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2021-日光溫室吊蔓作物行間自動噴藥機的設計與試驗_郭娜.pdf

  • 資源ID:14580       資源大?。?span id="3838tm3" class="font-tahoma">2.06MB        全文頁數(shù):7頁
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2021-日光溫室吊蔓作物行間自動噴藥機的設計與試驗_郭娜.pdf

郭 娜 關 旭 生 須 暉 等 日 光 溫 室 吊 蔓 作 物 行 間 自 動 噴 藥 機 的 設 計 與 試 驗 J 沈 陽 農 業(yè) 大 學 學 報 2 0 2 1 5 2 4 4 3 5 4 4 1 沈 陽 農 業(yè) 大 學 學 報 2 0 2 1 5 2 4 4 3 5 4 4 1 J o u r n a l o f S h e n y a n g A g r i c u l t u r a l U n i v e r s i t y h t t p s y n y c b p t c n k i n e t D O I 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 0 1 7 0 0 2 0 2 1 0 4 0 0 7 收 稿 日 期 2 0 2 0 1 1 2 4 基 金 項 目 國 家 重 點 研 發(fā) 計 劃 項 目 2 0 1 6 Y F D 0 2 0 0 7 0 8 河 南 省 科 技 發(fā) 展 計 劃 項 目 2 1 2 1 0 2 1 1 0 0 2 6 第 一 作 者 郭 娜 1 9 8 3 女 博 士 講 師 從 事 設 施 園 藝 精 準 施 藥 的 研 究 E m a i l g u o n a s t a c y 1 6 3 c o m 通 信 作 者 李 天 來 1 9 5 5 男 中 國 工 程 院 院 士 博 士 教 授 博 士 生 導 師 從 事 蔬 菜 設 施 栽 培 研 究 E m a i l l t l s y a u e d u c n 日 光 溫 室 吊 蔓 作 物 行 間 自 動 噴 藥 機 的 設 計 與 試 驗 郭 娜 1 a 2 關 旭 生 1 b 須 暉 1 a 田 素 博 1 b 李 天 來 1 a 1 沈 陽 農 業(yè) 大 學 a 園 藝 學 院 設 施 園 藝 省 部 共 建 教 育 部 重 點 試 驗 室 b 工 程 學 院 沈 陽 1 1 0 1 6 1 2 黃 淮 學 院 智 能 制 造 學 院 河 南 駐 馬 店 4 6 3 0 0 0 摘 要 日 光 溫 室 番 茄 黃 瓜 等 吊 蔓 栽 培 作 物 植 株 高 密 度 大 現(xiàn) 有 的 植 保 機 械 很 難 進 入 作 物 行 間 施 藥 霧 滴 沉 積 分 布 均 勻 性 差 且 日 光 溫 室 空 間 狹 小 自 走 式 植 保 機 械 自 動 換 行 轉 彎 難 為 解 決 上 述 問 題 設 計 了 一 種 適 用 于 我 國 日 光 溫 室 的 吊 蔓 作 物 行 間 自 動 噴 藥 機 噴 藥 機 由 底 盤 軌 道 車 和 伸 縮 噴 藥 臂 組 成 底 盤 軌 道 車 行 駛 在 日 光 溫 室 北 側 通 道 鋪 設 的 軌 道 上 利 用 激 光 傳 感 器 識 別 到 壟 間 標 志 物 后 固 定 在 噴 藥 車 上 的 伸 縮 噴 藥 臂 以 剪 叉 機 構 帶 動 豎 直 噴 桿 進 入 作 物 行 間 施 藥 作 業(yè) 完 成 后 噴 藥 臂 收 回 到 軌 道 車 上 繼 續(xù) 行 駛 至 下 一 壟 進 行 施 藥 作 業(yè) 該 機 具 實 現(xiàn) 了 溫 室 無 人 自 主 施 藥 作 業(yè) 提 高 了 霧 滴 分 布 均 勻 性 解 決 了 自 走 式 植 保 機 械 換 行 轉 彎 問 題 另 外 噴 藥 臂 快 速 拆 卸 后 軌 道 車 也 可 作 為 運 輸 平 臺 使 用 另 外 對 軌 道 車 噴 藥 臂 等 關 鍵 部 件 進 行 了 詳 細 設 計 計 算 完 成 了 基 于 C A N 總 線 的 控 制 系 統(tǒng) 設 計 設 計 豎 直 噴 桿 霧 滴 收 集 裝 置 進 行 了 噴 藥 機 的 噴 藥 量 分 布 均 勻 性 的 室 內 試 驗 研 究 結 果 表 明 豎 直 方 向 上 霧 滴 分 