风送式喷雾机的设计

实施西部大开发战略，加快中西部地区发展，是中央总揽全局而向新世纪做出的重大决策。西部农业开发是其中的重要组成部分，而草地和畜牧业又是西部地区农村经济发展的基础是生态环境建设的重要内容。中央在指定西部大开发总体思路中确立“以生态环境保护为根本”，启动“生态工程”和“加强西部地区生态环境保护与建设，实施退耕还林、退耕还草试点”，对新疆的草地建设和保护提出了新的要求。不仅要发展草地经济，更要保护生态环境。新疆天然草地面积辽阔，近年来，每年夏季的蝗灾发生面积都在2.30万公顷以上。给畜牧业生产造成极大的危害。化学防治以较高的杀灭速度和较好的经济性一直是最主要的灭蝗手段。在设计的过程中，主要任务有：（1）对结构的合理设计；（2）喷雾系统的设计；（3）风机系统设计；（4）风机和液泵主从轮带传动比计算分析；该机具有作业效率高，喷雾效果好，机动灵活等特点。关键词：草原灭蝗；化学防治；风送式喷雾机1引言 错误！未定义书签。TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"研究设计的目的与意义 2\o"CurrentDocument"1.2国外喷雾机械的发展现状 3\o"CurrentDocument"1.3国内喷雾机械的发展现状 4\o"CurrentDocument"1.4研究的内容和方法 5\o"CurrentDocument"2风送式喷雾机的总体设计 62.1风送式喷雾机的基本结构 错误！未定义书签。\o"CurrentDocument"2.2.工作原理 72.3结构方案的选择 错误！未定义书签。3喷雾系统的设计 8\o"CurrentDocument"喷杆的设计 8\o"CurrentDocument"3.2喷头的选型 8\o"CurrentDocument"3.3液泵的选择 93.3药箱容积的计算和选择 104风机参数的确定与选型 错误！未定义书签。\o"CurrentDocument"4.1风量的确定 13\o"CurrentDocument"4.2风压的确定 15\o"CurrentDocument"4.3风机的选择 16\o"CurrentDocument"5传动系统的设计 17\o"CurrentDocument"5.1传动轴的强度计算选择 17\o"CurrentDocument"5.2皮带的选择 18\o"CurrentDocument"5.3风机主从带轮直径计算和皮带的选型 19\o"CurrentDocument"5.4液泵主从带轮直径计算和皮带的选型 20总结 21\o"CurrentDocument"致谢 22\o"CurrentDocument"参考文献 231引言1.1研究或设计的目的和意义新疆地区的天然草地面积达57.26万公顷，可利用面积48.01万公顷，占全疆土地总面积的34.44%，居全国第三位，近年来，由于生存压力，草场过度超载放牧，造成草地严重退化，沙尘暴频繁发生。加上蝗虫鼠害，使草原生态环境日益恶化。每年夏季的高温干旱气候，极引起蝗虫大规模发作，给农业和畜牧业生产造成了很大危害。据统计，新疆维吾尔自治区主要危害牧草的蝗虫优势种群有意大利蝗、戟纹蝗、西伯利亚蝗、小翅曲背蝗、宽须蚁蝗等。资料表明，自1999年以来，全区草地每年发生蝗灾面积都在2.56万公顷以上。其中，2010年发生面积高达3.89万公顷［1。目前，新疆维音尔自治区采取的主要防治手段有化学防治、生物防治和综合防治。生物防治采用牧鸡牧鸭，招引粉红琼鸟和采用绿僵菌灭蝗防治。牧鸡牧鸭防治是近几年来，全区农牧民自主开发的防治手段，防治面积逐年扩大，效果也很显著，2001年全区牧鸡55.46万只，牧鸭13.95万只，防治面积达到400千公顷。粉红琼鸟是蝗虫的天敌，全区治蝗办每年投入大量资金，在沿天山一带地区搭建鸟巢，招引粉红琼鸟，到2008年招引粉红琼鸟139.9万只，控制蝗灾面积从2009年的186.7千公顷，增长到2012年的260千公顷。绿僵菌灭蝗防治目前在还处于试验推广阶段，2010年采用绿僵菌控制蝗灾面积已达1333公顷。