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自走式噴桿噴霧機(jī)
申 波 蘭海鵬
（塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院， 阿拉爾 843300）
摘 要：噴霧機(jī)是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)必不可少的農(nóng)業(yè)機(jī)械，不同的地區(qū)不同的作物對(duì)噴霧機(jī)的要求也不一樣導(dǎo)致生產(chǎn)噴霧機(jī)的企業(yè)多、品牌多、型號(hào)多、產(chǎn)品故障多的現(xiàn)象出現(xiàn)。同時(shí)因?yàn)橘|(zhì)量等的原因，導(dǎo)致農(nóng)藥的利用率降低，漏水，不噴霧，密封性等現(xiàn)象嚴(yán)重威脅的人們的生命安全。而噴藥的不均勻，不僅浪費(fèi)農(nóng)藥，而且影響糧食作物的產(chǎn)量，過(guò)多的農(nóng)藥殘留更是時(shí)刻在影響國(guó)人的體質(zhì)。同時(shí)國(guó)內(nèi)的噴霧機(jī)械遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于國(guó)外，外國(guó)的大型噴霧機(jī)械不適合小農(nóng)經(jīng)濟(jì)，人多田少的我國(guó)國(guó)情；單純的引進(jìn)國(guó)外的產(chǎn)品，不僅不利于我國(guó)的植保機(jī)械的發(fā)展，過(guò)高的價(jià)格也導(dǎo)致農(nóng)民的購(gòu)買愿望不強(qiáng)；過(guò)于精密的結(jié)構(gòu)以及復(fù)雜的操作，導(dǎo)致農(nóng)民在使用的過(guò)程中，出現(xiàn)操作困難以及故障維修的不及時(shí)等問(wèn)題。本文設(shè)計(jì)的自走式噴桿噴霧機(jī)是一種間距可調(diào)式噴霧機(jī)，可以用于大豆、玉米、小麥等多種作物。本次設(shè)計(jì)能使噴桿噴霧機(jī)的應(yīng)用范圍以及應(yīng)用人群都大大提升，同時(shí)保證打藥過(guò)程中農(nóng)藥的利用率以及均勻度。本設(shè)計(jì)的主要通過(guò)對(duì)原始數(shù)據(jù)的分析、方案的論證比較與選擇完成了噴霧機(jī)的總體設(shè)計(jì)，調(diào)距結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)以及傳動(dòng)方案的選擇等內(nèi)容，使設(shè)計(jì)具有了更樸實(shí)的使用價(jià)值。
關(guān)鍵詞：自走式；可調(diào)距；噴霧機(jī)；
中圖分類號(hào)： 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
0 引言
“國(guó)以民為本，民以食為天”，中國(guó)不僅是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，而且是一個(gè)人口大國(guó)，創(chuàng)造了以百分之五的土地養(yǎng)了全世界百分之二十人口的奇跡，但是中國(guó)距離世界農(nóng)業(yè)強(qiáng)國(guó)還有很大的差距。國(guó)家近年來(lái)是越來(lái)越重視“三農(nóng)”問(wèn)題，但可耕地面積持續(xù)減少的情況依然很不容樂(lè)觀。我國(guó)四大糧食作物小麥、稻谷、玉米、馬鈴薯仍保持供需“緊平衡”的形勢(shì)下，到目前為止市場(chǎng)對(duì)農(nóng)化產(chǎn)品的需求不會(huì)改變。這就要求我們需要糧食作物的高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)，以滿足人們的日常需求。這時(shí)候植保機(jī)械的重要性就體現(xiàn)出來(lái)了。植物保護(hù)是保證農(nóng)業(yè)高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)，奪取全面豐收的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，而植保機(jī)械則是實(shí)現(xiàn)這一目的必不可少的生產(chǎn)工具。加快推進(jìn)植保機(jī)械化，提高植物病蟲(chóng)草害防治能力已成為保障我國(guó)糧食安全和促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。
植保機(jī)械中使用頻率最高的就是噴桿噴霧打藥機(jī)械。國(guó)外的大型先進(jìn)性噴霧機(jī)械，對(duì)于保證作物的生長(zhǎng)高產(chǎn)具有重要作用，但是由于其昂貴的價(jià)格以及操作的復(fù)雜性等原因，導(dǎo)致我國(guó)噴桿噴霧機(jī)的保有量不高。噴桿噴霧機(jī)是以發(fā)動(dòng)機(jī)為動(dòng)力，裝有橫噴桿或吊桿（豎噴桿）的噴霧機(jī)，可以廣泛用于作物的播前、苗前土壤處理、化學(xué)處理草害和病蟲(chóng)害防治等作物生長(zhǎng)的各個(gè)時(shí)期。噴桿噴霧機(jī)移動(dòng)方便、噴幅寬、噴灑均勻、效率高，是一種理想的大田作物植保機(jī)械，在我國(guó)廣大農(nóng)業(yè)地區(qū)發(fā)揮著巨大的作用。
