3WP—650型自走式噴桿噴霧機(jī)的研制

王建民 陳劍南 聞祥

[摘 要] 自走式噴藥機(jī)是當(dāng)今高桿農(nóng)作物后期田間管理的理想機(jī)具。為此，通過(guò)對(duì)噴藥機(jī)總體及主要部件的優(yōu)化設(shè)計(jì)，達(dá)到農(nóng)藝要求，為農(nóng)作物高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)提供技術(shù)支撐。

[關(guān)鍵詞] 農(nóng)業(yè)工程 噴藥機(jī) 設(shè)計(jì)

[中圖分類號(hào)] S23 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1003-1650 （2016）04-0202-01

近年來(lái)，隨著施肥技術(shù)的發(fā)展，葉面施肥作為強(qiáng)化作物營(yíng)養(yǎng)和防止某些秧素病狀的一種施肥措施，已得到大量推廣應(yīng)用。實(shí)踐證明，葉面施肥具有肥效快、肥料利用率高、用量少等有點(diǎn)。然而，目前市場(chǎng)上應(yīng)用較為普遍的牽引式或背負(fù)噴桿噴霧機(jī)由于通過(guò)高度受限，不能用于噴施葉面肥，條件較好的農(nóng)墾部門采用飛機(jī)航化作業(yè)，或采用進(jìn)口大型自走式噴霧機(jī)作業(yè)。但我國(guó)農(nóng)村大部分地區(qū)受經(jīng)濟(jì)條件和地塊規(guī)模限制，對(duì)于葉面肥的噴施只能采用人工背負(fù)式手動(dòng)噴霧機(jī)進(jìn)行作業(yè)，不僅勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低，還存在藥物中毒的危險(xiǎn)。為此，筆者參與設(shè)計(jì)了一款適合農(nóng)村使用的3WP-650型自走式噴桿噴霧機(jī)，并通過(guò)了省級(jí)推廣鑒定和國(guó)家強(qiáng)制性產(chǎn)品認(rèn)證。該機(jī)可為玉米、高粱、甘蔗等高桿作物全過(guò)程噴施藥物和肥料。

1 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3WP-650型自走式噴桿噴霧機(jī)由機(jī)架、前橋、后橋、發(fā)動(dòng)機(jī)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、藥箱架、駕駛室、藥箱、邊減箱、液壓泵、液壓操控系統(tǒng)、藥液泵、藥液操控系統(tǒng)、噴桿架、噴桿總成、行走輪、導(dǎo)向輪等部分組成。

2 工作原理

發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)三角皮帶將動(dòng)力傳輸?shù)阶兯傧溥B體后橋，后橋兩端上的主動(dòng)鏈輪通過(guò)套筒滾子鏈將動(dòng)力傳輸?shù)叫凶唑?qū)動(dòng)輪同一根軸上的被動(dòng)鏈輪，實(shí)現(xiàn)機(jī)組的行走運(yùn)動(dòng)；發(fā)動(dòng)機(jī)上的三角帶輪的另外兩個(gè)角帶槽通過(guò)三角帶將動(dòng)力傳輸給液壓泵，實(shí)現(xiàn)液壓缸的工作動(dòng)作；變速箱離合器帶輪的另外兩個(gè)角帶槽通過(guò)三角帶將動(dòng)力傳遞給藥液泵，藥液泵將藥液從藥液箱經(jīng)過(guò)濾器吸入藥液泵，加壓后經(jīng)調(diào)壓閥進(jìn)入分配閥，并分別進(jìn)入五段噴桿及回藥管，進(jìn)入噴桿的藥液經(jīng)防滴閥，過(guò)濾網(wǎng)，由噴頭霧化后噴出。通過(guò)調(diào)節(jié)調(diào)壓閥的開(kāi)度?？烧{(diào)控回液攪拌流量和工作壓力，工作壓力可由分配閥上的壓力表讀出。

3 噴藥機(jī)主要部件設(shè)計(jì)

3.1 功率、速度的確定

3.1.1功率。根據(jù)機(jī)組的結(jié)構(gòu)質(zhì)量和工作速度以及功率儲(chǔ)備，大致確定機(jī)組的行走功率為7KW，藥液泵的功率為5.5KW，液壓齒輪泵的功率為7KW，但屬于間歇式工作。發(fā)動(dòng)機(jī)選常柴L24型柴油機(jī)，標(biāo)定功率17KW，額定轉(zhuǎn)數(shù)2000r/min。

3.1.2速度。根據(jù)農(nóng)藝作出要求，速度確定為4—10Km/h.本機(jī)選用農(nóng)用三輪運(yùn)輸車變速箱連體后橋，行走動(dòng)力傳遞路線為發(fā)動(dòng)機(jī)→變速箱連體后橋→邊減主動(dòng)鏈輪→邊減被動(dòng)鏈輪→行走輪。所選用的連體變速箱四個(gè)前進(jìn)檔的傳動(dòng)比分別為：39.69、17.4；10.08、6.57，行走驅(qū)動(dòng)輪選用7.5—20人字花紋橡膠輪。

3.2 三角帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)

