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200 年 月 第 期 背 負(fù) 式 靜 電 噴 霧 器 的 設(shè) 計(jì) 姚海蘭 塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院 阿拉爾 843300 摘 要 靜電噴霧技術(shù)是應(yīng)用高壓靜電在噴頭與噴霧目標(biāo)之間建立一個(gè)靜電場(chǎng) 而農(nóng)藥液體流經(jīng)噴頭霧化后 通過(guò)不同 的方式被充上電荷 形成群體帶電霧滴 霧滴云 然后在靜電場(chǎng)力和其他外力的聯(lián)合作用下 霧滴做定向運(yùn)動(dòng)而吸附 在目標(biāo)的各個(gè)部位 達(dá)到沉積效率高 霧滴漂移散失少和改善生態(tài)環(huán)境等良好的性能 背負(fù)式靜電噴霧器 是由貯液桶 殼體 背負(fù)帶 蓄電池 靜電裝置 電動(dòng)隔膜泵 活塞泵 電源開(kāi)關(guān) 噴霧閥門(mén) 手持柄 手柄 噴桿 連接管 噴管 靜電噴頭等構(gòu)成 背負(fù)式靜電噴霧器的優(yōu)點(diǎn)是有效地消除了農(nóng)藥外濾傷害操作者的弊病 并且省力 且電動(dòng)泵壓力比人 手動(dòng)吸筒壓力大 增大了噴灑距離和范圍 霧化效果好 省時(shí) 省力 省藥 關(guān)鍵詞 背負(fù)式 靜電裝置 設(shè)計(jì) 噴霧器 中圖分類(lèi)號(hào) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0 引言 目前 我國(guó)農(nóng)藥生產(chǎn)技術(shù)處于國(guó)際先進(jìn)技術(shù) 而植 保機(jī)械和農(nóng)藥施用技術(shù)相對(duì)落后 長(zhǎng)期以來(lái) 我國(guó)農(nóng)藥 施用技術(shù)仍停留在傳統(tǒng)的大容量和大霧滴噴霧技術(shù)水平 上 噴灑的農(nóng)藥僅有少部分附著在植物冠表面上 絕大 部分藥液和藥粉都流淌或散落在地面上 噴施農(nóng)藥的有 效利用率只有 20 30 而真正到達(dá)害蟲(chóng)體的藥量不到 施藥量的 1 換言之 99 以上的農(nóng)藥不僅未發(fā)揮殺病 蟲(chóng)作用 反而變成了環(huán)境污染源 由此帶來(lái)了 1 農(nóng)藥 浪費(fèi) 2 農(nóng)產(chǎn)品中農(nóng)藥殘留超標(biāo) 3 環(huán)境污染 4 作物藥害和操作者中毒等負(fù)面影響 造成了不應(yīng)有的損 失及其他不良后果 利用靜電噴霧技術(shù)防治農(nóng)作物病蟲(chóng) 害是現(xiàn)代植保施藥的一項(xiàng)新技術(shù) 它很好地解決了傳統(tǒng) 施藥過(guò)程中存在的問(wèn)題 針對(duì)我國(guó)背負(fù)式靜電噴霧器的發(fā)展現(xiàn)狀和存在問(wèn)題 以及未來(lái)植保機(jī)發(fā)展要求 為改善傳統(tǒng)背負(fù)式施藥器械 的噴霧效果 運(yùn)用靜電噴霧技術(shù) 設(shè)計(jì)了背負(fù)式靜電噴霧 器 背負(fù)式靜電噴霧器是一種應(yīng)用現(xiàn)代電子技術(shù)的新型 植保消殺器械 它具有省藥 省水 省力 高效 環(huán)保 節(jié)能和消殺效果優(yōu)良等一系列優(yōu)點(diǎn) 1 設(shè)計(jì)原理及機(jī)構(gòu) 1 1 設(shè)計(jì)原理 針對(duì)我國(guó)農(nóng)藥施用技術(shù)仍停留在傳統(tǒng)的大容量和大 霧滴噴霧技術(shù)水平上 噴灑的農(nóng)藥僅有少部分附著在植 物冠表面上 絕大部分藥液和藥粉都流淌或散落在地面 上 由此帶來(lái)了農(nóng)藥浪費(fèi) 農(nóng)產(chǎn)品中農(nóng)藥殘留超標(biāo) 環(huán) 境污染 作物藥害和操作者中毒等負(fù)面影響 設(shè)計(jì)了背 負(fù)式靜電噴霧器 該機(jī)有兩種工況 1 當(dāng)蓄電池有 充足電時(shí) 蓄電池提供電動(dòng)泵 高壓靜電發(fā)生器工作所 需的電能 一次充電作業(yè) 5 小時(shí) 背負(fù)式靜電噴霧器 工作時(shí)電動(dòng)隔膜泵自動(dòng)將藥液從藥箱輸送到噴桿中并在 噴頭處?kù)F化 改變了傳統(tǒng)的操作方式 不僅降低了作業(yè) 人員的勞動(dòng)強(qiáng)度 而且提高了工作效率 高壓靜電發(fā)生 器通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與管路內(nèi)部相連 使管路中的藥液帶上負(fù)電 并經(jīng)噴頭霧化形成帶負(fù)電的霧滴 并且對(duì)噴霧器的機(jī)身 及噴桿部件做了必要的絕緣處理 2 根據(jù)使用環(huán)境當(dāng) 蓄電池不能正常供電時(shí) 即為背負(fù)式手動(dòng)噴霧器 藥液 箱還有藥液的時(shí)候可繼續(xù)作業(yè) 省藥 免浪費(fèi) 其優(yōu)點(diǎn)是應(yīng)用高壓靜電在噴頭與噴霧目標(biāo)之間建立 一個(gè)靜電場(chǎng) 而農(nóng)藥液體流經(jīng)噴頭霧化后 通過(guò)不同的 方式被充上電荷 形成群體帶電霧滴 霧滴云 然后 在靜電場(chǎng)力和其他外力的聯(lián)合作用下 霧滴做定向運(yùn)動(dòng) 而吸附在目標(biāo)的各個(gè)部位 達(dá)到沉積效率高 霧滴漂移 散失少和改善生態(tài)環(huán)境等良好的性能 充電使霧滴與噴 霧目標(biāo)表面產(chǎn)生吸引力 這種吸引力就是電場(chǎng)力 盡管 霧滴很輕 且霧滴上的電荷量很小 但霧滴與噴霧目標(biāo) 表面吸引力卻很強(qiáng) 約是霧滴與地球引力的 40 倍 電 場(chǎng)力可以把帶電霧滴快速?gòu)?qiáng)拉到噴霧目標(biāo) 在此過(guò)程中 帶電霧滴受電場(chǎng)力作用沿電場(chǎng)線(xiàn) 電力線(xiàn) 運(yùn)動(dòng) 從而 引起 靜電回繞 現(xiàn)象 帶電霧滴可以反向移向噴霧目 標(biāo) 這就是利用靜電場(chǎng)力實(shí)現(xiàn)霧滴在植物冠的內(nèi)部附著 其結(jié)果是大大提高了藥液或藥粉對(duì)植物葉面的覆蓋率和 均勻度 從而增加了藥液與病蟲(chóng)害接觸的機(jī)會(huì) 提高了 噴藥效果 降低了用藥量 這是常規(guī)噴霧所達(dá)不到的 1 2 總體設(shè)計(jì) 背負(fù)式靜電噴霧器的機(jī)結(jié)構(gòu)示意 如圖 1 所示 1 200 年 月 第 期 1 噴頭 2 噴頭開(kāi)關(guān) 3 噴桿 4 藥液箱 5 大密封蓋 6 把手 7 小密封蓋 8 倒桿 9 背帶 10 空氣室 11 合流管 12 藥液箱 13 濾網(wǎng) 14 活塞桿 15 隔膜泵 16 靜電裝置 17 蓄電池 圖 1 背負(fù)式靜電噴霧器結(jié)構(gòu)示意圖 作業(yè)時(shí) 背負(fù)式靜電噴霧器工作時(shí)電動(dòng)隔膜泵自動(dòng) 將藥液從藥箱輸送到噴桿中并在噴頭處?kù)F化 高壓靜電 發(fā)生器通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與管路內(nèi)部相連 使管路中的藥液帶上 負(fù)電 并經(jīng)噴頭霧化形成帶負(fù)電的霧滴 噴霧器的噴桿 長(zhǎng)度可調(diào) 故而可以適用不同的植保作業(yè)要求 其主要技術(shù)參數(shù)如下 機(jī)身尺寸 mm 380 180 530 噴桿長(zhǎng)度 mm 800 1260 藥箱容量 L 16 體積流量 L h 6 8 噴頭壓力 MPa 0 30 0 45 平均霧滴直徑 70 100 靜電電壓 KV 20 電源電壓 鉛酸蓄電池 V 12 整機(jī)凈質(zhì)重量 kg 6 0 5 2 關(guān)鍵部件設(shè)計(jì) 