布 變 異 系 數(shù) 為 1 7 5 并 對 噴 藥 機 性 能 進 行 了 田 間 試 驗 研 究 試 驗 結 果 表 明 水 平 方 向 上 的 上 中 下 3 層 霧 滴 分 布 變 異 系 數(shù) 分 別 為 7 1 2 1 3 不 同 作 業(yè) 行 兩 側 作 物 的 豎 直 方 向 上 霧 滴 分 布 變 異 系 數(shù) 從 2 2 0 8 該 機 具 能 夠 滿 足 日 光 溫 室 吊 蔓 作 物 植 保 作 業(yè) 要 求 關 鍵 詞 日 光 溫 室 吊 蔓 作 物 自 動 噴 藥 機 伸 縮 噴 藥 臂 軌 道 運 輸 車 中 圖 分 類 號 S 2 2 4 3 文 章 編 號 1 0 0 0 1 7 0 0 2 0 2 1 0 4 0 4 3 5 0 7 文 獻 標 識 碼 A 開 放 科 學 資 源 服 務 標 識 碼 O S I D Design and Experiment of Automatic Sprayer for High wire Cultivation Plants in Solar Greenhouse G U O N a 1 a 2 G U A N X u s h e n g 1 b X U H u i 1 a T I A N S u b o 1 b L I T i a n l a i 1 a 1 a C o l l e g e o f H o r t i c u l t u r e K e y L a b o r a t o r y o f P r o t e c t e d H o r t i c u l t u r e M i n i s t r y o f E d u c a t i o n b C o l l e g e o f E n g i n e e r i n g S h e n y a n g A g r i c u l t u r a l U n i v e r s i t y S h e n y a n g 1 1 0 1 6 1 C h i n a 2 C o l l e g e o f I n t e l l i g e n t M a n u f a c t u r i n g H u a n g h u a i U n i v e r s i t y Z h u m a d i a n H e n a n 4 6 3 0 0 0 C h i n a Abstract T h e s o l a r g r e e n h o u s e a s t h e p e c u l i a r p r o d u c t i o n f a c i l i t y i n t h e n o r t h e r n o f C h i n a d u r i n g w i n t e r i s p a r t i c u l a r l y i m p o r t a n t t o f a r m s e c o n o m i c i n c o m e o f n o r t h e r n a r e a H i g h w i r e c u l t i v a t i o n p l a n t s s u c h a s t o m a t o e s a n d c u c u m b e r s a r e t h e m a i n p r o d u c e d v e g e t a b l e s i n s o l a r g r e e n h o u s e D u e t o t h e p l a n t h e i g h t a n d d e n s i t y t h e d r o p l e t d e p o s i t i o n u n i f o r m i t y o f p l a n t p r o t e c t i o n e q u i p m e n t i s p o o r a n d t h e s e l f p r o p e l l e d p l a n t p r o t e c t i o n e q u i p m e n t i s d i f f i c u l t t o t u r n b e c a u s e t h e n a r r o w s p a c e i n s o l a r g r e e n h o u s e t h u s a n a u t o m a t i c s p r a y e r f o r h i g h w i r