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基于变量马达控制的喷雾机驱动防滑系统设计与试验

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农业机械学报 2024年第5期55卷 158-166页

作者：孙恬恬毛恩荣傅梁起宋正河李臻李平中国农业大学工学院北京100083 智能农业动力装备全国重点实验室北京100083 塔里木大学机械电气化工程学院阿拉尔843300

高地隙自走式喷雾机因其作业环境复杂易产生车轮滑转,影响静液压驱动系统流量及压力稳定性,严重时导致整机失去通过性能,故须进行防滑控制,保证其具备驱动稳定性和脱困能力。本文提出一种高地隙自走式喷雾机静液压驱动系统防滑控制方法... 详细信息

高地隙自走式喷雾机因其作业环境复杂易产生车轮滑转,影响静液压驱动系统流量及压力稳定性,严重时导致整机失去通过性能,故须进行防滑控制,保证其具备驱动稳定性和脱困能力。本文提出一种高地隙自走式喷雾机静液压驱动系统防滑控制方法,采用双线性模型定义滑转率与附着系数之间的关系,设计了滑模控制器,并通过田间非道路试验验证了驱动防滑系统的控制性能。试验结果表明,该系统可将喷雾机滑转率控制在0.15以内。在起步加速与匀速工况下,喷雾机滑转率均值为0.020和0.019;在越沟工况下,可2 s内实现整机快速脱困。以上结果验证了所设计的喷雾机滑模驱动防滑系统具有良好的防滑性能,能够保证喷雾机在典型工况下平稳行驶,有效减少了地面不利条件对整机行驶稳定性的影响。

关键词：喷雾机静液压驱动防滑控制滑模控制滑转率

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果园喷雾机自动对靶喷雾控制系统研制与试验

农业工程学报 2014年第22期30卷 1-9页

作者：许林云张昊天张海锋徐业勇徐铭铭蒋雪松张慧春贾志成南京林业大学机械电子工程学院南京210037 新疆林业科学院科技推广处乌鲁木齐830000

为提高农药利用率，减少环境污染，该文针对中国果园机械化作业条件差和传统果园喷雾机连续喷雾时存在果树间空隙无效喷雾的特点，设计了自动对靶喷雾控制系统，该系统以GY8履带自走式果园喷雾机为载体，采用传感器测距方式探测果树，... 详细信息

为提高农药利用率，减少环境污染，该文针对中国果园机械化作业条件差和传统果园喷雾机连续喷雾时存在果树间空隙无效喷雾的特点，设计了自动对靶喷雾控制系统，该系统以GY8履带自走式果园喷雾机为载体，采用传感器测距方式探测果树，实现自动对靶喷雾。通过对超声波、红外和激光3种传感器进行性能比较，及对超声波和激光2种传感器进行静态识别间距测试与分析，红外传感器受光强影响较大，超声波传感器识别间距超过800 mm，均不满足果园精确对靶喷雾控制要求，激光传感器静态识别间距只有20 mm，具有工作稳定、响应快速、方向性好等特点，故将激光传感器选为自动对靶喷雾机探测装置，并将激光传感器安装于喷头组件前方220 mm。采用连续3次检测靶标判别法设计了自动对靶喷雾系统，该系统可有效避免因激光光束较细而导致的将树冠内空洞、枝间间隙等误判为果树间空隙而出现的电磁阀频繁启闭动作。行驶速度为0.5 m/s时，自动对靶喷雾控制系统的动态靶标识别间距介于100～150 mm之间，行驶速度1.0 m/s时，动态靶标识别间距为200～250 mm。此外，该系统还具有提前及延后喷雾功能，自动对靶喷雾系统提前靶标95.0～157.5 mm距离开始喷雾，离开靶标100 mm距离停止喷雾，使喷雾完全覆盖整个树冠。与连续喷雾相比，对靶喷雾可有效节省施药量，对于空隙比为20.0%、35.2%、52.9%靶标行枣树，行驶速度为0.5 m/s时省药率分别达27.9%、53.7%、76.9%，行驶速度为1.0 m/s时省药率分别达27.3%、54.5%、81.0%。因此，该自动对靶喷雾系统对稀疏果园的精确对靶病虫害防治具有较好的实用价值。

