張 亮，劉俊峰，李建平，侯天宇

(河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，河北 保定 071001)

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3WFQ—1600型牽引式風(fēng)送噴霧機(jī)研制與試驗(yàn)

張 亮，劉俊峰，李建平，侯天宇

(河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，河北 保定 071001)

因現(xiàn)代新型果園的種植模式及管理特點(diǎn)，小型的噴藥植保機(jī)械不能滿足新型果園的植保要求。為此，研制了3WFQ—1600型牽引式風(fēng)送噴霧機(jī)。該機(jī)在隔膜泵和風(fēng)機(jī)變速箱之間加裝了聯(lián)軸器，動(dòng)力通過(guò)聯(lián)軸器傳遞，優(yōu)化了整機(jī)結(jié)構(gòu)。通過(guò)理論計(jì)算完成了噴霧部件的選型，設(shè)計(jì)了R級(jí)風(fēng)機(jī)流道結(jié)構(gòu)和風(fēng)機(jī)變速箱，風(fēng)機(jī)葉輪直徑1.0m，葉片數(shù)為14，風(fēng)機(jī)變速箱有高低兩個(gè)擋位，其傳動(dòng)比分別是1:3.7和1:4.6，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速0～2 000r/min和0～2 500r/min的無(wú)級(jí)變速。借用Inventor軟件的實(shí)體建模功能，完成了噴霧機(jī)整機(jī)的設(shè)計(jì)裝配。室內(nèi)試驗(yàn)和樣機(jī)的田間試驗(yàn)表明：風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到1 500r/min時(shí)，風(fēng)機(jī)兩側(cè)14個(gè)測(cè)試點(diǎn)的平均風(fēng)速為16.3m/s，風(fēng)量為12.8m3/s，霧滴密度合格率為98.61%。

果園噴霧機(jī)；牽引式；風(fēng)機(jī)；變速箱

0 引言

果樹(shù)作物是一種世界性經(jīng)濟(jì)作物，其施藥作業(yè)占果樹(shù)生產(chǎn)管理總勞動(dòng)量的30%左右，具有季節(jié)性強(qiáng)、勞動(dòng)強(qiáng)度高、效率低及耗時(shí)費(fèi)工等特點(diǎn)，施藥作業(yè)效果直接影響了果品品質(zhì)及產(chǎn)量[1-5]。國(guó)外果園施藥機(jī)普遍采用風(fēng)送噴霧技術(shù)，在果樹(shù)施藥裝備方面，美、歐、日各國(guó)在果樹(shù)施藥植保作業(yè)時(shí)已經(jīng)考慮到農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝相結(jié)合，多采用大行距、小株距的現(xiàn)代化果園種植模式，果樹(shù)的株、行距及樹(shù)形大小規(guī)范統(tǒng)一，施藥作業(yè)基本上由拖拉機(jī)配套的牽引式風(fēng)送施藥機(jī)完成[6]。

我國(guó)果園機(jī)械化施藥裝備正處于發(fā)展期[5]。現(xiàn)階段，國(guó)家加大了對(duì)現(xiàn)代化果園建設(shè)的扶持力度，極大地調(diào)動(dòng)了果農(nóng)對(duì)老園改造和建設(shè)現(xiàn)代化新型果園的積極性，高效果園施藥裝備的需求日益迫切。如農(nóng)業(yè)部南京機(jī)械化研究所研制的低矮果園自走式風(fēng)送噴霧機(jī)、南京農(nóng)業(yè)大學(xué)工程院研制的3WZ-700型自走式果園風(fēng)送定向噴霧機(jī)。但總體來(lái)說(shuō)，其噴霧傳動(dòng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，藥箱容量小，作業(yè)幅寬偏窄，不適用于現(xiàn)代新型果園的噴霧作業(yè)。本文針對(duì)現(xiàn)代新型果園的種植及管理模式，研制了3WFQ-1600型牽引式風(fēng)送噴霧機(jī)，優(yōu)化了動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)，減輕了整機(jī)質(zhì)量，設(shè)計(jì)了可調(diào)節(jié)速比的風(fēng)機(jī)變速箱，并對(duì)風(fēng)機(jī)和樣機(jī)進(jìn)行了室內(nèi)和田間試驗(yàn)。

