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喷杆式喷雾机水平折叠喷杆设计与试验

农业机械学报 2022年第2期53卷 116-127,194页

作者：孙文峰何跃付天鹏王进卢佳琪常晋恺东北农业大学工程学院哈尔滨150030

针对喷杆式喷雾机在农作物生长中后期进行施药作业时需加装吊喷杆、分禾器等施药辅助装置,而加装后立式折叠喷杆易产生干涉,甚至无法折叠等问题,设计一种基于3WF1000型喷杆式喷雾机的宽幅水平折叠喷杆。采用解析法与遗传算法对喷杆水平... 详细信息

针对喷杆式喷雾机在农作物生长中后期进行施药作业时需加装吊喷杆、分禾器等施药辅助装置,而加装后立式折叠喷杆易产生干涉,甚至无法折叠等问题,设计一种基于3WF1000型喷杆式喷雾机的宽幅水平折叠喷杆。采用解析法与遗传算法对喷杆水平展开机构及喷杆展开角速度进行优化设计,实现喷杆水平展开与折叠动作的流畅、平稳;提出一种喷杆偏心圆锥铰链调平方法,结合圆锥形铰链销角度调节以及上、下配合锥面摩擦力矩作用,喷杆调节角可达6.5°;通过力学分析确定喷杆避障与防回弹机构压簧压力范围及离合器结构参数;建立动力学传递函数数学模型,优选弹簧摆式悬架弹簧刚度为1500 N/m与阻尼板阻尼系数为3500 N·s/m。对喷杆及其关键部件进行静力学特性和运动学仿真,结果表明所设计喷杆结构参数合理,稳定性和展开流畅性均满足设计要求。场地试验表明,所设计的水平折叠式喷杆展开过程稳定无卡滞,偏心圆锥铰链调平机构可有效校正喷杆下垂,田间试验中,雾滴平均沉积度为27.1个/cm^(2)、沿喷杆方向喷雾分布变异系数为5.1%。

关键词：喷杆式喷雾机水平折叠喷杆调平机构仿真试验

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喷杆式喷雾机喷杆高度及平衡在线调控系统

农业机械学报 2015年第8期46卷 66-71页

作者：魏新华邵菁缪丹丹李林解晓薇江苏大学现代农业装备与技术教育部重点实验室镇江212013 南通黄海药械有限公司南通226600

为保证喷杆式喷雾机工作过程中,喷杆与冠层之间始终保持近似平行并相距适当距离,以保证施药效果,并避免喷杆倾斜刮伤作物,设计了一套喷杆式喷雾机喷杆高度及平衡在线调控系统。该系统采用超声波测距传感器实时检测喷杆两端的实际对地距... 详细信息

为保证喷杆式喷雾机工作过程中,喷杆与冠层之间始终保持近似平行并相距适当距离,以保证施药效果,并避免喷杆倾斜刮伤作物,设计了一套喷杆式喷雾机喷杆高度及平衡在线调控系统。该系统采用超声波测距传感器实时检测喷杆两端的实际对地距离,并根据其与喷杆设定作业高度的差别,控制油缸动作,对喷杆高度及喷杆平衡进行实时调整。给出了喷杆式喷雾机样机的总体结构,介绍了喷杆高度液压调节系统的组成和工作原理,详细阐述了喷杆高度及平衡在线调控系统的软、硬件设计方法,设计了一种对地距离检测信号枝叶遮挡干扰的滤波算法,并对喷杆高度及平衡在线调控系统的调节性能进行了场地和田间试验。场地试验表明,该调控系统可以有效改善阶跃激励路面引起的喷杆高度变化,并可以将喷杆高度变化值控制在±3 cm范围内。田间试验表明,喷杆高度信号滤波程序可以有效滤除分行器下方偶有棉花枝叶的干扰,实现喷杆高度及平衡的在线调控。

关键词：喷杆式喷雾机喷杆高度喷杆平衡在线调控数字滤波

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喷杆式喷雾机在线混药试验研究

中国农机化学报 2023年第11期44卷 38-42页

作者：杨亚飞王国强王力江苏农牧科技职业学院江苏泰州225300

为研究射流混药器在实际喷雾作业时对喷雾系统的影响,搭建应用射流混药装置的喷杆式喷雾机在线混药系统。通过改变喷头型号、喷雾压力和混药喷雾系统的总喷雾量,研究射流混药装置在混药喷雾系统中的工作特性。结果表明,当混药系统的工... 详细信息

