陳振宇，高志強(qiáng)，趙美香

（1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，山西太谷030801；2.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，山西太谷030801）

電動行走式小麥噴霧機(jī)組合噴頭噴霧試驗

陳振宇1，高志強(qiáng)2，趙美香1

（1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，山西太谷030801；2.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，山西太谷030801）

小麥行走式電動噴霧機(jī)是一種新型的針對小麥窄行距的噴霧機(jī)械，它克服了現(xiàn)有噴霧機(jī)的噴灑均勻度低、背負(fù)重量大和推廣難等許多缺點，具有較大的應(yīng)用推廣價值，適合我國特色的小農(nóng)戶農(nóng)業(yè)及一定規(guī)模種植戶小麥“一噴三防”技術(shù)需求。針對其工作要求和設(shè)計思路，結(jié)合噴霧裝置的工作環(huán)境、作物高低不同、小麥窄行距、土壤松軟度及用戶的使用要求等因素，設(shè)計了噴霧裝置最優(yōu)噴頭設(shè)計方案，確定了使用噴孔孔徑1.6 mm銅制錐形霧噴頭，噴頭距小麥頂端約400 mm，組合噴頭間距為400 mm，噴頭個數(shù)為7個，組合噴頭噴射角與水平面呈向下30°角，噴霧效果最好，組合噴頭噴霧均勻度為0.90。

電動；噴霧裝置；組合噴頭；均勻度

小麥高效電動行走式噴霧機(jī)是為了適應(yīng)現(xiàn)在農(nóng)村缺少青壯勞動力及土地集約連片生產(chǎn)的形勢，可替代現(xiàn)有的人工背負(fù)式噴霧器[1]，進(jìn)而大幅度降低勞動強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率。為此，設(shè)計了在窄行密植的小麥灌漿期來進(jìn)行“一噴三防”的電動行走式小麥噴霧機(jī)。并在單噴頭噴霧基礎(chǔ)上進(jìn)行噴頭組合噴霧試驗。雖然航空植保的優(yōu)點是速度快、效率高、不壓實土層和損傷農(nóng)作物[2]，但是成本高、操作難度大，還不適合我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)狀，有必要積極創(chuàng)新，充分利用資源條件，開創(chuàng)出具有中國特色的糧食保障系統(tǒng)[3]。小麥行走式電動噴霧機(jī)是一種新型的針對小麥窄行距的噴霧機(jī)械，它克服了現(xiàn)有噴霧機(jī)的噴灑均勻度低、背負(fù)重量大和推廣難等許多缺點，具有較大的應(yīng)用推廣價值。

1 小麥高效電動噴霧機(jī)簡介

噴霧機(jī)械是目前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用最為廣泛的一種植保機(jī)械，它具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、通用性強(qiáng)等優(yōu)點[3]，有助于形成和維持農(nóng)村生活模式及農(nóng)村社區(qū)活力，減少農(nóng)村人口盲目向城市流動、保持社會穩(wěn)定[4]。

1.1 噴霧機(jī)的設(shè)備組成

小麥高效電動噴霧裝置的主要組成部分如圖1所示。

1.2 小麥高效電動噴霧機(jī)的工作原理

噴霧裝置是指由輸液管道輸送液體，用輸液管纏繞架纏繞輸液管，牽引一排噴霧噴頭組，使噴頭在噴霧過程中沿作業(yè)路線移動的噴霧器[5]。工作原理如圖1所示，具體作業(yè)方式為：（1）用噴頭輸送車將噴頭牽引到地邊第一條噴灌帶，接上輸液管道。（2）用拖拉機(jī)帶動水泵供給液體。（3）打開噴頭開關(guān)供給壓力水，開始噴霧。（4）該條帶全部噴完后，用噴頭輸送車把牽引噴頭和水管牽引到另一條帶，繼續(xù)以上順序進(jìn)行噴霧[6]。

2 小麥高效電動噴霧機(jī)組合噴頭試驗

2.1 噴頭的選擇

噴霧機(jī)整機(jī)噴灑的準(zhǔn)確性和可靠性，很大程度上取決于單個噴頭噴量的準(zhǔn)確程度，故在調(diào)試整機(jī)前，必須測試每個噴頭噴量的準(zhǔn)確性和一致性[7]。為了選出適合噴霧裝置田間行走使用的噴霧噴頭，對表1所列的5種形狀、材料、噴霧方式不同的噴頭進(jìn)行了單噴頭試驗。