虽然生物防治技术对环境的危害最小，但由于其成本高，防治速度有限⑸。化学防治包括航空化学防治和人工地面化学防治。由于航空防治成本较高，而且农药飘移所造成的浪费很大。因此，地面人工化学防治在大而积蝗灾发生的情况下，以较高的杀灭速度成为最主要的灭蝗手段。对于大面积爆发的蝗灾，地面人工化学防治技术从防治效果上，仍然占有绝对的优势。从上述分析中可以看出，地面人工化字防治在新疆地区的灭蝗应用非常广泛。但主要的施药机械仍以手提式或背负式喷雾机及小型牵引式喷雾机为主。远远不能满足草原灭蝗的需要。由于背负式喷雾机使用时，劳动强度大，施药安全性低，防治速度有限［3］。因此，当蝗灾发生时，不能得到及时、有效的控制，给农牧业生产带来了很大的危害。1.2国外喷雾机械的发展现状世界发达国家对喷雾机械的研究较早，十九世纪中期，法国使用手动喷雾器喷和灭菌剂，口本最早使用高压动力喷雾机来进行植株的病虫害防治二作。1935年，前联苏开始了航空植保应用的研究，20世纪初期，出现了以汽油未为动力的喷雾机。目前，欧美发达国家的喷雾机械以中大型自走式、牵引式或悬挂式喷雾机为主其中著名的有丹麦的HARDI、德国的RAU、法国的Tecnoma、美国的SPRAYINGSYSTEM及英国的LURMARK公司等。口本的喷雾机械则以小型为主，如有光、水、丸山等。这些公司的产品覆盖了全球的主要市场。随着现代工业与信息产业的乡断发展，大量高新技术被广泛应用于发达国家的喷雾机械产品中，提高了产品的可行性、安全性，同时满足了越来越高的环保要求。实现了低喷量、精喷洒、少污染、工效、高防效［4］总体来说，国外的喷雾机械的发展具有以下几个特点：1.2.1采用全液压驱动在国外大型喷雾机械中，尤其是在喷杆喷雾机上，普遍采用全液压技术，转向系统、制动系统、行走系统、加压泵等全部由液压驱动，简化了整机结构，增强了传动系统的可靠性。还有一些喷雾机采用了液压减震悬浮系统(T.P.D.)，可以依据负载和斜度的变化进行调整，从而保证喷杆升高和速度变化时系统保持稳定此外，有些牵引式喷杆喷雾机产品在牵引杆上还装有电控液压转向器，用来保证拖拉机转弯时机具完全保持一致。1.2.2向自动化、智能化方向发展机电一体化技术的应用使喷雾机械向着自动化、智能化方向发展。中大型喷雾机械普遍配有电子显示与控制系统，通过电子显示系统，可以掌握机组当前的行进速度、喷雾压力、喷量大小、喷杆倾斜度、作业面积及药箱液位等信息。通过操纵控制面板，可以调节喷雾压力、喷量以及选择几路喷杆进行喷雾作业等。控制系统还可以依据机组的行进速度自动调节单位时间内的喷雾量，根据冠层形状调整喷杆的高度。荷兰利用自动导向装置实现了喷雾机的无人驾驶，口本研发的果树无人驾驶喷雾机，通过在地下或空中铺设感应电缆，指引机器喷雾作业。1.2.3采用静电喷雾静电喷雾利用不同的方法使雾滴带上电荷，在电场力及其他外力的作用下，带电雾滴会吸附到目标的各个部位，药液沉积率高，雾滴漂移散失少。美国ESS公司生产的GPS-5型气助式静电喷雾机喷雾时，气体和药液分别进入MaxChargeTM喷嘴，空气冲击药液流形成成千上万个微小雾滴，充电环为每个雾滴充电，然后，带电雾滴被气流吹出喷嘴，进入植物冠层，均匀吸附到叶片、瓜果的正反面。ESS公司相关数据表明，与常规喷雾相比，静电喷雾系统在显著增强病虫害防治效果的同时，能减少农用化学药剂的使用，节约一半的用水量并减少50%以上的浪费和目标漂移。1.2.4自动对靶施药自动对靶施药技术是近几年发展起来的一种高新技术，依据靶标特征、靶标的有无对靶标进行喷药，提高药液在目标作物上的附着率，减少药液在非靶标区的沉降。高级的自动对靶技术不仅能判断靶标的有无，还能判断其大小、颜色及形状，区分作物与杂草，做到真正意义上的对靶施药。美国FMC公司生产的果园喷雾机，通过超声波传感器确定果树形状，使喷雾特性可以根据果树形状的变化而自动调节。采用自动对靶施药技术，可以节约用药60%〜80%。1.2.5隧道循环式喷雾1981年，Morgan首次提出了隧道式喷雾的想法，随后被大量研究并逐步商业化。隧道循环式喷雾机的一个显著特征就是有可以拦截回收药液的罩盖，循环方式主要分为两种:泵循环和射流原理循环。