为研究射流混药器在实际喷雾作业时对喷雾系统的影响,搭建应用射流混药装置的喷杆式喷雾机在线混药系统。通过改变喷头型号、喷雾压力和混药喷雾系统的总喷雾量,研究射流混药装置在混药喷雾系统中的工作特性。结果表明,当混药系统的工作参数与射流混药装置匹配不当时,系统的药液管路会出现药液回流现象;射流混药装置在混药喷雾系统中有最小工作流量Qmin;为评价混药均匀性提出空间变异系数这一指标,试验结果表明该在线混药系统的空间变异系数在5%以内。

关键词：射流混药装置在线混药最小工作流量回流空间变异系数喷杆式喷雾机

喷杆式喷雾机药箱药液晃动三向力的测量与分析

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农机化研究 2016年第11期38卷 108-112页

作者：张安东邱白晶童翔蔡彦伦江苏大学现代农业装备与技术省部共建教育部重点实验室/江苏省重点实验室江苏镇江212013

针对3WPJ-500D喷杆式喷雾机在生产实践中出现的操控稳定性差问题,从喷雾杆式喷雾机在田间作业时药箱内药液晃动产生的附加作用力入手探索,研制了专用的三向力传感器。通过田间试验测量3WPJ-5 0 0 D喷杆式喷雾机在3种行驶速度和6种加液... 详细信息

针对3WPJ-500D喷杆式喷雾机在生产实践中出现的操控稳定性差问题,从喷雾杆式喷雾机在田间作业时药箱内药液晃动产生的附加作用力入手探索,研制了专用的三向力传感器。通过田间试验测量3WPJ-5 0 0 D喷杆式喷雾机在3种行驶速度和6种加液量情况下的药箱药液晃动三向力。药箱药液晃动三向力是一种交变载荷,总体上随加液量和行驶速度的增加而增大。其中,x方向力的峰值为2 025N,出现在400L加液量、4.78 km/h速度工况下;y方向力和z方向力的峰值分别为1 8 1 7 N和5 9 6 N,均出现在5 0 0 L加液量、4.7 8 km/h速度工况下。经计算,喷雾机500L加液量、4.78km/h速度行驶时的药箱药液晃三向力的合力最大值达到2 155 N。试验结果表明:相同工况下同时获得的药箱药液晃动三向力数据的峰值出现的时刻并不一致,但主要的波峰和波谷在相位上接近。该研究可为进一步研究药箱药液晃动力对喷雾机运动的影响以及新型喷雾机的设计提供依据。

关键词：喷杆式喷雾机药箱药液晃动三向力三向力传感器峰值合力

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喷杆式喷雾机喷杆高度调节与自平衡系统研究

喷杆式喷雾机喷杆高度调节与自平衡系统研究

作者：徐晶江苏大学

学位级别：硕士

随着现代农业和规模化种植发展需求,农业机具向着大型化、智能化发展。在植保机械中,喷杆式喷雾机占主导地位。为确保雾滴沉积性均匀和防止雾滴漂移,要求喷杆相对作物冠层保持平行且具有一定的高度。当前国内的大型喷杆式喷雾机呈现宽... 详细信息

随着现代农业和规模化种植发展需求,农业机具向着大型化、智能化发展。在植保机械中,喷杆式喷雾机占主导地位。为确保雾滴沉积性均匀和防止雾滴漂移,要求喷杆相对作物冠层保持平行且具有一定的高度。当前国内的大型喷杆式喷雾机呈现宽幅、大型化发展趋势且自带被动喷杆平衡系统,配备主动平衡控制装置的宽幅喷雾机相对较少,相关的关键技术尚不成熟。由此本文开展了24 m喷幅悬挂式喷杆喷雾机相对冠层高度测量、喷杆位姿预判断、喷杆高度调节与喷杆主动平衡研究,具体研究内容如下:(1)根据实际需求对喷杆进行了液压系统改造,针对测控系统设计内容进行硬件选型,搭建喷杆高度调节与自平衡控制系统。(2)针对单一超声波传感器测量喷杆相对冠层高度精度较低的问题,设计了新型喷杆相对作物冠层高度的测量装置,提出对不同种类(宽叶、窄叶)作物的数据滤波方法。田间试验结果表明,宽叶作物相对地面高度值和相对冠层高度测量平均误差不超过3 cm和11.1 cm,相对误差不超过2%和17.45%;窄叶作物相对冠层高度测量平均误差不超过2.3 cm,相对误差不超过6.63%,满足喷杆仿形需求。(3)针对喷杆受地面激励摆动幅度大的问题,建立了车身侧倾角度与喷杆摆动角度传递函数,获得了喷杆末端位移与车身侧倾角度的关系,试验结果表明,车身侧倾角度与喷杆末端位移之间有惯性且呈线性相关,可用于喷杆位姿预判断。(4)针对非线性喷杆液压系统,建立喷杆高度控制与自平衡控制系统并进行仿真试验,仿真结果表明使用P控制器进行喷杆高度控制与自平衡控制可快速到达目标位置,满足喷杆仿形控制的快速性和稳定性的要求。(5)进行了喷杆位姿测量与控制的综合试验,试验结果表明,喷杆高度调节系统可对喷杆高度进行精准调节,调节后实际高度与设定高度最大误差为14mm。喷杆自平衡系统可有效减小地面对喷杆摆动的影响,与未开启主动平衡系统相比,喷杆末端位移减少31.2%以上。

