温室风幕式施药装置设计与试验.pdf

南 京 农 业 大 学 学 报 收 稿 日 期 基 金 项 目 国 家 自 然 科 学 基 金 项 目 江 苏 省 农 业 自 主 创 新 基 金 项 目 国 家 级 大 学 生 创 新 创 业 训 练 计 划 项 目 中 央 高 校 基 本 科 研 业 务 费 专 项 资 金 作 者 简 介 邱 威 副 教 授 硕 导 主 要 从 事 植 保 机 械 与 施 药 技 术 研 究 通 信 作 者 邱 威 邬 伊 浩 周 慧 能 等 温 室 风 幕 式 施 药 装 置 设 计 与 试 验 南 京 农 业 大 学 学 报 温 室 风 幕 式 施 药 装 置 设 计 与 试 验 邱 威 邬 伊 浩 周 慧 能 方 杰 吕 晓 兰 余 洪 峰 南 京 农 业 大 学 工 学 院 江 苏 省 智 能 化 农 业 装 备 重 点 实 验 室 江 苏 南 京 江 苏 省 农 业 科 学 院 农 业 设 施 与 装 备 研 究 所 江 苏 南 京 摘 要 目 的 目 前 温 室 植 保 作 业 多 采 用 背 负 式 摆 动 作 业 方 式 喷 施 过 量 与 不 足 并 存 不 均 匀 现 象 严 重 针 对 此 问 题 研 制 了 一 种 适 应 于 温 室 环 境 的 风 幕 式 施 药 装 置 实 现 气 雾 场 均 匀 分 布 方 法 以 风 幕 系 统 各 出 风 口 风 速 相 等 为 设 计 目 标 利 用 静 压 复 得 原 理 完 成 了 渐 缩 式 导 流 管 的 设 计 其 最 大 截 面 直 径 为 最 小 截 面 直 径 为 出 风 口 直 径 为 间 距 为 数 量 为 个 通 过 气 流 场 分 布 试 验 分 析 出 口 风 速 对 气 流 场 气 流 特 性 的 影 响 雾 场 试 验 检 验 喷 雾 均 匀 性 结 果 风 幕 式 施 药 装 置 在 出 风 量 的 出 口 风 速 变 异 系 数 小 于 有 效 作 业 区 中 心 位 置 与 出 口 风 速 间 呈 现 线 性 关 系 在 出 口 风 速 的 有 效 作 业 区 的 高 度 为 有 效 作 业 区 内 雾 量 水 平 空 间 分 布 变 异 系 数 小 于 与 传 统 背 负 式 摆 动 作 业 方 式 相 比 雾 滴 覆 盖 率 平 均 提 高 层 内 雾 滴 分 布 变 异 系 数 平 均 减 小 各 层 间 变 异 系 数 小 于 结 论 该 风 幕 式 施 药 装 置 气 雾 场 均 匀 性 较 好 为 温 室 气 流 辅 助 施 药 装 置 设 计 提 供 了 技 术 支 撑 关 键 词 温 室 施 药 装 置 风 幕 均 匀 出 风 雾 量 分 布 雾 滴 覆 盖 中 图 分 类 号 文 献 标 志 码 文 章 编 号 随 着 设 施 农 业 规 模 不 断 扩 大 截 至 年 底 我 国 设 施 农 业 面 积 达 到 万 位 居 世 界 首 位 温 室 半 封 闭 和 全 封 闭 施 药 环 境 中 药 雾 对 环 境 及 操 作 人 员 健 康 影 响 严 重 因 此 对 温 室 生 产 设 施 安 全 和 环 境南 京 农 业 大 学 学 报 第 卷 保 护 要 求 逐 渐 提 高 目 前 面 向 温 室 的 植 保 机 械 整 体 性 能 较 低 多 采 用 背 负 式 或 担 架 式 等 作 业 方 式 由 施 药 者 摆 动 喷 头 进 行 喷 施 喷 施 过 量 与 不 足 并 存 不 均 匀 现 象 严 重 农 药 有 效 利 用 率 不 足 为 了 提 升 喷 施 均 匀 性 施 药 人 员 在 背 负 式 喷 雾 机 上 加 装 了 手 持 式 风 送 系 统 取 得 一 定 的 效 果 但 摆 动 式 作 业 方 式 下 风 筒 形 成 的 气 流 场 不 均 匀 雾 滴 沉 积 分 布 均 匀 性 还 待 提 高 难 以 实 现 理 想 防 治 效 果 因 此 急 需 发 展 温 室 高 效 风 送 施 药 技 术 解 决 施 药 均 匀 性 差 农 药 浪 费 等 现 实 问 题 风 幕 技 术 是 一 种 较 为 成 熟 的 施 药 技 术 即 在 喷 杆 喷 雾 机 的 喷 杆 上 增 加 风 筒 和 风 机 在 喷 头 上 方 沿 喷 雾 方 向 强 制 送 风 形 成 风 幕 在 细 化 雾 滴 控 制 雾 