毕业设计(论文)暖室电动喷雾机的设计.doc
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1、暖室电动喷雾机的设计摘 要开发和研究暖室内专用施药机械,改变目前仍采用大田植保机械的落后状态,从中收到良好的经济效益、社会效益和生态效益,具有重要的意义我国植保机械与当代国际水平相比还存在相当大的差距。从喷头雾化、风机、摇摆机构及摇摆角度等方面进行设计。在动力的选择、喷洒方式、零部件的优化组合及空间布置这几个方面重点考虑,从而达到最好的喷雾效果,还要考虑到喷雾机的整体配合程度,不至于过于繁杂,方便以后维护。在整个的设计过程中,喷头的设计是重中之重,植保机最终通过喷射部件将药液分布在喷施对象上,喷射部件的性能优劣直接影响对作物病虫害的防治效果和机具的使用经济性。轴流风机在植保机械上应用较为广泛,
2、它具有风量大、效率高的特点。摇摆机构要遵守三个设计要求,在设计过程当中要注意摇摆角度的调整。在喷雾试验中主要以雾滴在作物上的覆盖密度、雾滴均匀程度和施药量为标准。关键词 暖室电动喷雾机;结构设计;技术参数;喷头;风机Abstract Research and Development heated indoor dedicated application machinery, change is still used in the field of plant protection machinery backward state received from the good economic,
3、 social and ecological benefits, have important significance of Chinas machinery and plant protection contemporary international level there is still a considerable gap. From the spray nozzle, the fans, swinging bodies and swinging angle of the design aspects. In the power of choice, spraying method
4、, the optimal combination of parts and space layout of this focus on several areas, so as to achieve the best results spray, but also to spray machine with the overall level and not too complicated. to facilitate future maintenance. Throughout the design process, the nozzle design, the most importan
5、t thing is IPPC finally passed jet aircraft components in the liquid medicine distribution spraying targets, Jet components performance directly impact on crop disease and pest control of the use of machines and economy. Axial fan in the application of plant protection machinery more extensive, it h
6、as large air volume, high efficiency characteristics. Swinging agencies to comply with the three design requirements in the design process to the attention of swinging angle adjustment. Test the spray droplet main crops in the coverage density, and uniformity of droplet spray volume as the standard.