發(fā)動(dòng)機(jī)與變速箱離合器之間的傳動(dòng)為三角帶傳動(dòng)，離合器的外徑為240mm，根據(jù)變速箱的傳動(dòng)比及行走驅(qū)動(dòng)輪的工作速度，發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪輸出端的三角帶輪外徑確定為90mm，由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》查，四根B型三角帶即可達(dá)到所傳遞的功率需要。此時(shí)的傳動(dòng)比為2.875.考慮到液壓泵和藥液泵的動(dòng)力需要，小帶輪設(shè)計(jì)為六槽輪。

3.3 邊減箱滾子鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)

3.3.1根據(jù)行走驅(qū)動(dòng)輪行走速度，選擇鏈輪Z1、Z2和傳動(dòng)比i。根據(jù)各檔位的傳動(dòng)比和行走驅(qū)動(dòng)輪幾何尺寸以及工作速度的需要，確定傳動(dòng)比i=2。由于鏈條節(jié)數(shù)常為偶數(shù)，考慮到均勻磨損，鏈輪齒數(shù)一般應(yīng)取奇數(shù)，經(jīng)查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》小鏈輪齒數(shù)為15，大鏈輪齒數(shù)為15×2=30。

3.3.2傳動(dòng)鏈節(jié)距。由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》查小鏈輪轉(zhuǎn)數(shù)100—120r/min，采用16A型鏈條，節(jié)距t=25.4mm。

3.3.3傳動(dòng)鏈中心距、節(jié)數(shù)。根據(jù)機(jī)體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)尺寸，取中心距1200mm，經(jīng)計(jì)算，鏈條節(jié)數(shù)為124節(jié)。

3.4 機(jī)架設(shè)計(jì)

考慮到噴藥機(jī)作業(yè)的通過(guò)性能，機(jī)架的形狀設(shè)計(jì)成門字形，在其上方固定發(fā)動(dòng)機(jī)，變速箱及后橋，后橋兩端連接邊減箱，在機(jī)架的后方連接平行四桿機(jī)構(gòu)，用于掛接噴桿，機(jī)架的中間正前方連接駕駛室，正前方向兩側(cè)連接前橋，而中間兩側(cè)安裝藥箱。根據(jù)各部分的重量和幾何尺寸，經(jīng)過(guò)計(jì)算，機(jī)架用10號(hào)槽鋼，后橫梁用22號(hào)槽鋼焊接而成，為減少焊接變形，要求采用二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊分段焊接，并進(jìn)行整體退火處理。

3.5 駕駛室設(shè)計(jì)

噴藥機(jī)上的駕駛室除了達(dá)到其他自走式農(nóng)業(yè)機(jī)械駕駛室安全方面、人機(jī)工程學(xué)方面的要求外，還要達(dá)到密封性要求，做到機(jī)組工作時(shí)農(nóng)藥氣體和液體對(duì)駕駛員不產(chǎn)生滲透危害?；谏鲜隹紤]，設(shè)計(jì)了全視野鋼化玻璃式駕駛室，前擋風(fēng)玻璃采用大弧度造型，以便對(duì)機(jī)組正前方和下方的觀察，后視窗也采用大圓弧造型以便對(duì)作業(yè)效果的觀察。前擋風(fēng)玻璃的最小曲率半徑為750mm，后視窗的最小曲率半徑為900mm，鋼化玻璃厚度為8mm。

3.6 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

噴藥機(jī)上的液壓元件包括液壓泵、操縱閥、噴桿升降油缸、噴桿折疊油缸、轉(zhuǎn)向油缸、全液壓轉(zhuǎn)向器等。

根據(jù)系統(tǒng)流工作情況，液壓泵選用CBN—310E型齒輪泵，兩支噴桿桁架升降液壓缸選用ZGI—E25×500型油缸，四只桁架折疊液壓缸選用ZGI—E20×250型油缸，轉(zhuǎn)向液壓缸選用SGI—E22×200型油缸，全液壓轉(zhuǎn)向器選用BZZI—E100C型，三路操控閥選用ZSI—L20E型。

4 主要技術(shù)參數(shù)

機(jī)具型號(hào)：3WP—650；傳動(dòng)方式：機(jī)械傳動(dòng)；發(fā)動(dòng)機(jī)功率（KW）：17.64；藥箱容積（L）：650；噴幅（m）：11；作業(yè)速度（km/h）：4—10；一般制動(dòng)：后輪液壓盤式；手剎制動(dòng)：盤式；轉(zhuǎn)向：液壓助力；轉(zhuǎn)彎半徑（m）：3；輪距（m）：2.1—2.6（可調(diào)）；地隙（m）：1.4；噴桿作業(yè)高度（m）：0.6—2.8；整機(jī)重量（kg）：1200；駕駛室：密閉。

5 結(jié)論

3WP-650型自走式噴桿噴霧機(jī)結(jié)構(gòu)新穎，工作可靠，是防治玉米等病蟲(chóng)害和高桿作物噴施葉面肥料的理想機(jī)具，具有工作效率高、機(jī)具投資少及回報(bào)率高等優(yōu)點(diǎn)，它的推廣應(yīng)用可以使農(nóng)民從繁的體力勞動(dòng)解放出來(lái)，是一款適合農(nóng)村現(xiàn)階段經(jīng)濟(jì)水平的優(yōu)良機(jī)具。有著廣闊的市場(chǎng)前景。