(cè)翼行走與橫梁采用可移動(dòng)設(shè)計(jì)，采用螺栓固定。在其后方固定噴桿升降裝置以及噴霧噴藥裝置，前方放置噴霧機(jī)的藥箱，藥箱前方裝有車座，上方懸掛有密封裝置，下方固定隔膜泵，充分利用了機(jī)器的空間。隔膜泵的動(dòng)力傳輸則是采用了萬向節(jié)和傳動(dòng)軸的結(jié)合，方便前面轉(zhuǎn)向裝置轉(zhuǎn)向的進(jìn)行。轉(zhuǎn)向裝置前面則是變速和動(dòng)力裝置，動(dòng)力裝置通過行走箱與下方的車輪連接。根據(jù)各部分的重量分配和幾何尺寸，經(jīng)過計(jì)算，機(jī)架用10號(hào)槽鋼，后橫梁用22號(hào)槽鋼焊接而成，為減少焊接變形，要求采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊分段焊接，并進(jìn)行整體退火處理。
圖2-2噴霧機(jī)機(jī)架
2.3駕駛座上方密封裝置的設(shè)計(jì)
噴霧機(jī)上的密封裝置，除了要達(dá)到機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低等方面的要求外，還要達(dá)到密封性要求，做到機(jī)組工作時(shí)農(nóng)藥氣體和液體對(duì)駕駛員不產(chǎn)生滲透危害，減少藥霧與駕駛員的接觸?；谏鲜隹紤]，設(shè)計(jì)了全視野類駕駛室，在實(shí)現(xiàn)目的的同時(shí)，方便對(duì)機(jī)組正前方和下方的觀察，和后面作業(yè)效果的觀察。
2.4后輪支架的設(shè)計(jì)
后輪支架在噴桿噴霧機(jī)的整體結(jié)構(gòu)中占有重大地位，但是目前現(xiàn)有的后輪支架，沒有實(shí)現(xiàn)在可調(diào)節(jié)間距的情況下，絕有足夠的強(qiáng)度作業(yè)。一般是側(cè)裝式，軸的一方與車輪連接，一方與后亂后輪支架連接，導(dǎo)致后輪支架的強(qiáng)度降低，影響噴霧機(jī)的壽命，威脅駕駛員的生命安全?，F(xiàn)在我設(shè)計(jì)了騎跨式后輪支架，在增加強(qiáng)度的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)后輪間距的可調(diào)節(jié)。有利于擴(kuò)大噴霧記得應(yīng)用范圍，提高噴霧機(jī)的利用率，降低作業(yè)成本。
圖2-3 后輪支架
2.5藥箱的設(shè)計(jì)
藥箱是噴霧機(jī)械必不可少的結(jié)構(gòu)，要想的大小決定了噴霧機(jī)的每次工作量和工作時(shí)間。設(shè)噴霧機(jī)藥箱容量為V=450L，即可盛水為450kg，已知農(nóng)藥原液或原液中所含的有效成分為ε=75%,農(nóng)藝上要求噴灑藥液中有效成分的含量為=0.1%，則一箱水應(yīng)加的農(nóng)藥原液或原藥可按下式求出:
X=β×Vε=0.1×65075=0.6kg （2-1）
（1） 噴完一藥箱所需的時(shí)間T可按如下公式計(jì)算：
t=Qq總=4501.1×12=40.92min （2-2）
式中 Q為藥箱有效容量（L）；
為噴霧機(jī)全部噴頭的總噴量（L/s)
接口螺紋
等效噴孔孔徑
噴角
不同壓力下的流量
1/8
0.66
650
800
950
1100
0.5
1
2
3
4
5
6
7
10
0.79
6501
8001
9501
1101
0.15
0.23
0.32
0.39
0.46
0.51
0.56