MUNCKH0F公司制造的隧道循环式喷雾机采用泵循环方式D.L.Reichard设计的隧道循环式喷雾机则采用射流原理。为了使药液逃逸最小化，有些隧道循环式喷雾机采用“全封闭循环系统closedloopsystem）。隧道循环式喷雾机在很大程度上减少了药液的飘失，联邦德国农林生物研究中心（CBBA）称，隧道循环式喷雾机能减少药液飘失90%。1.2.6在喷雾机上安装近红外光电传感器和控制电路利用近红外光的反射来辨别树体，通过控制电路控制喷洒系统，进行针对性的喷雾，检测到物体进行喷雾，行进到植株间距停止喷药，既可节省农药，又减少了农药进入空间的机会。1.2.7无人操作喷雾机利用远程遥控直升机施撒农药，避免操作人员受到农药的危害。无人飞机有飞行平台（固定翼、单旋翼、多旋翼）、GPS飞控、喷洒机构三部分组成，通过地面遥控或GPS飞控，来实现喷洒作业，可以喷洒药剂、粉剂等A】。1.3国内喷雾机械的发展现状我国的喷雾机起步较晚，上世纪80年代，以进口手动或踏板式喷雾机为主。随后陆续研制推广了多种类型的手动压缩式喷雾机、手动背负式喷雾机、踏板式喷雾机、担架式机动喷雾机、与拖拉机配套的牵引式或悬挂式喷杆喷雾机及风送喷雾机、航空喷雾喷粉机等喷雾机械。由于各种类型的手动喷雾器结构简单，价格低廉，至今仍被广泛使用，但普遍存在“跑、冒、漏、滴”现象，喷雾压力不稳定、雾化不均匀、雾滴穿透性差［2］。自20世纪70年代末80年代初开始，国内多家科研单位开始了喷雾机械的研究工作，相继取得了一些科研成果。进入21世纪后，我国的“十五”攻关、“十一五”支撑项目以及“S6J项目”大大加快了我国植保机械的发展。例如:山天津农机所研制的3WG-350型风送喷雾随着果园规模化、现代化技术的推广应用，机械化进程加快，小型风送喷雾机在国内已经初具规模。辽阳市农机所研制了一种与28马力拖拉机配套的牵引式风送喷雾机，南京农机化所和苏州农业药械厂研制了半悬挂式风送喷雾机，山东农业大学研制了用于标准化植保作业的3MG-30弥雾机，新疆农机化研究所等单位研发了91WZ-35型自走式风送喷雾机，该机由越野汽车的底盘设计而成，爬坡能力强，喷雾效果好，适用于草场大面积灭蝗作业。中国农业大学研发了果园自动对靶静电喷雾机，综合运用风送喷雾、静电喷雾与红外线自动对靶技术，与传统喷雾相比,可节省药液50%。河北农业大学成功研制了基于果园动力底盘的自走式果园风送喷雾机和以小型拖拉机为动力的悬挂式果园风送喷雾机，可以调整喷头安装角度和风机风量，节省药液，雾滴细小，沉积性好。宋坚利等人针对篱架式果园的病虫害防治工作，研制了II型循环式喷雾机，运用循环喷雾技术、雾滴拦截回收技术等，回收利用未沉积的农药，提高了农药的有效利用率，降低了对环境的污染，针对草类矮砧浓密的特点，2011年南京林业大学与南通广益机电有限公司共同开发了履带式喷雾机，邱威等人设计了3WZ-700型自走式风送定向喷雾机[7]1.4研究内容与方法在充分调研和查阅相关文献资料的基础上确定整机的设计方案。根据四轮拖拉机有后动力输出轴设计悬挂方式的机架。确定该机的工作原理，配套动力，系统组成等。整机的主要构成部分:机架、喷雾系统，传动装置、药液箱、液泵、风机等部件。该机的主要组成部件的设计选型。喷雾系统的设计、药液泵的选择、风机风量风压的确定与选型、传动装置的设计。2风送式喷雾机的总体设计2.1风送式喷雾机的基本结构通过对国内外喷雾机械进行了调研，对风送式喷雾机有关材料进行了广泛的收集，同时对国内现有的喷雾机进行了认真的考察分析，从而提出了一种适合我国灭蝗的风送式的喷雾机。该喷雾机与拖拉机配套使用，悬挂方式为三点悬挂，了解到拖拉机大部分有直接后动力输出。因此，它的动力直接由后动力输出轴提供，结构示意图如图1,图2所示。喷雾机主要由药箱、液泵、管路系统、离心风机、风筒、喷头和传动装置组成。1.风筒2.透明管3.进水管4.过滤器5.风机带轮6.机架7.皮带8.扇叶9.风筒网面10.药箱11.回水管12.喷杆13.药箱盖14.液泵带轮15.传动轴16.