e c u l t i v a t e d p l a n t s i n s o l a r g r e e n h o u s e i s d e s i g n e d i n t h i s p a p e r T h e s p r a y e r c o n s i s t s o f a c h a s s i s r a i l v e h i c l e a n d a t e l e s c o p i c s p r a y a r m T h e r a i l v e h i c l e t h a t a s s e m b l e w i t h t h e s p r a y a r m t r a v e l s a l o n g t h e n o r t h p a s s a g e i n g r e e n h o u s e a D C g e a r e d m o t o r w i t h c h a i n t r a n s m i s s i o n w a s s e l e c t e d t o d r i v e t h e v e h i c l e s w h e e l T h e s c i s s o r s e x p a n s i o n a n d c o n t r a c t i o n m e c h a n i s m w a s u s e d i n t h e t e l e s c o p i c s p r a y a r m t o c a r r y t h e v e r t i c a l b o o m i n t o t h e m i d d l e o f t w o r o w s o f p l a n t s a n e l e c t r i c h u b m o t o r w a s m o u n t e d i n t h e f o r w a r d w h e e l t o d r i v e t h e s p r a y a r m e x p a n d s a s t e p p e r m o t o r w i t h a w i n c h w a s f i x e d t o t h e s p r a y a r m a n d u s e d t o p u l l t h e b o o m b a c k o n t h e r a i l v e h i c l e b y a w i r e r o p e F u r t h e r m o r e t h e s p r a y a r m c a n b e q u i c k l y d i s a s s e m b l e d a n d t h e r a i l v e h i c l e c a n a l s o b e u s e d a s a t r a n s p o r t a t i o n p l a t f o r m T h e d e s i g n d e t a i l s o f t h e v e h i c l e s c i s s o r s m e c h a n i s m a n d s p r a y s y s t e m w e r e g i v e n T h e c o n t r o l s y s t e m b a s e d o n C A N b u s w a s d e s i g n e d t w o u l t r a s o n i c s e n s o r s w e r e e q u i p p e d i n t h e r a i l v e h i c l e t o i d e n t i f y t h e s t a r t i n g a n d e n d i n g p o i n t s a n d a v o i d o b s t a c l e a r e f l e c t o r w a s m o u n t e d o n t h e n o r t h w a l l t o m a r k t h e s p r a y r o w a n d a l a s e r s e n s o r i n t h e r a i l v e h i c l e w a s u s e d t o r e c o g n i z e i t t w o l i m i t s w i t c h e s w