表1 噴頭參數(shù)測量（壓力0.35 MPa，高度40 cm，角度30°）

綜合單噴頭測量參數(shù)（表1），銅制圓錐霧噴頭孔徑1.6 mm的噴頭流量大，噴幅和噴長也大。再者銅制圓錐霧噴頭比尼龍有罩圓錐噴霧噴頭、尼龍扇形霧噴頭結(jié)實耐用，壽命長，故選用銅制圓錐霧噴頭孔徑1.6 mm的噴頭。

2.2 組合噴頭確定噴頭高度、角度和間距的測定分析

噴頭布置的原則：等間距等密度，最大限度的滿足噴灑均勻度的要求；在無風(fēng)和微風(fēng)條件下噴灑區(qū)域外不大量濺水；充分考慮風(fēng)對噴灑水量分布的影響，將這種影響的程度降到最低。噴頭布置順序：為了防止漏噴，提高除蟲除草效果，噴灑時2噴頭所形成霧體應(yīng)有一部分交叉，有良好的均勻度。

2.2.1 組合噴頭確定噴頭高度和角度的試驗分析

依據(jù)單噴頭試驗數(shù)據(jù)和小麥生長后期（灌漿期）的指標(biāo)[8]分析可知，噴頭距小麥頂端約400 mm時噴霧效果較好。

由表2可知，在噴射角度為90°時，不同高度噴射出的噴面形狀都為圓形，其他角度都為扇形；噴霧面積在角度為75°或0°時面積最大。實地觀察并綜合考慮3級以下風(fēng)的影響因素以及噴藥對人健康的影響等，選定在高度40 cm、角度30°時進(jìn)行田間噴霧。

表21 .6 mm孔徑銅制圓錐霧噴頭測量數(shù)據(jù)（壓力0.35 MPa，流量1 310 mL/min）cm

2.2.2 組合噴頭確定噴頭間距和噴頭個數(shù)的試驗分析在田間進(jìn)行噴灌作業(yè)時，霧滴霧化效果明顯，組合噴頭噴霧均勻，在水泵施壓的條件下進(jìn)行試驗（圖2）。將噴頭豎直向下放置距地面400 mm處，噴灑2 min，測量噴幅長約為（霧滴明顯可測的范圍）800 mm。

根據(jù)試驗結(jié)果分析可知，一個噴頭噴霧的最大噴距要達(dá)到另一個噴頭的噴霧中心（圖2），才能夠確保不產(chǎn)生漏噴現(xiàn)象。因此，確定噴頭間距為400 mm?？紤]操作者在作業(yè)時的穩(wěn)定性和整機(jī)尺寸匹配的因素，取支架的長度2.4 m。因此，噴頭的個數(shù)為7個。

2.3 組合噴頭噴霧均勻度的測定試驗分析

組合噴頭噴霧的均勻度是表示在噴霧面積上水量分布的均勻程度，是衡量噴霧質(zhì)量優(yōu)劣、評價噴頭水力性能的一個重要指標(biāo)，是組合噴頭噴霧系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計中確定技術(shù)參數(shù)的重要依據(jù)。它與噴頭結(jié)構(gòu)、噴頭流量、工作壓力、布置形式、風(fēng)向風(fēng)速等因素有關(guān)。

2.3.1 組合噴頭噴霧均勻度的試驗[9]試驗器材：試驗用噴霧單噴頭包括Φ1.6 mm銅制錐形霧噴頭，水泵，T形尺，卷尺，秒表，小燒杯，輸液管道，水壓表，量杯，量筒，定性濾紙。用定性濾紙對最優(yōu)噴頭構(gòu)成的組合噴頭的噴霧霧滴進(jìn)行取樣。

經(jīng)過數(shù)據(jù)分析可知，組合噴頭距離植株表面的距離為400 mm時噴霧均勻度最好，Φ1.6 mm銅制錐形組合噴頭比Φ1.6 mm尼龍扇形組合噴頭的噴霧均勻度較好一些。

2.3.2 組合噴頭噴霧均勻度的結(jié)果分析由于噴頭選定為Φ1.6 mm銅制錐形霧噴頭，故用定性濾紙對該組合噴頭的噴霧霧滴進(jìn)行取樣，組合噴頭噴霧霧滴直徑及累計百分率[4]記錄如表3所示。由表3中數(shù)據(jù)得到組合噴頭噴霧霧滴粒徑的分布如圖3所示。