1 整機(jī)結(jié)構(gòu)與工作原理

1.1 整機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理

現(xiàn)代新型果園采用高紡錘形栽培模式，株距1.2～2m、行距3.5～4.0m，整體樹(shù)形呈高細(xì)紡錘形狀或者圓柱狀，成形后樹(shù)冠冠幅小而細(xì)高，平均冠幅1～1.5m，樹(shù)高3.5～4m，主干高0.8～0.9m。果園一般配備有29.4～44.1kW的大型拖拉機(jī)[7]。本果園噴霧機(jī)采用牽引式，主要由牽引架、支架、隔膜泵、聯(lián)軸器、機(jī)架、藥箱、承重輪及風(fēng)送輔助裝置等組成，如圖1所示。

1.牽引架 2.支架 3.隔膜泵 4.聯(lián)軸器 5.機(jī)架 6.承重輪 7.藥箱 8.風(fēng)送輔助裝置

噴霧機(jī)工作時(shí)，牽引架與拖拉機(jī)的下拉桿連接，動(dòng)力由拖拉機(jī)后輸出軸經(jīng)聯(lián)軸器傳遞到隔膜泵，隔膜泵和風(fēng)機(jī)變速箱之間由聯(lián)軸器連接，動(dòng)力經(jīng)由聯(lián)軸器傳遞到風(fēng)機(jī)變速箱。藥液從藥箱經(jīng)隔膜泵加壓后，一部分藥液經(jīng)射流攪拌器回流到藥箱起攪拌作用，其余藥液經(jīng)高壓控制閥、管路、噴頭噴出。根據(jù)作業(yè)環(huán)境，調(diào)控風(fēng)機(jī)變速箱轉(zhuǎn)速比和噴霧壓力，進(jìn)行風(fēng)力輔助噴霧作業(yè)。

1.2 主要技術(shù)參數(shù)

外形尺寸(長(zhǎng)×寬×高)/mm：3 600×1 300×1 350

隔膜泵傳動(dòng)形式：雙側(cè)花鍵輸出

隔膜泵排量/L·min-1：135

噴霧工作壓力/MPa：0.3～2

拖拉機(jī)輸出轉(zhuǎn)速/r·min-1：540

配套拖拉機(jī)/kW：29.4～44

藥箱容積/L：1 600

噴頭數(shù)量/個(gè)：14

整機(jī)重量/kg：450

作業(yè)幅寬/m：8～12

作業(yè)速度/m·s-1：0.72～1.5

2 關(guān)鍵部件的選型及設(shè)計(jì)

2.1 噴霧部件的選型

噴霧部件的選型如表1所示。根據(jù)噴霧機(jī)總體設(shè)計(jì)，風(fēng)機(jī)兩側(cè)分別安裝有7個(gè)方向可調(diào)防滴噴頭，工作壓力為0.3～2.5MPa，流量為2.19～5.22L/min，14個(gè)噴頭全部工作時(shí)總整機(jī)噴霧量為30.66～70.08 L/min。考慮藥箱內(nèi)裝有兩個(gè)射流攪拌器及噴霧控制閥向藥箱內(nèi)回水的功能后，選擇意大利UDOR公司生產(chǎn)的OMEGA135TS2C型隔膜泵。該泵最大工作壓力為4MPa，工作轉(zhuǎn)速范圍為0～550L/min。

表1 噴霧部件選型

2.2 風(fēng)送輔助裝置的設(shè)計(jì)

