高地隙喷杆喷雾机的设计及喷杆位姿控制系研究

发布时间：2020-06-06 03:07

【摘要】：目前国内一般拖拉机企业所生产的高地隙喷杆喷雾机暂时都没有加入喷杆位姿控制系统,一般高地隙喷杆喷雾机在田间作业行驶时喷杆会产生比较大的振动,并且在高地隙喷杆喷雾机行驶在对开路面时如果路面不平会导致喷杆作业时发生比较大的倾斜从而影响喷雾质量,原有的喷杆样式成直角梯形状中间加入多个加强筋形成三角形来支撑喷杆,但是由于过多的加强筋的加入导致喷杆的整体质量增加同时喷杆的末端也会产生比较大的挠度,从而在喷雾作业时影响喷雾作业质量,造成环境的污染资源的浪费。同时对于高地隙喷杆喷雾机防风幕系统的安装带来一定安装难度。为了解决这个问题,减少喷杆的复杂结构真正做到轻量化,将喷杆水平控制系统加入喷杆系统中。由倾角传感器来采集喷杆的位置情况当喷杆发生倾斜振动时,采集到的传感器信号发送给控制器,经由控制器输出控制信号给电液伺服阀控制水平控制液压缸的伸缩来调整喷杆的位置使其达到水平状态。提出的喷杆水平控制控制系统保留原有的高地隙喷杆喷雾机整体结构改进喷杆系统,可以有效地改善其喷灌作业质量。向精确农业,精确灌溉逐渐靠拢是高地隙喷杆喷雾机的未来发展方向也是必然趋势。本文主要以高地隙喷杆喷雾机为应用研究对象,设计了喷杆水平控制系统,研究了喷杆水平控制系统的控制效果,主要完成的任务如下:(1)分析了高地隙喷杆喷雾机的相关研究进展和国内外发展趋势,简单的对比国内外高地隙喷杆喷雾机产品的优缺点,在此基础上,提出了喷杆水平控制系统在高地隙喷杆喷雾机应用的可行性,以及提出了本文的主要研究内容与研究意义。(2)首先对高地隙喷杆式喷雾机做了整体设计,构建整机的三维模型,然后对关键的零部件进行了计算和选型。并且针对一些在作业情况比较容易受损的部件进行了仿真分析和结构优化,在满足使用条件的情况下减少整体质量。现在国内的高地隙喷杆喷雾机传动机构大部分采用锥齿轮传动,这样的传动方式锥齿轮所受到的轴向载荷比较大,容易造成齿轮的磨损。从新提出使用链条传动,链条传动不仅能够避免传动机构的磨损,并且链条传动的传递效率要比齿轮传动的效率要高。(3)针对于高地隙喷杆喷雾机的水平控制系统进行了机械设计和相关试验台架的设计。为了模拟田间路面的工作情况设计了液压式的振动台,经由电磁换向阀的阀芯位置不断切换,来控制振动液压缸伸缩,根据控制器给入的不同信号使其产生不同频率的振动状态。(4)针对喷杆式水平控制系统基于ANSYS进行建模仿真,比较不同的连杆安装位置确定最优的安装位置。同时也基于Mat lab/Simul ink对喷杆高度控制建立仿真模型,然后进行仿真分析。(5)基于前几章的分析设计,完成了试验台架的加工,实验的前期准备将传感器进行标定以便于控制器程序的编写和后期的数据处理,然后进行了台架试验,喷杆分别在不同的振动频率下工作,比较有无喷杆水平控制系统的喷杆振动情况,经由试验验证喷杆水平控制的有效性,并且针对在对开路面上行驶造成的喷杆倾斜做了喷杆调平响应试验,通过试验喷杆能够较快回复到水平位置,满足于设计要求。最后,对全文进行了总结与展望。
【图文】：

喷杆喷雾机,翼龙,自走式

高地隙喷杆喷雾机的设计及喷杆位姿控制系统研究逡逑在２０１５年国际农业机械展览会上，由我国江苏沃德农业机械有限公司自主研发逡逑的翼龙自走式喷杆喷雾机出现在展览会上如图１－３所示，此喷雾机的最大喷幅在１邋ｌｍ。逡逑喷杆顶端安装了多个喷头，并且安装了大容量的药液箱５００Ｌ，可以在大面积的田块逡逑连续作业并且最大的作业效率可以达到３０？５０亩／时，，并且为了满足多种农作物的喷逡逑雾作业翼龙自走式喷杆喷雾机的最小离地间隙为８５０＿可以避免集体下半部分与逡逑农作物的刮碰。整机配有２１马力的发动机并且可以达到４轮转向，可以方便快捷的逡逑在田间转向而且可以减少对农作物的碾压。喷杆的使用材料为更加轻便的铝合金材逡逑料

喷杆喷雾机,产品

高地隙喷杆喷雾机的设计及喷杆位姿控制系统研宄逡逑美国的约翰迪尔公司在２００８年研制出一种新型的高地隙液压自走式喷杆喷雾逡逑机，图１－４为国外高地隙喷杆喷雾机。这种新型喷雾机采用全程静液压四轮驱动，逡逑发动机功率最大可达到１６３马力，离地间隙为１２７０ｍｍ，为了便于在不同的地形进逡逑行工作，还分别装置了宽轮距和窄轮距供使用时进行选择，使轮距可在逡逑１８３０－３０５０ｍｍ之间进行调整。并且在喷杆部位加入更多的加强筋和一个拉拽液压缸，逡逑来抑制喷杆的运动。这种新型的高地隙液压自走式喷雾机作业率高、速度快，但同逡逑时存在机型庞大、造价昂贵等缺点。逡逑图１－４国外高地隙喷杆喷雾机产品逡逑Ｆｉｇ．邋１－４邋Ｆｏｒｅｉｇｎ邋Ｈｉｇｈｌａｎｄ邋ｂｏｏｍ邋ｓｐｒａｙｅｒ邋ｐｒｏｄｕｃｔｓ逡逑外国的高地隙喷杆喷雾机上装备有各类先进的技术以提高其性能，开发研制出逡逑了基于差分ＧＰＳ的喷药系统及基于视觉传感器对成排农作物进行精确喷雾的系统，逡逑通过改良喷头结构、利用传感器进行自动对靶施药等，同时配套有变量喷雾控制系逡逑统及ＧＰＳ导航系统等［３５］
【学位授予单位】：南京农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S491

【参考文献】