毕业设计（论文）暖室电动喷雾机的设计

暖室电动喷雾机的设计摘 要开发和研究暖室内专用施药机械，改变目前仍采用大田植保机械的落后状态，从中收到良好的经济效益、社会效益和生态效益，具有重要的意义我国植保机械与当代国际水平相比还存在相当大的差距。从喷头雾化、风机、摇摆机构及摇摆角度等方面进行设计。在动力的选择、喷洒方式、零部件的优化组合及空间布置这几个方面重点考虑，从而达到最好的喷雾效果，还要考虑到喷雾机的整体配合程度，不至于过于繁杂，方便以后维护。在整个的设计过程中，喷头的设计是重中之重，植保机最终通过喷射部件将药液分布在喷施对象上，喷射部件的性能优劣直接影响对作物病虫害的防治效果和机具的使用经济性。轴流风机在植保机械上应用较为广泛，它具有风量大、效率高的特点。摇摆机构要遵守三个设计要求，在设计过程当中要注意摇摆角度的调整。在喷雾试验中主要以雾滴在作物上的覆盖密度、雾滴均匀程度和施药量为标准。关键词 暖室电动喷雾机;结构设计;技术参数;喷头;风机Abstract Research and Development heated indoor dedicated application machinery, change is still used in the field of plant protection machinery backward state received from the good economic, social and ecological benefits, have important significance of Chinas machinery and plant protection contemporary international level there is still a considerable gap. From the spray nozzle, the fans, swinging bodies and swinging angle of the design aspects. In the power of choice, spraying method, the optimal combination of parts and space layout of this focus on several areas, so as to achieve the best results spray, but also to spray machine with the overall level and not too complicated. to facilitate future maintenance. Throughout the design process, the nozzle design, the most important thing is IPPC finally passed jet aircraft components in the liquid medicine distribution spraying targets, Jet components performance directly impact on crop disease and pest control of the use of machines and economy. Axial fan in the application of plant protection machinery more extensive, it has large air volume, high efficiency characteristics. Swinging agencies to comply with the three design requirements in the design process to the attention of swinging angle adjustment. Test the spray droplet main crops in the coverage density, and uniformity of droplet spray volume as the