表3 組合噴頭噴霧霧滴直徑及累計百分率結(jié)果（壓力0.35 MPa，高度400 mm）

均勻度計算為DR＝NMD/VMD＝80/89＝0.90＞0.67，均勻度滿足要求且大于單噴頭的均勻度值。一般要求DR＞0.67，DR值越接近1，表示霧滴的粒徑越均勻，但通常情況下是不容易達(dá)到的。如DR值小于0.67，則表明噴霧機(jī)械所產(chǎn)生的霧滴大小很不均勻，霧滴在植物上的覆蓋度和穿透性都很差。

通過對比單噴頭和組合噴頭的均勻度試驗結(jié)果可知，組合噴頭的噴霧均勻度要優(yōu)于單噴頭的噴霧均勻度。

3 結(jié)論

經(jīng)過噴頭選用的反復(fù)對比與試驗，經(jīng)過實地運(yùn)行及分析，本研究噴霧機(jī)具組合噴頭的選用最終定為1.6 mm口徑銅制錐形霧噴頭。組合噴頭噴霧時距植株頂端的高度為400 mm，噴頭噴射方向與水平呈向下30°角，此時有最好的噴霧效果[10]，經(jīng)實踐檢驗，高度可自由調(diào)節(jié)，克服了現(xiàn)有多種噴霧機(jī)械體積太大、質(zhì)量過重、在麥田中通過性差的缺點，在現(xiàn)有的噴霧機(jī)械中具有創(chuàng)新性，滿足了噴霧機(jī)械在農(nóng)作物噴灑農(nóng)藥的進(jìn)一步應(yīng)用[11]。所以，做好小麥常見的病蟲害防治工作是非常重要的，小麥“一噴三防”對我國小麥種植防治病蟲害、提高產(chǎn)量是一項十分重要的措施。

［1］王忠群.植保機(jī)具選購使用與維修[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，1998.

［2］吳桐林.植保機(jī)械使用與維修[M].鄭州：中原農(nóng)民出版社，1999.

［3］趙競成.噴灌工程技術(shù)[M].北京：中國水利水電出版社，1999.

［4］吳普特，牛文全.現(xiàn)代高效節(jié)水灌溉設(shè)施[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.

［5］水利部農(nóng)村水利司.管道輸水工程技術(shù)[M].北京：中國水利水電出版社，1998.

［6］李嵐清同志節(jié)水新理念編寫組.行走式節(jié)水灌溉[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2004.

［7］北京農(nóng)業(yè)工程大學(xué).農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)（上）[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，1991.

［8］王璞.農(nóng)作物概論[M].北京：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社，2004.

［9］王榮.植保機(jī)械學(xué)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1990.

［10］陳玉民，郭國雙.中國主要作物需水量與灌溉[M].北京：中國水利水電出版社，1995．

［11］中國農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院.農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1988.

Spray Test of Combined Spray Head for Electric Walking Wheat Sprayer

CHENZhenyu1，GAOZhiqiang2，ZHAOMeixiang1
（1.College ofEngineering，Shanxi Agricultural University，Taigu 030801，China；
2.College ofAgronomy，Shanxi Agricultural University，Taigu 030801，China）

Wheat walk type electric sprayer is a newkind ofnarrowspacing for wheat spray machine,which overcomes the existing sprayer spraying uniformity low,difficult to carry weight and promoting many shortcomings,it has great application value for Chinese characteristics of small farmers,agriculture and certain scale farmers"one spray is three"technical requirements of wheat.According to the work requirements and design ideas,combined with the use of spray device working environment,different crops,wheat narrow spacing,soil soft，users and other factors,this paper designs the optimal nozzle spray device design,determines the use of spray hole diameter of1.6 mmcopper conical spraynozzle.Fromthe top ofhead wheat is about 400 mm,the combination nozzle spacingis 400 mm, the number of nozzle is 7,combined nozzle injection angle with the horizontal plane down to 30 degrees below,the best combination of spray,spraynozzle uniformityis 0.90.

electric;spraydevice;combination-nozzle;uniformity

S491

A文獻(xiàn)標(biāo)識碼：1002-2481（2017）02-0263-04

10.3969/j.issn.1002-2481.2017.02.30

2016-09-23

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項（CARS-03-01-24）；山西省科技攻關(guān)項目（20130311035-1）

陳振宇（1963-），男，山西祁縣人，副教授，碩士，主要從事節(jié)水灌溉技術(shù)及噴霧噴藥技術(shù)研究工作。