李珈萱，潘佛雛，張弼鋮，彭勇

（新疆科神農(nóng)業(yè)裝備科技開發(fā)股份有限公司，新疆石河子 832000）

脫葉劑專用噴霧機(jī)的設(shè)計(jì)

李珈萱，潘佛雛※，張弼鋮，彭勇

（新疆科神農(nóng)業(yè)裝備科技開發(fā)股份有限公司，新疆石河子 832000）

新疆棉花收獲大力實(shí)施機(jī)械采收技術(shù)，新疆棉花機(jī)械采收面積已超過(guò)500萬(wàn)畝。目前，棉花機(jī)械采收存在的主要問(wèn)題是棉花密度高，打脫葉催熟劑時(shí)中下部葉片受藥效果差，脫葉效果不好，脫葉劑噴施的效果將影響籽棉機(jī)械化采收的質(zhì)量。針對(duì)存在問(wèn)題，本文分別從噴霧機(jī)壓力系統(tǒng)、噴霧系統(tǒng)及噴桿自平衡結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，可達(dá)到棉花種植者較為理想的預(yù)期效果。

脫葉劑；噴霧機(jī)；棉花種植

0 引言

目前新疆兵團(tuán)大力推進(jìn)棉花生產(chǎn)全程機(jī)械化進(jìn)程，而機(jī)采前棉花脫葉效果好壞直接影響著技術(shù)的推廣使用。兵團(tuán)大量應(yīng)用的是國(guó)產(chǎn)吊桿式噴桿噴霧機(jī)，施藥量大，對(duì)土地污染嚴(yán)重，同時(shí)噴藥效果無(wú)法達(dá)到理想狀態(tài)。隨后引進(jìn)了國(guó)外先進(jìn)的噴霧機(jī)械，并在多個(gè)團(tuán)場(chǎng)進(jìn)行了試驗(yàn)，施藥效果雖然優(yōu)于國(guó)產(chǎn)噴霧機(jī)械，但受兵團(tuán)棉花密植栽培種植模式的影響，植株下層葉片不易受藥，脫葉催熟效果不理想。針對(duì)以上難題，新疆科神農(nóng)業(yè)裝備科技開發(fā)股份有限公司噴霧機(jī)項(xiàng)目組研制新機(jī)型脫葉劑專用噴霧機(jī)，以解決兵團(tuán)現(xiàn)階段棉花生產(chǎn)化學(xué)藥劑的噴施無(wú)法達(dá)到作業(yè)要求的瓶頸問(wèn)題，提升棉花機(jī)械采收效率和原棉品質(zhì)。

根據(jù)兵團(tuán)棉花高密度栽培種植模式，通過(guò)對(duì)壓力系統(tǒng)、噴霧機(jī)構(gòu)、攪拌機(jī)構(gòu)、液壓系統(tǒng)、自平衡機(jī)構(gòu)的研究[1]，經(jīng)科學(xué)集成，研制開發(fā)先進(jìn)高效、性能可靠的新型噴霧機(jī)械，提高化控作業(yè)的施藥效果，促進(jìn)兵團(tuán)植保機(jī)械技術(shù)水平的提高，縮小我國(guó)在噴霧機(jī)具方面與國(guó)際間的差距。

1 機(jī)型結(jié)構(gòu)及工作原理

機(jī)具總體由機(jī)架、藥罐、展臂機(jī)構(gòu)、噴桿、藥液管路、平衡機(jī)構(gòu)、壓力控制機(jī)構(gòu)、分水器等部件構(gòu)成。

圖1 整機(jī)結(jié)構(gòu)示意

其工作原理為:在一級(jí)過(guò)濾網(wǎng)將水和藥混合；啟動(dòng)拖拉機(jī)帶動(dòng)隔膜泵，藥箱藥液通過(guò)二、三級(jí)過(guò)濾進(jìn)入隔膜泵；隔膜泵壓出的部分藥液通過(guò)回流攪拌裝置進(jìn)入藥箱，攪拌藥箱藥液；另一部分藥液通過(guò)四級(jí)過(guò)濾裝置進(jìn)入由壓力表和溢流閥組成的壓力控制系統(tǒng)，通過(guò)調(diào)節(jié)溢流閥溢流量的大小來(lái)控制管路的壓力在額定范圍；儲(chǔ)能罐平衡管路中的瞬時(shí)高低壓，保證隔膜泵輸出壓力平穩(wěn)。藥液在經(jīng)過(guò)壓力控制系統(tǒng)調(diào)壓后進(jìn)入分水器，被分水器均勻的分配到10個(gè)噴管中，最終通過(guò)噴頭，完成噴霧[2]。