e r e i n s t a l l o n t h e s c i s s o r s m e c h a n i s m t o c o n t r o l t h e e x p a n d r a n g e A d r o p l e t 沈 陽 農 業(yè) 大 學 學 報 第 5 2 卷 c o l l e c t i o n d e v i c e s f o r v e r t i c a l b o o m w a s d e s i g n e d a n d t h e u n i f o r m i t y o f s p r a y i n g q u a n t i t y w a s s t u d i e d i n l a b o r a t o r y T h e r e s u l t s s h o w e d t h a t t h e v a r i a t i o n c o e f f i c i e n t o f s p r a y q u a n t i t y i n t h e v e r t i c a l d i r e c t i o n w a s 1 7 5 T h e f i e l d e x p e r i m e n t w a s c a r r i e d o u t i n a s o l a r g r e e n h o u s e 3 r o w s o f p l a n t s w a s s p r a y e d a u t o m a t i c a l l y a n d t h e w a t e r s e n s i t i v e p a p e r w a s a r r a n g e d i n 3 l a y e r f r o m t o p t o b o t t o m t h e v a r i a t i o n c o e f f i c i e n t o f h o r i z o n t a l d e p o s i t i o n w a s 7 1 2 a n d 1 3 r e s p e c t i v e l y a n d t h e v a r i a t i o n c o e f f i c i e n t o f v e r t i c a l d e p o s i t i o n w a s 2 2 0 8 t h e r e s u l t s s h o w e d t h a t t h e s p r a y e r c a n m e e t t h e r e q u i r e m e n t s o f p l a n t p r o t e c t i o n f o r h i g h w i r e p l a n t s i n s o l a r g r e e n h o u s e Key words s o l a r g r e e n h o u s e h i g h w i r e c u l t i v a t i o n p l a n t s a u t o m a t i c s p r a y e r t e l e s c o p i c s p r a y a r m r a i l t r a n s p o r t v e h i c l e 日 光 溫 室 是 我 國 北 方 所 特 有 的 設 施 蔬 菜 種 植 主 體 在 解 決 北 方 冬 季 蔬 菜 供 應 促 進 農 民 增 收 等 方 面 發(fā) 揮 了 巨 大 作 用 由 于 空 間 密 閉 光 照 不 足 高 溫 高 濕 等 因 素 導 致 日 光 溫 室 作 物 病 蟲 害 頻 發(fā) 目 前 化 學 農 藥 防 治 仍 是 主 要 方 法 但 農 藥 過 量 施 用 問 題 嚴 重 每 畝 農 藥 用 量 為 大 田 作 物 的 幾 倍 甚 至 十 幾 倍 1 我 國 設 施 植 保 機 械 仍 以 背 負 式 或 推 車 式 壓 力 植 保 裝 備 為 主 2 5 以 常 溫 煙 霧 機 和 熱 煙 霧 機 為 代 表 的 氣 力 式 低 量 施 藥 裝 備 也 逐 漸 推 廣 應 用 6 8 但 存 在 霧 滴 沉 積 分 布 均 勻 性 差 農 藥 利 用 率 低 蔬 菜 產 品 農 藥 殘 留 超 標 環(huán) 境 污 染 等 問 題 以 番 茄 黃 瓜 為 代 表 的 吊 蔓 栽 培 模 式 作 物 是 日 光 溫 室 種 植 的 主 要 蔬 