2 1 電動(dòng)隔膜泵 電動(dòng)隔膜泵采用鋁合金材質(zhì) 它包含隔膜泵本體和 隔膜泵腔體 隔膜泵本體的內(nèi)部設(shè)置有隔膜泵腔體 隔 膜泵腔體為工字型設(shè)計(jì) 具有泵體 泵體內(nèi)設(shè)置有進(jìn)水 閥孔和出水閥孔 在進(jìn)水閥孔和出水閥孔分別設(shè)置有進(jìn) 水閥和出水閥 在進(jìn)水閥孔和出水閥孔的兩側(cè)泵體上設(shè) 置有進(jìn)水管和出水管 所述進(jìn)水閥和出水閥由閥座體 閥球和十字型擋銷(xiāo)組成 所述擋銷(xiāo)與閥球彈性接觸 采 用耐腐蝕的多種進(jìn)口材料合成 具有自吸功能 熱保護(hù) 運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn) 使用壽命長(zhǎng) 設(shè)計(jì)精致 物美價(jià)廉等優(yōu)點(diǎn) 具有耐油 液態(tài)植物油 耐熱 最高溫度 55 耐弱 酸 耐弱堿 耐腐蝕 耐部分化學(xué)品等性能 電機(jī)通過(guò)減速箱帶動(dòng)左右兩端柱塞上面的隔膜一前 一后往復(fù)運(yùn)動(dòng) 在左右兩個(gè)泵腔內(nèi) 裝有上下四個(gè)單向 球閥 隔膜的運(yùn)動(dòng) 造成工作腔內(nèi)的容積的改變 迫使 四個(gè)單向球閥交替的開(kāi)啟和關(guān)閉 從而將液體不斷地吸 入和排出 在泵體上設(shè)置有超壓自動(dòng)卸壓裝置 電機(jī)驅(qū) 動(dòng)一個(gè)與之相連的帶隔膜的泵頭 電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)使泵頭隔 膜一側(cè)吸水 使另一側(cè)產(chǎn)生高壓 水從高壓側(cè)直接噴出 去 優(yōu)點(diǎn)是設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單 壓力大 噪音小 耗電小 電瓶 連續(xù)工作時(shí)間長(zhǎng) 電動(dòng)隔膜泵的結(jié)構(gòu)示意圖 如圖 2 所 示 圖 2 電動(dòng)隔膜泵的結(jié)構(gòu)示意圖 確定隔膜泵的工作壓力為 12V 泵配 220V 變壓器 不可直接使用 220V 家用電 也不可以使用 24V 38V 電 電線(xiàn)不分正負(fù)極 水泵可以任意方向放置 隔膜泵的總效率計(jì)算 公式中 理論流量 排量 轉(zhuǎn)速 實(shí)際流量 經(jīng)計(jì)算得 隔膜泵的實(shí)際流量為 3 5 隔膜泵的功率 公式中 輸入功率 輸入轉(zhuǎn)矩 200 年 月 第 期 角速度 輸出功率 公式中 壓力差 2 實(shí)際流量 隔膜泵的總效率 公式中 總效率 輸出功率 輸入功率 經(jīng)計(jì)算得隔膜泵的總效率為 0 86 2 2 活塞泵 根據(jù)常見(jiàn)的幾種背負(fù)式噴霧器的工作壓力范圍和設(shè) 計(jì)的預(yù)期目標(biāo)與設(shè)計(jì)目的確定背負(fù)式靜電噴霧的工作壓 力為 0 30 0 40 MPa 現(xiàn)根據(jù)背負(fù)式靜電噴霧的工作壓力 0 30 0 40 MPa 無(wú)電時(shí) 背負(fù)式手動(dòng)噴霧器確定活塞泵的選型 選擇 SX 16H 型活塞泵 工作壓力 0 30 0 40 同理 活塞泵與隔膜泵的計(jì)算公式相同 經(jīng)計(jì)算得 活塞泵的總效率為 0 70 活塞泵的結(jié)構(gòu)示意圖 如圖 3 所示 圖 3 活塞泵的結(jié)構(gòu)示意圖 表 2 1 電動(dòng)隔膜泵主要參數(shù) 項(xiàng)目 參數(shù) 功率 轉(zhuǎn)速 出口壓力 工作電壓 最大工作電流 36W 1450r min 0 4 MPa 9 14V 3 5A 3 背負(fù)式靜電噴霧器的靜電裝置的設(shè)計(jì) 3 1 靜電裝置的選擇 高壓靜電發(fā)生器原理 靜電噴霧是利用靜電場(chǎng)所產(chǎn) 生的電力線(xiàn)的穿透特性 沿定向 或電力線(xiàn) 運(yùn)動(dòng) 霧 滴主動(dòng)吸附到帶異性電荷的植株表面 在電場(chǎng)的作用下 霧滴可克服重力吸附在植株的背面 從而相對(duì)減少農(nóng)藥 的飄移散失 加大藥液對(duì)植株表面的覆蓋率和均勻度 從而顯著增加藥液與病蟲(chóng)接觸的機(jī)會(huì) 所以選用靜電發(fā)生器的要求是 一方面要能提供足 夠高的電壓 另一方面從安全角度考慮 要能防止強(qiáng)烈 的火花放電現(xiàn)象 即輸出電壓要高 100KV 120KV 而 輸出電流要低 通常要求低于 200mA 且電極電流急劇 上升超過(guò)額定值時(shí) 安全保護(hù)裝置會(huì)起自動(dòng)作用而切斷 電源 高壓輸出瞬間消失 不致產(chǎn)生火花放電 防止電 擊傷人 采用 12V 高壓靜電發(fā)生器 靜電裝置的技術(shù)參數(shù) 如表 3 1 所示 表 3 1 12V 靜電高壓發(fā)生器技術(shù)參數(shù) 項(xiàng)目 參數(shù) 輸入 12V 200 年 月 第 期 輸出 電流 尺寸 0 30kv 2 3A 115 30 25mm 用途 12V 靜電高壓發(fā)生器符合靜電噴霧器量 最 大的輸出電壓可達(dá)到 30KV 為了適應(yīng)不同農(nóng)戶(hù)的要求 在內(nèi)部安裝可調(diào)電阻 輸出電壓可以自主調(diào)節(jié)以達(dá)到最 佳狀態(tài) 使用時(shí) 輸入線(xiàn)分正負(fù)極 紅色線(xiàn)接蓄電池正 極 白色線(xiàn)接負(fù)極 輸出線(xiàn)不分正負(fù)極 3 2 高壓靜電發(fā)生器的計(jì)算 吸附效果的計(jì)算 靜電噴霧器的霧滴荷質(zhì)比高 霧滴靜 電吸附效果就好 計(jì)算荷質(zhì)比 其計(jì)算公式 式中 為荷質(zhì)比 為靜電荷電 量 為霧滴群電流 為收集霧滴群質(zhì)量流量 荷質(zhì)比計(jì)算式中 噴頭孔徑 0 7 mm 噴霧壓力 0 4 MPa 流量 3 1 185 經(jīng)計(jì)算得 荷質(zhì)比為 1 9 4 結(jié)論 1 背負(fù)式靜電噴霧器工作效率高 能減少農(nóng)藥對(duì) 周?chē)h(huán)境的污染 2 背負(fù)式靜電噴霧器體積小 易操作 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 通用性好 使用壽命長(zhǎng) 3 使背負(fù)式靜電噴霧器能滿(mǎn)足防疫 倉(cāng)儲(chǔ) 畜牧 場(chǎng) 環(huán)衛(wèi) 酒店衛(wèi)生清潔 小麥 玉米 棉花等各種作 物的要求 省水 藥效時(shí)間長(zhǎng) 減少污染 減少害蟲(chóng) 增加產(chǎn)量 4 制造價(jià)格便宜 容易普及 能滿(mǎn)足使用的要求 參考文獻(xiàn) 1 沈從舉 賈首星 湯智輝 周艷 孟祥金 苑立強(qiáng) 農(nóng)藥 靜電噴霧研究現(xiàn)狀與應(yīng)用前景 J 農(nóng)機(jī)化研究 2010 04 2 植保新技術(shù) 農(nóng)藥?kù)o電噴霧 J 河南農(nóng)林科技 1980 10 3 王丹 靜電噴霧裝置的設(shè)計(jì)與研究 D 東北農(nóng)業(yè)大 學(xué) 2013 4 王貞濤 聞建龍 王曉英 羅惕乾 高壓靜電液體霧化 技術(shù) J 高電壓技術(shù) 2008 05 5 蘇州稼樂(lè) 成功研制出第三代靜電噴霧器 J 農(nóng)業(yè) 開(kāi)發(fā)與裝備 2009 04 6 張戰(zhàn)學(xué) 怎樣使隔膜泵工作平穩(wěn) J 農(nóng)業(yè)機(jī)械 2001 10 7 陳澤 新型背負(fù)式噴霧器 J 農(nóng)業(yè)機(jī)械化與電氣化 2003 04 8 尹鵬騰 韓雪山 畢鐸 段天雄 胡彬 高壓靜電霧化 液體的測(cè)試研究 J 通信電源技術(shù) 2014 