滴 飘 移 提 高 药 液 附 着 率 减 少 农 药 流 失 方 面 效 果 显 著 等 研 究 表 明 使 用 风 幕 技 术 对 玉 米 和 大 豆 进 行 喷 雾 整 株 作 物 的 药 液 沉 积 量 和 药 液 沉 积 均 匀 性 都 得 到 了 提 高 作 物 顶 部 与 底 部 的 药 液 沉 积 量 均 显 著 增 加 等 比 较 了 风 幕 式 喷 雾 机 和 普 通 液 压 喷 头 喷 雾 机 的 田 间 试 验 结 果 发 现 风 幕 式 喷 雾 机 具 有 更 好 的 雾 滴 沉 积 性 能 等 研 究 表 明 风 幕 式 喷 雾 风 速 对 西 兰 花 叶 表 面 雾 滴 沉 积 率 的 影 响 最 为 明 显 张 铁 等 进 行 了 超 高 地 隙 喷 杆 喷 雾 机 风 幕 系 统 对 施 药 影 响 的 试 验 得 出 风 幕 出 口 风 速 是 雾 滴 沉 积 分 布 均 匀 程 度 的 决 定 因 素 燕 明 德 运 用 技 术 测 试 了 不 同 条 件 下 风 幕 式 喷 杆 喷 雾 两 相 流 流 场 表 明 风 幕 气 流 可 以 改 善 雾 滴 的 粒 径 和 速 度 分 布 减 小 飘 移 这 些 学 者 的 研 究 证 明 了 风 幕 能 显 著 提 升 大 田 作 物 施 药 效 果 并 进 一 步 探 讨 风 幕 式 施 药 的 主 要 影 响 因 素 及 其 对 雾 滴 沉 积 分 布 的 影 响 但 是 以 上 研 究 多 针 对 大 田 作 物 环 境 不 适 应 于 温 室 作 业 环 境 特 殊 要 求 也 有 学 者 研 制 了 应 用 于 温 室 的 风 幕 式 机 具 并 结 合 了 静 电 喷 雾 和 超 声 气 力 等 技 术 还 有 学 者 针 对 温 室 环 境 建 立 了 风 送 气 流 场 分 布 模 型 此 类 研 究 推 动 了 温 室 风 幕 式 施 药 技 术 的 发 展 作 为 风 幕 出 风 的 关 键 部 件 导 流 管 结 构 参 数 显 著 影 响 气 流 场 均 匀 性 进 而 影 响 雾 滴 沉 积 分 布 均 匀 性 目 前 导 流 管 设 计 多 采 用 经 验 方 式 或 等 径 结 构 气 流 场 均 匀 性 影 响 因 素 不 明 均 匀 效 果 也 有 待 进 一 步 提 高 本 文 借 鉴 均 匀 送 风 管 道 在 通 风 工 程 上 的 应 用 设 计 了 一 种 带 有 渐 缩 式 导 流 管 的 温 室 风 幕 式 施 药 装 置 能 够 使 导 流 管 各 出 风 口 均 匀 出 风 提 高 形 成 风 幕 均 匀 性 达 到 提 高 施 药 均 匀 性 目 标 在 此 基 础 上 对 机 具 气 雾 流 场 分 布 均 匀 性 及 其 影 响 因 素 进 行 试 验 研 究 为 温 室 气 流 辅 助 式 施 药 装 置 设 计 提 供 了 技 术 支 撑 结 构 与 原 理 风 幕 式 施 药 装 置 施 药 装 置 主 要 由 机 架 风 幕 系 统 喷 雾 系 统 组 成 其 构 造 如 图 所 示 装 置 采 用 整 体 式 机 架 机 架 上 安 装 有 药 箱 药 泵 风 机 等 国 内 常 见 温 室 过 道 宽 度 为 温 室 蔬 菜 高 度 作 物 间 距 离 在 为 保 证 装 置 能 够 在 温 室 中 行 驶 施 药 装 置 轮 距 设 置 为 为 了 保 证 施 药 机 具 有 良 好 的 轮 廓 通 过 性 使 农 机 与 农 艺 相 结 合 导 流 管 的 高 度 调节 范 围 为 喷 杆 的 高 度 调 节 范 围 为 以 适 应 各 种 作 物 主 要 技 术 参 数 如 表 所 示 图 温 室 风 幕 式 施 药 装 置 结 构 渐 缩 式 导 流 管 喷 头 送 风 管 道 输 药 高 压 管 风 机 药 泵 机 架 万 向 轮 药 箱 车 轮 第 期 邱 威 等 温 室 风 幕 式 施 药 装 置 设 计 与 试 验 表 温 室 风 幕 式 施 药 装 置 作 业 参 数 参 数 数 值 参 数 数 值 外 形 尺 寸 长 宽 高 出 风 口 风 速 装 置 质 量 出 风 口 形 状 圆 锥 形 作 业 幅 宽 喷 头 形 状 圆 锥 形 喷 杆 高 度 调 节 范 围 喷 头 流 量 范 围 导 流 管 高 度 