菜 類 型 其 種 植 規(guī) 模 位 居 前 列 9 1 0 其 植 株 高 大 且 冠 層 密 集 霧 滴 很 難 深 入 作 物 冠 層 內 部 5 嚴 重 影 響 農 藥 防 治 效 果 且 施 藥 作 業(yè) 以 人 工 為 主 勞 動 強 度 大 密 閉 環(huán) 境 對 人 員 健 康 傷 害 大 設 施 農 業(yè) 強 國 的 溫 室 結 構 高 空 間 大 番 茄 黃 瓜 等 作 物 多 以 基 質 栽 培 為 主 作 物 行 間 鋪 設 軌 道 或 利 用 加 溫 水 管 路 用 于 植 保 機 械 沿 軌 道 行 駛 1 1 1 2 或 采 用 輪 式 或 履 帶 式 底 盤 進 入 作 物 行 間 1 3 1 8 壓 力 噴 頭 固 定 在 豎 直 噴 桿 向 兩 側 作 物 冠 層 施 藥 1 1 1 8 我 國 日 光 溫 室 吊 蔓 作 物 以 土 壤 栽 培 為 主 作 物 密 集 作 業(yè) 空 間 小 植 保 機 械 或 行 駛 在 溫 室 北 側 通 道 配 合 噴 頭 擺 動 和 風 機 實 現(xiàn) 霧 滴 的 輸 送 1 9 2 0 或 懸 掛 在 作 物 上 方 的 軌 道 上 以 水 平 噴 桿 進 入 作 物 行 間 施 藥 2 1 2 3 并 輔 助 傳 感 器 識 別 作 物 壟 行 以 實 現(xiàn) 自 主 噴 藥 作 業(yè) 同 時 以 自 走 底 盤 帶 動 豎 直 噴 桿 進 入 吊 蔓 作 物 行 間 的 施 藥 方 式 也 逐 漸 成 為 研 究 熱 點 2 4 2 7 另 外 國 內 外 學 者 對 基 于 視 覺 激 光 慣 性 導 航 等 的 設 施 溫 室 吊 蔓 作 物 植 保 機 械 自 主 行 走 技 術 進 行 了 深 入 研 究 1 2 1 6 2 6 2 9 但 控 制 算 法 比 較 復 雜 系 統(tǒng) 成 本 較 高 還 處 于 應 用 探 索 階 段 且 溫 室 作 物 生 長 較 快 作 物 較 密 集 自 主 導 航 的 適 應 性 受 到 一 定 挑 戰(zhàn) 同 時 植 保 機 械 在 日 光 溫 室 狹 窄 通 道 的 自 動 換 行 轉 向 也 是 難 題 之 一 為 進 一 步 提 高 霧 滴 的 穿 透 性 和 沉 積 分 布 均 勻 性 風 助 施 藥 1 7 2 0 對 靶 施 藥 1 4 1 5 2 7 靜 電 噴 霧 5 6 等 技 術 也 被 應 用 到 溫 室 植 保 機 械 中 我 國 日 光 溫 室 種 植 番 茄 黃 瓜 等 作 物 時 在 溫 室 地 面 上 部 約 2 m 搭 建 水 平 鋼 絲 網 以 尼 龍 繩 垂 下 將 作 物 主 蔓 固 定 在 鋼 絲 網 上 使 植 株 主 蔓 向 上 直 立 生 長 植 株 高 大 且 冠 層 密 集 對 植 保 機 械 施 藥 作 業(yè) 提 出 挑 戰(zhàn) 針 對 我 國 日 光 溫 室 吊 蔓 作 物 的 施 藥 作 業(yè) 環(huán) 境 特 點 本 研 究 設 計 了 一 種 吊 蔓 栽 培 作 物 的 行 間 自 動 噴 藥 機 伸 縮 噴 藥 臂 帶 豎 直 噴 桿 進 入 植 株 行 間 施 藥 軌 道 車 帶 噴 藥 臂 沿 日 光 溫 室 靠 北 墻 通 道 行 駛 實 現(xiàn) 換 行 通 過 理 論 研 究 分 析 和 設 計 計 算 完 成 噴 藥 機 的 方 案 和 關 鍵 部 件 設 計 計 算 完 成 噴 藥 控 制 系 統(tǒng) 的 軟 硬 件 設 計 并 對 霧 滴 沉 積 分 布 進 行 室 內 和 田 間 試 驗 1 整 機 結 構 本 研 究 所 設 計 的 日 光 溫 室 吊 蔓 作 物 行 間 自 動 噴 藥 機 整 機 結 構 如 圖 1 主 要 包 括 底 盤 軌 道 車 和 伸 縮 噴 藥 臂 兩 部 分 角 鐵 雙 軌 道 鋪 設 在 日 光 溫 室 的 北 側 通 道 底 盤 軌 道 車 利 用 直 流 減 速 電 機 通 過 鏈 條 傳 動 帶 動 噴 藥 機 在 軌 道 上 平 穩(wěn) 的 前 進 后 退 利 用 激 光 傳 感 器 識 別 壟 間 標 志 物 實 現(xiàn) 噴 藥 機 的 自 動 換 行 施 藥 同 時 拆 卸 伸 縮 噴 藥 臂 后 也 可 作 為 運 輸 用 同 時 軌 道 車 運 行 方 向 兩 側 裝 有 超 聲 波 傳 感 器 運 輸 作 業(yè) 時 作 為 避 障 傳 感 器 自 動 噴 藥 作 