03 背負(fù)式靜電噴霧機(jī)的設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 姚 海 蘭 學(xué) 號(hào) 8031212202 所屬學(xué)院 機(jī)械電氣化工程學(xué)院 專(zhuān) 業(yè) 農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化 班 級(jí) 16 2 指導(dǎo)老師 李 平 日 期 2016 05 塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院制 16 屆畢業(yè)論文 前言 目前 我國(guó)農(nóng)藥生產(chǎn)技術(shù)處于國(guó)際先進(jìn)技術(shù) 而植保機(jī)械和農(nóng)藥施用技術(shù)相對(duì)延后 長(zhǎng)期以 來(lái) 我國(guó)農(nóng)藥施用技術(shù)仍停留在傳統(tǒng)的大容量和大霧滴噴霧技術(shù)水平上 噴灑的農(nóng)藥僅有少部分 附著在植物冠表面上 絕大部分藥液和藥粉都流淌或散落在地面上 由此帶來(lái)了農(nóng)藥浪費(fèi) 農(nóng)產(chǎn) 品中農(nóng)藥殘留超標(biāo) 環(huán)境污染 作物藥害和操作者中毒等負(fù)面影響 造成了不應(yīng)有的損失及其他 不良后果 利用靜電噴霧技術(shù)防治農(nóng)作物病蟲(chóng)害是現(xiàn)代植保施藥的一項(xiàng)新技術(shù) 它很好地解決了 傳統(tǒng)施藥過(guò)程中存在的問(wèn)題 靜電噴霧技術(shù)是應(yīng)用高壓靜電在噴頭與噴霧目標(biāo)之間建立一個(gè)靜電場(chǎng) 而農(nóng)藥液體流經(jīng)噴頭 霧化后 通過(guò)不同的方式被充上電荷 形成群體帶電霧滴 霧滴云 然后在靜電場(chǎng)力和其他外力 的聯(lián)合作用下 霧滴做定向運(yùn)動(dòng)而吸附在目標(biāo)的各個(gè)部位 達(dá)到沉積效率高 霧滴漂移散失少和 改善生態(tài)環(huán)境等良好的性能 課題設(shè)計(jì)的是背負(fù)式靜電噴霧器 是由貯液桶殼體 背負(fù)帶 蓄電池 靜電裝置 電動(dòng)隔膜 泵 活塞泵 電源開(kāi)關(guān) 噴霧閥門(mén) 手持柄 手柄 噴桿 連接管 噴管 靜電噴頭等構(gòu)成 背 負(fù)式靜電噴霧器的優(yōu)點(diǎn)是有效地消除了農(nóng)藥外濾傷害操作者的弊病 并且省力 且電動(dòng)泵壓力比 人手動(dòng)吸筒壓力大 增大了噴灑距離和范圍 霧化效果好 省時(shí) 省力 省藥 關(guān)鍵詞 背負(fù)式 靜電裝置 噴霧器 目錄 1 緒論 1 1 1 課題研究的意義 1 1 2 國(guó)內(nèi)外背負(fù)式靜電噴霧器發(fā)展?fàn)顩r 1 1 3 國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)背負(fù)式噴霧器存在的問(wèn)題 2 1 4 研究的內(nèi)容和方法 2 1 5 預(yù)期目標(biāo) 2 1 6 重點(diǎn)研究的關(guān)鍵問(wèn)題及解決思路 3 1 7 工作條件及解決方法 3 2 背負(fù)式靜電噴霧器的總體設(shè)計(jì) 3 2 1 背負(fù)式噴霧器的設(shè)計(jì)的方案選擇 3 2 2 背負(fù)式靜電噴霧器的結(jié)構(gòu) 4 2 3 背負(fù)式靜電噴霧器的原理 5 3 背負(fù)式靜電噴霧器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 7 3 1 靜電噴霧器的壓力的適用范圍 7 3 2 靜電噴霧器泵的設(shè)計(jì) 8 3 3 背負(fù)式靜電噴霧器噴頭的設(shè)計(jì) 11 4 靜電發(fā)生器的設(shè)計(jì) 13 4 1 靜電發(fā)生器的選擇 13 4 2 高壓靜電發(fā)生器的計(jì)算 14 總 結(jié) 16 致 謝 17 參考文獻(xiàn) 18 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 1 緒論 1 1 課題研究的意義 我國(guó)植保機(jī)械與當(dāng)代國(guó)際水平相比還存在相當(dāng)大的差距 1 從噴頭霧化 霧滴細(xì)化 機(jī)構(gòu)靜 電裝置等方面進(jìn)行設(shè)計(jì) 在噴灑方式 零部件的優(yōu)化組合及空間布置這幾個(gè)方面重點(diǎn)考慮 從而 達(dá)到最好的噴霧效果 還要考慮到噴霧機(jī)的整體配合程度 不至于過(guò)于繁雜 方便以后維護(hù) 在 整個(gè)的設(shè)計(jì)過(guò)程中 噴頭和隔膜泵的設(shè)計(jì)是重中之重 植保機(jī)最終通過(guò)噴射部件將藥液分布在噴 施對(duì)象上 噴射部件的性能優(yōu)劣直接影響對(duì)作物病蟲(chóng)害的防治效果和機(jī)具的使用經(jīng)濟(jì)性 農(nóng)用靜 電噴霧器 該噴霧器從工作原理上對(duì)傳統(tǒng)噴霧器進(jìn)行了改進(jìn) 這不僅明顯地提高了噴霧效果 而且使 操作更加簡(jiǎn)單開(kāi)發(fā)和研究新型中小型靜電噴霧機(jī)械 改變目前仍采用園藝 農(nóng)田植保機(jī)械的落后 狀態(tài) 從中收到良好的經(jīng)濟(jì)效益 社會(huì)效益和生態(tài)效益 具有重要的意義 要有效地解決并消除農(nóng)藥外濾傷害操作者的弊病 突出密封性能 藥液箱蓋連接可靠性能 增大噴灑距離和范圍 使霧化效果好 省時(shí) 省力 省藥等特點(diǎn) 還要考慮泵的安裝 該噴霧機(jī)是以蓄電池為動(dòng)力源 蓄電池安裝在噴霧機(jī)內(nèi) 按下電源開(kāi)關(guān) 電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)隔膜泵 打開(kāi)手動(dòng)開(kāi)關(guān)即可噴灑藥液 霧化效果好 省時(shí) 省力 省藥 廣泛應(yīng)用于通用工業(yè)設(shè)備 醫(yī)藥 設(shè)備 化工設(shè)備 農(nóng)業(yè) 養(yǎng)殖業(yè) 1 2 國(guó)內(nèi)外背負(fù)式靜電噴霧器發(fā)展?fàn)顩r 1 2 1 國(guó)外背負(fù)式靜電噴霧器發(fā)展現(xiàn)狀 農(nóng)藥?kù)o電噴霧技術(shù)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新的植保施藥技術(shù) 美國(guó) 英國(guó)和加拿大等國(guó)都 先后對(duì)液體農(nóng)藥?kù)o電噴霧進(jìn)行了深入研究 并促使其產(chǎn)業(yè)化 這些國(guó)家的研究結(jié)果表明 靜電噴 霧的確明顯提高了藥液在噴灑目標(biāo)表面 特別是目標(biāo)背面的覆蓋率 減少了水霧滴的飄移 噴霧 效果明顯提高 至今 美國(guó)已有數(shù)種農(nóng)用靜電噴霧機(jī) 主要包括 適用于小種植片區(qū)和小型溫室的背負(fù)式靜 電噴霧機(jī) 適用于大中型溫室的手推車(chē)式靜電噴霧機(jī) 適用于田間和果園的各種大小的三點(diǎn)懸掛 式靜電噴霧機(jī) 這些均已被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害的防治 1 2 2 國(guó)內(nèi)背負(fù)式靜電噴霧器發(fā)展現(xiàn)狀 我國(guó)對(duì)靜電噴霧技術(shù)的研究開(kāi)始于 20 世紀(jì) 70 年代末 相繼試制了手持式靜電噴霧器 手持 電場(chǎng)擊碎式靜電噴霧器 高射程靜電噴霧車(chē)和風(fēng)動(dòng)轉(zhuǎn)籠式靜電噴霧機(jī) 并在多種目標(biāo)物上進(jìn)行了 大量噴霧性能和病蟲(chóng)害防治效果的測(cè)定 1988 