调 节 范 围 喷 头 数 药 箱 容 积 药 泵 型 号 工 作 原 理 喷 雾 机 正 常 工 作 时 药 泵 和 风 机 同 时 启 动 药 泵 驱 动 药 液 从 药 箱 通 过 输 药 高 压 管 输 送 至 圆 锥 喷 头 风 机 吹 出 气 流 通 过 送 风 管 道 到 达 渐 缩 式 导 流 管 气 流 均 匀 地 从 导 流 管 个 出 风 口 吹 出 形 成 风 幕 风 幕 扰 动 作 物 叶 片 的 同 时 带 动 药 液 将 药 液 喷 洒 在 作 物 上 通 过 对 风 幕 出 口 风 速 喷 杆 高 度 导 流 管 高 度 喷 杆 和 导 流 管 间 距 等 参 数 的 调 整 可 以 适 应 于 不 同 温 室 作 业 环 境 与 对 象 关 键 部 件 及 主 要 参 数 出 风 口 设 计 根 据 置 换 原 则 由 出 风 口 产 生 的 风 幕 不 仅 需 要 完 全 覆 盖 作 物 还 应 驱 逐 并 完 全 置 换 出 风 口 与 作 物 之 间 的 全 部 空 气 当 风 幕 吹 动 作 物 时 其 附 近 静 止 的 空 气 会 被 卷 入 射 流 一 起 运 动 气 流 能 携 带 雾 滴 到 达 叶 面 背 部 起 到 更 好 的 防 治 效 果 由 置 换 原 则 计 算 简 图 图 可 得 总 风 量 的 计 算 公 式 即 式 中 为 总 风 量 为 覆 盖 面 的 半 径 为 喷 雾 机 作 业 速 度 为 出 风 口 到 达 作 物 顶 部 的 距 离 为 气 流 衰 减 和 沿 途 损 失 系 数 各 参 数 的 取 值 范 围 因 风 送 距 离 较 近 取 代 入 式 可 求 得 机 具 风 幕 系 统 所 需 的 最 小 风 量 为 选 择 风 机 型 号 为 最 大 出 风 量 为 图 置 换 原 则 计 算 简 图 喷 雾 机 作 业 速 度 覆 盖 面 的 半 径 出 风 口 到 达 作 物 顶 部 的 距 离 则 在 各 出 风 口 处 南 京 农 业 大 学 学 报 第 卷 式 中 为 出 风 口 直 径 为 总 出 风 量 为 出 风 口 风 速 各 参 数 的 取 值 范 围 代 入 式 可 求 得 由 于 风 压 在 管 道 内 存 在 压 力 损 失 出 口 风 速 将 低 于 设 计 风 速 因 此 选 择 较 小 出 风 口 直 径 以 获 得 较 大 的 出 口 风 速 为 减 少 局 部 压 力 损 失 采 用 圆 锥 形 出 风 口 圆 锥 顶 角 渐 缩 式 导 流 管 设 计 均 匀 直 径 的 导 流 管 在 送 风 过 程 中 由 于 压 力 损 失 的 存 在 每 个 出 风 口 的 风 量 风 速 均 不 同 末 端 出 风 口 的 风 量 风 速 明 显 减 小 出 风 不 均 匀 将 导 致 风 幕 不 均 匀 为 保 证 风 幕 的 均 匀 性 使 各 出 风 口 风 量 相 同 则 需 要 导 流 管 内 各 处 静 压 相 同 若 导 流 管 的 截 面 直 径 不 变 则 管 内 的 静 压 会 由 于 风 量 减 少 风 速 减 小 而 不 断 增 大 因 此 本 文 将 导 流 管 设 计 为 渐 缩 式 结 构 其 截 面 面 积 不 断 减 小 将 管 内 富 余 的 静 压 转 化 为 动 压 使 管 道 内 各 处 静 压 相 同 最 终 达 到 均 匀 送 风 的 效 果 渐 缩 式 导 流 管 由 渐 缩 送 风 主 管 和 出 风 口 部 分 组 成 其 结 构 如 图 所 示 图 渐 缩 式 导 流 管 简 图 导 流 管 各 截 面 圆 的 直 径 管 段 长 度 选 取 个 出 风 口 处 导 流 管 截 面 进 行 分 析 根 据 伯 努 利 方 程 任 意 个 相 邻 截 面 有 式 中 和 为 第 和 个 截 面 的 静 压 和 为 第 和 个 截 面 的 风 速 为 两 截 面 间 的 压 力 损 失 为 流 量 系 数 为 空 气 密 度 为 出 风 口 风 速 各 参 数 的 取 值 范 围 由 式 可 知 当 两 截 面 之 间 的 动 压 降 等 于 两 截 面 之 间 的 压 力 损 失 时 两 截 面 能 够 保 持 静 压 相 等 对 于 钢 制 导 流 管 动 压 降 大 于 压 力 损 失 因 此 欲 达 到 各 处 