2.2.1 風(fēng)量的確定

風(fēng)送輔助裝置的作用是產(chǎn)生風(fēng)場(chǎng)，風(fēng)機(jī)吹出的高速氣流不僅將噴頭霧化的霧滴撞擊成更加細(xì)小均勻的霧滴，使霧滴二次霧化，還可以驅(qū)動(dòng)霧滴噴灑向靶標(biāo)作物，使作物的枝葉不停的翻動(dòng)，并在作物葉背、葉面、樹(shù)膛內(nèi)部外部均勻地覆蓋上霧滴。果園風(fēng)送噴霧機(jī)風(fēng)量的確定需遵循置換原則及末速度原則，其原理為:噴霧機(jī)風(fēng)機(jī)吹出帶有二次霧化的霧滴氣流應(yīng)能置換風(fēng)機(jī)前方直至果樹(shù)內(nèi)部空間的全部空氣[8]。

如圖2所示：當(dāng)噴霧機(jī)作業(yè)時(shí)，其風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速和行進(jìn)速度不變，根據(jù)置換原則，這時(shí)風(fēng)機(jī)的風(fēng)量應(yīng)為圖中虛線所示長(zhǎng)方體的體積，風(fēng)量計(jì)算公式為[9]

Q≥V×L×H×K

(1)

式中 Q—風(fēng)機(jī)風(fēng)量(m3/s)；

V—拖拉機(jī)作業(yè)速度(m/s)；

L—噴灑幅寬(m)；

H—樹(shù)高(m)；

K—?dú)饬魉p和沿途損失系數(shù)。

各參數(shù)的取值范圍為：V=0.72～1.5m/s，L=3.5～4m，H=3.5～4m，K=1.3～1.6。將上述參數(shù)代入式(1)中，求得Q=11.5～38.4m3/s。

圖2 風(fēng)送噴霧機(jī)置換原則計(jì)算簡(jiǎn)圖

2.2.2 風(fēng)機(jī)的確定

風(fēng)機(jī)流道裝置結(jié)構(gòu)如圖3所示。采用R級(jí)，主要包護(hù)欄、擋風(fēng)板、扇葉、葉輪及風(fēng)筒，這種級(jí)型的風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便。綜合考慮風(fēng)機(jī)風(fēng)量與消耗功率匹配等因素，擬定Q=12m3/s。設(shè)定風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速n=1 500r/min，全壓Pq=400Pa，風(fēng)機(jī)參數(shù)計(jì)算公式為[10]

(2)

(3)

(4)

d=ω×D

(5)

其中，Pt為軸功率(kW)；η1為全壓效率；η2為機(jī)械效率；n為風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速(r/min)；ns為風(fēng)機(jī)比轉(zhuǎn)速；φt為全壓系數(shù)；d為輪轂直徑(m)；D為葉輪外徑(m)；ω為輪轂比。

查通用風(fēng)機(jī)實(shí)用手冊(cè)，確定各參數(shù)[10]如下：η1=0.8，η2=0.9，φt=0.1，ω=0.2。計(jì)算結(jié)果Pt=6.6kW，ns=419，D=1m，d=0.2m。

根據(jù)風(fēng)機(jī)葉片數(shù)目M與輪轂比ω的關(guān)系，通過(guò)式(6)[10]計(jì)算葉片數(shù)目，則

(6)

式中 λm—平均半徑處葉片弦比；

τm—平均半徑處的葉柵稠度；

M—葉片數(shù)目。

查通用風(fēng)機(jī)實(shí)用手冊(cè)，確定各參數(shù)[10]如下：λm=2.0，τm=1.0～1.5。計(jì)算結(jié)果M在9.42～14.13之間，為了減少風(fēng)機(jī)的噪音，確定M=14。

1.護(hù)欄 2.擋風(fēng)板 3.葉輪 4.輪轂 5.風(fēng)筒

2.3 風(fēng)機(jī)變速箱的設(shè)計(jì)

為了滿足噴霧作業(yè)環(huán)境的要求，設(shè)計(jì)了可調(diào)節(jié)速比的風(fēng)機(jī)變速箱。其結(jié)構(gòu)主要包括轉(zhuǎn)速撥桿、殼體、傳動(dòng)齒輪、輸入軸、滑鍵套及輸出軸，如圖4所示。