关键词：喷杆式喷雾机喷杆位姿高度调节主动控制

喷杆式喷雾机喷杆振动抑制的一类鲁棒控制研究

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喷杆式喷雾机喷杆振动抑制的一类鲁棒控制研究

作者：魏浩沈阳工业大学

学位级别：硕士

喷杆式喷雾机作为一类重要的植物保护机械,已在农业生产中得到了广泛的应用。由于农田地面的不平整性会严重影响喷杆的喷药均匀程度,为了使喷杆式喷雾机在凹凸不平的农田中更有效的进行喷药作业,对喷杆进行控制是重要的研究问题。本文... 详细信息

喷杆式喷雾机作为一类重要的植物保护机械,已在农业生产中得到了广泛的应用。由于农田地面的不平整性会严重影响喷杆的喷药均匀程度,为了使喷杆式喷雾机在凹凸不平的农田中更有效的进行喷药作业,对喷杆进行控制是重要的研究问题。本文选取了常用的缆绳悬架与双链接悬架两种喷雾机悬架结构进行鲁棒控制器的设计,进而达到提高喷杆喷药均匀性的目的。本文首先研究了缆绳悬架与双链接悬架的结构及其工作原理,之后选取了由实际数据得到的、较精确的两种喷杆悬架的传递函数模型。将缆绳悬架传递函数与位置控制伺服电机传递函数相结合并转换至状态空间模型,考虑到模型中存在的不确定性与外部干扰,应用鲁棒保性能控制理论进行了控制器的设计,并使系统满足了性能约束。之后将双链接悬架传递函数与电动执行器传递函数相结合并转换至状态空间模型,除了考虑了模型不确定性与外部干扰以外,还考虑了执行器出现故障的情况,随后应用鲁棒容错控制理论进行了控制器的设计。本文所设计的这两种控制器均在MATLAB中分别进行了仿真验证。仿真结果表明,在鲁棒保性能控制器的作用下,缆绳悬架喷杆角度与角速度的响应曲线的控制效果与被动悬架相比均有明显的改善。在鲁棒控制器的作用下,即使考虑了执行器存在故障的情况,双铰链悬架喷杆角速度的响应曲线也能快速收敛,并且超调量与稳态误差均较小。由此可知,本文设计的两个鲁棒控制器对喷雾机喷杆有害振动的抑制是有效的,并且提高了喷雾机喷杆的喷雾均匀性。

关键词：喷杆式喷雾机喷杆振动抑制鲁棒控制器稳定性

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宽幅喷杆式喷雾机喷杆姿态控制与结构优化

宽幅喷杆式喷雾机喷杆姿态控制与结构优化

作者：王崇庆山东理工大学

学位级别：硕士

宽幅喷杆式喷雾机以其喷幅宽、作业效率高、续航时间长和对作物损伤率低等优点逐渐应用到农业生产中,但其在田间作业时,由于受到地面不平整激励,易引起车身侧倾、俯仰等,导致喷杆不规则运动,降低喷杆稳定性,影响施药效果。仅仅依靠喷雾... 详细信息