7、Key words Greenhouse electric spray; Structural design; Technical parameters; Nozzles; Fans 目 录 摘要1暖室喷雾机开发的意义2 国内外植保机械的研究现状和趋势2.1国外植保机械的发展现状和趋势2.2国内植保机械的发展现状和趋势3 主要研究内容和拟解决的关键问题4 本课题采用的主要研究手段5 总体方案的确定5.1 现阶段暖室内主要应用的植保作业机具5.2 主要技术参数的选择5.3总体方案的确定6 暖室电动喷雾机关键部件的工作原理及结构设计6.1 喷头的设计6.2 风机的设计6.3摇摆机构的设计7 喷雾质
8、量的检查8 总结9参考文献1 暖室喷雾机开发的意义目前我国暖室内栽培的作物以蔬菜为主,也有用于栽培花卉、草萄等。暖室内作物比露天栽培作物易发生病虫害,其主要原因是暖室内光照不足,作物对病虫害的抵抗力降低;室内环境密闭、高温高湿、加之天敌减少,容易发生病虫害,通常情况下病害多于虫害。农药施用的方法有很多,但暖室内的施药方法仅有几种,如喷雾法、粉尘法、热烟雾法及常温烟雾法等。应用最广泛的仍为手动背负式喷雾器,其通过空心圆锥喷雾头进行大容量、大雾滴喷雾,这种施药法技术粗放,用药量大、兑水量大、作业幅宽窄、劳动强度大且作业工效低,农药浪费现象严重,并给生态环境造成严重危害,且使暖室内的湿度骤增,在防治
9、病虫害的同时又滋长了诱发病虫害的条件,增加了施药次数,操作者在密闭的空间内喷药,极易受农药的污染,发生中毒事件,因此,在暖室内施药更要注意自身的防护及限制作业时间,因而产生了研究操作者不进入暖室内进行喷药的方法和相应机具的要求。基于上述情况,开发和研究暖室内专用施药机械,改变目前仍采用大田植保机械的落后状态,并采用先进施药技术,提高田间农药有效利用率,减少环境污染和作物残留,以最少的农药达到最高的防治效果,从病虫害防治中收到良好的经济效益、社会效益和生态效益,具有重要的意义。本课题就是据此而提出的,研究的主要对象是用于暖室的电动喷雾机,其雾化质量高、雾滴细小、附着性好、覆盖面积大且均匀,可以减
10、少药害;射程远、效率高且可以使用浓度高的药剂,喷药量少、省水、省药、防治效果好,又因暖室内气候环境较稳定,故不影响雾滴的漂移、分布的均匀性及其沉降性。该机结构紧凑、重量轻、外形美观、安全防护完善,其动力由小电机提供,操作灵活方便,开启电源即可自行喷雾,不需人力的投入;利用气缸来调整喷射部件的高度,以适应不同农作物不同生长期的喷射要求;利用行程开关来自动控制风机的摇摆偏转角度,以保证其喷雾幅宽及增加雾滴的分布均匀性。因此,研究和设计暖室内专用喷雾机有广阔的发展前景。2 国内外植保机械的研究现状和趋势2.1 国外植保机械的发展现状和趋势 20世纪中期以后,农业发达国家逐步形成大型农场专业化生产方式
11、,农业机械化水平很高,大田农作物的病虫害防治及化学除草采用大型悬挂式或牵引式喷杆喷雾机,喷幅达1834米,药箱容量4003000升,作业速度达810千米/小时,配套拖拉机功率在5974千瓦以上。棉花、水稻及牧草采用专用飞机喷洒农药。果园和啤酒花等经济作物采用风送式和高架喷雾机喷洒农药。农业病虫草害防治达到了全面机械化。2.2 国内植保机械的发展现状和趋势目前我国植保机械的产品主要有手动式喷雾器、背负式喷粉喷雾机、担架式机动喷雾机、小机动喷烟机、拖拉机悬挂与牵引的喷杆式喷雾机及风送式喷雾机、航空喷雾喷粉设备等。3 主要研究内容和拟解决的关键问题3.1 主要研究、设计内容(1) 确定施药量、雾滴尺
