温室高架草莓侧倾微风送施药机设计与试验

发布时间：2020-11-04 19:44

　　近年来,草莓高架栽培作为一种省力化和高收益化的新型栽培方式,因其清洁省力等多种优势而得到大力推广,但现有温室施药设备无法实现高架环境下草莓高效均匀喷施的要求。因此针对温室高架草莓的机械化施药作业需求,本文设计开发了面向温室高架草莓的侧倾微风送施药机,并进行了相关试验研究,为实现高架草莓的高效、低量和无损机械化施药作业提供了技术和装备支撑。本文具体研究内容和工作如下:(1)在对温室草莓高架栽培环境、草莓病虫害防治和草莓植株特性调研的基础上,分析得到施药机整机设计要求,提出了特殊的两侧四行喷筒居中侧倾微风雾化的总体设计方案,即以喷筒沿高架居中侧倾,以微风助的雾化施药进行双行对称喷施,以保证施药雾滴在草莓冠层的沉积量和正背面、横向、上下层的沉积均匀性,并完成了整机的加工制造。(2)利用CFD模拟技术,设定不同侧倾角度和喷筒风速,对雾滴群体在辅助气流作用下的沉积运动进行了模拟仿真。并进行了辅助气流场测定试验,测定了辅助气流场沿射流轴向和径向的风速分布情况。基于以上仿真试验结果进一步对侧倾微风送简化分析,建立了施药高度-角度-喷幅的雾滴沉积模型和雾滴运动轨迹数学模型,为侧倾微风送施药参数优化和智能化自适应施药控制算法提供了理论基础。(3)通过对高架草莓叶柄的物理特性和力学特性试验,研究分析了草莓叶柄的弯曲挠度、弹性模量与叶柄尺寸的关系。并在不同侧倾角度和风速条件下,对草莓叶片叶柄进行风振运动试验,分析不同条件下叶片叶柄的风振运动特性和形态变化,进一步开展风速大小对花序损伤的研究,并统计和分析试验结果。进而对整机结构和施药技术参数进行优化设计,以提高施药效果。(4)通过对样机进行棚内高架草莓实地喷雾试验,验证整机设计方案的可行性和系统结构参数优化的合理性。得到了不同侧倾角度和喷筒风速下的药液沉积分布规律和施药效果,根据试验结果,综合考虑雾滴沉积量、分布均匀性以及花序无损性,确定了在6~8m/s微风速和30°喷筒侧倾角度下施药效果最佳。
【学位单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：S49
【部分图文】：

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图 1.1 温室机器人系统Fig.1.1 Robot system of greenhouse团队研制的 Devopes 型温室精准施药设备（图 1.2），将施横梁上，由四个支撑臂撑起一圈由帆布做成的风幕，作物药机对下方的作物进行施药[16]。

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图 1.2 Devopes 型温室精准施药设备Fig.1.2 Devopes precise spraying equipment in greenhouse类固定式温室施药设备实现了作物的工厂化流水线式施药，不但施药实现了对靶精准施药，但这些自动化程度较高的施药设备适用于大温室的规模化生产，对设施硬件要求较高，并不适合我国单栋小片的

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