液泵图1-1风送式喷雾机的整体结构示意图圭结构图2.2工作原理其工作原理是：该风喷雾机输出轴，由轴传至后方的皮带轮，圭结构图2.2工作原理其工作原理是：该风喷雾机输出轴，由轴传至后方的皮带轮，拉机发动机的动力直接由后传动轴经万向节传至一级变速后带动液泵和风机使其工作，液泵将药箱内的药液通过吸液管吸入泵腔加压后，经排液管压送入风筒后侧的喷杆，再由喷杆送到喷头，由防滴喷头雾化成的粗雾滴，然后由安放在机架上的风筒吹出的的高速气流进一步雾化成以下的细小雾滴风送至机组后侧，从而达到弥雾效果。2.3结构方案的选择通过对国内外的喷雾机械进行了调研，对风送式喷雾机有关材料进行了广泛的收集，同时对国内现有的喷雾机进行了认真的考察分析，从而提出了一种适合我国的小型风送式的喷雾机。该喷雾机15马力以上拖拉机配套使用。按照在拖拉机上的布置方式，拖拉机的液压悬挂装置可分为前悬挂、后悬挂、侧悬挂及轴间悬挂几种形式，大多数拖拉机米用的是后悬挂，也可兼有前悬挂或轴间悬挂。后悬挂又分两点悬挂与三点悬挂两种，了解到四轮拖拉机大部分有直接后动力输出轴，而且轮式拖拉机普遍为三点悬挂。因此悬挂方式选择为三点悬挂。三点悬挂式结构，它主要和带有后动力输出轴的小四轮拖拉机配卷使用，其动力直接使拖拉机后动力输出轴经万向节传送到皮带轮，由皮带轮变速传递给水泵和离心风机。喷雾系统3.1喷杆的设计喷杆是化学农药的输送通道，因为化学农药带有腐蚀性，喷杆的材料必须抗腐蚀性强。本课题中选用了不锈钢管，钢管外径20mm,内径16mm。在半圆形的喷杆上均匀分布着7个直径为7mm的喷

孔，喷孔与喷孔间的间距为。喷头的进液孔卡在喷杆的喷孔上，由喷杆输送來的高压液流由喷头雾化喷出。喷杆与喷头的这种快速连接方式便于在不同喷雾作业下更换不同型号的喷头。同时通过调节喷头的幵关，来实现喷雾高度的调节。3.2喷头的选择目前使用的喷头，主要有切向离心式喷头、涡流芯式喷头和涡流片式喷头、撞击式扇形喷头、缝隙式扇形喷头等几种。切向离心式喷头：依据其喷头体数目的多少，分双头喷头、四头喷头及单头嘘头。从输液管压送来的高压液流，进入切向进液槽后，压力3然下降，导致流速猛增，液流即以较高的切向速度进入涡流室产生出强烈的回转运动。当药液通过喷孔后，便向四周飞散兀成一个旋转的空心雾锥。雾锥中心的空气因受旋转力的作用也呈旋涡状。雾锥外围开始时呈液膜状，以后受空气的撞击雨破裂、分散成雾滴。涡流芯式喷头：由喷孔、喷头帽、涡流芯及喷头座等件组成。它的工作原理与切向离心式喷头基木上相同、工作时药液从液管或喷管中输来，沿着具有螺旋角的斜槽流动产生离心力，使药液从喷孔以雾椎状喷出，在离心旋转中，共与周围空气撞击成雾滴。此种喷头雾化质量较好，但构造较复杂。涡流片式喷头：由喷头帽、喷头片、涡流片及喷头体等件组成其工作原理与涡流芯式喷头相似,不同点是以涡流片代替了流芯。在涡流片上一般开有两个与圆心对称的斜孔，药液通通斜孔后，形成回转液流产生离心力，造成空心雾锥。有的涡片除有斜孔外，还开有一个中心孔，借此可以形成实心雾锥。实心雾锥喷洒均匀，可以提高喷雾质量。撞击式扇形喷头：由喷头体、喷头帽、扇形喷嘴等组成。高速的液流从扇形喷嘴的喷孔喷出，与喷孔正对着的面相撞击而雾化。这种喷头的性能较差，雾滴粗，喷量较大。他喷出的扇形雾流的扇形角度于弧面的曲率半径有关，曲率半径越大，物流扇形角度就越大。物流的扇形厚度于弧面的宽度相等。缝隙式扇形喷头：由喷头体、喷头帽、扇形喷嘴等组成。由于陶瓷的耐腐蚀性和耐磨性较好，因此在扇形喷嘴内往往嵌入陶瓷喷头芯，已延长喷嘴的使用寿命。高速的液流从扇形喷嘴处喷出后，与相对静止的空气撞击雾化。由于液流流道在喷孔处出口缩小呈菱形（扁而窄），因此喷出的物流呈扇形。它的扇形角度与出口处液流的变窄程度有关，而出口处液流的扁窄程度又与喷嘴张角的大小有关，喷嘴张角越小，出口处液流越扁窄，喷出的雾流扇形角度就越大，厚度越小。喷头作为植保机械重要的工作部件，其质量的好坏对整机喷洒质量有着重要的影响。