業(yè) 時 用 于 檢 測 噴 藥 車 的 起 始 位 置 伸 縮 噴 藥 臂 既 要 保 證 噴 桿 能 豎 直 勻 速 穩(wěn) 定 地 在 吊 蔓 作 物 行 間 移 動 又 要 保 證 收 縮 到 底 盤 軌 道 車 上 方 便 換 行 經 過 對 各 種 伸 縮 方 案 對 比 選 擇 可 展 性 好 組 合 方 便 的 剪 叉 機 構 帶 動 噴 桿 深 入 作 物 行 間 剪 叉 臂 由 左 右 兩 組 平 行 的 多 級 剪 叉 式 可 展 機 構 組 成 各 級 剪 叉 桿 之 間 通 過 剪 叉 軸 形 成 鉸 接 頭 尾 的 剪 叉 桿 下 部 分 布 通 過 固 定 軸 與 C 型 的 頭 部 和 尾 部 滑 道 固 定 在 一 起 剪 叉 桿 上 部 與 滑 輪 相 連 剪 叉 機 構 伸 縮 時 帶 動 滑 動 輪 在 滑 道 內 滑 動 尾 部 滑 道 可 直 接 插 入 軌 道 車 機 架 內 的 固 定 槽 內 頭 部 滑 道 底 部 通 過 彈 簧 減 振 裝 置 與 前 進 輪 相 連 以 避 免 不 平 整 地 面 引 起 噴 桿 振 動 進 而 影 響 施 藥 效 果 前 進 輪 內 置 輪 轂 電 機 帶 動 剪 叉 臂 展 開 同 時 尾 部 滑 軌 裝 有 位 置 可 調 的 上 下 限 位 開 關 可 根 據 不 同 溫 室 的 作 業(yè) 需 求 控 制 噴 藥 臂 的 伸 展 長 度 剪 叉 臂 收 回 到 U 型 的 支 撐 板 過 程 中 前 進 輪 會 短 暫 懸 空 故 增 加 剪 叉 收 回 裝 置 噴 藥 機 后 視 圖 如 圖 1 b 在 絞 盤 輪 盤 上 繞 有 鋼 絲 繩 鋼 絲 繩 一 端 與 剪 叉 伸 縮 機 構 前 端 的 滑 軌 固 定 件 相 連 另 一 端 與 絞 盤 輪 盤 固 定 收 回 電 機 帶 動 4 3 6 第 4 期 郭 娜 等 日 光 溫 室 吊 蔓 作 物 行 間 自 動 噴 藥 機 的 設 計 與 試 驗 絞 盤 旋 轉 牽 引 前 進 輪 收 回 到 軌 道 車 的 支 撐 板 上 另 外 收 回 裝 置 外 殼 與 尾 部 滑 道 固 定 另 一 側 利 用 可 調 節(jié) 鎖 扣 與 機 架 快 速 固 定 在 一 起 噴 藥 泵 固 定 在 收 回 裝 置 上 與 一 側 滑 道 相 連 藥 箱 放 置 在 噴 藥 車 上 豎 直 噴 桿 固 定 在 剪 叉 頭 部 滑 道 上 扇 形 噴 頭 固 定 在 豎 直 噴 桿 上 以 一 定 角 度 向 兩 側 作 物 噴 灑 農 藥 1 扶 手 2 超 聲 波 傳 感 器 左 3 角 鐵 雙 軌 道 4 控 制 箱 5 支 撐 板 6 前 進 輪 7 噴 頭 8 剪 叉 臂 9 收 回 裝 置 10 藥 箱 11 超 聲 波 傳 感 器 右 12 絞 盤 13 鎖 扣 14 激 光 傳 感 器 15 收 回 電 機 16 限 位 開 關 17 尾 部 滑 道 18 頭 部 滑 道 1 Handrail 2 Ultrasonic sensor left 3 Angle iron double rail 4 Controller 5 Support plate 6 Forward wheel 7 Nozzle 8 Telescopic spray arm 9 Retracting device 10 Pesticidetank 11 Ultrasonicsensor Right 12 Winch 13 Lockcatch 14 Lasersensor 15 Retractingmotor 16 Limitswitch 17 Tailslide 18 Headslide 圖 1 吊 蔓 作 物 行 間 自 動 噴 藥 機 結 構 簡 圖 Figure 1 Structure diagram of automatic sprayer for high wire cultivation plants a 正 視 圖Frontview b 后 視 圖Rearview 2 關 鍵 部 件 設 計 計 算 2 1 底 盤 軌 道 車 設 計 計 算 根 據 日 光 溫 室 通 道 寬 度 和 運 輸 需 求 設 計 底 盤 軌 道 車 尺 寸 1 5 0 0 m m 5 0 0 m m 3 0 0 m m 行 駛 速 度 1 m s 1 載 重 2 0 0 k g 為 減 少 系 統(tǒng) 構 建 成 本 便 于 推 廣 底 盤 軌 道 車 和 軌 道 選 用 角 鐵 為 主 要 搭 建 材 