1.轉(zhuǎn)速撥桿 2.殼體 3.傳動(dòng)齒輪

通過(guò)旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速撥桿，齒輪在滑鍵套上移動(dòng)，從而可調(diào)節(jié)齒輪的傳動(dòng)比。其傳動(dòng)比分別是1:3.7和1:4.6，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速0～2 000r/min和0～2 500r/min的無(wú)級(jí)變速。

2.3.1 軸的設(shè)計(jì)

初始條件：當(dāng)拖拉機(jī)后輸出軸達(dá)到額定轉(zhuǎn)速540r/min時(shí)，風(fēng)機(jī)變速箱傳動(dòng)比為1:3.7，此時(shí)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為2 000r/min，風(fēng)機(jī)消耗的功率Pc1=9.6kW。風(fēng)機(jī)變速箱傳動(dòng)比為1:4.6，此時(shí)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為2 500r/min，風(fēng)機(jī)消耗的功率Pc2=13.2kW。

根據(jù)式(7)[11]計(jì)算變速箱輸入軸的功率為

(7)

式中 η—聯(lián)軸器傳遞效率；

Pr—變速箱動(dòng)力輸入端功率(kW)；

Pc—變速箱動(dòng)力輸出端功率(kW)。

查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[12]，η=0.98，計(jì)算結(jié)果Pr1=9.8kW， Pr2=13.5kW。

根據(jù)式(8)～式(11)[11]計(jì)算輸入輸出軸的直徑和扭矩，有

(8)

(9)

(10)

(11)

其中，dr為輸入端齒輪軸直徑(mm)；dc為輸入端齒輪軸直徑(mm)；nr為輸入軸轉(zhuǎn)速(r/min)；nc為輸出軸轉(zhuǎn)速(r/min)；Tr為輸入軸扭矩(N·mm)；Tc為輸出軸扭矩(N·mm)；C為材料系數(shù)。

當(dāng)風(fēng)機(jī)變速箱傳動(dòng)比為1:3.7時(shí)，各參數(shù)取值：nr=540r/min，nc1=2 000r/min。計(jì)算結(jié)果為：dr1≥28.1mm，Tr1=1.73×105N·mm，Tc1=4.58×104N·mm，dc1≥18mm。

當(dāng)風(fēng)機(jī)變速箱傳動(dòng)比為1:4.6時(shí)，各參數(shù)取值：nr=540r/min，nc2=2 500r/min。計(jì)算結(jié)果為：dr2≥31.3mm，Tr2=2.39×105N·mm，Tc2=5.0×104N·mm，dc2≥18.6mm，dr≥max{dr1，dr2}=31.2mm，dc≥max{dc1，dc2} =18.6mm。

材料系數(shù)C取107～118，作用在軸上的彎矩比扭矩小時(shí)，C取較小值，C=107。輸入和輸出端有鍵槽、連接聯(lián)軸器時(shí)，該端加大3%～5%[11]，所以dr=33mm，dc=20mm。

2.3.2 齒輪的設(shè)計(jì)

當(dāng)旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速撥桿可調(diào)節(jié)齒輪的傳動(dòng)比時(shí)，輸入軸上的齒輪在滑鍵套上移動(dòng)，因此齒輪的結(jié)構(gòu)形式選擇直齒輪。輸出軸小齒輪選用45鋼，HB 230；輸入軸大齒輪選用45鋼，HB 200[13]。齒輪參數(shù)計(jì)算公式為[11]

(12)

(13)

(14)

Zd=Zx×i

(15)

(16)

(17)

其中，[σH1]為小齒輪許用接觸應(yīng)力(N/mm2)；σH1為小齒輪接觸疲勞極限(N/mm2)；[σH2]為大齒輪許用接觸應(yīng)力(N/mm2)；σH2為大齒輪接觸疲勞極限(N/mm2)；A為中心距(mm)；Zd為大齒輪齒數(shù)；Zx為小齒輪齒數(shù)；m為模數(shù)；K為載荷系數(shù)；Tr為輸入軸扭矩(N·mm)；φs為齒寬系數(shù)；SH為齒面的接觸疲勞安全系數(shù)。