关键词：果园激光喷头喷雾机自动对靶精确施药

基于EBF神经网络模型的喷雾机吊喷分禾器参数优化

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农业机械学报 2016年第5期47卷 62-69页

作者：崔龙飞薛新宇秦维彩农业部南京农业机械化研究所南京210014 江苏大学农业工程研究院镇江212013

喷杆-吊杆组合式喷雾机被广泛应用于棉花催熟脱叶剂的喷施,由于棉花采用密植栽培模式,棉花冠层中下部脱叶剂喷施覆盖率低,脱叶效果差,严重影响了机采棉品质。为提高棉花中下部的喷洒覆盖率,减小喷雾机行驶阻力,提出吊杆分禾器参数优化方... 详细信息

喷杆-吊杆组合式喷雾机被广泛应用于棉花催熟脱叶剂的喷施,由于棉花采用密植栽培模式,棉花冠层中下部脱叶剂喷施覆盖率低,脱叶效果差,严重影响了机采棉品质。为提高棉花中下部的喷洒覆盖率,减小喷雾机行驶阻力,提出吊杆分禾器参数优化方案,采用Box-Behnken设计制定试验方案,以分禾器前倾角、安装高度、作业速度等参数作为试验因素,通过田间试验获取雾滴覆盖率、分禾阻力等响应数据,使用椭球基神经网络(Ellipsoidal basis function neural network,EBFNN)逼近响应和试验因素之间的关系,建立精度可靠的近似模型,基于该模型对试验因素分析、优化。并得到最佳试验参数组合:分禾器离地高度210 mm、分禾器前倾角12°、喷雾机作业速度4 km/h。在此条件下进行田间试验,棉花冠层平均雾滴覆盖率为22.49%,与模型预测值相比误差为10.89%;分禾阻力试验均方根为70.9 N,与模型预测值相比误差为7.78%。

关键词：棉花脱叶剂喷雾机分禾器近似模型优化

考虑药罐液体晃动的高地隙喷雾机底盘悬架优化设计

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农业工程学报 2023年第10期39卷 15-25页

作者：路力权张军昌陈军陈雨胡宸玮曹佳宇西北农林科技大学机械与电子工程学院杨凌712100

针对高地隙喷雾机作业工况复杂,罐内药液晃动及质量时变导致的整车行驶平顺性难以保证的问题,基于液体晃动动力学特性和机械模型等效准则,建立了喷雾机液—固耦合下的底盘非线性垂向动力学模型,应用多目标遗传算法对喷雾机底盘悬架系统... 详细信息

针对高地隙喷雾机作业工况复杂,罐内药液晃动及质量时变导致的整车行驶平顺性难以保证的问题,基于液体晃动动力学特性和机械模型等效准则,建立了喷雾机液—固耦合下的底盘非线性垂向动力学模型,应用多目标遗传算法对喷雾机底盘悬架系统参数进行了优化,得到了不同路面及充液条件下的悬架刚度、阻尼最优参数矩阵。优化结果表明,最优悬架参数下的整车车身垂向加速度、侧倾角速度、俯仰角速度及车轮动载荷较优化前分别降低27.5%、16.4%、25.8%及17.6%。搭建喷雾机整机试验平台,开展两种典型路面工况条件下的喷雾机整车试验。试验结果表明,与初始参数条件下的整车平顺性评价指标相比,悬架最优参数条件下的车身垂向加速度分别降低了15.58%与18.72%,车身侧倾及俯仰角速度均降低10%以上。研究结果可为包括喷雾机在内的罐体类车辆悬架设计、参数优化及控制提供参考。

关键词：喷雾机液体晃动悬架参数多目标优化试验

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不同激励源下宽幅喷雾机喷杆的动态特性分析

农业工程学报 2012年第4期28卷 39-44页

作者：吴吉麟苗玉彬上海交通大学机械与动力工程学院上海200240

针对不同激励源下喷杆运动特性的分析问题,该文根据宽幅喷雾机悬架和喷杆的几何特征建立了带弹簧阻尼器的悬架-喷杆模型,在频域内对模型进行综合分析,并根据其脉冲响应、阶跃响应和频率响应特性优选出理想的弹簧阻尼系数并对模型进行了... 详细信息