静 压 相 等 其 截 面 积 应 沿 气 流 流 动 方 向 逐 渐 缩 小 由 静 压 计 算 公 式 求 得 管 道 内 静 压 为 为 计 算 管 道 内 两 截 面 间 的 压 力 损 失 引 入 钢 制 风 道 单 位 长 度 沿 程 损 失 简 化 公 式 计 算 单 位 长 度 沿 程 损 失 由 公 式 计 算 局 部 阻 力 系 数 将 结 果 代 入 公 式 可 计 算 出 两 截 面 间 的 压 力 损 失 式 中 为 钢 制 风 道 单 位 长 度 沿 程 损 失 为 钢 制 风 道 单 位 长 度 沿 程 损 失 系 数 数 值 为 为 管 段 的 当 量 直 径 取 起 始 截 面 直 径 计 算 为 管 段 的 平 均 风 速 取 起 始 截 面 平 均 风 速 计 算 为 局 部 阻 力 系 数 为 各 出 风 口 出 风 量 为 管 段 剩 余 风 量 为 管 段 的 长 度 各 参 数 的 取 值 范 围 设 置 起 始 段 截 面 直 径 取 设 计 风 量 为 风 机 最 大 出 风 量 的 一 半 即 可 得 第 一 截 面 风 速 动 压 将 数 据 代 入 公 式 可 计 算 得 第 一 二 截 面 间 压 力 损 失 为 则 第 二 截 面 处 动 压 风 速 由 第 二 截 面 风 速 与 风 量 可 求 得 第 二 截 面 直 径 以 此 类 推 便 可 计 算 出 导 流 管 各 截 面 处 直 径 导 流 管 相 关 参 数 计 算 结 果 如 表 所 示 第 期 邱 威 等 温 室 风 幕 式 施 药 装 置 设 计 与 试 验 表 导 流 管 相 关 参 数 计 算 结 果 及 测 量 结 果 截 面 编 号 截 面 静 压 截 面 风 量 截 面 动 压 截 面 风 速 截 面 直 径 机 具 性 能 试 验 出 口 风 速 试 验 在 温 室 施 药 作 业 中 机 具 出 风 量 应 当 根 据 施 药 对 象 不 同 而 调 整 为 研 究 该 机 具 不 同 风 量 下 出 口 风 速 变 化 情 况 建 立 出 风 量 和 出 口 风 速 间 的 对 应 关 系 测 量 仪 器 选 用 风 速 计 测 量 精 度 为 以 设 计 风 量 为 参 考 在 相 邻 种 出 风 量 下 测 量 出 风 口 风 速 待 风 速 仪 读 数 稳 定 后 继 续 测 量 记 录 内 最 大 风 速 和 最 小 风 速 计 算 平 均 值 结 果 如 表 所 示 同 时 记 录 试 验 时 温 湿 度 及 大 气 气 压 参 数 以 变 异 系 数 和 离 散 率 为 评 价 指 标 变 异 系 数 用 以 评 价 不 同 出 风 口 出 风 均 匀 性 离 散 率 用 以 评 价 同 一 出 风 口 出 风 随 时 间 变 化 稳 定 性 离 散 率 计 算 公 式 式 中 为 第 个 出 风 口 的 离 散 率 为 第 个 出 风 口 最 大 风 速 为 第 个 出 风 口 最 小 风 速 为 第 个 出 风 口 平 均 风 速 由 表 可 知 不 同 风 量 下 各 出 风 口 离 散 率 均 不 大 于 说 明 该 机 具 出 口 风 速 随 时 间 变 化 程 度 小 稳 定 程 度 高 当 出 风 量 为 各 出 风 口 平 均 风 速 随 出 风 量 增 大 而 线 性 增 大 越 接 近 导 流 管 末 端 的 出 风 口 风 速 越 小 这 是 由 于 末 端 导 流 管 截 面 风 速 不 断 减 小 出 风 口 位 置 处 易 形 成 速 度 死 区 风 速 变 异 系 数 和 出 风 量 间 呈 现 出 先 减 小 后 增 大 的 函 数 关 系 这 是 由 于 风 量 较 小 或 较 大 时 各 出 风 口 处 实 际 静 压 与 设 计 时 所 使 用 的 静 压 偏 差 较 大 使 得 导 流 管 截 面 风 速 偏 差 也 较 大 降 低 出 风 均 匀 性 当 出 风 量 为 出 口 平 均 风 速 变 异 系 数 小 于 对 应 的 风 速 范 围 为 在 出 风 量 时 风 速 均 匀 性 最 佳 表 不 同 出 风 量 下 出 口 风 速 及 变 异 系 数 出 风 量 不 同 出 口 风 速 出 口 平 均 风 速 最 大 离 散 率 变 异 系 数 气 流 场 分 布 试 验 为 研 