本文設(shè)計(jì)的自走式噴桿噴霧機(jī)是一種間距可調(diào)式噴霧機(jī)，可以用于大豆、玉米、小麥等多種作物。本次設(shè)計(jì)能使噴桿噴霧機(jī)的應(yīng)用范圍以及應(yīng)用人群都大大提升，同時(shí)保證打藥過(guò)程中農(nóng)藥的利用率以及均勻度。本設(shè)計(jì)的主要通過(guò)對(duì)原始數(shù)據(jù)的分析、方案的論證比較與選擇完成了噴霧機(jī)的總體設(shè)計(jì)，調(diào)距結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)以及傳動(dòng)方案的選擇等內(nèi)容。
1 設(shè)計(jì)原理及機(jī)構(gòu)
1.1 設(shè)計(jì)原理
本產(chǎn)品適合于小地塊小工作量噴霧，不僅操作方便，省時(shí)省力，還可以根據(jù)不同作物以及作物不同時(shí)期的要求，對(duì)其進(jìn)行一定的自由調(diào)整。后輪支架調(diào)節(jié)范圍為范圍為1200～2000mm。對(duì)不同作物可選擇最佳工作間距，較好地解決了噴霧機(jī)對(duì)不同作物適應(yīng)性，工作效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，造價(jià)低。
1.2 總體設(shè)計(jì)
自走式噴桿噴霧機(jī)結(jié)構(gòu)示意如圖1-1所示。
1.滑輪2.藥箱3.密封結(jié)構(gòu)4.車座5.方向盤6.發(fā)動(dòng)機(jī)
7.螺栓斗8.前輪9.行走箱10.隔膜泵11.后輪支架12.后輪13.升降架
圖1-1噴桿噴霧機(jī)機(jī)的整體結(jié)構(gòu)示意圖
機(jī)具與8.5/3600的汽油機(jī)配套使用。作業(yè)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)皮帶輪將動(dòng)力傳輸?shù)阶兯傧洌兯傧漭敵鰟?dòng)力分為兩部分：一部分經(jīng)過(guò)行走箱將動(dòng)力傳輸?shù)角拜喒┬凶唑?qū)動(dòng)；另一部分通過(guò)傳送軸驅(qū)動(dòng)隔膜泵，將藥液從藥箱經(jīng)過(guò)過(guò)濾器吸入液泵內(nèi)，加壓后經(jīng)調(diào)壓閥進(jìn)入分水器，分別輸入三段噴桿及回液管，進(jìn)入噴桿的藥液經(jīng)過(guò)防滴閥、過(guò)濾網(wǎng)，由噴頭霧化后噴出。升降結(jié)構(gòu)可以根據(jù)作物的不同調(diào)節(jié)噴嘴工作高度。
主要技術(shù)參數(shù)如下：
藥箱容量450L
主機(jī)寬度/ mm：550
防治效率/（畝/小時(shí)）：36
后輪輪距/mm：1200～2000
噴幅m：6/8
過(guò)濾系統(tǒng)：三級(jí)過(guò)濾（加液口、泵前、噴頭處）
攪拌方式：回水?dāng)嚢?
噴頭類型：縫隙式扇形噴頭
噴頭霧錐角：1100
2 關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)
2.1機(jī)架設(shè)計(jì)
考慮到噴藥機(jī)作業(yè)的通過(guò)性能，機(jī)架的形狀設(shè)計(jì)成門字形，側(cè)翼行走與橫梁采用可移動(dòng)設(shè)計(jì)，采用螺栓固定。在其后方固定噴桿升降裝置以及噴霧噴藥裝置，前方放置噴霧機(jī)的藥箱，藥箱前方裝有車座，上方懸掛有密封裝置，下方固定隔膜泵，充分利用了機(jī)器的空間。隔膜泵的動(dòng)力傳輸則是采用了萬(wàn)向節(jié)和傳動(dòng)軸的結(jié)合，方便前面轉(zhuǎn)向裝置轉(zhuǎn)向的進(jìn)行。轉(zhuǎn)向裝置前面則是變速和動(dòng)力裝置，動(dòng)力裝置通過(guò)行走箱與下方的車輪連接。根據(jù)各部分的重量分配和幾何尺寸，經(jīng)過(guò)計(jì)算，機(jī)架用10號(hào)槽鋼，后橫梁用22號(hào)槽鋼焊接而成，為減少焊接變形，要求采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊分段焊接，并進(jìn)行整體退火處理。
2.2后輪支架設(shè)計(jì)
后輪支架在噴桿噴霧機(jī)的整體結(jié)構(gòu)中占有重大地位，但是目前現(xiàn)有的后輪支架，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)在可調(diào)節(jié)間距的情況下，絕有足夠的強(qiáng)度作業(yè)。一般是側(cè)裝式，軸的一方與車輪連接，一方與后亂后輪支架連接，導(dǎo)致后輪支架的強(qiáng)度降低，影響噴霧機(jī)的壽命，威脅駕駛員的生命安全。現(xiàn)在我設(shè)計(jì)了騎跨式后輪支架，在增加強(qiáng)度的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)后輪間距的可調(diào)節(jié)。有利于擴(kuò)大噴霧記得應(yīng)用范圍，提高噴霧機(jī)的利用率，降低作業(yè)成本。
2.3傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)選擇
各軸段的直徑所需要的軸徑與軸上的載荷的大小有關(guān)。在初步確定其直徑的同時(shí)，還通常不知道支反力的作用點(diǎn)，不能確定其彎矩的大小及分布情況。因此還不能按軸上的所受的具體載荷及其引起的應(yīng)力來(lái)確定主軸的直徑。但是，在對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之前，通常能求主軸的扭矩。所以，先按軸的扭矩初步估計(jì)所要的軸的直徑dmin。
dmin≥A3Pn
式中 P-軸傳遞的功率（Kw）
n-軸的轉(zhuǎn)速(r/min)
查表的A=126Kw
dmin=12638.53600=17.5mm
取整數(shù)dmin=18mm
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