standard.Key words Greenhouse electric spray; Structural design; Technical parameters; Nozzles; Fans 目 录 摘要1暖室喷雾机开发的意义2 国内外植保机械的研究现状和趋势2.1国外植保机械的发展现状和趋势2.2国内植保机械的发展现状和趋势3 主要研究内容和拟解决的关键问题4 本课题采用的主要研究手段5 总体方案的确定5.1 现阶段暖室内主要应用的植保作业机具5.2 主要技术参数的选择5.3总体方案的确定6 暖室电动喷雾机关键部件的工作原理及结构设计6.1 喷头的设计6.2 风机的设计6.3摇摆机构的设计7 喷雾质量的检查8 总结9参考文献1 暖室喷雾机开发的意义目前我国暖室内栽培的作物以蔬菜为主，也有用于栽培花卉、草萄等。暖室内作物比露天栽培作物易发生病虫害，其主要原因是暖室内光照不足，作物对病虫害的抵抗力降低；室内环境密闭、高温高湿、加之天敌减少，容易发生病虫害，通常情况下病害多于虫害。农药施用的方法有很多，但暖室内的施药方法仅有几种，如喷雾法、粉尘法、热烟雾法及常温烟雾法等。应用最广泛的仍为手动背负式喷雾器，其通过空心圆锥喷雾头进行大容量、大雾滴喷雾，这种施药法技术粗放，用药量大、兑水量大、作业幅宽窄、劳动强度大且作业工效低，农药浪费现象严重，并给生态环境造成严重危害，且使暖室内的湿度骤增，在防治病虫害的同时又滋长了诱发病虫害的条件，增加了施药次数，操作者在密闭的空间内喷药，极易受农药的污染，发生中毒事件，因此，在暖室内施药更要注意自身的防护及限制作业时间，因而产生了研究操作者不进入暖室内进行喷药的方法和相应机具的要求。基于上述情况，开发和研究暖室内专用施药机械，改变目前仍采用大田植保机械的落后状态，并采用先进施药技术，提高田间农药有效利用率，减少环境污染和作物残留，以最少的农药达到最高的防治效果，从病虫害防治中收到良好的经济效益、社会效益和生态效益，具有重要的意义。本课题就是据此而提出的，研究的主要对象是用于暖室的电动喷雾机，其雾化质量高、雾滴细小、附着性好、覆盖面积大且均匀，可以减少药害；射程远、效率高且可以使用浓度高的药剂，喷药量少、省水、省药、防治效果好，又因暖室内气候环境较稳定，故不影响雾滴的漂移、分布的均匀性及其沉降性。该机结构紧凑、重量轻、外形美观、安全防护完善，其动力由小电机提供，操作灵活方便，开启电源即可自行喷雾，不需人力的投入；利用气缸来调整喷射部件的高度，以适应不同农作物不同生长期的喷射要求；利用行程开关来自动控制风机的摇摆偏转角度，以保证其喷雾幅宽及增加雾滴的分布均匀性。因此，研究和设计暖室内专用喷雾机有广阔的发展前景。2 国内外植保机械的研究现状和趋势2.1 国外植保机械的发展现状和趋势 20世纪中期以后，农业发达国家逐步形成大型农场专业化生产方式，农业机械化水平很高，大田农作物的病虫害防治及化学除草采用大型悬挂式或牵引式喷杆喷雾机，喷幅达1834米，药箱容量4003000升，作业速度达810千米/小时，配套拖拉机功率在5974千瓦以上。棉花、水稻及牧草采用专用飞机喷洒农药。果园和啤酒花等经济作物采用风送式和高架喷雾机喷洒农药。农业病虫草害防治达到了全面机械化。2.2 国内植保机械的发展现状和趋势目前我国植保机械的产品主要有手动式喷雾器、背负式喷粉喷雾机、担架式机动喷雾机、小机动喷烟机、拖拉机悬挂与牵引的喷杆式喷雾机及风送式喷雾机、航空喷雾喷粉设备等。3 主要研究内容和拟解决的关键问题3.1 主要研究、设计内容(1) 确定施药量、雾滴尺寸、生产率、作业幅宽及射程、总体质量等参数，以及初步设计雾化装置、喷射部件的配置等。在充分试验、分析、论证的基础上，确定喷雾机的设计方案；(2) 确定轴流风机的技术参数:风量、风压及出口速度、效率、结构尺寸和质量等，并进行机构设计和性能试验；(3) 根据设计要求，在参考文献的基础之上，设计并制造双流体气力式喷头，以及喷头与轴流风机、空气压缩机、药箱等的连接结构；(4) 为适应不同作物不同生长期的施药要求，设计喷雾机的升降调节机构、喷幅调节机构及喷头的流量调节机构等；(5) 设计整机电路、传动机构、管路、药箱、混药装置等，并根据作业要求选择过滤器、电源、电机、控制系统等，最后样机组装、进行调试。