南疆核桃风送式喷雾机的试验研究

发布时间：2020-11-19 17:00

　　 新疆是全国第二大核桃种植省份,而新疆的核桃主要集中在南疆地区,仅阿克苏、喀什、和田三地就占到新疆核桃总面积和总产量的96.96%和99.53%。核桃的病虫害很多,据统计有害虫180余种,病害30多种。传统采用背负式喷雾机打药或通过人工拖拽药管,手持高压喷枪在这些核桃树上直接施用农药(没有气流辅助)会使大部分药液沉积在树冠的外侧,降低覆盖均匀性,特别是树冠中部。因此,将喷洒的药液运送到树冠,并辅助它们渗透到树冠内,均匀分布到整棵树,将有效改善核桃的病虫害防治。然而,相比于国外和国内一些种植模式,南疆核桃独特的林农间作种植模式占到栽培总面积90%以上,具有树势强、树冠大、树形紊乱、行距宽等特点。核桃作为一种多年生乔木,其种植模式后期很难改变。故需要一种符合其模式的喷雾机械。然而目前国内外还没有针对于南疆核桃园独特模式的喷雾机械。本研究针对南疆核桃园的种植模式与农艺特点入手,参考国内外优质果园作业机械,设计制造出具备红外线变量喷雾技术的风送式喷雾机。本文主要涉及到以下内容:(1)在研发过程中利用计算机辅助软件,以农机与农艺相结合的原则出发,确定南疆核桃风送式喷雾机的整体构造、重点零部件的选型,完成样机的制造。(2)南疆核桃风送式喷雾机将仿形装置和柔性褶皱出风管有机结合,可针对核桃在不同的生长时期,株高与株宽的实际情况合理安排出风管高度与喷管角度。极大的提高了机具的适用性和药液沉积。(3)针对传统施药方式定量喷施,极大浪费药液的情况。以南疆地区的整体经济水平与核桃种植者的实际需要出发,增加了基于红外线的果园变量喷雾系统。在田间试验中,风送式喷雾机开启变量喷雾系统田间施药量389.78 L/公顷,不开启变量喷雾系统田间施药量452.36 L/公顷,开启变量喷雾系统减少药液使用62.58 L/公顷。与传统的手持高压喷枪的方式进行了对比,不开启红外线变量喷雾系统的风送式喷雾机可省药48%,开启红外线变量喷雾系统则省药55%。(4)根据流体力学,使用建模软件及流体力学仿真软件对风送式喷雾机外部气流场进行了分析,得到风送式喷雾机不同喷管角度下外部气流场的速度分布云图,根据云图结果,可以对不同树龄及冠层特点的核桃树指导施药方案,并为田间试验结果分析提供参考。(5)本研究以各冠层雾滴覆盖率为指标。进行了行进速度、喷管角度的单因素试验,发现各冠层雾滴覆盖率无论在风机高转速还是低转速下,均呈现随着行进速度增加而减少的规律。而喷管角度对各冠层的影响主要体现在上层雾滴覆盖率,随着喷管角度的增加,有利于核桃上层的雾滴沉积。最后选取了对喷雾效果较大的三个因素组织进行了正交试验,通过MINITAB19软件分析,综合考虑上层雾滴覆盖率、中层雾滴覆盖率和下层雾滴覆盖率三个指标,发现喷管角度、行进速度和喷孔直径分别对各指标影响最大,最终选择的最佳作业组合为A2B3C1即行进速度慢二档(0.62 m/s)、喷管角度75度、喷孔直径0.8 mm,在此条件上层雾滴覆盖率为74.192%、中层雾滴覆盖率为87.184%、下层雾滴覆盖率为76.054%。
【学位单位】：塔里木大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2020
【中图分类】：S491
【部分图文】：