年 北京農(nóng)業(yè)大學(xué)尚鶴言將東方紅 18 型植保機(jī)改 裝 研制了靜電低量噴霧機(jī) 并在多種作物上做了示范 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)何雄奎研制的果園自動(dòng)對(duì) 靶靜電噴霧機(jī)可用于果園病蟲(chóng)害的防治 2 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 北京植保站運(yùn)用靜電噴霧技術(shù)在海淀區(qū)對(duì)大棚黃瓜美洲斑潛蠅進(jìn)行了防治 效果顯著 比普 通噴霧防治效果提高 40 山西農(nóng)業(yè)大學(xué)的任蕙芳針對(duì)現(xiàn)有噴頭存在漏電 反向電離現(xiàn)象嚴(yán)重等 問(wèn)題設(shè)計(jì)了氣力式靜電噴頭 并對(duì)其噴霧效果進(jìn)行了試驗(yàn)研究 1 靜電噴霧技術(shù)是一門(mén)綜合性的技術(shù) 它涉及電學(xué) 化學(xué) 流體力學(xué) 農(nóng)藥學(xué) 植物保護(hù)以及 機(jī)械學(xué)等諸多領(lǐng)域 因此對(duì)它的研究應(yīng)從系統(tǒng)觀點(diǎn)出發(fā) 多學(xué)科協(xié)調(diào) 建立完整的靜電噴霧理論 測(cè)試及其應(yīng)用的科學(xué)體系 1 3 國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)背負(fù)式噴霧器存在的問(wèn)題 目前 我國(guó)農(nóng)藥生產(chǎn)技術(shù)處于國(guó)際先進(jìn)技術(shù) 而植保機(jī)械和農(nóng)藥施用技術(shù)相對(duì)落后 長(zhǎng)期以 來(lái) 我國(guó)農(nóng)藥施用技術(shù)仍停留在傳統(tǒng)的大容量和大霧滴噴霧技術(shù)水平上 1 噴灑的農(nóng)藥僅有少部 分附著在植物冠表面上 絕大部分藥液和藥粉都流淌或散落在地面上 噴施農(nóng)藥的有效利用率只 有 20 30 而真正到達(dá)害蟲(chóng)體的藥量不到施藥量的 1 換言之 99 以上的農(nóng)藥不僅未發(fā)揮殺 病蟲(chóng)作用 反而變成了環(huán)境污染源 由此帶來(lái)了 1 農(nóng)藥浪費(fèi) 2 農(nóng)產(chǎn)品中農(nóng)藥殘留超標(biāo) 3 環(huán)境污染 4 作物藥害和操作者中毒等負(fù)面影響 造成了不應(yīng)有的損失及其他不良后果 利用靜電噴霧技術(shù)防治農(nóng)作物病蟲(chóng)害是現(xiàn)代植保施藥的一項(xiàng)新技術(shù) 它很好地解決了傳統(tǒng)施藥過(guò) 程中存在的問(wèn)題 1 4 研究的內(nèi)容和方法 靜電噴霧器是一種應(yīng)用現(xiàn)代電子技術(shù)的新型植保消殺器械 它具有省藥 省水 省力 高效 環(huán)保 節(jié)能和消殺效果優(yōu)良等一系列優(yōu)點(diǎn) 根據(jù)我國(guó)背負(fù)式靜電噴霧器的發(fā)展現(xiàn)狀和存在問(wèn)題以及未來(lái)植保機(jī)發(fā)展要求 為改善傳統(tǒng)背 負(fù)式施藥器械的噴霧效果 運(yùn)用靜電噴霧技術(shù) 設(shè)計(jì)了背負(fù)式靜電噴霧器 背負(fù)式靜電噴霧器主要 組成元件包括殼體 背負(fù)帶 蓄電池 電動(dòng)泵 電源開(kāi)關(guān) 水箱 輸水管 噴霧閥門(mén) 手持柄 噴桿 噴頭幾部分 其中殼體分上下兩個(gè)腔體 上部腔體為水箱 蓄電池 電動(dòng)泵 電源開(kāi)關(guān) 裝 入下部腔體內(nèi) 其特征在于 它還包括控制電路 高壓靜電發(fā)生器 先確定我國(guó)已有背負(fù)式靜電噴霧器器的類(lèi)型 根據(jù)已有背負(fù)式靜電噴霧器的原理及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 新型的背負(fù)式靜電噴霧器 使背負(fù)式靜電噴霧器能滿(mǎn)足防疫 倉(cāng)儲(chǔ) 畜牧場(chǎng) 環(huán)衛(wèi) 酒店衛(wèi)生清 潔 小麥 玉米 棉花 水稻 果樹(shù) 溫室大棚 葡萄 煙草 茶樹(shù) 花卉 園藝等各種作物的 要求 也就是背負(fù)式靜電噴霧器要工作效率高 省水 藥效時(shí)間長(zhǎng) 減少污染 減少害蟲(chóng) 增加產(chǎn)量 體積小 易操作 1 5 預(yù)期目標(biāo) 1 背負(fù)式靜電噴霧器工作效率高 能減少農(nóng)藥對(duì)周?chē)h(huán)境的污染 2 背負(fù)式靜電噴霧器體積小 易操作 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 通用性好 使用壽命長(zhǎng) 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 3 使背負(fù)式靜電噴霧器能滿(mǎn)足防疫 倉(cāng)儲(chǔ) 畜牧場(chǎng) 環(huán)衛(wèi) 酒店衛(wèi)生清潔 小麥 玉米 棉 花等各種作物的要求 省水 藥效時(shí)間長(zhǎng) 減少污染 減少害蟲(chóng) 增加產(chǎn)量 4 制造價(jià)格便宜 容易普及 能滿(mǎn)足使用的要求 1 6 重點(diǎn)研究的關(guān)鍵問(wèn)題及解決思路 以蓄電池作為能源 驅(qū)動(dòng)電動(dòng)泵 高壓靜電發(fā)生器 使藥液通過(guò)管子 噴桿 靜電噴頭均勻 噴霧 操作簡(jiǎn)單 使用方便快捷 壓力大 霧化好 噴霧均勻 使用成本低 充電一次只須4 6 小時(shí) 可連續(xù)工作5 8小時(shí) 提高工作效率2 3倍 1 選擇合適動(dòng)力傳遞方式 設(shè)計(jì)工作裝置 2 運(yùn)用Auto CAD軟件 繪制二維零件圖和裝配圖 3 利用有限元分析和Solidworks進(jìn)行虛擬樣機(jī)設(shè)計(jì) 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)位于南疆中心位置 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(kāi)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(mǎn)足背負(fù)式靜電噴霧 器的工作條件 2 背負(fù)式靜電噴霧器的總體設(shè)計(jì) 2 1 背負(fù)式噴霧器的設(shè)計(jì)的方案選擇 2 1 1 典型的幾種背負(fù)式靜電噴霧器 典型的幾種背負(fù)式靜電噴霧器 農(nóng)用噴霧器按動(dòng)力形式大致可分為三大類(lèi) 即手動(dòng) 電動(dòng)和 機(jī)動(dòng)三大類(lèi) 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步 最近幾年又涌現(xiàn)了一些新型的噴霧器品種 背負(fù)式 靜電噴霧器 普通手搖式噴霧器優(yōu)點(diǎn) 價(jià)格低 維修方便配件價(jià)格低 缺點(diǎn) 效率低 勞動(dòng)強(qiáng)度大不適宜 大面積作業(yè) 藥液有跑 冒 漏 滴現(xiàn)象 操作人員身上容易被藥液弄濕 不安全 電動(dòng)噴霧器優(yōu)點(diǎn) 效率高 可達(dá)普通手搖噴霧器的 3 到 4 倍 勞動(dòng)強(qiáng)度低 使用方便 給人 第一印象好 容易銷(xiāo)售 缺點(diǎn) 電瓶的容電量決定了噴霧器連續(xù)作業(yè)時(shí)間的長(zhǎng)短 品牌太多型號(hào) 各異配件不通用維修不易 修理費(fèi)太高 機(jī)動(dòng)噴霧器優(yōu)點(diǎn) 工作效率高噴霧效果好 缺點(diǎn) 購(gòu)機(jī)價(jià)格高 使用成本高 每桶水要幾毛 