3.2 拟解决的关键问题(1)查阅文献，应用先进施药技术，确定整机的设计方案；(2)双流体喷头雾化的技术原理及其结构实现；(3)风机、摇摆机构及摇摆角度、升降机构各设计要求与功能的实现；(4)雾滴尺寸大小、雾滴分布均匀性及沉积性的测定。4 本课题采用的主要研究手段根据采用先进施药技术的总要求，在参考研究文献的基础上，筛选出药液雾化的技术原理，设计出双流体喷头的结构，加工出几个不同的喷头样品，并根据整机设计参数，设计出升降机构、轴流风机及喷头的摆幅机构、传动机构、整机支架等零部件，绘制图纸，经过反复讨论、修改后，进行试制，与空气压缩机等组装成试验样机，根据研究目的设计适宜的试验方案，利用底部均匀涂有凡士林和30#机油混合物的蒸发皿来承接雾滴、秒表计时、量筒量取液体，最后用显微镜来测量所采集雾滴，对数据进行处理，得出雾滴体积中径、雾滴均匀度、雾滴沉积密度以及雾滴直径、喷雾量与气体压力的关系、摆动速度和施药量的关系等，根据试验结果对喷头的雾化性能和整机的喷雾性能进行总结，得出试验结论。5 总体方案的确定5.1 现阶段暖室内主要应用的植保作业机具的分类 (1) 喷雾法是将传统的喷雾方法用于保护地的施药方法。在大暖室内可使用机动喷雾机，如担架式喷雾机，连接长喷雾软管及喷杆、喷头，由人工操作进行喷洒。也可使用喷雾喷粉机进行喷雾作业。在矮小的大棚里，只能使用人力操作的喷雾器如背负式喷雾器、压缩喷雾器、踏板式喷雾器等，效率较低，人也劳累。 (2) 热烟雾法是雾滴的体积中径小于或等于50微米的雾流叫烟雾，部分或完全靠热能产生烟雾并进行喷施的方法叫热烟雾法。热烟雾法的适用范围较广，自暖室及大棚等保护地出现后，亦有采用此法进行病虫害防治的。产生热烟雾的方法主要有:熏烟法和热烟雾法。 (3) 粉尘法是我国于80年代后期新发展起来的一种用于保护地的施药技术。它是利用农药粉尘在保护地空间内的飘浮及相互碰憧作用，使粉粒在空中作全方位运动而能在株冠层中很好的扩散、穿透、深入到比较隐蔽的部分，从而在作物的各个部位得到较均匀的沉积分布。粉尘法使用的粉剂要求有效成分的颗粒细度小于10微米，并在粉剂中掺入一种分散剂，用一定强度的气流吹送和喷撒。这样粉剂易于形成飘尘，在空中飘浮扩散相当长的时间后逐渐沉降，并且不易絮结。 (4) 常温烟雾法是利用气力或机械方法在常温下产生烟雾并进行喷雾的方法。常温烟雾机的喷头呈涡流室状，机具上的空气压缩机将压缩空气自喷头的切向送进涡流室，在室内一边高速旋转一边沿轴向前进，并在涡流室前端形成真空，吸入药液，两者混合后以高速喷出喷口，形成雾化；轴流风机排出的气流吹送这初次形成的雾滴，使其再次雾化成更细的雾滴，有的机具还利用超声波帮助雾化。常温烟雾机的雾滴粒径一般不大于30微米，有的不大于10微米。喷药时用水量少，不显著增加暖室内的湿度，因而不易诱发病虫害。工作时，操作人员不进入暖室，安全，并且工效高，防治效果好。常温烟雾的残效期较短，正好适用于蔬菜生产。缺点是机具价格较高。针对我国保护地病虫害防治现状，在学习国外先进技术的基础上，国内现已开始起步开发常温烟雾机等适用于保护地内病虫害防治的机具。这类机具已在实践中证明喷雾和防治的效果都较好，主要具有以下几个特点:(1) 此种机具工作在常温条件下，其核心工作部件是气液两相流喷头，在高速气流作用下，使喷嘴处形成局部真空，并将药液吸入喷头体内，压缩空气与药液在喷嘴外缘处混合雾化成烟状“两相流”喷洒在室内，原则上手动喷雾器使用的药液都可以用，具有较宽的雾滴谱。(2) 防治效果好，此机具所喷雾滴极细，平均粒径一般不大于30微米，雾滴可均匀地充满整个暖室空间，且其缓慢沉降的过程较长，能在空间悬浮时间2-6个小时，能较均匀地附着在植物各处病虫害活动部分，防效较好，用来防治密集作物病虫害效果更显著。(3) 省水 、省药，工效高、成本低，便于操作。此种施药法的喷雾量为3060升/公顷，比常规喷雾法省水90%，这在北方干早地区尤为重要，此外，农药的使用量也比常规喷雾法节省10%-20%，且不增加暖室内湿度，避免了因过湿而诱发病虫害的不利因素。(4) 采用轴流风机传播，雾滴可充满长60米的暖室空间，作业者无需进入暖室内，安全可靠，既省力又避免了作业中毒事故。(5) 采用电气多机驱动，结构紧凑，操控灵活，且维护简单、耐久性好。使用车载式转移方便，可节省人力。