塔里木大学硕士学位论文南疆核桃风送式喷雾机的试验研究31.2国内外研究现状喷雾设备的目标是以安全和及时的手段向靶标区域喷施有效和均匀的化学药剂，目前风送式喷雾机常用于苗圃和果园，包括传统的轴流式喷雾机（图1-2）、塔式喷雾机（图1-3）、加农炮式喷雾机（图1-4）、隧道式喷雾机（图1-5）、以及特别设计或改良的风送式喷雾机。塔式喷雾机通过引导气流从风扇进入垂直平面上的水平管道来水平喷射，常用于高度一致的苗圃或果园。图1-2轴流式喷雾机图1-3塔式喷雾机加农炮式喷雾机由圆柱形的喷射器组成，喷射器能产生高速气流，将喷出的药液混合物分解成细小的液滴，并将它们顺着风送到远处，所述圆柱形喷射器出口可上下旋转，以对准靶标。由于加农炮式喷雾机可以覆盖非常宽的喷雾区域，通常用于高大果树、环卫作业等。与传统的液力式喷雾机相比，加农炮式喷雾机气流速度快，可吹动枝条和叶片，造成叶片发生环绕、躲避、振动等运动[9]，增加叶片正反面的雾滴沉积量。与轴流式风送机相比，加农炮喷雾机一般体积较小，便于运输和储存。但缺点在于加农炮式喷雾机的性能受风的影响很大，在喷雾区域上可能产生不均匀的喷雾沉积。隧道式喷雾机在过去的十年间被逐渐运用在苗圃和小型果树的植保作业中，一般来说，隧道式喷雾机会有一个门式的框架结构，包裹住果树的上方、左右面。起到减少雾滴飘逸的情况。还有一些隧道式喷雾机会使用雾滴回收装置，将没有沉积在靶标上的药液再次回收进入药箱。可有效减少药液的浪费[10]。但隧道式喷雾机体积大、结构复杂、维修频繁、运输困难。

塔式喷雾机

塔里木大学硕士学位论文南疆核桃风送式喷雾机的试验研究4图1-4加农炮式喷雾机图1-5隧道式喷雾机值得一提的是静电式喷雾机，从Bose率先发现雾滴静电雾化现象后，研究人员便不断尝试将该技术应用在植保作业上，主要原因是静电喷雾技术使雾滴和靶标之间形成一个静电场，静电发生装置使喷出的雾滴带上电荷，而靶标与其所带电荷极性相反。在正负电荷相互吸引的作用下，使得雾滴附着在靶标的正反面，增加了雾滴覆盖率，减少了漂移损失。美国ESS公司[11]研制出一系列用于藤本植物以及大棚作物的静电喷雾机，和液力式喷雾机相比药液利用率提高一倍以上。牛萌萌[12]设计了一种适用于丘陵地区果园的在线混药型静电喷雾机，发现静电喷雾机喷雾角度显著影响药液沉积，有风时不适合静电喷雾机作业。Lake[13,14]通过风洞对静电喷雾机核心部件静电喷头进行了研究，采用转盘感应电机同轴旋转的方式解决了静电喷头电荷泄露的问题。韩国的Gabriel[15]研制并测试了一种静电压力旋流喷嘴，实验结果表明，采用该喷嘴的静电喷雾机在液体流量为0.69L/min、体积中值直径为116um、外加电压为4.0kV时，喷雾装药质量比为0.27mC/kg时，农药使用量减少，雾滴沉降量增加了1.3至2.3倍，漂移显著减校Gan-Mor[16]在实验室条件下研究了一种普通平扇式液压喷嘴，试验表明，喷嘴间距过小，降低了每个喷嘴的电荷水平；而后采用高流量的喷嘴设计了一种静电喷雾器用于喷施商业化的葡萄园。并采用荧光示踪器显示液滴沉降量，与传统的喷雾手段相比，沉积率提高了200%。Mamidi[17]为了提高农药的沉积效率，减少农药的漂移，在背负式静电喷雾机的设计中，探寻了最佳的电极位置和液体的导电性。实验在液体进料速度340mL/min、电荷质量比为0.419mC/kg、电压3.25kV的条件下进行。靶标（盆栽）化学沉
【参考文献】

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1 戴奋奋;;风送喷雾机风量的选择与计算[J];植物保护;2008年06期

2 陈勇,郑加强;精确施药可变量喷雾控制系统的研究[J];农业工程学报;2005年05期

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2 毛广阳;斜置式风幕喷杆喷雾流场的数值分析与试验研究[D];江苏大学;2019年

3 胡新德;防风式枸杞植保机的设计研究[D];宁夏大学;2019年

4 曹凡;基于CFD的房车内流场分析与热舒适性研究[D];山东理工大学;2019年

5 李进海;定向风送式枸杞喷雾机的研制[D];宁夏大学;2017年

6 张德智;矮化密植红枣枣园喷雾机的研究与设计[D];塔里木大学;2016年

7 牛萌萌;果园在线混药型静电喷雾机的设计与试验[D];华南农业大学;2016年

8 韩敏;南疆核桃叶斑病病原与防治技术研究[D];新疆农业大学;2014年

9 陆健;精确喷施智能除草装置和控制系统设计[D];江苏大学;2009年

10 刘建;炮塔式离心雾化风送远射程喷雾技术及机具有研究设计[D];西北农林科技大学;2004年

本文编号：2890230