張梅+Daniel+K.Fisher+馬偉

【摘要】中國小型溫室的噴藥作業(yè)大多采用背負式噴藥，這種噴藥方式具有簡單輕便，適合單人操作的特點。背負式噴藥方式主要有3種，一是手動按壓，勞動強度大；二是高壓氣瓶加壓，成本高，多用于短時間科研噴霧使用；三是電動加壓，具有環(huán)保和省力的特點。電動加壓的優(yōu)勢是噴霧壓力恒定在0.3～0.4 MPa之間，霧滴均勻性和噴灑效率都優(yōu)于手動加壓。因此該裝置將電動加壓技術(shù)應(yīng)用在背負式噴藥裝備上，并針對原有的薄弱技術(shù)環(huán)節(jié)進行優(yōu)化設(shè)計，從而達到減輕藥械自重40%以上，提高噴霧續(xù)航時間3 h以上的效果。

背景

溫室噴藥是溫室種植生產(chǎn)的一個重要環(huán)節(jié)，該過程具有作業(yè)頻繁和勞動強度大的特點，一般溫室越冬蔬菜需要每周噴藥1～2次。因此，針對這一環(huán)節(jié)的施藥器械開發(fā)成為一個技術(shù)開發(fā)和研究的焦點。傳統(tǒng)的施藥器械加壓方式多為手動加壓，由于其價格低廉得到大范圍推廣，不足之處是該方式勞動強度較大，霧化均勻性不好。近年來也有通過大功率電機或汽油發(fā)動機作為動力源，利用高壓柱塞泵加壓，通過幾十米的多層高壓管來對溫室進行噴藥，這種方式往往需要2～4人同時拖拽高壓管，能快速噴藥，但缺點是施藥不夠精細，需要勞動力較多。國內(nèi)的科研機構(gòu)也開發(fā)有一些智能化噴藥裝備，利用傳感器和單片機實現(xiàn)精準(zhǔn)化控制，筆者曾主要完成的溫室施肥施藥一體機，溫室高效噴藥機等諸多施藥器械，也對該領(lǐng)域的技術(shù)進步發(fā)揮一定作用。

考慮到有些溫室空間狹小，相對四輪可推動噴藥機而言，背負式噴藥機更靈活、便捷。筆者曾在《溫室智能裝備系列之十六用于果蔬作物的背負電動變量噴藥機》[1]一文中詳細描述了該技術(shù)細節(jié)。該類型噴藥機通過多年推廣后，在實際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)一些問題，對其原有的薄弱技術(shù)環(huán)節(jié)進行優(yōu)化設(shè)計就非常必要。

原理

新型背負式電動噴藥機的設(shè)計主要的環(huán)節(jié)包括電池、壓力泵、底座、噴桿、噴嘴5個部分。通過將電池設(shè)計為新型鋰電池，壓力泵變?yōu)閮?nèi)置的緊湊型結(jié)構(gòu)，提高藥械的強度，極大的簡化底座的結(jié)構(gòu)。另外對噴桿的把手部分增加外接的壓力接口，噴嘴改為組合式密封結(jié)構(gòu)，具備很大的通用性。

結(jié)構(gòu)

采用緊湊型內(nèi)嵌式結(jié)構(gòu)，壓力泵由藥桶護避免撞擊受損。藥桶采用大彎曲結(jié)構(gòu)，一方面彎曲弧面可以和作業(yè)人員背負有更大間隙，提高舒適性，同時還可以增加藥桶的機械強度。進一步對噴藥機進行優(yōu)化和提升：電池選用鋰電池，20V1.5AH，重量為50 g，是原有電池重量的5%（圖2、圖3）。電池充好電后采用插入鎖扣的方式固定在底部。壓力泵采用圓柱形結(jié)構(gòu)，以直接嵌入的方式固定在藥桶底部，占空間少（圖4）。

底座的設(shè)計選擇16 mm空心鐵管折彎，重量輕，成本低。通過布置圓柱形泵和電池位于藥箱正下方的方法，降低重心，減少背負噴藥機時對背部的壓力（圖5）。

把手通過增加防滑海綿的方法改善了操作舒適性。預(yù)留了用來連接壓力表的快速插口，根據(jù)需要通過壓力軟管就能快速外接壓力表，這種結(jié)構(gòu)對精密噴霧的需求留出功能擴展接口（圖6）。

噴桿改進后可適用于Teejet系列的噴嘴，霧滴較小的Teejet8001噴嘴方便更換。圓錐形噴嘴通過適配接頭可方便的連接上去，能很好的滿足大噴霧量的噴霧需求（圖7、圖8）。

結(jié)束語

便攜輕便的噴霧器開發(fā)是施藥器械研究的一個重要方向，其技術(shù)起點低，但作業(yè)針對性好。能解決實際生產(chǎn)大問題的思路是藥械研發(fā)的重要趨勢。該文通過長期以來對背負式電動噴藥機用戶反饋問題分析以及新技術(shù)的集成實現(xiàn)創(chuàng)新，有效解決中國溫室單人背負噴霧（噴藥、噴葉面肥、幼苗噴水）作業(yè)的難題。

參考文獻

[1] 馬偉，王秀，秦貴，等.溫室智能裝備系列之十六用于果蔬作物的背負電動變量噴藥機[J].農(nóng)業(yè)工程技術(shù)（溫室園藝），2010，30（6）：38-39.endprint