查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[13]可知：σHlim1=550N/mm2，σHlim2=540N/mm2，SH=1.1。計(jì)算得：[σH1]=500N/mm2，[σH2]=491N/mm2。

當(dāng)傳動(dòng)比為1:3.7時(shí)，各參數(shù)的取值為：i=3.7、K=1.4，φs=0.4，Tr=1.73×105。擬定Zx1=29，計(jì)算結(jié)果A1≥226.5mm，Zd1=107。

當(dāng)傳動(dòng)比為1:4.6時(shí)，各參數(shù)的取值為：i=4.6，K=1.4，φs=0.4，Tr=2.39×106。擬定Zx2=31，計(jì)算中心距A2≥279.6mm，Zd2=143，Zd+Zx=min{ Zd1+Zx1，Zd2+Zx2}=136，中心距A≥max{A1，A2}。擬定A=280mm，計(jì)算m=4.1，查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)確定m=4.5，實(shí)際中心距A=306mm。

3 基于Inventor的三維實(shí)體設(shè)計(jì)

Inventor是一種三維參數(shù)化實(shí)體模擬軟件，實(shí)體建模方面采用一種精確的三維數(shù)字樣機(jī)，能生成各種特征和實(shí)體模型及工藝特征[14]。運(yùn)用 Inventor軟件將牽引式風(fēng)送噴霧機(jī)進(jìn)行三維建模、裝配，從而檢查各個(gè)零件的干涉情況。結(jié)果表明：各部件不存在干涉現(xiàn)象，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理[5]。牽引式風(fēng)送噴霧機(jī)總體裝配如圖5所示。

圖5 噴霧機(jī)總裝圖

4 試驗(yàn)

4.1 風(fēng)機(jī)性能試驗(yàn)

風(fēng)機(jī)性能的優(yōu)劣直接影響了果園風(fēng)送噴霧機(jī)的作業(yè)效果，在TCC電力四驅(qū)土槽實(shí)驗(yàn)臺(tái)車上進(jìn)行風(fēng)機(jī)性能試驗(yàn)。風(fēng)機(jī)主要結(jié)構(gòu)參數(shù)為:風(fēng)機(jī)葉輪外徑D=1.0m，輪轂直徑d=0.2m，風(fēng)機(jī)葉片數(shù)目M=14。

4.1.1 試驗(yàn)儀器

TCC電力四驅(qū)土槽試驗(yàn)臺(tái)車主要由機(jī)架、驅(qū)動(dòng)輪、主轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)、控制柜、液壓泵站及制動(dòng)等部分組成，如圖1所示。動(dòng)力輸出軸采用變頻電機(jī)、液壓泵站驅(qū)動(dòng)馬達(dá)進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)速。選用30kW變頻電動(dòng)機(jī)作為泵站動(dòng)力，基頻50Hz，同步轉(zhuǎn)速為15 000r/min。采用A2F定量馬達(dá)驅(qū)動(dòng)動(dòng)力輸出軸，滿足輸出軸的兩個(gè)轉(zhuǎn)數(shù)的要求，即n1=540r/min，n2=1 000r/min，并且可以在0～1 200r/min之間無(wú)極調(diào)速。TCC土槽試驗(yàn)車監(jiān)控軟件可對(duì)土槽車的行進(jìn)速度、動(dòng)力輸出軸扭矩、轉(zhuǎn)速、功率或其它接入的傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、顯示及存儲(chǔ)。

圖6 土槽實(shí)驗(yàn)臺(tái)