到一塊錢(qián)油錢(qián) 自重大 噪音大 污染大 機(jī)溫高 機(jī)手作業(yè)環(huán)境差 需專(zhuān)業(yè)人員維修 2 1 2 背負(fù)式靜電噴霧器的選擇 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 方案選擇 根據(jù)實(shí)現(xiàn)省水 藥效時(shí)間長(zhǎng) 減少污染 減少害蟲(chóng) 工作效率高 能減少農(nóng)藥 對(duì)周?chē)h(huán)境的污染 體積小 易操作 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 通用性好 使用壽命長(zhǎng) 制造價(jià)格便宜 容易 普及等設(shè)計(jì)的預(yù)期目標(biāo) 設(shè)計(jì)一種背負(fù)式靜電噴霧器 集手動(dòng)電動(dòng)于一體的背負(fù)式靜電噴霧器 蓄電池有電時(shí)正常工作 蓄電池?zé)o電時(shí)即可手動(dòng)噴霧 2 2 背負(fù)式靜電噴霧器的結(jié)構(gòu) 背負(fù)式靜電噴霧器主要組成元件包括殼體 背負(fù)帶 蓄電池 電動(dòng)隔膜泵 活塞泵 電源開(kāi) 關(guān) 水箱 軟管 噴霧閥門(mén) 手持柄 手柄 噴桿 噴頭幾部分 其中殼體分上下兩個(gè)腔體 上部 腔體為水箱 蓄電池 電動(dòng)泵 電源開(kāi)關(guān) 裝入下部腔體內(nèi) 其特征在于 它還包括控制電路 高 壓靜電發(fā)生器 圖 2 1 給出了該背負(fù)式靜電噴霧器的結(jié)構(gòu)示意圖 藥箱安放于噴霧器底座上 蓄 電池 電動(dòng)泵 高壓靜電發(fā)生器固定安放于噴霧器底座內(nèi) 噴霧器底座通過(guò)軟管與噴桿相連 靜 電噴頭安裝于噴桿上 圖 2 1 背負(fù)式靜電噴霧器簡(jiǎn)圖 蓄電池提供電動(dòng)泵 高壓靜電發(fā)生器工作所需的電能 一次充電可作業(yè) 5 小時(shí) 從而保證了 農(nóng)藥噴灑的持續(xù)性 背負(fù)式靜電噴霧器的主要參數(shù)見(jiàn)表 2 1 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 表 2 背負(fù)式靜電噴霧器的主要技術(shù)參數(shù) 項(xiàng)目 參數(shù) 機(jī)身尺寸 mm 噴桿長(zhǎng)度 mm 藥箱容量 L 體積流量 L h 噴頭壓力 MPa 平均霧滴直徑 靜電電壓 KV 電源電壓 鉛酸蓄電池 V 整機(jī)凈質(zhì)重量 kg 380 180 530 800 1260 16 6 8 0 30 0 45 70 100 20 12 6 0 5 兩種工況 1 當(dāng)蓄電池有充足電時(shí) 背負(fù)式靜電噴霧器工作時(shí)電動(dòng)隔膜泵自動(dòng)將藥液從藥 箱輸送到噴桿中并在噴頭處?kù)F化 改變了傳統(tǒng)的操作方式 不僅降低了作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度 而 且提高了工作效率 高壓靜電發(fā)生器通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與管路內(nèi)部相連 使管路中的藥液帶上負(fù)電 并經(jīng) 噴頭霧化形成帶負(fù)電的霧滴 噴霧器的噴桿長(zhǎng)度可調(diào) 故而可以適用不同的植保作業(yè)要求 為了 操作的安全性及方便性 噴霧器的開(kāi)閉及調(diào)節(jié)由噴桿手柄上的按鈕進(jìn)行控制 并且對(duì)噴霧器的機(jī) 身及噴桿部件做了必要的絕緣處理 2 根據(jù)使用環(huán)境當(dāng)蓄電池不能正常供電時(shí) 蓄電池提供電 動(dòng)泵 高壓靜電發(fā)生器工作所需的電能 一次充電作業(yè) 5 小時(shí) 即為背負(fù)式手動(dòng)噴霧器 藥液 箱還有藥液的時(shí)候可繼續(xù)作業(yè) 省藥 免浪費(fèi) 2 5 2 3 背負(fù)式靜電噴霧器的原理 2 3 1 背負(fù)式靜電噴霧器的工作原理 靜電噴霧原理是應(yīng)用高壓靜電在噴頭與噴霧目標(biāo)之間建立一個(gè)靜電場(chǎng) 而農(nóng)藥液體流經(jīng)噴頭 霧化后 通過(guò)不同的方式被充上電荷 形成群體帶電霧滴 霧滴云 然后在靜電場(chǎng)力和其他外力 的聯(lián)合作用下 霧滴做定向運(yùn)動(dòng)而吸附在目標(biāo)的各個(gè)部位 達(dá)到沉積效率高 霧滴漂移散失少和 改善生態(tài)環(huán)境等良好的性能 充電使霧滴與噴霧目標(biāo)表面產(chǎn)生吸引力 這種吸引力就是電場(chǎng)力 盡管霧滴很輕 且霧滴上的電荷量很小 但霧滴與噴霧目標(biāo)表面吸引力卻很強(qiáng) 約是霧滴與地球 引力的 40 倍 電場(chǎng)力可以把帶電霧滴快速?gòu)?qiáng)拉到噴霧目標(biāo) 在此過(guò)程中 帶電霧滴受電場(chǎng)力作用 沿電場(chǎng)線(xiàn) 電力線(xiàn) 運(yùn)動(dòng) 從而引起 靜電回繞 現(xiàn)象 帶電霧滴可以反向移向噴霧目標(biāo) 這就 是利用靜電場(chǎng)力實(shí)現(xiàn)霧滴在植物冠的內(nèi)部附著 其結(jié)果是大大提高了藥液或藥粉對(duì)植物葉面的覆 蓋率和均勻度 從而增加了藥液與病蟲(chóng)害接觸的機(jī)會(huì) 提高了噴藥效果 降低了用藥量 這是常 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 規(guī)噴霧所達(dá)不到的 7 17 靜電噴霧器目前有三種充電方式 電暈充電 接觸充電 感應(yīng)充電 就充電效果而言 接觸 式充電具有良好的充電效果 由此 為了達(dá)到良好的充電效果 該背負(fù)式靜電噴霧器采用接觸式 的充電方式 將靜電發(fā)生器的正極接地 負(fù)極接到管路中 使由電動(dòng)泵帶入管路中的藥液帶有負(fù) 電荷 藥液經(jīng)過(guò)噴頭的液化作用 形成帶負(fù)電荷的霧滴 帶負(fù)電荷的霧滴與帶正電荷的地面及作 物間形成靜電場(chǎng) 產(chǎn)生電力線(xiàn) 由于靜電場(chǎng)的作用霧滴作定向運(yùn)動(dòng)而吸附在作物靶標(biāo)上 背負(fù)式靜電噴霧器的主要?jiǎng)恿υ?電動(dòng)隔膜泵 其特征在于 它包含隔膜泵本體 1 和隔 膜泵腔體 2 隔膜泵本體的內(nèi)部設(shè)置有隔膜泵腔體 隔膜泵腔體為工字型設(shè)計(jì) 采用耐腐蝕的 多種進(jìn)口材料合成 具有自吸功能 熱保護(hù) 運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn) 可以長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)空轉(zhuǎn) 可以長(zhǎng)時(shí)間連續(xù) 負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn) 體積小 電流小 壓力大 噪音低 使用壽命長(zhǎng) 設(shè)計(jì)精致 物美價(jià)廉等優(yōu)點(diǎn) 具有 耐油 液態(tài)植物油 耐熱 最高溫度 55 耐弱酸 耐弱堿 耐腐蝕 耐部分化學(xué)品等性能 隔膜泵的工作原理 電動(dòng)噴霧器隔膜泵是一種新型水泵 具有泵體 泵體內(nèi)設(shè)置有進(jìn)水閥孔 和出水閥孔 在進(jìn)水閥孔和出水閥孔分別設(shè)置有進(jìn)水閥和出水閥 在進(jìn)水閥孔和出水閥孔的兩側(cè) 泵體上設(shè)置有進(jìn)水管和出水管 所述進(jìn)水閥和出水閥由閥座體 閥球和十字型擋銷(xiāo)組成 所述擋 銷(xiāo)與閥球彈性接觸 在泵體上還設(shè)置有超壓自動(dòng)卸壓裝置 電機(jī)驅(qū)動(dòng)一個(gè)與之相連的帶隔膜的泵頭 