宽幅喷杆式喷雾机以其喷幅宽、作业效率高、续航时间长和对作物损伤率低等优点逐渐应用到农业生产中,但其在田间作业时,由于受到地面不平整激励,易引起车身侧倾、俯仰等,导致喷杆不规则运动,降低喷杆稳定性,影响施药效果。仅仅依靠喷雾机本身的被动悬架已无法满足现代农业对植保作业喷雾均匀性的要求。目前,国内对喷杆悬挂架的研究滞后于欧美国家,高端宽幅喷雾机技术水平难以满足现代化精准农业和绿色农业的发展。为了提高喷杆稳定性,保证药液喷施均匀性,本文基于喷幅达到24m的3WP-3000型牵引式喷杆喷雾机,对其姿态控制系统进行研究,主要研究内容如下:(1)对喷雾机各机械结构进行分析,包括喷杆悬架、被动减振机构、升降装置主动梯形机构和折叠机构。其中,对于被动悬架中的阻尼器进行了深入分析,分析了液压阻尼器的工作原理以及阻尼力与位移的关系。通过数学计算获得了喷杆高度变化行程,并对升降机构进行受力分析,求出工作时所承受的最大拉力,并以此确定了升降油缸的关键参数。对主动梯形机构进行分析,得出了角度调节油缸主动动作时与喷杆倾角之间的关系,对用于初步试验的静态试验台进行了简单介绍,并运用ANSYS软件对喷杆进行了静力学分析。(2)通过对喷杆悬挂架装置液压系统工况要求的分析,阐述了液压系统的基本工作原理。对喷雾机整体液压系统进行了设计,详细介绍了喷杆悬挂架液压系统中同步回路、比例控制回路的设计,保证了整个液压系统能达到该悬挂架作业要求,其次对喷杆悬挂架装置液压系统中关键液压部件进行介绍。(3)对喷雾机姿态控制系统进行设计,叙述了姿态控制的工作原理,其次对高度和角度调节液压系统进行了介绍并进行了硬件的设计,包括对测距传感器、角度传感器、比例电磁阀、转换模块和触摸屏等元件的选择,最后进行了软件系统的设计,包括数据的转换、检测模式的设计、控制方法的选用以及高度调节、角度调节和报警程序的设计。(4)基于上述研究,对姿态控制系统进行了相关性能试验。通过对超声波传感器的实际数据测试,得出超声波测距传感器检测数值与实际值误差小于0.5%,满足控制系统需要。高度调节试验表明,当高度调节阈值设置为30mm时,可以很好地保证喷杆高度调节的准确性和快速响应。阶跃响应角度调节试验表明,姿态控制系统开启后,相较于无控制系统状态时,喷杆稳定性增加,并且喷杆恢复稳定的时间明显缩短,喷杆最终状态更接近于水平状态。

关键词：喷杆式喷雾机结构分析液压系统姿态控制系统性能试验

喷杆式喷雾机的喷头高度和喷头间距的实验探讨

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农业机械学报 1987年第2期 90-92页

作者：武井田黑龙江八一农垦大学

喷杆式喷雾机在田间进行全面喷洒作业中,喷头距地面高度和喷头间距对喷洒质量影响极大。由于影响喷头高度和间距的因素较多,情况较复杂,目前国内外在这方面的资料还很少。关于喷头距地面高度问题,据原镇江农机学院1980年编著的《农业机... 详细信息

喷杆式喷雾机在田间进行全面喷洒作业中,喷头距地面高度和喷头间距对喷洒质量影响极大。由于影响喷头高度和间距的因素较多,情况较复杂,目前国内外在这方面的资料还很少。关于喷头距地面高度问题,据原镇江农机学院1980年编著的《农业机械学》介绍,“全面喷洒,水平喷杆距地高度一般为40～60厘米”,但数据来源未作说明。据美国凯普纳所著《农业机械原理》介绍,“横喷杆高出沉附表面的适宜高度是喷头间距、喷头雾锥角、均匀覆盖

关键词：喷头喷头间距雾化区长度南京克山江苏喷杆式喷雾机雾滴直径

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3WPF-700型喷杆式喷雾机的研制

新疆农垦科技 2007年第2期30卷 38-39页

作者：郭米王胜利石河子天露节水设备有限责任公司新疆石河子832000 石河子工程技术学校

目前使用的普通喷药机械多结构简单、功能少、工作效率低，进口机械虽然效率高，但因其价格昂贵．很难推广应用。为此，我们在进口机械的基础上研制出了适合农场使用的3WPF-700型喷杆式喷雾机。本机适用于田间作物的杀虫、除草及脱叶作... 详细信息

目前使用的普通喷药机械多结构简单、功能少、工作效率低，进口机械虽然效率高，但因其价格昂贵．很难推广应用。为此，我们在进口机械的基础上研制出了适合农场使用的3WPF-700型喷杆式喷雾机。本机适用于田间作物的杀虫、除草及脱叶作业，包括出苗前土壤处理和施用化肥。

关键词：喷杆式喷雾机 700型进口机械喷药机械工作效率田间作物土壤处理多结构