圖2 工作原理

2 主要技術(shù)改進(jìn)設(shè)計(jì)

2.1 技術(shù)難點(diǎn)

（1）根據(jù)66+10 cm的棉花種植模式研究新型的噴霧機(jī)構(gòu)，不僅棉花頂部葉片需要受藥，棉花的中下層葉片也要受藥，并且受藥要均勻，才能達(dá)到噴施落葉催熟劑的要求。

（2）目前新疆大多使用的是噴桿式噴霧機(jī)，由于對(duì)壓力系統(tǒng)沒有進(jìn)行充分研究，輸液管配值不合理，調(diào)壓結(jié)構(gòu)不合理，壓力系統(tǒng)不穩(wěn)定，導(dǎo)致霧化效果不均勻，噴霧效果較差[3]。同時(shí)一個(gè)輸液管串聯(lián)6個(gè)以上噴頭，造成噴桿近端壓力過(guò)大，遠(yuǎn)端壓力不足，流量不均勻，噴幅間防治效果差異大，飄移揮發(fā)損失嚴(yán)重，嚴(yán)重影響藥效。

（3）機(jī)具作業(yè)過(guò)程中，由于地表不平整，容易出現(xiàn)噴桿桁架的搖擺，不僅影響機(jī)具作業(yè)可靠性，同時(shí)噴施效果也受到影響。目前新疆噴霧機(jī)械應(yīng)用了不同原理、不同機(jī)構(gòu)的多種平衡機(jī)構(gòu)，但效果都不理想。

2.2 技術(shù)特點(diǎn)

2.2.1 平衡機(jī)構(gòu)

將平衡機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)為中央鐘擺式懸掛電平衡裝置，它依靠展臂兩側(cè)的水平感應(yīng)器發(fā)出水平偏差信息，再由機(jī)架上的電磁閥接收并控制活塞，做出相應(yīng)的動(dòng)作來(lái)調(diào)整展臂與支架連接點(diǎn)的位置，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)展臂傾斜情況的回復(fù)。這種改進(jìn)提高了調(diào)平的反應(yīng)速度，不易受兩側(cè)展臂重量的影響，很好的解決了之前調(diào)平存在的問(wèn)題，增強(qiáng)了調(diào)平機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性。

圖3 平衡機(jī)構(gòu)

2.2.2 噴霧機(jī)構(gòu)

噴霧機(jī)的液泵選擇使用高度防腐蝕、防滲漏的活塞式隔膜泵，根據(jù)藥罐容積（1 200 L）、額定噴霧壓力（0.3～0.4Mpa）、噴頭數(shù)量（95個(gè)）等要求選擇使用MB4160型隔膜泵（流量160 L/min，工作壓力3.0 Mpa）。泵上的三個(gè)出口側(cè)面兩個(gè)加裝限流開關(guān)用于射流攪拌，中間一個(gè)用于噴霧。

采用了頂噴與吊噴相結(jié)合的技術(shù)結(jié)構(gòu)方案，上層頂噴與作物距離高度可調(diào)[4]，解決了棉花噴施落葉催熟劑棉株上、中、下葉片均勻受藥的問(wèn)題。噴桿設(shè)計(jì)將所有噴頭平均分配在管路中以達(dá)到每個(gè)噴頭的出水壓力一致，從而保證噴霧機(jī)作業(yè)時(shí)噴出藥液的均勻性。

噴頭采用國(guó)外先進(jìn)的防漏、霧化好的錐形噴頭，根據(jù)兵團(tuán)推薦藥液使用量≤35L/667m2，選定型號(hào)110-015、噴霧量0.63 L/min（工作壓力為3.5 MPa）的錐形噴頭。

圖4 噴霧機(jī)構(gòu)

2.2.3 展臂機(jī)構(gòu)

根據(jù)現(xiàn)行的耕種模式，將展臂作業(yè)幅寬設(shè)定為12 m，將展臂機(jī)構(gòu)主體的工藝焊接方式進(jìn)行改進(jìn)，這種設(shè)計(jì)增加了展臂在作業(yè)時(shí)的穩(wěn)定性（尤其是加裝吊噴以后），使得展臂在棉花脫葉期作業(yè)時(shí)不會(huì)因?yàn)槊拗曜枇Χ冃位蛘邚澱?；展臂兩?cè)由單展臂改為拉桿折疊式雙展臂結(jié)構(gòu)，解決了噴霧機(jī)遇見障礙物而無(wú)法作業(yè)的情況，提高了噴霧機(jī)整體的適用性，可折疊展臂也更便于運(yùn)輸和存放；展臂升降機(jī)構(gòu)配合平衡機(jī)構(gòu)改進(jìn)，在中間展臂上加裝滾輪，結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)便，也減少了整體的重量，改進(jìn)后的滑動(dòng)部件不僅可以使展臂上下滑移，也可以使展臂左右滑移，配合電子調(diào)平機(jī)構(gòu)可消除多方向應(yīng)力[5]。