電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)使泵頭隔膜一側(cè)吸水 使另一側(cè)產(chǎn)生高壓 水從高壓側(cè)直接噴出去 優(yōu)點(diǎn)是設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單 壓力大 噪音小 耗電小 電瓶連續(xù)工作時(shí)間長(zhǎng) 圖 2 2 電動(dòng)隔膜泵 1 隔膜泵本體 2 隔膜泵腔體 2 3 2 背負(fù)式手動(dòng)噴霧器的工作原理 當(dāng)操作者上下?lián)鍎?dòng)搖桿或手柄時(shí) 通過(guò)連桿使塞桿在泵筒內(nèi)往上下往復(fù)運(yùn)動(dòng) 行程為 40 100 毫米 當(dāng)塞桿上行時(shí) 皮碗由下向上運(yùn)動(dòng) 皮碗下方由皮碗和泵筒所組成的空腔容積不斷增 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 大 形成局部真空 這時(shí)藥液桶內(nèi)的藥液在液面和活塞泵腔體內(nèi)的壓力差作用下沖開(kāi)進(jìn)水閥 沿 著進(jìn)水管路進(jìn)入泵筒 完成吸水過(guò)程 當(dāng)塞桿下行時(shí) 皮碗由上向下運(yùn)動(dòng) 泵筒內(nèi)的藥液被擠壓 使藥液壓力驟然增高 在這個(gè)壓力的作用下 進(jìn)水閥被關(guān)閉 出水閥被壓開(kāi) 藥液通過(guò)出水閥進(jìn) 入空氣室 空氣室里的空氣被壓縮 對(duì)藥液產(chǎn)生壓力 打開(kāi) 開(kāi)關(guān)后藥液通過(guò)噴桿進(jìn)入噴頭被霧化 噴出 12 圖 2 3 活塞泵簡(jiǎn)圖 2 3 3 靜電噴頭的工作原理 噴頭 扇形噴霧靜電噴頭 其特征在于 包括 溢流閥 噴頭體 旋擰頭 噴管 噴嘴 電 極支承座 扇形電極 噴頭體上端為藥液的進(jìn)藥口 下端經(jīng)旋擰頭與噴管連接 中間為溢流閥控 制通斷的流液通道 噴管下部末端通過(guò)螺紋連接噴嘴 噴管上固定有電機(jī)支承座 電極支撐座底 部連接扇形電極 扇形電極分為連兩片 分布在噴嘴的前后側(cè) 兩片扇形電極之間形成 的張開(kāi)200 角 與扇形噴霧流厚度方向的微小擴(kuò)散趨勢(shì)相適應(yīng) 一方面霧滴不易打濕電極 確保電極電壓穩(wěn)定 另一方面使噴霧流盡可能靠近電極 有利于霧滴充分荷電 10 每片扇形電極均為扇形的空心面 通過(guò)不銹鋼電極連接成一個(gè)整體 扇形電極的扇形張開(kāi)角 度為 與扇形噴霧流形成的噴霧角相配 在扇形霧化區(qū)能形成與該區(qū)相適應(yīng)的扇形電場(chǎng)區(qū)域 1100 滿(mǎn)足霧滴充電的要求 溢流閥內(nèi)的流液通道設(shè)置一個(gè)彈簧結(jié)構(gòu) 當(dāng)噴霧壓力壓縮彈簧結(jié)構(gòu)時(shí) 使 流液通道貫通 藥液進(jìn)入噴頭體 只有當(dāng)噴霧壓力足夠時(shí) 才能頂開(kāi)彈簧使藥液進(jìn)入噴頭體 當(dāng) 噴霧結(jié)束后 彈簧的回復(fù)力使流液通道關(guān)閉 防止有漏滴的現(xiàn)象 3 背負(fù)式靜電噴霧器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3 1 靜電噴霧器的壓力的適用范圍 常見(jiàn)的幾種背負(fù)式噴霧器的工作壓力范圍見(jiàn)表 3 1 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 表 3 1 常見(jiàn)的背負(fù)式噴霧器的工作壓力 種類(lèi) 工作壓力 MPa 背負(fù)式手動(dòng)噴霧器 背負(fù)式電動(dòng)噴霧器 背負(fù)式靜電噴霧器 0 2 0 4 0 30 0 45 0 30 0 45 根據(jù)設(shè)計(jì)的預(yù)期目標(biāo)與設(shè)計(jì)目的 要實(shí)現(xiàn) 1 背負(fù)式靜電噴霧器蓄電池有電時(shí)正常工作 2 蓄電池?zé)o電時(shí)即為背負(fù)式手動(dòng)噴霧器 確定背負(fù)式靜電噴霧的工作壓力為 0 30 0 4 MPa 3 2 靜電噴霧器泵的設(shè)計(jì) 3 21 隔膜泵的設(shè)計(jì)與選型 根據(jù)常見(jiàn)的幾種背負(fù)式噴霧器的工作壓力范圍和設(shè)計(jì)的預(yù)期目標(biāo)與設(shè)計(jì)目的確定背負(fù)式靜電噴 霧的工作壓力為 0 30 0 4 MPa 現(xiàn)根據(jù)背負(fù)式靜電噴霧的工作壓力 0 30 0 4 MPa 確定隔膜泵的選型 見(jiàn)表 3 2 表 3 2 一般農(nóng)用噴霧器配件隔膜泵 名稱(chēng) 型號(hào) 電壓 電流 功率 流量 壓力 電機(jī)殼 農(nóng)用 噴霧器 配件隔 膜泵 FL 5206 FL 5208 0142YA 12 0142YA 15 FD G2900 12V 12V 12V 12V 9 14V 3A 4 6A 1 25A 3 75A 3 5A 36W 56W 15W 45W 36W 3 5L min 4 5L min 1 5L m 4L min 3 5L min 0 30 0 35 0 30 0 35 0 40 塑料 金屬 塑料 金屬 鋁合金 由表 3 2 確定選擇 FD G2900 型電動(dòng)隔膜泵 隔膜泵的主要參數(shù)見(jiàn)表 3 3 如下 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 表 3 3 電動(dòng)隔膜泵主要參數(shù) 項(xiàng)目 參數(shù) 材料屬性 材質(zhì) 用途 性能 驅(qū)動(dòng)方式 揚(yáng)程 型號(hào) 流量 工作壓力 功率 轉(zhuǎn)速 吸程 出口壓力 工作電壓 最大工作電流 最大壓力 體積 最高耐溫 屬性 鋁合金 增壓泵 防爆 電動(dòng) 5m FD G2900 3 5l min 0 48MPa 36W 1450r min 1 5 垂直高度 1 5 米 0 4 MPa 9 14V 3 5A 0 48 MPa 125 100 60mm 55 由上表確定隔膜泵的工作壓力為 12V 隔膜泵泵配 220V 變壓器 不可直接使用 220V 家用電 也不可以使用 24V 38V 電 電線(xiàn)不分正負(fù)極 水泵可以任意方向放置 圖 3 1 隔膜泵 電動(dòng) 簡(jiǎn)圖 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 隔膜泵的效率計(jì)算 3 1 3 2 式中 理論流量 排量 轉(zhuǎn)速 r min 實(shí)際流量 經(jīng)計(jì)算得 隔膜泵的實(shí)際流量為 3 5 隔膜泵的功率 3 3 式中 輸入功率 w 輸入轉(zhuǎn)矩 n m 角速度 輸出功率 3 4 式中 壓力差 N 2 實(shí)際流量 隔膜泵的總效率 3 5 式中 總效率 輸出功率 p w 輸入功率 w 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 經(jīng)計(jì)算得隔膜泵的總效率為 0 86 3 22 活塞泵的設(shè)計(jì) 根據(jù)常見(jiàn)的幾種背負(fù)式噴霧器的工作壓力范圍和設(shè)計(jì)的預(yù)期目標(biāo)與設(shè)計(jì)目的確定背負(fù)式靜電 噴霧的工作壓力為 0 30 0 40 MPa 現(xiàn)根據(jù)背負(fù)式靜電噴霧的工作壓力 0 30 0 40 MPa 無(wú)電時(shí) 背負(fù)式手動(dòng)噴霧器確定活塞泵的 選型 選擇 SX 16H 型活塞泵 工作壓力 0 30 0 40 見(jiàn)表 3 4 表 3 4 活塞泵的技術(shù)參數(shù) 項(xiàng)目 單位 規(guī)格 產(chǎn) 品 型 號(hào) 產(chǎn) 品 名 稱(chēng) 液泵型式 藥箱容量 工作壓力 流量 功率 活塞行程 直徑 壓力 L MPa l min W mm mm MPa SX 16 背負(fù)式手動(dòng)噴霧器 活塞泵 16 0 3 0 4 0 3 30 80 45 36 同理 活塞泵與隔膜泵的計(jì)算公式相同 經(jīng)計(jì)算得活塞泵的總效率為 0 70 3 3 背負(fù)式靜電噴霧器噴頭的設(shè)計(jì) 蓄電池有電時(shí) 靜電噴頭正常使用 蓄電池?zé)o電時(shí) 靜電噴頭可看做一般噴頭使用即可 所 以噴頭的選用考慮省水 藥效時(shí)間長(zhǎng) 減少污染 減少害蟲(chóng) 工作效率高 能減少農(nóng)藥對(duì)周?chē)?