12、寸、生产率、作业幅宽及射程、总体质量等参数,以及初步设计雾化装置、喷射部件的配置等。在充分试验、分析、论证的基础上,确定喷雾机的设计方案;(2) 确定轴流风机的技术参数:风量、风压及出口速度、效率、结构尺寸和质量等,并进行机构设计和性能试验;(3) 根据设计要求,在参考文献的基础之上,设计并制造双流体气力式喷头,以及喷头与轴流风机、空气压缩机、药箱等的连接结构;(4) 为适应不同作物不同生长期的施药要求,设计喷雾机的升降调节机构、喷幅调节机构及喷头的流量调节机构等;(5) 设计整机电路、传动机构、管路、药箱、混药装置等,并根据作业要求选择过滤器、电源、电机、控制系统等,最后样机组装、进行调试。
13、3.2 拟解决的关键问题(1)查阅文献,应用先进施药技术,确定整机的设计方案;(2)双流体喷头雾化的技术原理及其结构实现;(3)风机、摇摆机构及摇摆角度、升降机构各设计要求与功能的实现;(4)雾滴尺寸大小、雾滴分布均匀性及沉积性的测定。4 本课题采用的主要研究手段根据采用先进施药技术的总要求,在参考研究文献的基础上,筛选出药液雾化的技术原理,设计出双流体喷头的结构,加工出几个不同的喷头样品,并根据整机设计参数,设计出升降机构、轴流风机及喷头的摆幅机构、传动机构、整机支架等零部件,绘制图纸,经过反复讨论、修改后,进行试制,与空气压缩机等组装成试验样机,根据研究目的设计适宜的试验方案,利用底部均匀
14、涂有凡士林和30#机油混合物的蒸发皿来承接雾滴、秒表计时、量筒量取液体,最后用显微镜来测量所采集雾滴,对数据进行处理,得出雾滴体积中径、雾滴均匀度、雾滴沉积密度以及雾滴直径、喷雾量与气体压力的关系、摆动速度和施药量的关系等,根据试验结果对喷头的雾化性能和整机的喷雾性能进行总结,得出试验结论。5 总体方案的确定5.1 现阶段暖室内主要应用的植保作业机具的分类 (1) 喷雾法是将传统的喷雾方法用于保护地的施药方法。在大暖室内可使用机动喷雾机,如担架式喷雾机,连接长喷雾软管及喷杆、喷头,由人工操作进行喷洒。也可使用喷雾喷粉机进行喷雾作业。在矮小的大棚里,只能使用人力操作的喷雾器如背负式喷雾器、压缩喷
15、雾器、踏板式喷雾器等,效率较低,人也劳累。 (2) 热烟雾法是雾滴的体积中径小于或等于50微米的雾流叫烟雾,部分或完全靠热能产生烟雾并进行喷施的方法叫热烟雾法。热烟雾法的适用范围较广,自暖室及大棚等保护地出现后,亦有采用此法进行病虫害防治的。产生热烟雾的方法主要有:熏烟法和热烟雾法。 (3) 粉尘法是我国于80年代后期新发展起来的一种用于保护地的施药技术。它是利用农药粉尘在保护地空间内的飘浮及相互碰憧作用,使粉粒在空中作全方位运动而能在株冠层中很好的扩散、穿透、深入到比较隐蔽的部分,从而在作物的各个部位得到较均匀的沉积分布。粉尘法使用的粉剂要求有效成分的颗粒细度小于10微米,并在粉剂中掺入一种
16、分散剂,用一定强度的气流吹送和喷撒。这样粉剂易于形成飘尘,在空中飘浮扩散相当长的时间后逐渐沉降,并且不易絮结。 (4) 常温烟雾法是利用气力或机械方法在常温下产生烟雾并进行喷雾的方法。常温烟雾机的喷头呈涡流室状,机具上的空气压缩机将压缩空气自喷头的切向送进涡流室,在室内一边高速旋转一边沿轴向前进,并在涡流室前端形成真空,吸入药液,两者混合后以高速喷出喷口,形成雾化;轴流风机排出的气流吹送这初次形成的雾滴,使其再次雾化成更细的雾滴,有的机具还利用超声波帮助雾化。常温烟雾机的雾滴粒径一般不大于30微米,有的不大于10微米。喷药时用水量少,不显著增加暖室内的湿度,因而不易诱发病虫害。工作时,操作人员
17、不进入暖室,安全,并且工效高,防治效果好。常温烟雾的残效期较短,正好适用于蔬菜生产。缺点是机具价格较高。针对我国保护地病虫害防治现状,在学习国外先进技术的基础上,国内现已开始起步开发常温烟雾机等适用于保护地内病虫害防治的机具。这类机具已在实践中证明喷雾和防治的效果都较好,主要具有以下几个特点:(1) 此种机具工作在常温条件下,其核心工作部件是气液两相流喷头,在高速气流作用下,使喷嘴处形成局部真空,并将药液吸入喷头体内,压缩空气与药液在喷嘴外缘处混合雾化成烟状“两相流”喷洒在室内,原则上手动喷雾器使用的药液都可以用,具有较宽的雾滴谱。(2) 防治效果好,此机具所喷雾滴极细,平均粒径一般不大于30