圖5 展臂機(jī)構(gòu)

3 技術(shù)參數(shù)及預(yù)期效果

該機(jī)具性能指標(biāo)為工作幅寬：12 m；藥箱:前置350 L，后置1 000 L；地隙：90 cm；純小時(shí)生產(chǎn)率≥4.67 hm2/h；噴霧量變異系數(shù)≤10（%）；噴霧量分布變異系數(shù)≤20（%）。

預(yù)期效果可提高棉花苗期農(nóng)藥利用率30%，噴量減量40%；提高脫葉期農(nóng)藥利用率30%，棉葉背面農(nóng)藥附著率30%，噴量減量25%，有效解決八師現(xiàn)階段棉花生產(chǎn)化學(xué)藥劑的噴施無(wú)法達(dá)到作業(yè)要求的問(wèn)題。

4 結(jié)論

脫葉劑專用噴霧機(jī)改變多年來(lái)新疆植保機(jī)械作業(yè)質(zhì)量差、農(nóng)藥有效利用率低的局面，促進(jìn)我地區(qū)植保機(jī)械整體技術(shù)水平的提高。近年來(lái)新疆大力實(shí)施棉花生產(chǎn)全程機(jī)械化，特別是對(duì)植保機(jī)械中脫葉劑專用噴霧機(jī)的需求很大量，該產(chǎn)品的研發(fā)將進(jìn)一步提高棉花機(jī)械采收質(zhì)量、解放勞動(dòng)力，產(chǎn)生好的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益。

脫葉劑專用噴霧機(jī)的研制，使得植保機(jī)械成為發(fā)展新疆農(nóng)業(yè)增產(chǎn)及提高作業(yè)效率的重要手段。先進(jìn)、高效的噴霧機(jī)技術(shù)含量高，技術(shù)狀態(tài)好，作業(yè)質(zhì)量好，工作效率高，為作物生長(zhǎng)創(chuàng)造良好條件，是提高土地產(chǎn)出率的有效手段。本研究成果為提高作物產(chǎn)量，降低化學(xué)藥劑用量提供了新的技術(shù)依托，必將提高科學(xué)的田間管理水平。

[1]張鐵，楊學(xué)軍，董祥，等.超高地隙風(fēng)幕式噴桿噴霧機(jī)施藥性能試驗(yàn)[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2012，43（10）：66～71.

[2]魏新華，邵菁，繆丹丹，等.噴桿式噴霧機(jī)噴桿高度及平衡在線調(diào)控系統(tǒng)[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2015，46（8）：66～71.

[3]魏新華，邵菁，解祿觀，等.棉花分行冠內(nèi)冠上組合風(fēng)送式噴桿噴霧機(jī)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2016，47（1）: 101～107.

[4]陶士成.兩種噴霧機(jī)盆式脫葉劑效果比較[J].新疆農(nóng)機(jī)化，2009（5）：55～56.

[5]王瀟楠，何雄奎，AndreasHerbst，等噴桿式噴霧機(jī)霧滴飄移測(cè)試系統(tǒng)研制及性能試驗(yàn)[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2014，30（18）：55～62.

The Development of Special Sprayer for Defoliant

Li Jiaxuan,Pan Fuchu※,Zhang Bicheng,Peng Yong
（Xinjiang Keshen Agricultural Equipment Technology Development Co.,Ltd,Shihezi 832000 Xinjiang,China）

Xinjiang cotton harvest is vigorously implement mechanical harvesting technology,Xinjiang cotton machinery harvest area has more than five million acres.At present,the main problems of cotton mechanical harvesting is the existence of high density cotton,playing off the defoliant in lower leavesby drug effect ispoor,the leaf removal effect isbad,the effect of spraying defoliant will affect the quality of cotton harvest mechanization.In view of the problems,this paper,from the sprayer pressure system,spray system and spray rod self balancing structure to improve,can achieve the desired effect of cotton growers.

Defoliant；Sprayer；Cotton cultivation

1007-7782（2016）06-0014-03

10.13620/j.cnki.issn1007-7782.2016.06.004

S491

A

2016-11-30

自治區(qū)重點(diǎn)技術(shù)創(chuàng)新項(xiàng)目創(chuàng)新能力建設(shè)專項(xiàng)“脫葉劑專用噴霧機(jī)的研制與開發(fā)”

潘佛雛