0.60
0.72
0.91
65015
80015
95015
11015
0.25
0.34
0.48
0.59
0.68
0.76
0.84
0.90
1.1
1.1
6502
8002
9502
1102
0.32
0.46
0.64
0.79
0.91
1
1.1
1.2
1.4
1.3
6503
8003
9503
1103
0.48
0.68
0.94
1.2
1.4
1.5
1.7
1.8
2.2
1.4
6504
8004
9504
1104
0.65
0.91
1.3
1.6
1.8
2
2.2
2.4
2.9
1.5
6505
8005
9505
1105
0.80
1.1
1.6
2
2.3
2.5
2.8
3
3.6
1.6
6506
8006
9506
1106
0.97
1.4
1.9
2.4
2.7
3.1
3.3
3.6
4.3
表2-1 不同噴角扇形噴頭噴量
3噴霧機(jī)的典型類型及噴霧機(jī)關(guān)鍵部件的選擇
3.1噴霧機(jī)幾種典型類型
按噴桿的型式分為兩種：
1.橫桿式噴桿水平配置，噴頭直接安裝在噴桿下方，是常用機(jī)型吊桿式在橫噴桿下面平行的垂吊著若干根豎噴桿
按與動(dòng)力裝置的連接方式分為三類：
1.懸掛式噴霧機(jī)：通過與拖拉機(jī)三點(diǎn)懸掛裝置連接
2.固定式噴霧機(jī)：各部件直接與動(dòng)力裝置連接
3.牽引式噴霧機(jī)：自身有底盤和行走輪，通過牽引桿與動(dòng)力裝置連接
按噴霧作業(yè)的幅寬可分為三類：
1.大型噴幅在18米以上，多與拖拉機(jī)配套工作
2.中型噴幅為10-18米，
3.小型噴幅在10以下，動(dòng)力裝置多為小四輪和手扶拖拉機(jī)
3.2噴頭的典型類型
目前使用的噴頭，主要有切向離心式噴頭、渦流芯式噴頭和渦流片式噴頭、撞擊式扇形噴頭、縫隙式扇形噴頭等幾種。
1.切向離心式噴頭：依據(jù)其噴頭體數(shù)目的多少，分雙頭噴頭、四頭噴頭及單頭噓頭。從輸液管壓送來的高壓液流，進(jìn)入切向進(jìn)液槽后，壓力3然下降，導(dǎo)致流速猛增，液流即以較高的切向速度進(jìn)入渦流室產(chǎn)生出強(qiáng)烈的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)藥液通過噴孔后，便向四周飛散兀成一個(gè)旋轉(zhuǎn)的空心霧錐。霧錐中心的空氣因受旋轉(zhuǎn)力的作用也呈旋渦狀。霧錐外圍開始時(shí)呈液膜狀，以后受空氣的撞擊雨破裂、分散成霧滴。
2.渦流芯式噴頭：由噴孔、噴頭帽、渦流芯及噴頭座等件組成。它的工作原理與切向離心式噴頭基木上相同、工作時(shí)藥液從液管或噴管中輸來，沿著具有螺旋角的斜槽流動(dòng)產(chǎn)生離心力，使藥液從噴孔以霧椎狀噴出，在離心旋轉(zhuǎn)中，共與周圍空氣撞擊成霧滴。此種噴頭霧化質(zhì)量較好，但構(gòu)造較復(fù)雜。
3.渦流片式噴頭：由噴頭帽、噴頭片、渦流片及噴頭體等件組成其工作原理與渦流芯式噴頭相似，不同點(diǎn)是以渦流片代替了流芯。在渦流片上一般開有兩個(gè)與圓心對(duì)稱的斜孔，藥液通通斜孔后，形成回轉(zhuǎn)液流產(chǎn)生離心力，造成空心霧錐。有的渦片除有斜孔外，還開有一個(gè)中心孔，借此可以形成實(shí)心霧錐。實(shí)心霧錐噴灑均勻，可以提高噴霧質(zhì)量。
4.撞擊式扇形噴頭：由噴頭體、噴頭帽、扇形噴嘴等組成。高速的液流從扇形噴嘴的噴孔噴出，與噴孔正對(duì)著的面相撞擊而霧化。這種噴頭的性能較差，霧滴粗，噴量較大。他噴出的扇形霧流的扇形角度于弧面的曲率半徑有關(guān)，曲率半徑越大，物流扇形角度就越大。物流的扇形厚度于弧面的寬度相等。