究 在 变 异 系 数 较 小 小 于 的 出 口 平 均 风 速 作 用 下 下 文 用 出 口 风 速 代 替 出 口 平 均 风 速 风 幕 整 体 均 匀 性 的 变 化 分 别 选 取 种 出 口 风 速 测 试 该 机 具 风 幕 的 气 流 场 分 南 京 农 业 大 学 学 报 第 卷 图 气 流 场 分 布 试 验 布 点 布 特 性 测 量 点 的 布 局 如 图 所 示 风 幕 在 横 向 上 间 隔 设 置 个 取 样 点 将 出 风 口 调 至 距 离 地 面 从 距 离 出 风 口 处 开 始 每 间 隔 设 置 层 取 样 点 共 设 置 层 最 低 取 样 点 距 地 面 以 减 少 地 面 干 扰 共 个 取 样 点 每 个 取 样 点 测 量 次 取 平 均 值 测 量 仪 器 选 用 风 速 计 测 量 精 度 为 测 得 不 同 出 口 风 速 情 况 下 风 幕 各 处 取 样 点 的 气 流 速 度 同 时 记 录 环 境 风 速 利 用 对 采 样 点 气 流 速 度 进 行 方 差 分 析 从 表 结 果 可 知 与 出 风 口 距 离 和 出 口 风 速 的 值 均 小 于 两 者 对 采 样 点 气 流 速 度 都 有 显 著 影 响 表 采 样 点 气 流 速 度 方 差 分 析 参 数 平 方 和 自 由 度 平 均 方 差 值 值 与 出 风 口 距 离 出 口 风 速 误 差 总 计 图 不 同 出 口 风 速 下 气 流 场 分 布 出 风 口 编 号 建 立 准 确 的 机 具 出 口 风 速 和 风 幕 气 流 场 分 布 关 系 的 模 型 需 要 大 量 的 取 样 点 数 据 因 此 将 不 同 出 口 风 速 下 个 取 样 点 数 据 沿 出 风 方 向 用 线 性 插 值 法 得 个 数 据 点 沿 出 风 方 向 插 值 可 以 保 证 插 值 后 计 算 的 变 异 系 数 不 会 偏 离 原 始 数 据 拟 合 风 速 结 果 如 图 所 示 从 图 可 知 不 同 出 口 风 速 下 风 幕 气 流 场 有 类 似 的 气 流 特 性 因 此 将 各 风 速 下 变 异 系 数 进 行 对 比 结 果 见 图 条 曲 线 整 体 变 化 趋 势 接 近 风 幕 气 流 场 特 性 可 以 根 据 变 异 系 数 明 显 分 为 个 区 域 变 异 系 数 大 于 的 区 域 作 为 气 流 未 混 合 区 该 区 域 气 流 分 布 不 均 变 异 系 数 维 持 在 附 近 不 变 各 出 风 口 之 间 存 在 明 显 低 速 风 区 或 无 风 区 变 异 系 数 处 于 的 区 域 作 为 气 流 混 合 区 该 区 域 气 流 相 互 作 用 程 度 提 高 变 异 系 数 变 化 较 快 变 异 系 数 小 于 作 为 均 匀 区 该 区 域 气 流 呈 现 出 均 匀 混 合 状 态 此 处 风 幕 具 有 良 好 的 均 匀 性 出 口 风 速 第 期 邱 威 等 温 室 风 幕 式 施 药 装 置 设 计 与 试 验 图 不 同 出 口 风 速 下 变 异 系 数 对 比 的 条 曲 线 在 均 匀 区 内 变 异 系 数 均 略 大 于 其 余 风 速 这 是 由 于 较 小 出 口 风 速 下 均 匀 区 整 体 风 速 较 低 风 速 易 受 环 境 干 扰 使 测 量 波 动 较 大 气 流 速 度 满 足 区 间 范 围 对 枝 叶 有 较 为 适 宜 的 扰 动 强 度 因 此 将 平 均 风 速 位 于 区 间 且 变 异 系 数 小 于 的 区 域 设 定 为 有 效 作 业 区 域 即 作 物 顶 部 应 位 于 该 区 域 内 使 施 药 效 果 最 佳 不 同 出 口 风 速 下 气 流 场 区 域 特 性 对 比 如 图 所 示 在 出 口 风 速 下 未 混 合 区 混 合 区 均 匀 区 起 始 位 置 基 本 不 变 混 合 区 位 于 距 出 风 口 内 混 合 开 始 位 置 不 变 是 射 流 扩 散 角 主 要 受 到 出 风 口 结 构 特 性 影 响 导 致 风 速 在 所 选 范 围 的 变 化 对 射 流 扩 散 角 的 影 响 不 明 显 混 合 结 束 位 置 不 变 是 因 为 在 相 同 距 离 内 大 风 速 衰 减 相 对 