针对不同激励源下喷杆运动特性的分析问题,该文根据宽幅喷雾机悬架和喷杆的几何特征建立了带弹簧阻尼器的悬架-喷杆模型,在频域内对模型进行综合分析,并根据其脉冲响应、阶跃响应和频率响应特性优选出理想的弹簧阻尼系数并对模型进行了动态仿真分析,观察了模型在不同激励源下喷杆和悬架末端的位移变化情况。研究表明:弹簧阻尼器的安装位置不是影响悬架性能的主要参数;旋转运动对喷杆的影响远大于平移运动对喷杆的影响;带弹簧阻尼器的模型可以满足设计要求。

关键词：悬架动态分析农业机械旋转运动喷雾机喷杆

3WGZ-500型喷雾机对靶喷雾系统设计与试验

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农业机械学报 2016年第7期47卷 21-27页

作者：金鑫董祥杨学军严荷荣河南科技大学农业工程学院洛阳471003 中国农业机械化科学研究院北京100083

为了提高果园喷雾的农药利用率,减少因农药地面流失而造成的环境污染,针对果园传统连续喷雾作业时存在过量喷洒和树间无效喷雾的特点,基于3WGZ-500型风送自走式喷雾机设计了自动对靶喷雾系统。该系统采用超声波传感器测距方式探测果树... 详细信息

为了提高果园喷雾的农药利用率,减少因农药地面流失而造成的环境污染,针对果园传统连续喷雾作业时存在过量喷洒和树间无效喷雾的特点,基于3WGZ-500型风送自走式喷雾机设计了自动对靶喷雾系统。该系统采用超声波传感器测距方式探测果树（传感器量程为0.35～2 m,发射角为60°,喷药机两侧分别以15°均布5个）。根据传感器信号,控制与相应位置喷头对应的上、中、下3组管路电磁阀的开合,实现自动对靶喷雾。以5 a树龄的苹果园为试验对象,在喷雾压力0.5 MPa时,开展不同作业速度（1.3、1.7、4.5、7.2 km/h）下果树冠层的有、无对靶喷雾试验,并与传统喷雾机喷药对照,结果表明：作业速度对3WGZ-500型喷雾机有、无对靶喷雾时的农药利用率影响不大,自动对靶喷雾系统开启时的农药利用率为35.8%,比关闭时的27.6%提高了29.7%,较传统喷雾机18.7%的农药利用率提高了91.4%,可大幅减少农药用量;3WGZ-500型喷雾机在不同作业速度的农药地面流失率十分接近,有对靶时地面流失率平均13.3%,相对无对靶时的18.86%降低了42%,说明对靶喷雾系统有效降低了对生态环境的污染。

关键词：果园喷雾机对靶喷雾超声波探测试验

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罩盖喷杆喷雾机的设计与防飘试验

农业机械学报 2007年第8期38卷 74-77,89页

作者：宋坚利何雄奎曾爱军刘亚佳张浩中国农业大学工学院中国农业大学理学院

在机动背负式喷杆喷雾机的基础上设计了一台适合大田作业的手扶式罩盖喷杆喷雾机,分别进行了田间和室内防飘性能试验。结果表明,罩盖喷雾能增加雾滴在冠层中的穿透性,尤其使用小流量喷头时防飘效果更加明显。罩盖能够显著增加药液在喷... 详细信息

在机动背负式喷杆喷雾机的基础上设计了一台适合大田作业的手扶式罩盖喷杆喷雾机,分别进行了田间和室内防飘性能试验。结果表明,罩盖喷雾能增加雾滴在冠层中的穿透性,尤其使用小流量喷头时防飘效果更加明显。罩盖能够显著增加药液在喷头附近的沉积,减弱雾滴向下风向的运动能力,减少飘失。使用ST110-015型喷头,喷雾压力0.4MPa时罩盖的防飘效果最好。在相同风速下,罩盖对雾滴的防飘失效果不同,对较小雾滴的防飘失效果优于较大雾滴。