5.縫隙式扇形噴頭：由噴頭體、噴頭帽、扇形噴嘴等組成。由于陶瓷的耐腐蝕性和耐磨性較好，因此在扇形噴嘴內(nèi)往往嵌入陶瓷噴頭芯，已延長(zhǎng)噴嘴的使用壽命。高速的液流從扇形噴嘴處噴出后，與相對(duì)靜止的空氣撞擊霧化。由于液流流道在噴孔處出口縮小呈菱形（扁而窄），因此噴出的物流呈扇形。它的扇形角度與出口處液流的變窄程度有關(guān)，而出口處液流的扁窄程度又與噴嘴張角的大小有關(guān)，噴嘴張角越小，出口處液流越扁窄，噴出的霧流扇形角度就越大，厚度越小。
圖3-1縫隙式扇形噴頭
3.3我國噴霧機(jī)械配套用的泵的典型類型
1.柱塞泵：常用的柱塞泵有單柱塞泵、雙柱塞泵和三缸柱塞泵等。柱塞泵的特點(diǎn)是做往復(fù)運(yùn)動(dòng)的柱塞和缸套之間存在間隙，不像活塞泵膠圈緊貼著缸內(nèi)表面運(yùn)動(dòng)，因而摩擦損失小，壽命較長(zhǎng)，柱塞泵，容積效率比較高，密封和加工精度的要求比較高。
2.隔膜泵：隔膜泵屬于容積式液泵，隔膜泵又有單杠、雙缸，多缸之分。該泵的特點(diǎn)是流量大，體積小，機(jī)構(gòu)緊湊，加工精度要求低，操作維護(hù)簡(jiǎn)單，能經(jīng)受短時(shí)間的脫水運(yùn)轉(zhuǎn)。除隔膜外，其他零件采用了塑料涂敷新工藝，因而壽命長(zhǎng)。各運(yùn)動(dòng)部件，如偏心軸、活塞軸承和滑塊等都密封在一個(gè)油槽內(nèi)，即浸在泵室潤(rùn)滑油內(nèi)，由隔膜將這些運(yùn)動(dòng)件與藥液隔開，這樣既保證了運(yùn)動(dòng)件有良好的潤(rùn)滑條件，減少磨蝕，又避免了藥液的腐蝕作用。
3.4噴霧機(jī)關(guān)鍵部件方案的選擇
噴霧機(jī)的關(guān)鍵部件是噴頭和泵，通過對(duì)各種類型的噴頭以及和常用泵的相互比較，在考慮到經(jīng)濟(jì)型和操作性的情況下，選擇縫隙式扇形噴頭和隔膜泵的組合比較合適。
4零部件的校核計(jì)算
4.1噴霧機(jī)噴頭數(shù)量的校核
當(dāng)用戶因自行增大噴幅，換用大噴量噴頭或者改變?cè)瓉韲婌F機(jī)設(shè)計(jì)的時(shí)候，急需要角和所用的噴頭數(shù)是否合適。通常為了保證泵回水進(jìn)行攪拌時(shí)，各噴頭噴量的綜合應(yīng)小于泵排量的88%，即
n<0.88Qq （4-1）
式中 n為噴頭數(shù)
Q為泵排量
q為單個(gè)噴頭在預(yù)定工作壓力的噴量（L/min）
一箱藥液可噴面積可噴灑的面積（A）可按下式計(jì)算
A=Qp （4-2）
式中 p為預(yù)定的施液量
拖拉機(jī)的行走速度v（m/s）可按下式計(jì)算
v=666.7Bt （4-3）
式中 B為噴桿噴霧機(jī)的噴幅（m）
4.2噴霧機(jī)噴量的調(diào)整和校準(zhǔn)
檢查物流形狀和噴頭噴量在藥液箱里放入一些水，原地開動(dòng)噴霧機(jī)在工作壓力下噴霧，觀察各噴頭的霧流形狀，如有明顯的流線或歪斜應(yīng)更換噴嘴。然后再?zèng)]一個(gè)噴頭上套上一小段塑料軟管，下面放上容器，在預(yù)定工作壓力下噴霧，用停表計(jì)時(shí)，收集30-120秒時(shí)間內(nèi)沒個(gè)噴頭的霧液，測(cè)定每一樣品的葉亮，計(jì)算出全部噴頭一分鐘的平均噴量。噴量高于或低于平均值10%的噴頭應(yīng)及時(shí)更換噴嘴。