植保机械常用喷头是传统的圆锥雾喷头，这种传统的圆锥雾喷头通用性强，价格便宜，可通过更换不同的喷片可以获得一定质量的雾滴，但是这种传统的圆锥雾喷头一般直接靠螺纹与喷奸连接，容易产生农药泄露，造成药液浪费和环境污染，所以，本课题选择的型号JR6038缝隙式喷雾喷头，如图所示，不宜堵塞，耐磨性好，喷雾均匀，工作压力100-200pa,喷雾量60-395L/h.3.3液泵的选择植保机械常用泵有：活塞泵、隔膜泵、滚子泵、齿轮泵和离心泵等。选择主要是根据所需液体的总流量（包括喷头和液力搅拌）、压力和药液的种类。我国以前常用的三缸泵，因泵体运动部件与药液直接接触，活塞与好、缸体之间靠药液润滑，所以机器的运动部件腐烛严重，磨损快，泄漏多，使用寿命短，且泵的排量和压力随着机件的磨损而降低。这取选择的是双缸隔膜泵。气动隔膜泵利用压缩空气做为动力源，是一种气动式正向位移的自吸泵，在国内泵类产品中属最新的一种泵类产品，是一种新型的输送机械它是一种高效植保机械压力泵，近年己获得广泛应用。与其装相比,隔膜泵的特点是流量大、体积小、结构紧凑、操作维护方便，并且能够在短时叫的脱水状况下持续运转。各运动部件，如偏心轴、活塞轴承和滑块等都密封在一个油槽内，由隔膜将这些运动部件与带有腐烛性的药液隔开，这样既保证运动部件有良好的润滑条件，又避免了药液的腐烛。工作原理：空气经由气阀压缩进入膜片A之背面，由膜片挤压液室。此种以空气驱动的方式可免除一般活塞驱动之机械应力，从而显著地延长膜片的寿命。在压缩空气将膜片A推离中心体时，另一端之膜片B同时被连结之中心轴拉向中心体，此时，膜片B背面之空气由出口排放到泵体外。如此使B室形成真空状态，因而能靠外面大气压力之作用将流体由入口支管将阀球推离阀座使流体能自由地进入B室直至填满。当受空气挤压之膜片A达到其位移极限时，空气阀会将空气引导至膜片B之背面，同样形成挤压力而使其推离中心体，同时将连结的膜片A拉回中心体，此时膜片B之驱动所产生的液压将入口阀球推回阀座，同时将出口阀球推离阀座使流体能被挤压而从出口排出泵体夕卜。膜片A被拉回中心体这个动作使A室形成真空状态，因而能靠大气压力作用将流体由入口支管将阀球推离阀座而进入A室直至填满。通过在中心轴两端固定的两片隔膜的左右水平运动将材料压送出去。左侧空气室b中，送入压缩空气使中心轴向左方向移动。材料室B中的材料被压出，同时材料室A吸入材料。当中心轴向左移动到行程尽头时，空气交换阀换向，压缩空气被送入右侧空气室a,使中心轴向右方向移动。材料室A中的材料被压出，同时材料室B吸入材料。这样的动作往复进行材料就被连续的吸入和吐出。

佻气门佻气门图3-2隔膜泵的工作原理图风送式的喷洒喷头个数为7个，所选喷头在额定压力的最大流量为1.5L/min。计算得V=6.58X7=46.06L取V=50L选择的隔膜泵的基本参数为50L/min,理论排量额定转速800r/min。3.4药液箱容积计算由于该机是后悬挂，在药箱的容积选择时要充分考虑到拖拉机的纵向稳定性，后悬挂的药箱降低了拖拉机的纵向稳定性，尤其是在运输状态下。为了保证运输时拖拉机的稳定性和操纵性，药箱的容积不宜过大，主要考虑拖拉机悬挂的极限重量。除此以外使用的地区、块长度、喷雾幅宽以及额定施药量的特点和要求，药液箱的允许容积应尽可能大于或等于喷雾机往返一次的喷药量。拖拉机的极限使用重量按下式计算：jl-…I 亠jl-…I 亠-1卩Ga盟b.二图3-3机组纵向稳定性根据式子g二g二max0.4GsAB(3-1)式中G—悬挂农机具的极限重量(kg)；maxG一拖拉机的使用重量(kg)；sA—拖拉机重心到驱动轮支承点间的水平距离(mm)；B—悬挂农具重心到驱动轮支承点间的水平距离(mm).东方红系列拖拉机的整地使用质量为1940kg,a为1034mm,b为692mm,代入得:0.4GsA0.4X1940X534Gmax=B— =1159・51kg692除此之外(3-2)、2bLd

V三-