较 快 小 风 速 衰 减 相 对 较 慢 使 最 终 变 异 系 数 达 到 区 域 位 置 接 近 且 在 所 选 个 出 口 风 速 下 有 效 作 业 区 的 高 度 区 间 最 小 为 最 大 为 图 不 同 出 口 风 速 下 气 流 场 区 域 特 性 对 比 图 有 效 作 业 区 中 心 位 置 与 出 口 风 速 的 线 性 关 系 由 于 风 幕 整 体 风 速 随 出 口 风 速 增 大 而 增 大 因 此 有 效 作 业 区 的 位 置 应 呈 现 出 随 出 口 风 速 线 性 变 化 趋 势 则 在 出 风 口 直 径 为 出 口 风 速 变 异 系 数 小 于 的 范 围 内 利 用 最 小 二 乘 法 拟 合 可 得 有 效 作 业 区 中 心 位 置 与 出 口 风 速 间 线 性 关 系 的 方 程 如 图 所 示 因 此 为 达 到 最 佳 作 业 效 果 在 机 具 调 节 导 流 管 高 度 时 应 根 据 此 方 程 选 取 相 应 出 口 风 速 使 作 物 顶 部 能 够 位 于 有 效 作 业 区 内 且 推 荐 类 似 温 室 风 幕 式 机 具 导 流 管 高 度 调 节 精 度 不 低 于 雾 场 试 验 雾 量 水 平 空 间 分 布 试 验 雾 量 分 布 均 匀 性 将 直 接 影 响 施 药 均 匀 性 为 探 究 该 风 幕 式 施 药 机 具 在 不 同 施 药 高 度 下 有 效 作 业 区 的 雾 量 分 布 均 匀 性 对 喷 头 喷 雾 量 的 均 匀 性 和 雾 量 水 平 空 间 分 布 的 均 匀 性 进 行 试 验 设 置 喷 雾 压 力 为 限 定 喷 药 时 间 为 使 用 个 烧 杯 置 于 各 喷 头 正 下 方 杯 口 与 喷 头 水 平 收 集 喷 药 时 间 内 各 喷 头 喷 雾 量 试 验 结 果 南 京 农 业 大 学 学 报 第 卷 为 平 均 喷 雾 量 变 异 系 数 表 明 所 用 喷 头 喷 雾 量 具 有 较 好 均 匀 性 依 据 国 家 标 准 植 物 保 护 机 械 通 用 试 验 方 法 采 用 自 制 集 液 槽 对 雾 量 水 平 空 间 分 布 均 匀 性 进 行 试 验 集 液 槽 由 个 方 形 凹 槽 组 成 长 宽 槽 宽 槽 深 调 节 出 风 口 与 喷 头 间 距 为 设 置 喷 雾 压 力 为 限 定 喷 药 时 间 为 为 防 止 环 境 污 染 采 用 与 农 药 密 度 相 近 的 清 水 进 行 喷 雾 作 业 保 持 集 液 槽 面 向 出 风 口 喷 雾 时 雾 液 被 拦 截 在 不 同 位 置 的 集 液 槽 喷 雾 结 束 后 将 不 同 集 液 槽 雾 液 收 集 到 对 应 量 筒 中 测 定 量 筒 中 收 集 的 雾 量 调 整 导 流 管 高 度 分 别 在 距 集 液 槽 处 相 应 出 口 风 速 根 据 图 所 示 方 程 分 别 选 取 为 由 于 机 具 喷 幅 范 围 为 因 此 只 采 集 机 具 喷 幅 内 的 前 个 集 液 槽 内 雾 量 数 据 试 验 结 果 如 图 所 示 由 图 可 知 不 同 施 药 高 度 下 雾 量 水 平 空 间 分 布 均 呈 现 两 端 集 液 槽 雾 量 明 显 较 少 的 现 象 这 是 由 于 两 端 集 液 槽 都 仅 被 个 喷 头 喷 幅 覆 盖 因 此 收 集 雾 液 较 少 实 际 应 用 中 由 于 第 个 积 液 槽 贴 近 车 轮 第 个 积 液 槽 位 于 喷 幅 末 端 处 位 置 实 际 施 药 时 并 不 作 为 有 效 作 业 区 因 此 剔 除 这 组 数 据 后 计 算 得 平 均 雾 量 和 变 异 系 数 表 图 雾 量 分 布 及 测 试 结 果 由 表 可 知 随 出 风 口 高 度 增 加 收 集 到 的 平 均 雾 液 量 有 所 减 少 高 度 增 大 会 加 剧 雾 滴 漂 移 但 整 体 雾 滴 减 少 率 小 于 这 是 由 于 试 验 时 为 静 风 环 境 因 此 雾 滴 飘 移 率 变 化 不 明 显 不 同 施 药 高 度 下 有 效 作 业 区 雾 量 变 异 系 数 均 小 于 且 变 异 系 数 随 高 度 增 加 有 所 减 小 这 是 由 于 随 施 药 高 度 增 加 雾 滴 随 气 