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）

脫葉劑專用噴霧機的設計

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施機械采收技術(shù)，新疆棉花機械采收面積已超過500萬畝。目前，棉花機械采收存在的主要問題是棉花密度高，打脫葉催熟劑時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械化采收的質(zhì)量。針對存在問題，本文分別從噴霧機壓力系統(tǒng)、噴霧系統(tǒng)及噴桿自平衡結(jié)構(gòu)進行改進，可達到棉花種植者較為理想的預期效果。

脫葉劑；噴霧機；棉花種植

0 引言

目前新疆兵團大力推進棉花生產(chǎn)全程機械化進程，而機采前棉花脫葉效果好壞直接影響著技術(shù)的推廣使用。兵團大量應用的是國產(chǎn)吊桿式噴桿噴霧機，施藥量大，對土地污染嚴重，同時噴藥效果無法達到理想狀態(tài)。隨后引進了國外先進的噴霧機械，并在多個團場進行了試驗，施藥效果雖然優(yōu)于國產(chǎn)噴霧機械，但受兵團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項目組研制新機型脫葉劑專用噴霧機，以解決兵團現(xiàn)階段棉花生產(chǎn)化學藥劑的噴施無法達到作業(yè)要求的瓶頸問題，提升棉花機械采收效率和原棉品質(zhì)。

根據(jù)兵團棉花高密度栽培種植模式，通過對壓力系統(tǒng)、噴霧機構(gòu)、攪拌機構(gòu)、液壓系統(tǒng)、自平衡機構(gòu)的研究[1]，經(jīng)科學集成，研制開發(fā)先進高效、性能可靠的新型噴霧機械，提高化控作業(yè)的施藥效果，促進兵團植保機械技術(shù)水平的提高，縮小我國在噴霧機具方面與國際間的差距。

1 機型結(jié)構(gòu)及工作原理

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

圖1 整機結(jié)構(gòu)示意

其工作原理為:在一級過濾網(wǎng)將水和藥混合；啟動拖拉機帶動隔膜泵，藥箱藥液通過二、三級過濾進入隔膜泵；隔膜泵壓出的部分藥液通過回流攪拌裝置進入藥箱，攪拌藥箱藥液；另一部分藥液通過四級過濾裝置進入由壓力表和溢流閥組成的壓力控制系統(tǒng)，通過調(diào)節(jié)溢流閥溢流量的大小來控制管路的壓力在額定范圍；儲能罐平衡管路中的瞬時高低壓，保證隔膜泵輸出壓力平穩(wěn)。藥液在經(jīng)過壓力控制系統(tǒng)調(diào)壓后進入分水器，被分水器均勻的分配到10個噴管中，最終通過噴頭，完成噴霧[2]。

圖2 工作原理

2 主要技術(shù)改進設計

2.1 技術(shù)難點

（1）根據(jù)66+10 cm的棉花種植模式研究新型的噴霧機構(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，由于對壓力系統(tǒng)沒有進行充分研究，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，導致霧化效果不均勻，噴霧效果較差[3]。同時一個輸液管串聯(lián)6個以上噴頭，造成噴桿近端壓力過大，遠端壓力不足，流量不均勻，噴幅間防治效果差異大，飄移揮發(fā)損失嚴重，嚴重影響藥效。

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

2.2 技術(shù)特點

2.2.1 平衡機構(gòu)

將平衡機構(gòu)設計為中央鐘擺式懸掛電平衡裝置，它依靠展臂兩側(cè)的水平感應器發(fā)出水平偏差信息，再由機架上的電磁閥接收并控制活塞，做出相應的動作來調(diào)整展臂與支架連接點的位置，從而實現(xiàn)對展臂傾斜情況的回復。這種改進提高了調(diào)平的反應速度，不易受兩側(cè)展臂重量的影響，很好的解決了之前調(diào)平存在的問題，增強了調(diào)平機構(gòu)的穩(wěn)定性。

圖3 平衡機構(gòu)

2.2.2 噴霧機構(gòu)

噴霧機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）等要求選擇使用MB4160型隔膜泵（流量160 L/min，工作壓力3.0 Mpa）。泵上的三個出口側(cè)面兩個加裝限流開關用于射流攪拌，中間一個用于噴霧。

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題。噴桿設計將所有噴頭平均分配在管路中以達到每個噴頭的出水壓力一致，從而保證噴霧機作業(yè)時噴出藥液的均勻性。

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

圖4 噴霧機構(gòu)

2.2.3 展臂機構(gòu)

根據(jù)現(xiàn)行的耕種模式，將展臂作業(yè)幅寬設定為12 m，將展臂機構(gòu)主體的工藝焊接方式進行改進，這種設計增加了展臂在作業(yè)時的穩(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)時不會因為棉株阻力而變形或者彎折；展臂兩側(cè)由單展臂改為拉桿折疊式雙展臂結(jié)構(gòu)，解決了噴霧機遇見障礙物而無法作業(yè)的情況，提高了噴霧機整體的適用性，可折疊展臂也更便于運輸和存放；展臂升降機構(gòu)配合平衡機構(gòu)改進，在中間展臂上加裝滾輪，結(jié)構(gòu)更簡便，也減少了整體的重量，改進后的滑動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)平機構(gòu)可消除多方向應力[5]。

圖5 展臂機構(gòu)

3 技術(shù)參數(shù)及預期效果

該機具性能指標為工作幅寬：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)化學藥劑的噴施無法達到作業(yè)要求的問題。

4 結(jié)論

脫葉劑專用噴霧機改變多年來新疆植保機械作業(yè)質(zhì)量差、農(nóng)藥有效利用率低的局面，促進我地區(qū)植保機械整體技術(shù)水平的提高。近年來新疆大力實施棉花生產(chǎn)全程機械化，特別是對植保機械中脫葉劑專用噴霧機的需求很大量，該產(chǎn)品的研發(fā)將進一步提高棉花機械采收質(zhì)量、解放勞動力，產(chǎn)生好的經(jīng)濟、社會效益。

脫葉劑專用噴霧機的研制，使得植保機械成為發(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、高效的噴霧機技術(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，降低化學藥劑用量提供了新的技術(shù)依托，必將提高科學的田間管理水平。

[1]張鐵，楊學軍，董祥，等.超高地隙風幕式噴桿噴霧機施藥性能試驗[J].農(nóng)業(yè)機械學報，2012，43（10）：66～71.

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

[3]魏新華，邵菁，解祿觀，等.棉花分行冠內(nèi)冠上組合風送式噴桿噴霧機設計與試驗[J].農(nóng)業(yè)機械學報，2016，47（1）: 101～107.

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

[5]王瀟楠，何雄奎，AndreasHerbst，等噴桿式噴霧機霧滴飄移測試系統(tǒng)研制及性能試驗[J].農(nóng)業(yè)工程學報,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)重點技術(shù)創(chuàng)新項目創(chuàng)新能力建設專項“脫葉劑專用噴霧機的研制與開發(fā)”

潘佛雛