5.2 主要技术参数的选择我国设施农业发展迅速，但保护地病虫害防治技术还比较落后，存在的问题较多，本课题拟开发的暖室电动喷雾机也是针对暖室内作物特殊的生长环境而开发的，在充分考察暖室植保机具的技术现状及暖室先进施药技术的基础之上，选定新机的技术参数规格如表-所示。表- 暖室电动喷雾机的技术参数项目名称单位参数值备注整机尺寸3503301800工作状态最大尺寸整机静重Kg75（非塑料样机）平均雾滴直径m75喷雾容量mL/min3070施药量L/66712适用防治面积6670.51(3060)m(610)m(2.22.5)m工作气压Mpa0.353.5Kgf/2功率电压WV90220药箱容积L125.3.总体方案的确定 目前室内植保机械大多为传统喷雾机，存在的问题主要有生产率低、雾滴大小不均、穿透性差、喷洒不均匀以及农药和水资源的浪费严重、环境污染等，暖室电动喷雾机的设计旨在解决这些问题，因此整机方案确定的难点在于动力的选择、喷洒方式、零部件的优化组合及空间布置。经过分析、论证，暖室电动喷雾机的设计方案确定如下:(1) 由电机驱动机壳、轴流风机及喷头的摆动转向运动，以达到良好的喷雾效果，且由单独操作的小功率电机驱动药液的搅拌机构，使水和母液得到充分的混合，由气缸来实现其自动升降运动，以适应不同高度农作物的喷射要求，同时气缸也起到了支撑作用，增加了整机的平稳性；(2) 内混式双流体喷头，应用气力雾化原理，工作时由空气压缩机产生的高速气流在喷头体内运行，由于气流加速，在液体的喷口处形成真空度，液流沿着进液管被吸入喷头，并和高速气流在喷头的涡流室相互碰撞，粉碎雾化形成较小尺寸的雾滴，然后经由高速轴流风机的气流冲击、吹送，使其进一步地雾化成细雾滴，充分地弥漫于室内空间，均匀地落在作物上；(3) 轴流风机直接由自身电机带动，用其传送雾滴，风量大、射程远、穿透性好且效率高，采用调速电机控制风机的摆动速度，以适应不同农作物的要求，同时将其与喷头的摇摆幅宽设计为可调角度，这样避免了传统的定向或者人力转向所引起的不精确性，确保了雾滴分布的均匀性；(4) 结构紧凑、简单，整个机具由支架及升降机构支撑，药箱定位在喷头上方时会带来结构复杂、稳定性差、装拆复杂等不利因素，故设置在喷射部件的下部，即整个机具的中部，整机上部为轴流风机，而双流体喷头则置于风机的最前端，维护方便；(5) 操作灵活方便，开启电源即可自行喷雾，不需人力的投入，防止发生中毒事件，以电机为动力降低了传统的汽油机为动力易发故障的可能性，减少了维修次数。整机结构如图-所示，整机自上而下由喷射部件总成、药箱总成、升降机构、摇摆机构及支1.整体机架.升降机构.控制阀门及配气装置.电源控制器.传动系统.药箱及搅拌机构.轴流风机.双流体气力式喷头.进液管道.调速电机及摇摆控制机构.进气管道.空压机图暖室型电动喷雾机结构示意图架总成等组成。喷射部件由轴流风机、喷头、快速连接接头及各输气、输液管等组成，其中由药箱引出的输液管与喷头进液接口相连，由空气压缩机引出的输气管先经过连通器，后分成三路与喷头进气接口相连；喷头和轴流风机之间则由风机防护罩和连接件固定在一起；药箱总成包括药箱支撑架、药液搅拌机构及药箱等部件；摇摆机构有轴承连接件、行程开关、调速电机等组成；升降机构则主要由气缸构成，除此之外的零部件还有整机支架总成。6 暖室电动喷雾机关键部件的工作原理及结构设计6.1 喷头的设计植保机最终通过喷射部件将药液分布在喷施对象上，喷射部件的性能优劣直接影响对作物病虫害的防治效果和机具的使用经济性。在喷药量相同的情况下，雾滴直径越小，雾滴数目越多，覆盖面积大且比较均匀，并能渗入微细空隙粘附在植株上，流失较少，防治效果好。因此，喷射部件是植保机械的重要工作部件，也是国内外专家目前主要研究的对象。喷头是整个暖室电动喷雾机的核心部件之一，其主要作用是实现药液雾化和均匀喷洒，即将药液分散成细雾滴，并均匀分布到一定距离的目标物上，因此是喷雾得以实现的关键。喷头的技术原理和结构设计对整机的雾化性能有决定性影响。其设计要求主要是具有良好的雾化性能，即要求能产生较小且均匀的雾滴。6.1.1 喷头的设计方案选择国内外暖室植保机具大多采用气力雾化的气力喷头，有些参考文献中这样定义:用一股高速气流撞击一种液体，可以将其粉碎成小雾滴，利用这一原理设计的喷头称为气力喷头或双流体喷头。