4.1.2 試驗(yàn)方法

風(fēng)機(jī)安裝在TCC電力四驅(qū)土槽實(shí)驗(yàn)臺(tái)車后面，動(dòng)力輸出軸輸出的動(dòng)力經(jīng)皮帶輪傳遞給風(fēng)機(jī)；按下變頻控制柜上的動(dòng)力輸出按鈕，啟動(dòng)動(dòng)力輸出電機(jī)變頻控制，調(diào)整動(dòng)力輸出變頻器操作面板上的電位器旋鈕，設(shè)定動(dòng)力輸出軸轉(zhuǎn)速540r/min；選用不同傳動(dòng)比的皮帶輪，分別使風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到1 500r/min、2 000r/min、2 500r/min。如圖7所示：風(fēng)機(jī)兩側(cè)分別安裝有7個(gè)噴頭，用風(fēng)速儀分別測(cè)定風(fēng)機(jī)在不同轉(zhuǎn)速下14個(gè)測(cè)試點(diǎn)的風(fēng)速，在風(fēng)機(jī)的一側(cè)分別取3個(gè)測(cè)試點(diǎn)，距測(cè)試點(diǎn)1、2、3、4m處用風(fēng)速儀測(cè)量風(fēng)機(jī)出口外側(cè)風(fēng)場(chǎng)分布。

圖7 風(fēng)機(jī)風(fēng)速測(cè)試

4.1.3 試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)繪制了風(fēng)機(jī)在不同轉(zhuǎn)速下出風(fēng)口的風(fēng)速曲線，如圖8所示。風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到1 500r/min時(shí)，風(fēng)機(jī)兩側(cè)14個(gè)測(cè)試點(diǎn)的平均風(fēng)速為16.3m/s，則[10]

Q=V×S

(18)

其中，Q為風(fēng)機(jī)風(fēng)量(m3/s)；V為出風(fēng)口風(fēng)速(m/s)；S為風(fēng)道截面積。計(jì)算Q=12.8m3/s，大于初始設(shè)定的風(fēng)量12m3/s。

圖8 不同轉(zhuǎn)速下的風(fēng)機(jī)出口風(fēng)速

風(fēng)機(jī)出口外側(cè)風(fēng)速值如表2所示。根據(jù)測(cè)試結(jié)果，果園風(fēng)送作業(yè)末速度約為10m/s，大于氣流到達(dá)果樹(shù)枝葉的末速度9m/s[8]。

表2 風(fēng)機(jī)出口外側(cè)風(fēng)速

風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速分別達(dá)到1 500r/min、2 000r/min、2 500r/min時(shí)，TCC電力四驅(qū)土槽實(shí)驗(yàn)臺(tái)車上的傳感器對(duì)功率數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、顯示以及存儲(chǔ)。已知皮帶輪的傳動(dòng)效率ηp=0.9，根據(jù)公式(19)[11]計(jì)算風(fēng)機(jī)不同轉(zhuǎn)速消耗的功率如表3～表5所示。

PF=PC×ηP

(19)

式中 ηp—皮帶輪傳遞效率；

PC—土槽實(shí)驗(yàn)臺(tái)車后輸出軸功率(kW)；

PF—風(fēng)機(jī)消耗功率(kW)。

表3 1 500r/min風(fēng)機(jī)消耗功率

表4 2 000r/min風(fēng)機(jī)消耗功率

表5 2 500r/min風(fēng)機(jī)消耗功率

4.2 田間試驗(yàn)

2015年7月，在河北中農(nóng)博遠(yuǎn)裝備有限公司進(jìn)行了樣機(jī)的試制，并在燕郊現(xiàn)代新型大型果園進(jìn)行了田間試驗(yàn)，配套動(dòng)力為29.4kW拖拉機(jī)，如圖9所示。當(dāng)噴霧機(jī)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到1 500r/min、作業(yè)速度為1m/s時(shí)，在噴霧機(jī)的左右兩側(cè)各選取3棵蘋果樹(shù)，在每棵測(cè)試果樹(shù)的內(nèi)膛和外圍上、中、下3個(gè)部位各選3片樹(shù)葉，葉面、葉背均布上紙卡，計(jì)數(shù)每級(jí)霧滴數(shù)的紙卡數(shù)。試驗(yàn)結(jié)果如表6所示。

圖9 樣機(jī)田間試驗(yàn)

