车载式喷雾机的设计毕业设计论文.doc
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1、前 言我国是农业大国,保证农业的高产、稳产是解决我国占世界7%的土地养活22%的人口的关键,但由于后期病虫害防治一直不能很好的解决,这就直接影响了产量。因此,与农作物的病虫害作斗争是我国农业生产的重要环节。由于化学防治见效快、效率高等特点,仍将是今后防治农业病虫害的主要方式之一。车载式喷药机各种作物的后期病虫害防治的需要。本设计中关键性技术的设计,能够更高效的解决病虫害问题。 本设计中对车载式喷药机的各种技术进行设计,进行了一系列的计算与仿真,研究解决了各种技术难点,主要研究关键性技术主要包括以下几个方面: (1)车架整体设计:由于作物多样化,因此在设计中要考虑很多的东西,首先要设计合理的车架
2、高度,其次解决转向系统和轮距调整系统。这样可以使车载式喷药机具有更好的地形适应性; (2)传动系统设计:车载式喷药机的传动主要靠拖拉机的带动,经过各方面的考虑选用皮带轮传动。 (3)喷杆整体设计:喷杆做为整机的重要组成部分,在设计方面就要求具有很好的环境适应性,因此本文设计中,就对喷杆的悬挂系统、升降系统、平衡机构和折叠机构进行了一系列的计算设计。所以,车载式喷药机的设计,极大的提高了喷雾的效率,解决了作物后期病虫害问题,实现了产量的增长,同时也促进了经济的发展,在农业机械上占有重要的地位。关键词:车载式喷药机;喷杆系;传动系统目 录1绪论11.1课题研究的目的和意义11.2国内外车载式喷药机
3、概况及发展现状11.3现有喷药机的种类21.4课题研究的主要内容42总体方案的设计42.1设计的方案42.2样机结构及工作原理43关键部件的设计53.1药箱的设计53.2牵引架的设计63.3支管架的设计74主要部件的设计和计算84.1泵的选用84.2泵轴的设计114.3喷头的选择114.4液压缸主要参数的计算144.5液压阀18总 结19致 谢20参考文献21塔里木大学毕业设计1绪论1.1课题研究的目的和意义新疆是我国农作物种植面积最大区域之一。近几年来,我国农业发展迅速,机械水平不断提高,农作物种植面积不断增加1。但由于气候变暖,农业生态环境、种植业结构、耕作制度、种植品种、生产方式及生产条
4、件等的改变,一些病虫害或传媒昆虫的生活和流行条件也随之改变,创造了适合某些有害生物积累的生态环境,病虫害的发生呈加重趋势,尤其影响农作物种子的发芽率、净度和饱满度2。近年来全国防治农业 病虫草害每年需要使用农药120万吨(制剂)左右,防治面积达4亿公顷以上,植物保护工作为农业丰收做出了巨大贡献,起到了保驾护航的作用,但与农药的高速发展相对应的却是农药赖以喷施的农药机械发展水平落后,这直接影响到了农业生物灾害的防控能力。植保施药成为农作物生产过程中必不可少的作业环节3。研究表明,农作物因受病虫草害的影响可直接减产10%20%,植保施药成为有效保证农作物优质、高产和稳产最直接有效的方法之一。常规的
5、施药机械难以适应,而人工施药不仅强度大、效率低,还极易对人身体造成伤害。化学除草杀虫又是其中的核心技术之一4。因此,寻求一种能够代替或部分代替人力劳动、作业效率高、质量好、易于操作、价格低廉的机动施药机械,成为现实所需。 经过市场调查发现,现阶段市场上的机动施药机价格普遍较高,整体结构复杂,同时还存在一些设计缺陷,农民并不看好。 基于上述情况,所以产生了自行设计车载式机动施药机的念头5。 因此研制出一种小型、高效、安全的防治农作物病虫害的车载式喷药机具有重要的现实意义。1.2国内外车载式喷药机概况及发展现状1.2.1国外发展现状(1) 大型化。欧美发达国家大型农场作业面积较大,主要使用大型喷杆