環(huán)境的污染 體積小 易操作 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 通用性好 使用壽命長(zhǎng) 制造價(jià)格便宜 容易普及等 設(shè)計(jì)的預(yù)期目標(biāo)即可 靜電噴頭的荷電性能對(duì)噴霧效果有顯著影響 表征靜電噴頭荷電性能的關(guān)鍵數(shù)主要有霧滴感 應(yīng)電流 靜電噴頭的材料不同是影響靜電噴頭的荷電性能的主要因素 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 圖 3 2 靜電噴頭 根據(jù)背負(fù)式靜電噴霧器的壓力 0 30 0 40MPa 選用 1 靜電噴頭的材料采用賽剛進(jìn)口再生材料 其具有抗化學(xué)腐蝕 抗沖擊 耐磨 不易變形 耐 350 以上高溫特性 絕緣性好的優(yōu)點(diǎn) 2 電極采用 0 5mm 厚的不銹鋼 3 噴霧壓力一般為 0 1 0 7Mpa 表 3 5 扇形噴霧靜電噴頭的主要參數(shù) 靜電噴頭的作用是使藥液霧化成細(xì)小的微粒并使其帶電 所以它是靜電噴霧能否實(shí)現(xiàn)的重要部 件 其霧化性能好 噴霧質(zhì)量高 噴出的霧滴均勻細(xì)小 為霧滴充電提供了前提條件 因此 靜電噴 頭的霧化性能對(duì)噴霧效果有著舉足輕重的作用 研究靜電噴頭霧化錐角對(duì)于提升靜電噴霧機(jī)性能具 有重要意義 1 霧化裝置的計(jì)算 考慮到背負(fù)式靜電噴霧器小型的特點(diǎn) 采用了扇形噴霧靜電噴頭 霧化原件如圖 3 2 所示 影 響霧滴大小的主要因素為霧化原件的噴霧速度和扇形直徑 另外噴霧量的多少及農(nóng)藥的物理性質(zhì) 藥液的密度 表面張力等 也直接影響到霧滴的大小 扇形噴霧靜電噴頭噴出的霧滴大小采用 項(xiàng)目 特點(diǎn) 霧滴粒徑 噴頭距目標(biāo)距離 步行速度 目標(biāo)背面平均吸附藥滴 抗風(fēng)能力強(qiáng) 耐高溫特性 電極采用材料 0 100 之間 吸附能力強(qiáng) 噴霧細(xì) 40cm 0 5 100 滴 m2 強(qiáng) 350 以上 0 5mm 厚的不銹鋼 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 下面的經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算 3 83 43 13 2 103 34103 1 34 12 式中 MMD 霧滴質(zhì)量中值直徑 Q 扇形上的液體流量 kg h r 液體密度 kg 3 R 扇形半徑 m 角速度 s 霧化液體的表面張力 經(jīng)計(jì)算得 MMD 90 m 噴霧量的測(cè)量 3 13 Q 1 2 式中 整機(jī)噴霧量 Q kg min 噴霧前機(jī)具總重量 m1 kg 噴霧后機(jī)具總重量 m2 kg 測(cè)定時(shí)間 t min 經(jīng)計(jì)算得噴霧量為 0 8kg min 2 影響霧化效果的另一個(gè)因素就是靜電場(chǎng)的作用 當(dāng)藥液流到扇形噴霧靜電噴頭的瞬間 在帶有 15kv 靜電電壓的作用下 形成帶電的霧滴 由于同性相斥的原理 霧滴進(jìn)一步分裂 從 而大大提高了藥液的霧化效果 在靜電場(chǎng)作用下 經(jīng)檢測(cè)實(shí)際霧滴中值直徑 60mm 左右 4 靜電發(fā)生器的設(shè)計(jì) 4 1 靜電發(fā)生器的選擇 選用靜電發(fā)生器的要求是 一方面要能提供足夠高的電壓 另一方面從安全角度考慮 要能 防止強(qiáng)烈的火花放電現(xiàn)象 即輸出電壓要高 100KV 120KV 而輸出電流要低 通常要求低于 200mA 且電極電流急劇上升超過(guò)額定值時(shí) 安全保護(hù)裝置會(huì)起自動(dòng)作用而切斷電源 高壓輸出瞬 間消失 不致產(chǎn)生火花放電 防止電擊傷人 采用 12V 高壓靜電發(fā)生器 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 表 4 1 靜電高壓發(fā)生器技術(shù)參數(shù) 項(xiàng)目 參數(shù) 輸入 輸出 電流 尺寸 12V 0 30kv 可調(diào) 2 3A 115 30 25mm 用途 12V 靜電高壓發(fā)生器符合靜電噴霧器量 最大的輸出電壓可達(dá)到 30KV 為了適應(yīng)不同 農(nóng)戶(hù)的要求 在內(nèi)部安裝可調(diào)電阻 輸出電壓可以自主調(diào)節(jié)以達(dá)到最佳狀態(tài) 使用時(shí) 輸入線(xiàn)分 正負(fù)極 紅色線(xiàn)接蓄電池正極 白色線(xiàn)接負(fù)極 輸出線(xiàn)可不分正負(fù)極 4 2 高壓靜電發(fā)生器的計(jì)算 4 21 高壓靜電發(fā)生器的原理 高壓靜電發(fā)生器原理 靜電噴霧是利用靜電場(chǎng)所產(chǎn)生的電力線(xiàn)的穿透特性 沿定向 或電力 線(xiàn) 運(yùn)動(dòng) 霧滴主動(dòng)吸附到帶異性電荷的植株表面 在電場(chǎng)的作用下 霧滴可克服重力吸附在植 株的背面 從而相對(duì)減少農(nóng)藥的飄移散失 加大藥液對(duì)植株表面的覆蓋率和均勻度 從而顯著增 加藥液與病蟲(chóng)接觸的機(jī)會(huì) 在提高藥效的同時(shí) 有利于減輕農(nóng)藥對(duì)生態(tài)環(huán)境的污染 由一穩(wěn)定直 流電源 由降壓電路 整流濾波電路 穩(wěn)壓電路組成 提供能量 經(jīng)自激振蕩 由振蕩線(xiàn)圈或集 成電路產(chǎn)生 將其轉(zhuǎn)換成 5KHZ 20KHZ 的頻率 并升壓至 6KV 10kv 交變電 再經(jīng)多級(jí) 一般為 10 級(jí) 也有 12 級(jí)的 倍壓整流 即可獲得 60KV 100KV 的高壓直流源 高壓靜電 電壓在 5000V 1000V 時(shí) 隨著負(fù)壓的升高 霧滴感應(yīng)電流緩慢變大 電壓 10000V 5000V 時(shí) 感應(yīng)電流急劇上升 感應(yīng)電流值較大 接近于規(guī)律性變化 該靜電噴霧器噴出霧滴的 速度分布均勻性良好 可認(rèn)為正是靜電對(duì)于霧滴粒徑及其分布的改善作用使得藥液霧滴的速度 獲得了良好的分布均勻性 從而使霧滴均勻地運(yùn)動(dòng)到作物表面各部位 由于靜電對(duì)于霧滴粒徑 及其分布起 到改善作用 使得作物表面單位面積內(nèi)附著的霧滴數(shù)量在增加 同時(shí)由于霧滴自身 所攜帶的電荷與作物所帶電荷剛好相反 在靜電力的作用下霧滴更易吸附于作物內(nèi) 外表面 從而進(jìn)一步增加了霧滴的覆蓋度 霧滴覆蓋度的增加使得農(nóng)藥的有效利用率得到提高 從而能 夠節(jié)省用藥量 4 22 吸附效果的計(jì)算 1 靜電噴霧器的霧滴荷質(zhì)比高 霧滴靜電吸附效果就好 計(jì)算荷質(zhì)比 其計(jì)算公式 Aq q M i Q 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 4 1 式中 荷質(zhì)比 Aq 靜電荷電量 q 霧滴群電流 i 收集霧滴群質(zhì)量流量 Q 荷質(zhì)比計(jì)算式中 噴頭孔徑 0 7 mm 噴霧壓力 0 4 MPa 流量 3 1 185 經(jīng)計(jì)算得 荷質(zhì)比為 