液666.7(3-2)式中V液一药液箱允许容积血)；液b一喷雾高度(m)；L一地块长(m)；d—额定施药量(m3/亩)；其中，b可忽略，L的参考长度约为1000-1500m。表3-1的取值参考表喷施药剂喷液量(L/hm2)喷施药剂喷液量(L/hm2)土壤处理200-500触杀性药剂200-500叶面处理100-150杀虫剂100-150计算得V液三899L,液因此确定药箱的容积为1000L一箱药液的喷洒时间T为：1000t1000t二T6.58X7=21.71min药箱材质玻璃钢，有一定的防腐蚀功能。风机参数的确定和选型风机是风送式喷雾机的主要工作部件，风机的选型直接影响到喷雾机的工作效率和喷洒质量。喷雾机依靠风机鼓出的气流将雾滴进一步破碎雾化，并使雾滴具有足够的动能穿透作物枝叶。这样，伴有微小气流的雾滴就填充于作物枝叶间，使得叶背、叶面都粘着含有药液的雾点风机选择的要求。（1） 喷雾机是田间移动作业的机具，整机重量要轻，外形尺寸要小，因此相应要求配套的风机体积要小，重量要轻。（2） 风量要大，出口气流速度要高，风压也要求较高，以利于雾滴的雾化与远距离输送。（3） 风机转速要高。（4） 风机效率要与喷雾机整机效率相适应，并与发动机配套。要使发动机功率有一定的储备，保证发动机在额定转速下工作，以达到满意的喷洒效果。风机选择时应遵循以下几点要求（1） 风机出口气流速度尽可能大，使喷雾机的射程增大。（2） 在一定的功率和风压条件下，风量应尽可能大。风量大可使喷洒的范围加大，喷洒的均匀性好；同时，风量大还可以使风机的出口流速衰减较慢，在出口风速较低的情况下，也能达到射程较远的效果。（3） 出口气流不但应考虑尽可能大的轴向前进速度，而且还应考虑有适当的回转速度，使气流边回转边向前进。这样虽然对提高射程有一定影响，但可以改善雾滴在作物间隙的穿透能力，使作物下部和叶背部能增加药量。（4） 具有较高的风机效率。在正常情况下，风机应在高效区内工作。（5） 运转平稳，噪声和震动要小。（6） 结构尺寸尽可能小，以减轻机具重量a】。其中主要是风机风量和风压的确定，特别是风量的确定，风送式喷雾机中尤为重要。它不仅承载着二次雾化的功能，还担负输送雾滴，确保射程的重任。离心风机吹出带有一定速度的风流。4.1风量的确定依掘作业要求和喷雾度大小，风送式喷雾机中风量的确定普遍采用的一种方法是置换原则和末速度原则。其原理是：喷雾机风机吹出的，带有雾滴的气流，应能驱除并完全置换风机前方直至草头的空间所包容的全部空气。另外，喷雾机的气流到达草体时，其速度不能低于某一数值。因为在作业过程中，气流不仅要携带雾滴，还要翻动草叶、驱除和置换树体中原有的空气，这些功能的实现，都要求气流具有一定的动能［8］。也就是说，气流到达树体表面时，要有一定的速度，否则气流进不了草体，只能绕草而过。

置换原理：这是目前果园风送喷雾机风量计算中普遍采用的一种方法。其原理为:喷雾机风机吹出的，带有雾滴的气流，应能驱除并完全置换风机前方直至果树的空间所包容的全部空气。根据置换原理：经过一段距离所放出的风量Q=VHBK (4-1)式中：V—喷雾机速度(m/s)；H—植株高度(m)；B一喷雾机距离植株的距离，一般取100cm；£—考虑到气流的哀减和沿途的损失而确定的系数(1.3T.6)；根据风量相等的原理，风机吹出的，经过截面的风量应等于风筒出风口吹出的风量乘上一个系数。Q=NFVBK=HBV (4-2)122式中K2—与气象条件，作物品种，枝叶的茂密程度等因素有关；N—出风口数量；F]—出风口面积；B一喷雾单位时间行进的距离；VV—分别是出风口风速和气流到达植株时的风速；1，2

为了求得气流到达植株时的最佳风速，我们找了风速测定试验数据［9］，当气流到达植株速度在8-10m/s也就是5级风左右时，草叶翻动明显，小于时，草叶巳经翻动已不明显。+凤速一风压+凤速一风压40-302010._” * 4 * * •" * * « *■ ~1~ '()' 4 1 1 4—J ' 1 1- J ' J1 2 3 4 5b 7 S 9 ］Q II 12 13M15图4-2风速与风压的关系经过资料中的模拟实验，我们求得风筒出风速度为20m/s，对环境风速在4.5m/s左右时，防飘效束最好。当出口风速为16m/s时，在3.5m/s时效果较好，按最大出风口速度计算，此吋风机风量为0.6m3考虑泄露及储备风量，储备系数选为1.2，可估测得风机风量Q=17800m3/h。