4.3噴霧機(jī)校準(zhǔn)
在將要噴霧的田里量出50米，在藥液箱半箱水，調(diào)整好拖拉機(jī)工作速度和壓力，在已測(cè)的田里噴水，收集其中一個(gè)噴頭在50米長(zhǎng)的田里噴出的液體，稱量或用燒杯測(cè)出液體的克數(shù)或者毫升數(shù)，則實(shí)際施液量p（升/公頃）可按下式計(jì)算
p=0.2qL （4-4）
式中 q為一個(gè)噴頭噴出的液量（毫升）或者液量（克）
L為噴頭間距（米），如一行內(nèi)有多個(gè)噴頭時(shí)，L=作物行距（米）/每行內(nèi)的噴頭數(shù)目
4.4齒輪轉(zhuǎn)向機(jī)處連接螺栓的校核
σ=Fπd24?[σ] （4-5）
式中 [σ]為松螺栓連接的許用應(yīng)力（MPa）
σ=σsS （4-6）
其中 σs為螺栓材料的屈服強(qiáng)度（MPa），
S為安全系數(shù)，一般取S=1.2～1.7；
F為工作載荷（N）。
由上式可得滿足強(qiáng)度條件的最小螺紋直徑d1。
4.5傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)選擇
軸的材料主要是碳素鋼和合金鋼。鋼軸的毛坯多數(shù)用軋制圓鋼和鍛件。有的則直接用圓鋼。碳素鋼比合金鋼低廉，對(duì)應(yīng)力集中的敏感性較低，同時(shí)也可以用熱處理或化學(xué)熱處理的方法提高其耐磨性和抗疲勞強(qiáng)度的。故采用碳鋼制造軸尤為廣泛，所示選用45號(hào)鋼。
4.5.1軸的最小直徑與長(zhǎng)度的估算
各軸段的直徑所需要的軸徑與軸上的載荷的大小有關(guān)。在初步確定其直徑的同時(shí)，還通常不知道支反力的作用點(diǎn)，不能確定其彎矩的大小及分布情況。因此還不能按軸上的所受的具體載荷及其引起的應(yīng)力來確定主軸的直徑。但是，在對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之前，通常能求主軸的扭矩。所以，先按軸的扭矩初步估計(jì)所要的軸的直徑dmin。
dmin≥A3Pn （4-7）
式中 P為軸傳遞的功率（Kw）
N為軸的轉(zhuǎn)速(r/min)
查表的A=126Kw
dmin=12638.53600=17.5mm
取整數(shù)dmin=18mm
總 結(jié)
此次設(shè)計(jì)的任務(wù)是獨(dú)立完成噴桿噴霧機(jī)的設(shè)計(jì)。這是我們?cè)诖髮W(xué)期間所進(jìn)行的一次非常全面的設(shè)計(jì)，自己在大學(xué)四年所學(xué)習(xí)知識(shí)的全面總結(jié)和鞏固，使我們初步了解和掌握做設(shè)計(jì)的基本步驟、基本方法，以及做研究的不易。通過本環(huán)節(jié)，我們把在大學(xué)期間所學(xué)課程中獲得的理論知識(shí)在設(shè)計(jì)實(shí)踐中加以綜合運(yùn)用，把所學(xué)的知識(shí)貫穿起來，使理論知識(shí)和生產(chǎn)實(shí)踐密切的結(jié)合起來，為我將來的實(shí)際工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
