直立风送式对靶喷药机设计研究

发布时间：2020-05-13 17:32

【摘要】：在林业病虫害防治工作中,国内传统的喷药机械普遍存在着浪费农药,加剧污染环境的缺陷,为了改变这一现状需要对喷药机械进行一定的改进和创新,从而提高农药的利用率以及减少对周边环境的污染。直立风送式对靶喷雾机成功的应用了精确喷药的技术,加之其良好的风送系统,在实践应用中较之传统的喷雾机械能够明显的提高农药的使用率。因此,在喷雾机中应用风送系统以及精确喷药技术不仅能够避免常规喷药造成的药液浪费以及严重的环境污染,同时对提高我国现阶段病虫害行业机械化、自动化整体水平,具有十分重要的现实意义。本文研究设计的直立风送式对靶喷药机在参考借鉴国外风送式喷雾技术的基础上,对传统的喷雾机进行了一定的创新,使其能够实现间歇精确喷药。文中主要对直立式风送喷药机进行了关键的结构设计以及有关的流场分析。在结构设计上主要包括了风机风箱的结构设计,喷头的参数化设计以及轴流式风机的设计计算。在风力系统设计中,对风箱内部流场分布做出了分析计算,分析出在出口位置的最大速度分布位置,为喷头的安装选址提供了有力的理论依据,同时对叶栅位置角度的优化计算,对应其角度设置不同时,进行了仿真计算以及计算了不同角度对应下各个喷头处的风速,从而得出了其速度分布曲线。从曲线的走势上我们能够直观的找到最适合风栅布置的角度,得到了叶栅在风箱内部合理的分布。在喷头设计中,分析确定了喷头结构的主要参数是喷孔直径、进液槽宽度及涡流室的高度,以及使用SolidWorks Flow Simitation对喷头内部流场进行了变参数分析,从而得到各参数对其工作性能的影响规律。研究分析后得到,喷孔直径发生变化时,会使得喷雾量随着发生变化;涡流室的高度变化则会引起雾滴大小以及喷雾范围的改变,涡流室的高度在影响喷头性能方面有着重要的作用。在喷孔处,我们可以看到随着喷孔直径变大,其速度的最大值是在不断的减小的;当切向进液槽高度变大时,喷孔处的流速也会相应的增加;随着宽度的增加,进入涡流室内部的液体也会瞬间增多,从而使得在喷孔处的速度也随之变大。在轴流式风机的设计当中,主要包括了叶轮结构设计和后导叶设计,叶轮和后导叶的设计都采用了孤立叶型的方法,其中在叶轮设计中确定了主要的结构参数,分别是轮毂比,叶轮外径和叶片数目。通过流场的仿真分析,轴流式风机工作时,空气介质在通过叶轮叶片时,必然会产生一定的涡流,从而引起了气流速度发生了不均匀的改变,当然同时也造成了部分气流的损失;另外,叶轮对气流做功,一方面起到推动气流的作用;另一方面,在进口附近形成了气流流速的不同,有助于气流流入轴流式风机。直立风送式对靶喷药机的管路系统则是设计了三条不同的分路完成药液的流动,分别是喷雾工作分路,药液回流分路和搅拌回流分路,喷雾工作分路主要是为了实现将药液从药箱输送到工作喷头,从而完成喷雾机主要的工作;回流分路存在的主要功用是为了维持整个管路的压力平稳,有卸载的作用。在隔膜泵工作时,会产生脉动,这种脉动在隔膜泵中不可避免,因此会造成整个管路的不平稳现象,从而需要设置一回流分路,减少避免压力不均的问题。回流分路将隔膜泵流出的部分药液通过节流阀输送回药箱,既可以实现其卸载减压作用也对药液完成了部分循环,没有因卸载减压而造成浪费;搅拌回流分路的设置目的是:通过药液自身的循环流动,实现对药箱内药液的混合搅拌作用。直立风送式对靶喷药机的动力输入采用拖拉机带动的方式,通过联轴器加之传动轴进行主要的动力传动,在动力分配上有两条支路:风机传动支路和药液泵传动支路,两条支路的正常运转从而使得喷药机得以正常工作。本文从直立风送式对靶喷药机的结构模型建立、风力系统结构的设计、风力系统的优化模拟、喷头的设计分析和管路系统及其他关键部件的设计方面进行了系统的研究。理论的设计和实际试验相结合,所取得的研究成果对直立风送式对靶喷药机推广研究和设计具有重要的理论价值和实际意义,为后续的研究打下了基础。
【学位授予单位】：中国林业科学研究院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S776.28

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