1 9 2 影響吸附效果的原因還有噴霧器的狀態(tài) 表 4 2 荷質(zhì)比與吸附率 噴霧器狀態(tài) 荷質(zhì)比 吸附率 剛投入使用 藥桶表面及藥 桶口干燥潔凈 使用約 1 個(gè)月的藥桶表面染 有農(nóng)藥殘留 1 9 0 9 55 21 綜上 霧滴荷質(zhì)比大 靜電吸附效果好 與普通噴霧器相比 使用靜電噴霧器可節(jié)省用藥 量和用水量各 節(jié)省噴藥人工 可見(jiàn)靜電噴霧器具有顯著的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益 12 25 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 總 結(jié) 本文是圍繞農(nóng)用植保機(jī)械 背負(fù)式靜電噴霧器的設(shè)計(jì) 實(shí)現(xiàn)了藥效時(shí)間長(zhǎng) 工作效率高 體 積小 易操作 使用壽命長(zhǎng) 制造價(jià)格便宜等特點(diǎn) 此機(jī)器使用后 改變了以前人工勞動(dòng)強(qiáng)度大 效率低的缺點(diǎn) 同時(shí)節(jié)約了廣大農(nóng)民群眾的勞動(dòng)時(shí)間 減少了農(nóng)藥對(duì)周?chē)h(huán)境的污染 此背負(fù)式 靜電噴霧器的研制滿(mǎn)足了大部分用戶(hù)的需要 經(jīng)理論分析 在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中的結(jié)果主要有 1 在本機(jī)具的設(shè)計(jì)的過(guò)程中 主要設(shè)計(jì)了背負(fù)式靜電噴霧器的總體結(jié)構(gòu)及不同工況下的各 個(gè)部件的設(shè)計(jì)與選型 2 靜電噴頭是靜電噴霧能否實(shí)現(xiàn)的重要部件 本機(jī)具在設(shè)計(jì)靜電噴頭時(shí) 根據(jù)噴霧直徑 噴霧量和靜電場(chǎng)作用設(shè)計(jì)了扇形靜電噴頭 使藥液霧化成細(xì)小的微粒并使其帶電 來(lái)實(shí)現(xiàn)靜電噴霧 的目的 3 在設(shè)計(jì)過(guò)程中 計(jì)算了隔膜泵和活塞泵的工作效率及靜電裝置的吸附效果 4 該裝置設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)合理 噴霧效果好 使用方便 生產(chǎn)效率高 降低了生產(chǎn)成本等 總的說(shuō)來(lái) 在這次設(shè)計(jì)中我學(xué)到了很多的東西 但同時(shí)也存在一定的不足和缺陷 在以后的日子 里自己應(yīng)該更加努力認(rèn)真 以冷靜沉著的心態(tài)去對(duì)待每一件事情 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 致 謝 光陰似箭 日月如梭 轉(zhuǎn)眼畢業(yè)在即 回想在大學(xué)求學(xué)的四年 心中充滿(mǎn)無(wú)限感激和留戀之 情 感謝我的母校 塔里木大學(xué)的辛勤培育 感謝學(xué)校為我們提供的難得的學(xué)習(xí)環(huán)境和機(jī)會(huì) 使 我們能夠在此專(zhuān)心學(xué)習(xí) 陶冶情操 謹(jǐn)向我的畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師李平老師致以最誠(chéng)摯的謝意 感 謝我的指導(dǎo)老師李平老師 從設(shè)計(jì)的選題到設(shè)計(jì)的完成 她都給予我盡心盡力的指導(dǎo)意見(jiàn) 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我學(xué)到了很多新的知識(shí) 知道了學(xué)習(xí)的可貴和獲取知識(shí)的辛苦 承蒙李老師 的耐心指導(dǎo) 使我能順利完成了我的畢業(yè)設(shè)計(jì) 她對(duì)我的整體設(shè)計(jì)方案提出了建設(shè)性的意見(jiàn) 給 予我悉心的指導(dǎo) 深深的體會(huì)到她對(duì)工作高度負(fù)責(zé)的精神 在這設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程中 有李老師的 耐心指導(dǎo) 以及多次的交流設(shè)計(jì)思路 才能使我的設(shè)計(jì)順利完成 同時(shí)我也要謝謝謝那些教過(guò)我課程的全部老師們 沒(méi)有你們的悉心教導(dǎo) 沒(méi)有你們傳授給我 的知識(shí) 我也不會(huì)在大學(xué)中順利的成長(zhǎng) 總的來(lái)說(shuō) 這次畢業(yè)設(shè)計(jì) 收獲頗多 畢業(yè)設(shè)計(jì)就是要在無(wú)數(shù)次試驗(yàn)和計(jì)算之后 理論與實(shí) 際相結(jié)合 既鍛煉了我動(dòng)手的能力也磨練了我的意志 要很好地完成設(shè)計(jì)就得與現(xiàn)實(shí)生活相結(jié)合 遇到不懂的和不清楚的模糊的知識(shí)點(diǎn)要趕快查閱資料或是向同學(xué)請(qǐng)教 要敢接受錯(cuò)誤 發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤 及時(shí)糾正 在平時(shí)學(xué)知識(shí)的時(shí)候 認(rèn)為用不到 不重要的知識(shí)點(diǎn) 在這次設(shè)計(jì)中 都用到了 非 常感謝學(xué)校為我們組織的這次畢業(yè)設(shè)計(jì) 讓我們把大學(xué)四年學(xué)到的知識(shí)在畢業(yè)設(shè)計(jì)中綜合運(yùn)用 在設(shè)計(jì)過(guò)程中 我通過(guò)查閱大量有關(guān)資料 與同學(xué)交流經(jīng)驗(yàn)和自學(xué) 并向老師請(qǐng)教等方式 使自己學(xué)到了不少知識(shí) 也經(jīng)歷了不少艱辛 但收獲同樣巨大 在整個(gè)設(shè)計(jì)中我懂得了許多東西 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 也培養(yǎng)了我獨(dú)立工作的能力 樹(shù)立了對(duì)自己工作能力的信心 相信會(huì)對(duì)今后的學(xué)習(xí)工作生活有非 常重要的影響 而且大大提高了動(dòng)手的能力 使我充分體會(huì)到了在創(chuàng)造過(guò)程中探索的艱難和成功 時(shí)的喜悅 雖然這個(gè)設(shè)計(jì)做的也不太好 但是在設(shè)計(jì)過(guò)程中所學(xué)到的東西是這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的最大 收獲和財(cái)富 使我終身受益 畢業(yè)設(shè)計(jì)完結(jié)代表著大學(xué)時(shí)代的終結(jié) 完成它 我們會(huì)有一份責(zé)任感和一份成就感 最后 再一次衷心的感謝在大學(xué)四年中曾給與我知識(shí)和給予我?guī)椭乃欣蠋?你們傳遞給我的知識(shí)會(huì) 使我受用一生 最后 祝愿各位老師身體健康 工作順利 參考文獻(xiàn) 1 沈從舉 賈首星 湯智輝 周艷 孟祥金 苑立強(qiáng) 農(nóng)藥?kù)o電噴霧研究現(xiàn)狀與應(yīng)用前景 J 農(nóng)機(jī)化研 究 2010 04 2 植保新技術(shù) 農(nóng)藥?kù)o電噴霧 J 河南農(nóng)林科技 1980 10 3 王丹 靜電噴霧裝置的設(shè)計(jì)與研究 D 東北農(nóng)業(yè)大學(xué) 2013 4 王貞濤 聞建龍 王曉英 羅惕乾 高壓靜電液體霧化技術(shù) J 高電壓技術(shù) 2008 05 5 蘇州 稼樂(lè) 成功研制出第三代靜電噴霧器 J 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