此类喷头又分为内混式和外混式两种，在本研究中采用内混式双流体喷头。所谓内混式，即气体或液化气体和液体在喷头体内撞混后，再从喷孔中喷出成雾。气力雾化常用的气流源有高速风机和空气压缩机，当气流源为高速风机时，通常将其和喷头组装成一个独立组件，而当气流源为空气压缩机时，又称为气液二相流喷雾技术。本课题选空压机为气流源。参考文献可知，现阶段应用的气力式喷头的种类主要有两种，如图-和图-所示。这两类喷头的构造基本一致，都主要由喷头体和喷头帽组成，且在喷头体的前端有一涡流室，其工作原理也一致，都是先将高压气体导入涡流室，后利用高压气体形成的负压吸入药液，进而两者混合、雾化，最终使其以高速喷出。这两类喷头也存在不同之处，其一，二者高压气体和药液进入喷头的位置不同，由图-可知，其高压气体从喷头体的下方切向进入，其药液则从喷头的后端吸入；而在图-喷头中，其高压气体是从喷头的后端进入，有的是一股气体，也有分成几股从不同方向同时进入的，其药液则从喷头的前下方吸入。其二，因其构造不同，其气液比调节方法也不同。这类喷头使用时可根据使用者的具体要求，对进入喷头的高压气体和液体的量进行调节，以得到不同尺寸的雾滴。如图-所示喷头，要得到细雾滴，就必须增大其气液比，而这主要依靠适当选用喷头体和喷头帽的间隙来实现；而在图3-2所示喷头中，要想调节进入喷头体的气液之比，则必须在输气、输液通道上加上阀门来实现。 1高压进气道2药液输送道1后端盖2高压进气道3喷头体 3喷头体4涡流室5喷头帽4药液输送道5涡流室6喷孔图61喷头设计方案（一）图62喷头设计方案（二）考虑到喷头、药箱的配置及整机的结构形式，本研究所用喷头基于设计方案（二）经过进一步的改进，其结构设计如图6-3所示。在设计方案（二）中，仅有从高压进气道2进入的气体，在喷孔6附近形成负压，将药液从药液输送道4吸入涡流室5,混合、雾化后喷出，而在图6-3中，除此之外，还有两股高压气体分别从高压进气道4和与其对称的另一进气道沿切线方向进入涡流室，这两股气流主要起雾化药液的作用。6.1.2 喷头雾化的工作原理该机所用喷头为双流体喷头，此类喷头采用的是气力雾化原理，利用高速气流和液流的相互作用使其碎裂，进而形成雾滴，一般说来，靠空气动力使液体雾化的机理较为复杂，目前其雾滴形成机理尚无明确解释。然而，双流体喷头的内部结构所可能产生的雾化过程，倾向于将液流首先变成薄膜，然后由液体所受各种力间的相互作用，导致水力的不稳定性，从而使薄膜直接或间接地破裂而产生雾滴。据此，双流体喷头的雾化过程可作如下描述:高速气流在喷头体内运行过程中，由于气道直径骤然减小，导致气流的加速，故在喷口处形成真空度，药液沿进液通道被吸入喷头体中。气流与液流的速度比大于1或更大时，由于气流液流界面上存在的粘附力，液体以薄壳状态被拉出，与此同时，从涡流室两侧切向进气道导入的雾化气流对液流冲击、破碎，液体因受到不同方向气流的作用，故在液体薄膜表面引起扰动，且产生许多凸点和凹点，高速气流继续使这些突出点产生变形，把它们从液体薄膜中拉出液丝， 液丝在气流各种方向力的持续作用下，直径缩小到一定极限，进一步崩溃而形成雾滴。气流速度越大，所形成的液丝直径越小，液丝存在的时间也越短，从而产生细小雾滴，这一过程是在瞬间完成的，液流一经喷头后便被破碎成细小的雾滴。研究结果表明，喷头雾化性能试验的因素筛选应考虑气体压力和流量、液体压力和流量和喷头具体的结构参数。6.1.3 双流体喷头的结构特点及工作原理1. 高压进气道（形成负压）2. 喷头进气孔3. 喷头体4.高压进气道（雾化气流）5.密封圈6.喷头片7. 涡流室8. 药液输送道9. 喷头帽图6-3所选喷头设计方案图6-3为双流体气力式喷头的结构简图。其主要由喷头体3、涡流室7、喷头帽9、进气口1、 4和进液口8等组成。整个喷头由金属材料制成，为防治被药液腐蚀，喷头外表面、喷头帽及气、液通道均匀镀锌，内有一个液流通道和三个气流通道，其中一进气管道位于喷头体的后端，从中导入的气体，主要是用来在喷口附近形成负压，以吸入药液，另外两个切向进气管道则位于喷头体前端的涡流室，从中导入的气体，主要是对吸入的药液进行雾化，以得到较细的雾滴。工作时，首先由压缩机产生的压缩空气沿高压进气道1进入喷头体中，因其在中心通道边高速旋转，边沿喷孔轴向前进，故进入涡流室7，在喷孔附近形成局部真空，将药液沿输液道8吸入涡流室7，此时压缩空气和液体在涡流室内混合产生雾滴。