关键词：喷雾机飘失雾滴罩盖

果园多风管风送喷雾机风量调控系统设计与试验

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农业机械学报 2020年第S02期51卷 298-307页

作者：姜红花牛成强刘理民王东伟王家胜毛文华山东农业大学信息科学与工程学院泰安271018 山东农业大学机械与电子工程学院泰安271018 中国农业大学理学院北京100193 青岛农业大学机电工程学院青岛266109 中国农业机械化科学研究院北京100083

目前国内大多数果园风送喷雾机多通过控制风机转速或出风口截面积调整风量,依据果树冠层特征实时变量调控风量的相关研究较少,针对上述问题,本文提出了一种基于果树冠层特征实时调整风量的单风机多风管旁路调风技术。分析对比了节流调... 详细信息

目前国内大多数果园风送喷雾机多通过控制风机转速或出风口截面积调整风量,依据果树冠层特征实时变量调控风量的相关研究较少,针对上述问题,本文提出了一种基于果树冠层特征实时调整风量的单风机多风管旁路调风技术。分析对比了节流调风和旁路调风两方案风速调节能力和风场风速空间变化特性,旁路调风结构风速与蝶阀开度线性变化关系更明显,利于风量及风速的控制,因而选择旁路调风方案。该方案基于果树分割冠层层数设置相应数量的扇形出风口,构建了基于果树分割冠层特征的蝶阀开度模型,并依据该模型计算各出风口处蝶阀的理论开度,结合PID变量调控技术控制蝶阀实现各出风口风量实时调控进行变量喷雾。选择普通风送喷雾、自动对靶变量喷雾和变风量喷雾3种模式,以雾滴沉积量和药液飘逸损失为指标,对3种作业模式进行喷雾性能试验,试验结果表明:普通风送喷雾模式下农药飘移量及地面流失量最大;变风量喷雾表面冠层的沉积量比自动对靶风送喷雾模式提高了17.3%,变异系数降低了10.29个百分点,且果树冠层下、果树间的地面沉积量分别降低了26.1%和40.7%,飘移量相比于其他2种喷雾模式分别降低了69.9%和50.9%。

关键词：果园多风管旁路调风喷雾机试验

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葡萄园立管风送式喷雾机的研制与试验

农业工程学报 2013年第4期29卷 71-78页

作者：李超张晓辉姜建辉胡洋洋山东农业大学机械与电子工程学院泰安271018 山东省园艺机械与装备重点实验室泰安271018

针对传统的轴流式果园弥雾机在葡萄园作业时,喷药量分配不均匀、农药大量浪费的现象,研制了一种以小四轮拖拉机为动力源,适用于葡萄园作业的立管风送式喷雾机。该立管风送式喷雾机通过设置在拖拉机变速箱左侧的变速取力器把拖拉机的动... 详细信息

针对传统的轴流式果园弥雾机在葡萄园作业时,喷药量分配不均匀、农药大量浪费的现象,研制了一种以小四轮拖拉机为动力源,适用于葡萄园作业的立管风送式喷雾机。该立管风送式喷雾机通过设置在拖拉机变速箱左侧的变速取力器把拖拉机的动力传递给后方的柱塞泵和离心风机,离心风机吹出的气流,通过固定在竖直喷架两侧的风筒出风口高速吹出,这不仅防止了雾滴的飘移,而且二次雾化了雾滴,增加了雾滴在葡萄冠层间的穿透性。利用室内试验和样机田间试验测试了该立管风送式结构的防飘、二次雾化功能以及雾滴在树冠中的附着率,结果表明:在自然风速为3.5和4.5m/s,风管出风口风速为30和35m/s的条件下,立管风送辅助喷雾技术能够有效地减少雾滴的飘失,雾滴体积中值直径在150μm以下,雾滴扩散比在0.74以上,二次雾化性能良好;在喷头距离植株30cm,拖拉机前进速度为1.5m/s,柱塞泵压力为0.25MPa、风机转速为2500r/min时,树体内部枝叶正反面雾滴附着率分别为70.2%和30.2%,树膛外部枝叶正反面附着率分别为85.6%和49.3%,满足葡萄园喷雾标准的要求。

关键词：农业机械喷药速度葡萄园立管风送式喷雾机