4.2风压的确定风机力损失主要表现为动压损失：TOC\o"1-5"\h\zPd=jpv (4-3)式中p—空气密度，取1.22kg/m3v一气流速度m/s；1 1P=；pv2=X1.22X202=244pad2 24.3风机的选型植保风机主要有离心式风机和轴流式风机。离心式风机：风机在工作中，气流由风机轴向进入叶片空间，然后在叶轮的驱动下一方面随叶轮旋转；另一方面在惯性的作用下提高能量，沿半径方向离开叶轮，靠产生的离心力来做功的风机称为离心式风机。轴流式风机，就是与风叶的轴同方向的气流（即风的流向和轴平行），如电风扇，空调外机风扇就是轴流方式运行风机。轴流式风机又叫局部通风机，是常用的一种风机，它不同于一般的风机，外形就是一个筒形，用于局部通风，安装方便，通风换气效果明显，安全，可以接风筒把风送到指定的区域；图4-3.轴流式风机根据计算风机风量和风压的数值，选择了T35-11型轴流式风机，其参数如表所示表4-1.T35-11型轴流式风机型号功率风压风量转速T35T12.5279182501450传动系统设计传动系统的设汁主要是针对有后动力输出轴的拖拉机，把拖拉机发动机的动力传递给风送式喷雾机。前我国四轮拖拉机保有量逐年培加，各个品种系列产品也逐年上升，成为农业生产机械化过程中的主要动力源。本课题描述的风送式喷雾机传动系统利用，利用45号钢传动轴把动力传到皮带轮，经皮带轮的变速带动离心风机和水泵。5.1传动轴的直径计算进行轴的强度校核计算时，应根据轴的具体受载及应力情况，采取相应的计算方法，并恰当地选取其许用应力。这种方法是根据轴所受的扭矩来计算轴的强度，对于轴上还作用较小的弯矩时，通常采用降低许用扭转切应力的办法予以考虑［6］。通常在做轴的结构设计时，常采用这种方法估算轴径。考虑到传动轴应受力较大，所选材料为45号钢。实心轴的扭转强度条件为：PT 9550000—TOC\o"1-5"\h\zt= ― n<kJ （5-1）\o"CurrentDocument"TW0.2d3 TT由上式可得轴的直径D$A03"P （5-2）0n式中：T为轴多受的扭矩（N・mm）WT为轴的抗扭截面系数（mm3）n为轴的转速，为2400（r/min）P为轴传递的功率（kw）d为计算截面处轴的直径（mm）表5-1 轴的材料和许用扭转切应力轴的材料Q235，2035451Cr18Ni9Ti40Cr,35SiMn,2Cr13,42SiMn[t]/N*mmr12-2020-3030-4015-2540-52A160-135135-118118-107148-125100.7-98p 294因此D三A彳严=1103/ =35.355on 720有2个键槽，加14%,即最低为42mm，取50mm5.2皮带的选型传动轴输出的转速为720r/min，而压力泵和风机的转速不同，差距较大，需要变速传动，这里选择了三角带传动。与其他传动形式相比，三角带传动结构简单，成本低，制造、使用、维护方便,能适应多种复杂的传动形式；皮带轮传动能缓和载荷冲击，行平稳、低噪音、低振动；与平胶带相比，它不易掉带，带轮安装要求不太严格，允许两轮中心面有较大的位置度和平行度偏差。

图5-1.皮带5.3风机主从动带轮直径计算和皮带的选型风机的功率为2.5KW,风机的转速为1450r/min,本文中选用东方红系列拖拉机的后动力输出轴转速为720r/min,所示传动比为：i=n/n (5-3)1式中：n一输入转速(r/min)一风机转速(r/min)i=n/n=720/1450=0.4921传动比W5,这采用三角带开放式传动，传递功率为可选用A,B两种型号，为减少三角带根数，这里选用B型带。主带轮计算直径D],机械设计手册査表[19]，选用B型带主带轮直径125mm.从带轮计算直径为d2：D=(1-s)iD1 (5-4)2其中：£一打滑率，取0.01i一传动比D]—小带轮直径(mm))iD=(1-0.01)X0.49X125=61.44mm(1—)iD=(1-0.01)X0.49X125=61.44mm(1—£2取D2=62mm带速v=nv=nx62X145060000=4.70m/s符合放式传动的选用范围。初定中心距A0：0.7(D+D)WAW2(D+D)120120.7(D+D)WAW2(D+D)12012(5-5)即144.9WA<4140根据设计需求，这里A0取380mm