流 场 运 动 时 间 更 长 在 均 匀 风 幕 作 用 下 雾 滴 在 喷 幅 范 围 内 能 够 分 布 更 均 匀 雾 量 试 验 表 明 该 风 幕 式 施 药 机 具 具 有 良 好 的 雾 量 水 平 空 间 分 布 均 匀 性 表 不 同 施 药 高 度 下 雾 量 分 布 出 风 口 与 集 液 槽 距 离 平 均 雾 量 变 异 系 数 雾 滴 覆 盖 率 对 比 试 验 喷 雾 作 业 不 仅 应 保 证 雾 量 分 布 的 均 匀 性 也 应 保 证 雾 滴 覆 盖 均 匀 性 为 探 究 机 具 有 效 作 业 区 内 雾 滴 覆 盖 均 匀 性 使 用 自 制 的 空 间 网 格 架 检 测 雾 滴 覆 盖 率 空 间 网 格 架 长 宽 高 在 垂 直 方 向 上 每 隔 设 置 上 中 下 层 上 中 下 层 距 离 地 面 的 高 度 分 别 为 以 模 拟 温 室 作 物 冠 层 分 布 在 有 效 作 业 区 不 同 位 置 在 上 中 下 层 沿 长 度 方 向 每 隔 设 置 个 采 样 点 共 设 置 个 沿 宽 度 方 向 每 隔 设 置 个 采 样 点 共 设 置 个 这 样 就 设 置 共 个 采 样 点 在 每 个 采 样 点 上 水 平 放 置 张 的 水 敏 纸 施 药 高 度 定 义 为 中 层 网 格 与 出 风 口 间 距 离 设 定 为 并 选 取 相 应 出 口 风 速 设 置 喷 雾 压 力 为 单 个 喷 头 流 量 为 机 具 以 作 业 速 度 经 过 空 间 网 格 架 网 格 架 位 于 个 喷 头 喷 幅 范 围 内 如 图 所 示 作 业 过 程 中 水 第 期 邱 威 等 温 室 风 幕 式 施 药 装 置 设 计 与 试 验 敏 纸 收 集 喷 头 喷 出 的 雾 滴 喷 雾 完 毕 后 利 用 高 拍 仪 采 集 水 敏 纸 图 像 软 件 计 算 各 层 水 敏 纸 雾 滴 覆 盖 率 和 变 异 系 数 雾 滴 覆 盖 率 计 算 方 法 如 式 式 中 为 第 张 水 敏 纸 雾 滴 覆 盖 率 为 第 张 水 敏 纸 上 雾 滴 像 素 个 数 为 第 张 水 敏 纸 总 像 素 数 试 验 所 采 用 的 对 照 组 喷 雾 设 备 为 型 背 负 式 电 动 风 送 喷 雾 器 主 要 由 药 箱 底 座 充 电 器 电 池 水 泵 喷 洒 部 件 背 带 等 部 件 组 成 药 箱 可 容 纳 药 液 设 置 喷 雾 压 力 为 单 喷 头 流 量 为 由 技 术 熟 练 工 人 以 摆 动 式 作 业 方 法 即 单 位 面 积 上 喷 雾 次 以 作 业 速 度 模 拟 喷 施 空 间 网 格 架 如 图 所 示 喷 雾 结 束 后 利 用 相 同 方 法 计 算 各 层 雾 滴 覆 盖 率 和 变 异 系 数 对 比 结 果 如 表 所 示 图 雾 滴 覆 盖 率 对 比 试 验 表 不 同 施 药 高 度 下 雾 滴 覆 盖 率 和 变 异 系 数 施 药 方 式 施 药 高 度 雾 滴 平 均 覆 盖 率 上 层 中 层 下 层 平 均 值 变 异 系 数 上 层 中 层 下 层 层 间 风 幕 式 喷 雾 背 负 式 摆 动 喷 雾 由 表 可 知 在 种 施 药 高 度 下 风 幕 式 喷 雾 有 效 作 业 区 内 各 层 的 雾 滴 覆 盖 率 均 优 于 背 负 式 摆 动 喷 雾 覆 盖 率 平 均 提 高 这 是 由 于 风 幕 式 施 药 方 式 通 过 竖 直 向 下 的 气 流 场 能 够 带 动 雾 滴 运 动 有 效 减 少 雾 滴 飘 移 提 高 雾 滴 各 层 的 覆 盖 率 而 背 负 式 摆 动 喷 雾 方 式 由 于 施 药 时 受 横 向 不 均 匀 气 流 场 影 响 许 多 雾 滴 会 直 接 穿 过 网 格 架 而 未 附 着 于 水 敏 纸 上 风 幕 式 喷 雾 和 背 负 式 摆 动 喷 雾 均 呈 现 出 雾 滴 覆 盖 率 自 上 而 下 递 减 的 趋 势 这 是 由 于 下 层 取 样 点 处 水 敏 纸 受 到 上 层 水 敏 纸 遮 挡 与 实 际 喷 雾 过 程 中 下 层 叶 片 会 受 到 上 层 叶 片 遮 挡 场 景 相 似 风 幕 式 施 药 各 层 层 内 雾 滴 覆 盖 率 的 变 异 系 数 明 显 