18、微米,雾滴可均匀地充满整个暖室空间,且其缓慢沉降的过程较长,能在空间悬浮时间2-6个小时,能较均匀地附着在植物各处病虫害活动部分,防效较好,用来防治密集作物病虫害效果更显著。(3) 省水 、省药,工效高、成本低,便于操作。此种施药法的喷雾量为3060升/公顷,比常规喷雾法省水90%,这在北方干早地区尤为重要,此外,农药的使用量也比常规喷雾法节省10%-20%,且不增加暖室内湿度,避免了因过湿而诱发病虫害的不利因素。(4) 采用轴流风机传播,雾滴可充满长60米的暖室空间,作业者无需进入暖室内,安全可靠,既省力又避免了作业中毒事故。(5) 采用电气多机驱动,结构紧凑,操控灵活,且维护简单、耐久性好
19、。使用车载式转移方便,可节省人力。5.2 主要技术参数的选择我国设施农业发展迅速,但保护地病虫害防治技术还比较落后,存在的问题较多,本课题拟开发的暖室电动喷雾机也是针对暖室内作物特殊的生长环境而开发的,在充分考察暖室植保机具的技术现状及暖室先进施药技术的基础之上,选定新机的技术参数规格如表-所示。表- 暖室电动喷雾机的技术参数项目名称单位参数值备注整机尺寸3503301800工作状态最大尺寸整机静重Kg75(非塑料样机)平均雾滴直径m75喷雾容量mL/min3070施药量L/66712适用防治面积6670.51(3060)m(610)m(2.22.5)m工作气压Mpa0.353.5Kgf/2功
20、率电压WV90220药箱容积L125.3.总体方案的确定 目前室内植保机械大多为传统喷雾机,存在的问题主要有生产率低、雾滴大小不均、穿透性差、喷洒不均匀以及农药和水资源的浪费严重、环境污染等,暖室电动喷雾机的设计旨在解决这些问题,因此整机方案确定的难点在于动力的选择、喷洒方式、零部件的优化组合及空间布置。经过分析、论证,暖室电动喷雾机的设计方案确定如下:(1) 由电机驱动机壳、轴流风机及喷头的摆动转向运动,以达到良好的喷雾效果,且由单独操作的小功率电机驱动药液的搅拌机构,使水和母液得到充分的混合,由气缸来实现其自动升降运动,以适应不同高度农作物的喷射要求,同时气缸也起到了支撑作用,增加了整机的
21、平稳性;(2) 内混式双流体喷头,应用气力雾化原理,工作时由空气压缩机产生的高速气流在喷头体内运行,由于气流加速,在液体的喷口处形成真空度,液流沿着进液管被吸入喷头,并和高速气流在喷头的涡流室相互碰撞,粉碎雾化形成较小尺寸的雾滴,然后经由高速轴流风机的气流冲击、吹送,使其进一步地雾化成细雾滴,充分地弥漫于室内空间,均匀地落在作物上;(3) 轴流风机直接由自身电机带动,用其传送雾滴,风量大、射程远、穿透性好且效率高,采用调速电机控制风机的摆动速度,以适应不同农作物的要求,同时将其与喷头的摇摆幅宽设计为可调角度,这样避免了传统的定向或者人力转向所引起的不精确性,确保了雾滴分布的均匀性;(4) 结构
22、紧凑、简单,整个机具由支架及升降机构支撑,药箱定位在喷头上方时会带来结构复杂、稳定性差、装拆复杂等不利因素,故设置在喷射部件的下部,即整个机具的中部,整机上部为轴流风机,而双流体喷头则置于风机的最前端,维护方便;(5) 操作灵活方便,开启电源即可自行喷雾,不需人力的投入,防止发生中毒事件,以电机为动力降低了传统的汽油机为动力易发故障的可能性,减少了维修次数。整机结构如图-所示,整机自上而下由喷射部件总成、药箱总成、升降机构、摇摆机构及支1.整体机架.升降机构.控制阀门及配气装置.电源控制器.传动系统.药箱及搅拌机构.轴流风机.双流体气力式喷头.进液管道.调速电机及摇摆控制机构.进气管道.空压机
23、图暖室型电动喷雾机结构示意图架总成等组成。喷射部件由轴流风机、喷头、快速连接接头及各输气、输液管等组成,其中由药箱引出的输液管与喷头进液接口相连,由空气压缩机引出的输气管先经过连通器,后分成三路与喷头进气接口相连;喷头和轴流风机之间则由风机防护罩和连接件固定在一起;药箱总成包括药箱支撑架、药液搅拌机构及药箱等部件;摇摆机构有轴承连接件、行程开关、调速电机等组成;升降机构则主要由气缸构成,除此之外的零部件还有整机支架总成。6 暖室电动喷雾机关键部件的工作原理及结构设计6.1 喷头的设计植保机最终通过喷射部件将药液分布在喷施对象上,喷射部件的性能优劣直接影响对作物病虫害的防治效果和机具的使用经济性
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