同时从切向进气口4和与其对称的另一切向进气口导入压缩气体，对雾滴进行撞击雾化，并推动其以高速喷出。再由轴流风机产生的高速气流对其进一步冲击、破碎，使其雾化成极细颗粒，并最终吹送至目标物上。6.1.4 双流体喷头主要参数选择（1）气体压力选择气力雾化原理就决定了气体压力是双流体气力式喷头设计的关键参数之一。由气力式喷头的雾化原理可知，气体压力越大，液滴受到的外界压力越大，液滴的平衡状态越容易遭到破坏，形成的雾滴直径就越小。同时，随着气压的增大，气体动能、气流速度和气流液流速度比均增大，所得的雾滴直径减小。考虑雾化性能，兼顾气源设备的普遍使用性能，气体压力选为0. 15Mpa-0.3Mpa间，其具体数值根据试验再作调整。（2）喷孔直径喷头片嵌入喷头帽之中，和喷头体一起构成喷射雾流的主要通道，孔所处的特殊位置，使其直径大小在一定程度上影响雾滴尺寸的大小，文献表明，喷口直径选择为0.7mm、1.3mm、1.6mm，最终其数值由试验确定。（3）液体压力药液依靠气流运动产生的负压吸入喷头，在不同方向气流和药液的相互作用下，粉碎雾化成较小尺寸的雾滴。决定药液喷射的是液体喷孔处的真空度，因而液体压力也可能影响喷头的雾化性能。此参数不确定性较大，拟以试验确定其参数值。6.1.5 风机的设计轴流风机在植保机械上应用较为广泛，与离心式风机相比，轴流风机具有风量大、效率高、风速柔和均匀、喷洒范围大及射程较远等优点。（1）设计要求 流量:=1.26m3/s=4545m3/h出口风速:Cc=40m/s转速:n=1450rpm效率:=80密度:=1.2kg/m3（2）设计计算(按通用风机粗略估算)动压；出口静压损失：叶轮外径（取）：叶轮内径：壳体进气孔直径：采用叶轮为前弯曲叶片，叶片数：（片）取前弯曲叶片 ,当比值较小时取较小K值）叶片宽度： 壳体宽度： B0.885D0=0.8850.30=0.265m壳体出口高度： SB=0.265m壳体出口尺寸： BS=0.2650.265=0.07所需功率： 风机结构示意图如图6-4所示。1.集流器2.整流罩3.叶轮4.后导叶5.扩压筒6.导流体图64轴流风机的结构示意图6.1.6 摇摆机构的设计（1）设计要求摇摆机构的设计要求有三个:其一，样机喷射部件、药箱等要能在一定角度内往复摆动，这主要是为了施药均匀一致，防止漏喷现象的发生；其二，样机摆动部分的旋转角度能根据实际施药环境调节；其三，摇摆机构必须具有一定的承载能力，以完成其上部摇摆构件的升降运动。（2）电机选择设计要求样机喷射总成能在一定角度内往复摇摆运动，而这些动力都来自于电机，因此所选电机必须能实现正反两方向的转动。根据温室内作物具体的栽培情况，要求喷射总成的摇摆速度能够随时调整。在作物带较窄或者只有部分作物要求施药的情况下，不需要其作摇摆运动，只是完成直喷即可，此时电机的转速必须为零；而在另外一些场合，则要求喷射部件能以某一确定的速度来回转动，如根据作物带宽、施药量的大小、喷雾射程、雾滴分布的均匀性及工作效率等因素选定其摇摆速度的快慢，因此所选电机必须能在一定范围内实现调速。但从总体上要求电机的转速要低。另根据电机具体的使用、安装条件来选择。如考虑为使整机的结构紧凑、要求电机的外形及安装尺寸小、且能竖装、选常用电源等因素。综合各种使用要求，最后选定TYV-90单相交流调速电机，其输出转速为15r/min，功率为90w，能实现顺时针、逆时针两方向转动，其三线接线如图6-5所示。另选定配套减速器，其最低转速可从零开始，又因选定的齿轮传动比i为3，故喷射部件的摇摆转速可实现无级调速，其最高转速为5r/min，这可由具体的喷雾要求来决定。图6-5三线接法6.1.7 结构形式的设计（1）轴承连接形式设计轴承连接部件是样机能否实现既定摇摆运动及升降运动的关键部位，它起着承上启下的作用，根据设计要求，这部分构件一方面必须具有一定的承载能力，能够使其上部的药箱、风机及喷射总成完成所要求的升降运动，另一方面还必须实现摇摆部件的旋转运动。如图6-6 所示，轴承连接着升降机构和摇摆机构，升降运动主要是由气缸来完成的，因此这部分连接件首先要与气缸的活塞杆装配，为增大其接触面积，即增强样机上部构件运动的稳固性，采用一凸台连接，其下端与气缸活塞杆用螺纹连接，其上端伸出的细轴则和轴承装配。