6、打药机进行田间作物植保作业,作业幅宽最大可达42m,要想容量在4003000L,作业速度可达810km/h,配置动力大多在73.5kW以上。(2) 机电液一体化。国外大型车载式喷药技术比较先进,多采用机电液一体化技术来控制喷杆作业方位、平衡性和稳定性。可根据传感器监控的数据,使用计算机和电子仪器控制喷雾量和行走速度,大大提高作业效率和施药准确性6。 (3) 智能化。研究应用GPS。激光测距,微电子传感器、机器视觉及卫星遥感技术,形成智能化精准农业管理系统,包括导航、自动驾驶、机器绘图、喷药自动控制和喷头位置自动调节等。(4) 安全性高。车载式喷药机自动化程度高,采用密闭式驾驶舱,配备抽风和过滤
7、设备,能净化空气,消除粉尘、霉菌、药液等有害物质,确保驾驶员身体不受农药危害。1.2.2国内发展现状与欧美发达国家相比,我国车载式喷药机的发展还处于起步阶段。(1)技术性能落后。现有嗯药机中80%左右处于发达国家20世纪五六十年代的水平,尤其是年产量高达8001000万台的各种手动式喷药机,存在着严重的”跑、冒、滴、漏”现象,每台机器在每年的使用过程中军出现故障6次以上。常用机具仍为单管喷药机、压缩式喷药机及背负式喷药机“老三样”产品7。 (2)系统化程度低。各类机动植保机具喷射部件种类少、型号单一,喷头等重要做也不见系列化程度低,不能满足多种作物病虫害防治需要。一些机具作业性能较差,农药利用
8、率低,浪费严重,农药残留超标,要种污染环境,而且整机重量大,工作效率低,劳动强度大。(3)推广力度小。通过引进和自主研发,目前我国已开发了不少技术性能较好的大中型喷杆和风送喷药机,精变量施药技术的研究也有了很大进展。但由于国家补贴投入力度不够,受农民经济承受能力差等因素的影响,这些新技术新机具大多停留在试验示范阶段,未能推广到农村基层,仅仅在一些大型农场得到应用。1.2.3车载式喷药机发展前景近几年,农村劳动力逐步转移到二、三产业,青壮年劳动力严重断却,迫切需要发展作业效率高、移动灵活方便的新型车载式喷药机械。从农民接受程度来看,价格在13万元的车载式喷药机结构比较简单,技术含量不是太高,比较
9、适合农田植保作业。以徐州市为例,按年质保作业量1.67hm2,每年需要添置喷药机3000台以上,车载式喷药机发展空间很大8。 1.3现有喷药机的种类(1)手动背负式喷药机这种喷雾器结构简单,价格便宜,在我国占据主要地位,整个植保机械市场占有率达到了80左右,全国多数省市的病虫草害防治工作都依靠它来完成,主要的型号有3WB16型、552压气型和3WS16喷雾器等。现在以M316118型喷雾器为例做简单介绍。这种喷雾器结构比较简单,主要由药箱、唧筒、气室、出水管、手柄开关、喷杆、喷头、摇杆和背带组成。其工作原理是人力摇动摇杆,使皮碗在唧筒和气室内反复开启与关闭,逐渐增大气室中的压力(最高0.6Mp
10、a),在压力作用下,药箱中的药液经过出水管再经过喷杆,最后由喷头以雾剂的形式喷出。这种类型喷雾器制造技术落后,整体质量不高,跑冒滴漏现象十分严重,作业效果不尽人意,也成为农药用量过大、环境污染和农产品农药超标的罪魁祸首之一。(2)机动式植保机械。它主要分为两个类型:机动背负式和机动担架式。我国机动式植保机械大约有二三十种,市场保有量在三百万台左右。背负式植保机械代表机型有WFB.18型,属于超低雾喷药机。担架式植保机械代表机型有工农-36,属于多用途机械,主要用于果园防治工作。(3)利用拖拉机做牵引的植保机械。这类植保机械主要用于大田防治工作,主要是应用喷杆式喷药机,分为背负式、悬挂式和自走式