小 于 背 负 式 摆 动 喷 雾 方 式 上 层 层 内 变 异 系 数 在 种 施 药 高 度 下 平 均 减 小 中 层 层 内 变 异 系 数 平 均 减 小 下 层 层 内 变 异 系 数 平 均 减 小 这 是 由 于 风 幕 式 施 药 时 多 个 喷 头 等 距 排 列 定 高 匀 速 移 动 不 同 区 域 承 接 的 气 雾 量 基 本 一 致 而 背 负 式 摆 动 喷 雾 的 涂 抹 式 作 业 方 式 容 易 造 成 层 内 的 雾 量 差 异 化 分 布 但 是 也 发 现 风 幕 式 施 药 方 式 下 各 层 间 变 异 系 数 小 于 与 背 负 式 摆 动 喷 雾 方 式 差 异 不 大 主 要 是 由 于 本 次 作 业 采 用 的 是 空 间 网 格 架 结 构 横 向 基 本 没 有 遮 挡 而 背 负 式 摆 动 喷 雾 为 斜 角 喷 施 雾 滴 容 易 从 横 向 位 置 穿 透 到 中 下 层 一 定 程 度 上 提 高 了 各 层 间 雾 滴 覆 盖 的 均 匀 性 风 幕 式 施 药 方 式 凭 借 导 流 管 产 生 的 均 匀 风 幕 大 大 提 高 了 雾 滴 平 均 覆 盖 率 和 层 内 雾 滴 覆 盖 均 匀 性 在 的 施 药 高 度 下 雾 滴 在 各 层 的 平 均 覆 盖 率 最 大 层 内 各 层 间 南 京 农 业 大 学 学 报 第 卷 雾 滴 覆 盖 均 匀 性 最 佳 结 论 设 计 了 一 种 能 够 产 生 均 匀 风 幕 的 渐 缩 式 导 流 管 导 流 管 出 风 口 直 径 为 数 量 为 个 间 距 为 导 流 管 最 大 截 面 直 径 为 最 小 截 面 直 径 为 风 量 为 的 出 口 风 速 变 异 系 数 小 于 出 风 均 匀 性 较 好 不 同 出 口 风 速 下 所 形 成 气 流 场 的 未 混 合 区 混 合 区 均 匀 区 起 始 位 置 相 对 不 变 有 效 作 业 区 位 置 与 出 口 风 速 呈 现 明 显 的 线 性 关 系 在 所 选 风 速 下 有 效 作 业 区 的 高 度 为 实 际 作 业 中 调 节 导 流 管 高 度 时 应 选 取 相 应 的 出 口 风 速 使 作 物 顶 部 能 够 位 于 有 效 作 业 区 内 推 荐 类 似 温 室 风 幕 机 具 导 流 管 高 度 调 节 精 度 应 不 小 于 在 有 效 作 业 区 内 雾 量 水 平 空 间 分 布 变 异 系 数 小 于 风 幕 式 施 药 方 式 相 较 于 背 负 式 摆 动 作 业 方 式 雾 滴 覆 盖 率 平 均 提 高 层 内 雾 滴 分 布 变 异 系 数 平 均 减 小 各 层 间 变 异 系 数 小 于 雾 场 均 匀 性 较 好 参 考 文 献 骆 飞 徐 海 斌 左 志 宇 等 我 国 设 施 农 业 发 展 现 状 存 在 不 足 及 对 策 江 苏 农 业 科 学 郭 娜 田 素 博 须 晖 等 设 施 园 艺 植 保 装 备 及 其 精 准 施 药 技 术 研 究 进 展 农 机 化 研 究 何 雄 奎 蔬 菜 高 效 施 药 装 备 与 技 术 研 发 应 用 蔬 菜 李 传 友 赵 丽 霞 熊 波 等 四 种 常 用 喷 雾 器 在 塑 料 大 棚 番 茄 作 物 上 施 药 效 果 比 较 北 方 园 艺 杨 学 军 严 荷 荣 徐 赛 章 等 植 保 机 械 的 研 究 现 状 及 发 展 趋 势 农 业 机 械 学 报 张 铁 超 高 地 隙 喷 杆 喷 雾 机 风 幕 系 统 试 验 研 究 与 仿 真 分 析 北 京 中 国 农 业 机 械 化 科 学 研 究 院 张 铁 杨 学 军 董 祥 等 超 高 地 隙 风 幕 式 喷 杆 喷 雾 机 施 药 性 能 试 验 农 业 机 械 学 报 张 铁 杨 学 军 严 荷 荣 等 超 高 地 隙 喷 杆 喷 雾 机 风 幕 式 防 飘 移 技 术 研 究 农 业 机 械 学 报 燕 明 德 风 幕 式 喷 杆 喷 雾 气 液 两 相 流 动 特 性 研 究 及 参 数 优 化 镇 江 江 苏 大 学 马 国 义 宋 坚 利 宋 卫 堂 等 温 室 自 走 式 风 送 喷 雾 机 设 计 与 试 验 中 国 农 机 化 学 报 王 江 山 温 室 高 架 草 莓 侧 倾 微 风 送 施