料 為 保 證 兩 者 能 緊 密 貼 合 和 承 受 較 大 的 載 荷 軌 道 輪 選 擇 V 型 鑄 鐵 輪 選 擇 沒 有 彈 性 滑 動 平 均 傳 動 比 較 準 確 傳 動 效 率 較 高 的 鏈 傳 動 作 為 底 盤 軌 道 車 的 傳 動 方 式 直 流 電 動 機 提 供 驅 動 其 功 率P 為 P m g v 0 1 5 2 5 0 9 8 1 0 9 4 3 9 1 W 1 式 中 為 鑄 鐵 輪 與 角 鐵 軌 道 之 間 的 摩 擦 系 數(shù) m 為 底 盤 軌 道 車 與 運 輸 重 量 之 和 k g g 為 重 力 加 速 度 m s 2 v 為 軌 道 車 行 駛 速 度 m s 1 為 傳 動 效 率 根 據 軌 道 車 運 輸 功 率 要 求 選 擇 直 流 減 速 電 動 機 功 率 4 2 0 W 轉 速 2 0 0 r m i n 1 電 機 輸 出 軸 與 小 鏈 輪 相 連 大 鏈 輪 與 主 動 軸 相 連 根 據 軌 道 車 運 行 速 度 計 算 得 大 小 鏈 輪 齒 數(shù) 分 別 為 1 7 齒 和 2 5 齒 傳 動 比 1 4 7 為 使 傳 功 平 穩(wěn) 結 構 緊 湊 選 用 小 節(jié) 距 0 8 B 單 排 鏈 節(jié) 距 1 2 7 m m 中 心 距 2 9 8 m m 2 2 伸 縮 噴 藥 臂 設 計 2 2 1 剪 叉 臂 設 計 經 過 對 遼 寧 日 光 溫 室 結 構 分 析 3 0 和 學 校 溫 室 的 實 際 測 量 最 終 確 定 剪 叉 臂 伸 長 約 8 m 可 滿 足 大 部 分 溫 室 作 業(yè) 要 求 收 縮 到 小 于 0 5 m 便 于 底 盤 軌 道 車 運 輸 剪 叉 臂 幾 何 關 系 簡 圖 如 圖 2 圖 2 中 相 關 量 的 幾 何 關 系 為 L n R s i n h r c o s 2 式 中 L 為 剪 叉 伸 縮 機 構 伸 長 距 離 為 剪 叉 桿 與 豎 直 方 向 所 夾 銳 角 r 為 剪 叉 桿 的 短 臂 長 R 為 剪 叉 桿 的 臂 長 且R 2r h 為 首 鉸 鏈 點 到 中 軸 線 的 距 離 n 為 剪 叉 單 元 組 數(shù) 1 0 9 8 7 6 5 4 3 2 1 1 8 1 7 1 6 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 4 3 7 沈 陽 農 業(yè) 大 學 學 報 第 5 2 卷 本 研 究 選 用 2 0 m m 1 0 m m 的 不 銹 鋼 方 管 作 為 剪 叉 桿 去 除 收 回 裝 置 的 安 裝 空 間 2 0 m m 和 頭 尾 部 滑 道 寬 度 2 8 m m n 1 0 伸 展 極 限 狀 態(tài) 下 剪 叉 臂 和 尾 部 滑 道 的 為 夾 角 m a x 5 5 根 據 式 2 確 定 剪 叉 臂 臂 長 1 m 剪 叉 機 構 收 縮 后 寬 度 2 7 7 m m 其 伸 展 長 度 最 大 為 8 1 m 可 調 整 限 位 開 關 來 控 制 其 伸 展 長 度 當 噴 藥 臂 處 于 最 大 伸 長 距 離 時 為 剪 叉 伸 縮 機 構 的 極 限 狀 態(tài) 3 1 伸 縮 機 構 承 受 載 荷Q 最 大 包 括 噴 藥 臂 及 管 路 中 藥 液 重 量 估 算 約Q 2 0 0 N 設 在 水 平 推 力F 作 用 下 的 虛 位 移 為dL 在 荷 載Q 作 用 下 的 虛 位 移 為dh 式 2 左 右 兩 端 對 求 導 得 d L d 2 n r c o s d h d r s i n 3 由 虛 位 移 原 理 得 Q d h 2 F d l 2 0 4 將 式 3 和 式 4 聯(lián) 立 可 得 F Q t a n 2 n 2 0 0 t a n 5 5 2 1 0 1 4 3 N 5 剪 叉 伸 縮 機 構 在 實 際 運 轉 時 還 應 考 慮 剪 叉 桿 之 間 的 摩 擦 力 估 算 收 回 絞 盤 的 輸 出 拉 力F p 為 2 0 N 本 研 究 選 用 步 進 電 動 機 帶 動 絞 盤 旋 轉 已 知 收 回 速 度 設 定 為v 1 m s 1 絞 盤 軸 半 徑r w 0 0 3 m 則 步 進 電 動 機 轉 速 為 n m 6 0 v 2 r w 6 0 1 2 3 1 4 0 0 3 3 1 8 5 r m i n 1 6 經 過 設 計 計 算 32 后 本 