二角带长度为:』+D、（D-D）2 ,125+62、（125-62）2Lo=2A0+n（~V）^4A^=2X380+n（h）+^38T=11040机械设计册查表，为使结构紧凑，L选用1058mm,L=1025mm,（L一内周长度）p i i曲饶次数：U=1000Zv/L=1000X2X4.7/1125=26.48V40i小带轮包角a1=180。D-DX60a1=180。D-DX60o=180-'125-62308X60o=167.7>120o符合设计要求机械设计手册查表，当三角带为B型时，带速4.70M/S时，单根传递功率N0=2.58KW当包角为167。时，q=0.98,选用K=0.8,则带根数为：N 2.5E 二 =19NCK=2.58X0.98X0.801因此确定三角带根数为2根图5-2带传动方几何关系5.4液泵主从动带轮直径计算和皮带的选型隔膜泵的功率为3KW，转速为800r/min,需要皮带传动，传动比为:i0=n/n4式中：气一输入转速（r/min）n一隔膜泵转速（r/min）4i0=n/n=720/800=0.93 4传动比W5,传动功率3KW，这采用三角带开放式传动，传递功率为可选用A,B两种型号，为减少三角根数，这里选用B型带。主带轮计算直径D3，机械设计手册査表，选用B型带主带轮直径125mm.从带轮计算直径为D:4D=(1-£4)i0D=(1-0.01)X0.9X125=111.37mm3取整D=112mm4带速nX112X800 ,V1— =4-69m/s符合放式传动的选用范围初定中心距A/0.7(D+D)WAW2(D+D)3 4 1 3 4即165.90WAW474这里取A=365mm1三角带长度为：力+DL=2A+nL4

012机械设计册查表，为使结构紧凑,曲饶次数：、(D-D)2 ,125+112、(125-112)2)+4A4 =2X365+n( )+1Lo选用1694mm,LO]=1661mm,(Lo〔一内周长度)=17424X465U=1000Zv/Lo=1000X2X4.69/1661=18.9V40111式中：Z—带轮数，符合要求。小带轮包角D-D 125-112a2=180。—~4X60o=180— 'X60o=148.1>120。A1465符合设计要求机械设计手册查表，当三角带型B，带速15.7M/S时，单根传递功率N0=2.24KW当包角为150°时,C2=0.86，选用K2=0.8，则三角带根数为： °NE=1—ENCK0222.24X0.86X0.7=1.8911因此确定三角带根数为2根2015年10月，我开始了我的毕业设计工作，时至今日，设计基本完成。从最初的茫然，到慢慢的进入状态，再到对思路逐渐的清晰，整个设计过程难以用语言来表达。历经了六个月的奋战，紧张而又充实的毕业设计终于落下了帷幕。回想这段日子的经历和感受，我感慨万千，在这次毕业设计的过程中，我拥有了无数难忘的回忆和收获。在设计的过程中，主要任务有：（1）结构的设计；（2）喷雾系统的设计；（3）风机系统设计：主从轮带传动比计算分析；该机具有作业效率高，喷雾效果好，机动灵活等特点。从方案的论证到最终的设计，涉及的领域包括：机械制图，机械原理，工程材料，机械设计等等。通过设计实践，提高我计算、制图能力；使我们能熟练地应用有关参考资料、计算图表、手册、图集、规范，熟悉有关的国家标准。机械方面知识得到系统的巩固和提升。在进行毕业设计的同时,我还对学习过的知识进行了巩固，如Solidworks,CAD2007的使用和WORD、PPT等软件。当我终于完成了所有制图、撰写、校对的任务后整个人都很累，但同时看着电脑荧屏上的毕业设计时我的心里是甜的，我觉得这一切都值了。这次毕业设计的制作过程是我的一次再学习，再提高的过程。在设计中我充分地运用了大学期间所学到的知识。我不会忘记这难忘的几个月的时间。毕业设计给了我难忘的回忆。在我徜徉书海查