這是一個(gè)非常全面而系統(tǒng)的設(shè)計(jì)題目，非常鍛煉人。從方案的論證到最終的設(shè)計(jì)，涉及的領(lǐng)域包括：機(jī)械制圖、機(jī)械原理、工程力學(xué)、機(jī)械加工和機(jī)械設(shè)計(jì)等等。通過設(shè)計(jì)實(shí)踐，使我提高了計(jì)算、制圖能力；使我們能熟練地應(yīng)用有關(guān)參考資料、計(jì)算圖表、手冊(cè)、圖集、規(guī)范，熟悉有關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)和加工要求。機(jī)械方面知識(shí)得到系統(tǒng)的鞏固和提升。在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的同時(shí)，我還學(xué)到了許多新的知識(shí)，如Solidworks三維建模，CAD2007二維制圖的使用和WORD、POWERPOINT等軟件的應(yīng)用。
這次設(shè)計(jì)使我更加深刻的認(rèn)識(shí)到要想成為一名合格的研究設(shè)計(jì)人員，只掌握本專業(yè)的知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，應(yīng)該全面發(fā)展鍛煉自己的能力，在努力的學(xué)習(xí)中積累更加淵博的知識(shí)，掌握更多的能力，如:計(jì)算機(jī)應(yīng)用，農(nóng)產(chǎn)品的特性的了解，農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展敏感度等各個(gè)方面。
在設(shè)計(jì)過程中也曾遇到很多的問題，但通過請(qǐng)教指導(dǎo)老師，查閱相關(guān)的書籍、手冊(cè)以及同學(xué)朋友的熱心幫助，這些問題都得到了解決，設(shè)計(jì)過程基本順利完成，目的基本達(dá)到。
致 謝
時(shí)光飛逝，大學(xué)四年的光陰轉(zhuǎn)瞬即逝，我的大學(xué)生活已接近尾聲。經(jīng)過我三個(gè)多月的努力奮斗，在蘭海鵬老師、劉揚(yáng)老師的悉心指導(dǎo)，耐心輔導(dǎo)下，本文設(shè)計(jì)任務(wù)基本完成了。在撰寫論文期間，我要衷心的感謝我的指導(dǎo)老師。在整個(gè)設(shè)計(jì)的過程中，從設(shè)計(jì)的選題、實(shí)施到撰寫、修改和定稿，兩位老師均傾注了大量的心血和精力。導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)、熱忱鼓勵(lì)不僅使我樹立了深遠(yuǎn)的學(xué)術(shù)目標(biāo)、掌握了基本的研究方法，還使我明白了許多待人接物、為人處事的道理。導(dǎo)師淵博的專業(yè)知識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，誨人不倦的高尚師德，嚴(yán)以律己、寬以待人的崇高風(fēng)范，樸實(shí)無華、平易近人的人格魅力對(duì)我潛移默化的影響，是我一生的寶貴財(cái)富。同時(shí)我還要感謝大學(xué)期間各位任課老師在學(xué)習(xí)上給予我的指導(dǎo)和幫助，感謝他們四年來的辛勤栽培，他們的關(guān)懷和教誨讓我在這四年里收獲了很多。
最后，感謝和我一起學(xué)習(xí)的同窗、朋友和兄弟姐妹們，他們給了我無數(shù)的關(guān)心和鼓勵(lì)，也讓我的大學(xué)時(shí)光充滿了溫暖和歡樂的記憶，感謝他們的陪伴與幫助，愿我們以后都能如愿過上自己想要的生活，是想自己的理想！
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