11、高地隙喷药机。背负式喷药机结构简单,成本低,跑冒滴漏现象严重,农药利用率较低,农作物农药残留多。悬挂式喷药机作业面积广,喷雾效果比较好,但是成本较高,不适合小田使用。这类喷药机的整体设计大多是在拖拉机的驾驶后座上焊接一个机架,用于固定药箱,配置一套喷药系统,利用拖拉机后动力输出轴传给液泵动力。自走式高地隙喷药机比较适合农作物间隙较大的场合使用。(4)航空型植保机械。我国很早就有用小型飞机做撤药载体的先例,如2型小型飞机,但是实际生产中应用较少,目前全国航空植保机械保有量不足200架。近年来,我国某些公司也研制出了一些新型航天植保机械,比如在2013年的南京植保展上,华盛中天展出了一款WSZ.1
12、8052410多旋翼无人植保机,可进行农、林、牧的农药喷洒、弥雾、喷雾等植保作业。该机型采用高效能电池作为电源,配备手动GPS增稳导航飞行控制系统,附带远程视频监测系统,可以根据客户需要增加自主飞行控制、农业病虫测报系统等,实现大面积监视测报功能。它的主要优点是:便于携带,起飞适应性好,操纵简单,使用方便,超低空作业,作业质量高,噪音小,节省劳动力(相比人工提高功效100200倍),低量或超低量施药技术,利用气流作用于作物根部,穿透性好,提高农药利用率50倍以上。但是,无人植保机也存在一些问题,由于载重较小,一次飞行只能携带5Kg的农药,飞行时间最多维持20分钟,而且很多地区政策还不够完善。受
13、我国国情约束,航空式植保机械的发展受到了较大限制。整体来看,我国植保机械从无到有,从一到多,确实取得了一定的进步,也有部分公司从行业中脱颖而出,比如中机美诺、华盛中天等,但是,我国目前使用的植保机械数量依旧不能满足农业发展的需要,大面积机械化作业水平仍然不高,手动式小型植保机械在我国依然占据着主要位置9。 1.4课题研究的主要内容本设计主要内容是车载式喷雾机的总体设计,要解决的关键问题就是全方位喷雾,并能够雾化均匀,实现实时搅拌。具体的解决的思路如下:查找相关资料进行方案的确定,进行机构的构想和可行性分析,最后做出总体设计。2总体方案的设计2.1设计的方案喷药机是一个集机、液为一体的系统,它由
14、机械结构、液压动力系统组成。将喷药机比做人的话,机械结构是它的骨架,液压系统是它的肌肉。因此,喷药机设计的第一步就是设计机械结构。设计机械结构之前,已经明确本次设计的喷药机都有什么功能:(1)主要用于大田农作物的喷药工作,作业面积要大;(2)能够根据农作物不同的行距来调整车轮的位置;(3)能够根据农作物的株高来调整喷头的高度。2.2样机结构及工作原理2.2.1样机结构车载式喷药机主要由药箱,牵引架,支管架,齿轮泵,喷杆喷头,软管,液压等组成。1. 拖拉机2.皮带轮3.齿轮泵4.牵引架5.支撑小臂6.支撑中臂7.药箱8.车轮9.固定架10.喷头11.液压缸12.进料口13.卸荷阀图2-1 车载式
15、喷药机装配体2.2.2工作原理将自吸泵安装在拖拉机驾驶座后方,由柴油机带动微型自吸泵工作。工作时,打开喷药阀,由人工控制喷药速度。当喷药速度较快时,白吸泵喷出的药液 全部从喷头喷向农作物,在喷药速度减慢或关闭喷药阀停止工作时,多余的药液压力自然升高,可通过逆止阀回流至药箱。回流压力可根据喷药高度由人工自行调节,喷药间断期间无需停机,提高了作业效率, 同时也避免了药液的浪费。工作时,药箱的农药不断供给给泵,然后由软管运送到喷杆中,喷头就会源源不断的喷洒农药。在泵的输出管中插入一个液压阀,当压力达到一定值时,液压阀会打开,由另一根软管连接到药箱,用来搅拌药箱中的农药,避免产生沉淀。另外在喷管中也会
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