研 究 選 擇Kinco 步 進 電 動 機 為 收 回 電 機 型 號2S56Q 02976 其 保 持 轉 矩1 5N m 2 2 2 噴 藥 系 統(tǒng) 設 計 噴 藥 系 統(tǒng) 結 構 如 圖 3 通 過 調 壓 閥 可 以 調 節(jié) 回 流 藥 箱 的 流 量 間 接 調 節(jié) 噴 頭 壓 力 噴 藥 主 管 路 固 定 在 剪 叉 連 接 桿 在 剪 叉 臂 前 端 根 據 其 安 裝 高 度 分 成 3 路 相 同 高 度 噴 頭 為 一 組 可 根 據 作 物 不 同 苗 期 選 擇 不 同 噴 頭 開 閉 噴 頭 選 用 力 成 插 管 式 防 滴 噴 頭 固 定 在 豎 直 噴 桿 上 最 下 面 噴 頭 距 離 地 面 5 0 0 m m 噴 頭 間 距 5 0 0 m m 夾 角 可 調 噴 嘴 選 用 美 國 T e e j e t 公 司 的 X R 1 1 0 0 1 扇 形 噴 嘴 噴 霧 角 1 1 0 噴 霧 壓 力 0 2 0 4 M P a 藥 泵 選 用 直 流 隔 膜 泵 最 大 壓 力 1 2 M P a 流 量 1 2 L m i n 1 滿 足 噴 頭 最 大 流 量 要 求 噴 藥 機 的 單 行 噴 霧 量Q 為 Q q n L p 6 0 v s 7 式 中 q 為 單 個 噴 頭 的 流 量 L m i n 1 n 為 噴 頭 個 數(shù) L p 為 作 物 行 長 度 m v s 為 噴 桿 運 行 速 度 m s 1 假 設 兩 側 噴 頭 全 開 工 作 壓 力 0 3 M P a 則 單 個 噴 頭 流 量 0 3 9 L m i n 1 噴 桿 運 行 速 度 1 0 m s 1 則 單 行 噴 藥 量 0 1 9 5 L 以 沈 陽 農 業(yè) 大 學 后 山 基 地 溫 室 為 例 棚 內 共 種 植 1 2 0 行 番 茄 則 整 個 日 光 溫 室 總 施 藥 量 為 Q a l l q m 0 1 9 5 1 2 0 2 3 4 L 8 故 本 研 究 選 用 藥 箱 容 量 為 3 7 L 可 實 現(xiàn) 單 個 溫 室 的 一 次 噴 藥 要 求 霧 滴 沉 積 分 布 均 勻 性 是 衡 量 噴 霧 質 量 的 重 要 指 標 受 噴 頭 類 型 噴 頭 與 冠 層 距 離 噴 霧 間 距 等 多 種 因 素 影 響 本 研 究 所 選 用 的 1 1 0 扇 形 噴 頭 在 間 距 5 0 0 m m 距 作 物 冠 層 高 度 5 0 0 m m 時 分 布 均 勻 性 最 佳 設 噴 頭 與 作 物 冠 層 的 距 離 為d 利 用 三 角 函 數(shù) 計 算 噴 頭 與 作 物 冠 層 平 面 的 角 度 為 1 藥 箱 2 過 濾 器 3 藥 泵 4 壓 力 表 5 開 關 閥 6 噴 頭 7 調 壓 閥 1 P e s t i c i d e t a n k 2 F i l t e r 3 P u m p 4 P r e s s u r e g a u g e 5 O n o f f v a l v e 6 N o z z l e 7 P r e s s u r e r e g u l a t i n g v a l v e 圖3 噴 藥 系 統(tǒng) 結 構 圖 Figure 3 Structure diagram of spraying system 圖2 剪 叉 臂 幾 何 關 系 簡 圖 Figure 2 Geometric diagram of scissors mechanism 4 3 8 第 4 期 郭 娜 等 日 光 溫 室 吊 蔓 作 物 行 間 自 動 噴 藥 機 的 設 計 與 試 驗 a r c s i n d 5 0 0 9 根 據 實 際 測 量 學 校 溫 室 內d 4 0 0 m m 則 噴 頭 最 佳 角 度 為 5 3 同 時 噴 藥 系 統(tǒng) 的 工 作 壓 力 噴 嘴 噴 桿 行 駛 速 度 噴 頭 的 角 度 可 根 據 不 同 病 蟲 害 需 求 和 作 物 間 距 利 用 式 7 式 9 重 新 配 置 3 控 制 系 統(tǒng) 設 計 噴 藥 機 控 制 系 統(tǒng) 采 用 C A N 總 線 構 建 分 布 式 控 制 系 統(tǒng) 圖 4 分 別 控 制 底 盤 軌 道 車 和 噴 藥 臂 便 于 后 續(xù)

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