样机摇摆部件的重量都压在此构件上，故在此选用推力轴承4，和其装配的连接件有轴承外套筒3、轴承隔套筒5、轴承压盖7和轴承上端盖11，这样即使摇摆部分作升降运动也不会将轴承连接件压溃。这部分零部件的结构设计是喷射部件摇摆得以实现的关键，因此，必须解决轴承转动部分与样机上部喷射总成的连接问题。如图6-6所示，连接板9以上构件为药箱支架，药箱支架与风机支架相连接，而喷头则安装在风机出风口前端，因此，要使该机喷射总成转动，就必须将连接板9和轴承转动部分相连接。由图可知，轴承外套筒3沿推力轴承4外圈转动，所以要想最终实现喷射部件的转动，必须将连接板9和轴承外套筒3连接，这里考虑到安装、拆卸方便及连接的牢固性，用连接螺栓10将连接板9和轴承外套筒3相连接。基轴（活塞杆）油封毡圈轴承外轴筒圆锥磙子轴承轴承隔套筒进油孔轴承压盖调整垫片连接板连接螺栓轴承上端盖轴承固定螺栓纸垫图6-6轴承连接件总成（2）传动机构的设计这里所用的传动构件主要是渐开线直齿圆柱齿轮，根据己设计轴承传动部分的尺寸及已选定电机的安装尺寸，可确定出两圆柱齿轮间的中心距a为80。模数是设计、制造齿轮的重要参数，为了便于设计和加工，根据己选电机的输出轴尺寸，从齿轮模数系列(GB1357-87)中选择模数m为2。因在此设计的是一对用于减速的啮合齿轮，考虑到强度与装配尺寸要求，确定其传动比i为3。故确定参数为:中心距a= （6-1）摸数m=2（6-2）传动比（6-3）根据上面所列公式，可推算出两齿轮的齿数:Z20,及Z2=60，由表 6-1 所列公式可推算出两直齿圆柱齿轮各几何要素的尺寸，可知主动齿轮即小齿轮分度圆直径d= 40mm，从动齿轮即齿圈分度圆直径d2= 120mm。表6-1直齿圆柱齿轮各要数的尺寸计算名称代 号公 式齿 根 高haha=m齿 顶 高hfhf=1.25m 齿 高hh=2.25m分度圆直径齿顶圆直径ddad=mzda=m(z+2)齿根圆直径dfdf=m(z-2.5) 因小齿轮与电机输出轴直接装配，故其形状为标准的渐开线直齿圆柱齿轮。而从动轮齿圈则要与轴承外套筒装配，其结构则要由具体的设计要求来确定。根据设计要求，样机上部的风机、喷射部件及药箱等要作往复摇摆运动，以使雾滴均匀地弥散在作物上，而要求作摇摆运动的这些部件又与轴承的外套筒固定在一起，因此要实现摇摆运动，必须使轴承外套筒转动。电机通过输出轴、小齿轮将动力传递给齿圈，进而带动轴承外套筒，所以齿圈必须和轴承外套筒固定，考虑到两者过盈配合或者是焊接都易使齿圈变形，导致运动的不精确性，故采用螺栓连接，如图6-7所示，为保证其安装精度，4个螺孔沿.齿圈.沉孔.个固定孔均布图6-7齿圈结构设计图圆周均匀分布。（）摇摆角度的调整温室的结构、形状各异，且暖室内所栽培作物的分布状况不一，因此要求药液喷射的角度或幅度能根据具体情况来调节。在此，采用行程开关和限位挡片来实现此目的，其工作原理简图如6-8所示。1.轨迹槽片.轨迹槽.限位挡片B.限位挡片固定螺栓螺母.药箱托架（同图连接板）.药箱支架护圈.行程开关A.限位挡片A图6-8行程开关轨迹槽根据设计要求，分析图6-8所示的结构及其连接件可知，图中的药箱支架护圈6共有四个作用，其一，挡圈上部连接着风机支架，其主梁还可固定药箱的位置；其二，挡圈中部结构即药箱托架5，直接承载着药箱，结合图3-6，这里的药箱托架亦即连接板9,整机的摇摆部件全部通过其与轴承外套筒的螺栓连接才得以实现摇摆转动；其三，挡圈下折部分主要是遮挡轴承连接件、齿轮传动机构及电机等构件，以避免药液喷洒到这些构件上引起腐蚀或者短路等故障；其四，挡圈的最下端还可以与轨迹槽片1构成行程开关轨迹槽2，其中轨迹槽片和挡圈可通过连接件固定。如图所示，轨迹槽内固定有3限位挡片B和8限位挡片A，这两个挡片是通过螺栓螺母紧固在轨迹槽中的，其紧固位置可根据实际喷射要求确定。而行程开关的位置则必须是固定不变的，可将其定位在电机安装板(安装板固定不动)上，为保证喷射部件在最大角度内旋转，将两个行程开关固定在一起，亦即两个触头的位置接近。喷雾时，首先根据实际工作要求，确定施药喷幅，其具体的摇摆角度可由两个限位挡片在轨迹槽中的紧固位置来控制，然后启动电机，带动喷射部件产生某一方向的转动，当行程开关的触头一旦碰触了与其对应的限位挡片，将自动断开电路，沿此方向的运动将被停止，同时沿相反方向的电路启动，电机开始反方向运转。