霧滴密度/滴·cm-2左外葉面紙卡數(shù)左外葉背紙卡數(shù)左內(nèi)葉面紙卡數(shù)左內(nèi)葉背紙卡數(shù)右外葉面紙卡數(shù)右外葉背紙卡數(shù)右內(nèi)葉面紙卡數(shù)右內(nèi)葉背紙卡數(shù)≤200001010120～502333234450～10077989788≥1001817151516161514

按風(fēng)送式果園噴霧機(jī)作業(yè)質(zhì)量(NY/T992—2006)的標(biāo)準(zhǔn)，霧滴沉積密度大于20滴/cm2為合格。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，可得霧滴密度合格率為98.61%。

5 結(jié)論

1)針對(duì)現(xiàn)代新型果園的種植模式，設(shè)計(jì)了3WFQ-1600型牽引式風(fēng)送噴霧機(jī)，通過(guò)理論計(jì)算完成了關(guān)鍵噴霧部件的選型。噴霧機(jī)工作時(shí)，動(dòng)力輸入和傳遞完全由聯(lián)軸器來(lái)承擔(dān)，使整機(jī)結(jié)構(gòu)更加緊湊。

2)為了滿足現(xiàn)代新型果園的噴霧作業(yè)要求，設(shè)計(jì)了風(fēng)送輔助裝置，確定風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)型式為R級(jí)，風(fēng)機(jī)直徑為0.1m，葉片數(shù)為14。

3)風(fēng)機(jī)性能試驗(yàn)表明：風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到1 500r/min時(shí)，風(fēng)機(jī)兩側(cè)14個(gè)測(cè)試點(diǎn)的平均風(fēng)速為16.3m/s，風(fēng)量為12.8m3/s，大于初始設(shè)定的風(fēng)量12m3/s。

4)為了滿足現(xiàn)代新型果園噴霧作業(yè)要求，設(shè)計(jì)了可調(diào)節(jié)速比的風(fēng)機(jī)變速箱。其傳動(dòng)比分別是1:3.7和1:4.6，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速0～2 000r/min和0～2 500r/min的無(wú)級(jí)變速。

5)樣機(jī)的田間試驗(yàn)表明：當(dāng)噴霧機(jī)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到1500r/min、作業(yè)速度為1m/s時(shí)，霧滴密度合格率為98.61%。

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Design and Experiment of 3WFQ-1600 Traction Type Air-assisted in Orchad

Zhang Liang, Liu Junfeng, Li Jianping, Hou Tianyu

(College of Mechanical and Electrical Engineering, Agricultural University of Hebei, Baoding 071000, China)

According to the characteristics of the modern new orchard planting pattern and management, small spraying plant protection machinery cannot meet the requirement of the plant protection of new gardens. As a result, the traction type air-assisted of 3WFQ-1600 was developed to solve similar problems. Between the diaphragm pump and fan gearbox of this machine is a coupling, and the power is transmitted through the shaft coupling ,which optimize the structure of the whole machine. Through the theoretical calculation of finished spray parts selection, rated R fan flow channel structure and fan gearbox were designed ,the diameter of fan impeller is 1.0 m and blade number is 14.Turbine gearbox has high and low two gears, the transmission ratio are 1: 3.7 and 1:4.6, achieving the fan speed 0～2000r/min and 0～2500r/min. To complete the spray machine design and assembling of the machine, we used the AIP software entity modeling capabilities. The field test and indoor test shows that when the fan rotation speed reaches 1500r/min, 14 test points of the fan on both sides of the average wind speed is 16.3m/s, air volume is 12.8m/s, drop density percent of pass is 98.61%.

orchard sprayer; traction type; fan; gearbox

2016-04-27

國(guó)家蘋果產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系項(xiàng)目(CARS-28)；國(guó)家公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(xiàng)(201203016)

張 亮(1990-)，男，河北保定人，碩士研究生，(E-mail)15933463553@163.com。

劉俊峰(1956-)，男，河北保定人，教授，(E-mail)liujf@hebau.edu.cn。

S491

A

1003-188X(2017)04-0062-06