同理，这一方向的转动可由另一限位挡片和相应的行程开关控制，这样可实现在一定角度内的往复运动。如需更改其摇摆角度，可通过改变限位挡片在轨迹槽中的紧固位置来实现。行程开关的控制电路如图6-9。 图6-9行程开关的控制电路图1） 设计要求升降构的设计要求有两个:一是必须具有一定的强度，能够支撑其上部风机、喷射总成、药箱总成等零部件的重量，并且还能够承受摇摆机构运动时所带来的附加冲击力；二是必须具有一定行程，能根据不同农作物不同生长阶段的高度及时调整喷雾高度。以上两个要求，在实际调研的基础上，初步确定选用气缸或油缸为升降部件，这样实际操作起来较简单、省力。考虑到该机是在暖室有限的空间内使用，并且其为一独立的设备，虽选用油缸会使升降平稳一些，但其附加设备较多，给整机的移动带来不便；又考虑到该机所用的双流体喷头为气力喷头，已选用空气压缩机为气流源，故在此选用气缸为升降的动力装置。2） 设计计算(1)活塞直径的确定根据设计要求，升降机构必须承载其上部所有的零部件，包括轴流风机、喷射部件、药箱及药液、轴承连接部件、摇摆机构和各部件之间的所有连接件等，因此活塞的推力至少要大于这些零部件的总重量Q，这里Q的取值约为600N，选择1.5为备用系数。试验选定的空气压缩机能提供的最大压力为 0 .75MPa，参考有关文献，两相流喷雾技术最佳空气压强为0.150.3MPa,在此选用0.2MPa，因此活塞横截面面积的最小值可由公式算出:，由此可推算出活塞最小直径：S=R2,=61.8 (2)气缸直径的确定通过上一步的计算可知活塞直径即气缸内径的最小取值为61.8m m,查阅液压缸气缸内径系列参数表(GB2848-80 )选定气缸内径为80mm,缸筒壁厚为lOmm，则气缸直径确定为l00mm.缸筒材料为HT150。(3)活塞行程的确定由于该机采用双流体喷头，得到的雾滴细，其在轴流风机的吹送之下到达施药目标，又因暖室内环境封闭，极少受自然条件的限制，因此该机主要靠风机气流作用使雾滴弥散来提高其分布均匀性，从而达到提高药效的目的。所以，整机的喷射高度要能根据农作物实际的分布及生长情况进行调节，即要求气缸活塞必须具有一定行程。考虑到暖室的高度、不同高度农作物的施药要求，以及根据农作物的栽培情况，在此确定活塞行程为300mm，喷射部件离地面高度1500 1800mm。为保证升降部分达到一定高度后的稳定性，在汽缸上端加一定位手柄。7 喷雾质量的检查 喷雾质量的检查项目，主要有雾滴在作物上的覆盖密度、雾滴均匀程度和施药量等。 雾滴覆盖度的检查方法是：作业前，在作物上隔一定距离（包括沿幅与行走方向，作物的上、中、下部），夹上一些白纸片。在药液中渗入0。2%印刷油墨蜡红（加入油剂农药）或染衣的红染料（加入水剂农药中）。喷药后取回白纸片，检查每平方厘米上雾滴数量与雾滴分布均匀程度，是否符合要求。超低容量喷雾一般以每平方厘米面积上有810个雾滴不有效喷幅边界。找出喷头最远处每平方厘米上约有810个雾滴的白纸片位置。此纸片的位置到喷头的距离，即为有效射程（喷幅）。8 总结 本文对基于双流体喷头的暖室电动喷雾机的设计和性能测试进行了介绍，我在原有手动背负式喷雾器的基础上，确定了整机方案并参与设计了主要功能部件的结构；调整并确定了试验方案，进行了暖室电动喷雾机的性能测试试验并记录和总结试验数据。从而得到结论采用辅助气流输送雾滴、气流源为空气压缩机的轴流风机，具有风量大、效率高、风速柔和均匀、喷洒范围大及射程较远等优点；选用调速电机调节摇摆速度、并利用反向行程开关调节摇摆角度的，能带动喷射部件在一定角度内、有一定转速的旋转摇摆机构，满足了不同作物、不同栽培情况及提高雾滴分布均匀性、沉积性的施药要求；用气缸为主要构件，能调节喷射部件高度的升降机构，既可以起到整机支架的作用，又可方便进行升降、固定控制。在这样的喷雾机器下，才可以更好的服务于农业生产。 参考文献1 黄鹤汀.机械制造技术.机械工业出版社 .19982 魏康民.农业机械技术. 西安电子科技大学出版社.20013 梁炳文.机械加工工艺与窍门.机械工业出版社.19974 吴宗泽.机械结构设计.机械工业出版社.19885 吴永健.机械零件工艺造型技术 .宇航出版社 .200421