噴霧機噴霧系統的穩壓設計與試驗

李國祥，任志強

（新疆科神農業裝配科技開發股份有限公司，新疆　石河子 832000）

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噴霧機噴霧系統的穩壓設計與試驗

李國祥，任志強

（新疆科神農業裝配科技開發股份有限公司，新疆石河子 832000）

摘要：噴霧機在拖拉機驅動下，在噴施藥物過程中，由于隔膜泵自身的脈動工況，使得噴霧系統產生輕微的壓力脈動，造成噴頭壓力不均衡，施藥不均勻，不能做到恒壓施藥。為此對噴霧系統進行穩壓設計是很有必要的。本文論述了蓄能器選型計算和現場試驗，通過加裝蓄能器，可恒定噴霧系統的壓力，對提高施藥的均勻性有一定輔助作用，同時也為加快推進精準施藥噴霧機的發展提供了依據。

關 鍵 字：噴霧系統；穩壓設計；試驗

ofdiagram pump，thisproblem will result in disproportion ofthe nozzle pressure and will affect the spraying effect.Therefore，

the pressure stabilization design for spraying system isvery necessary.Thistext discussesthe lectotype calculation and field test

on accumulator，the result indicatesthat，through installation of accumulator，spraying system pressure can be stabilized，it can

also improve the spraying effect and provide a basisfor pushing the development ofprecision sprayer forward.

0　引言

影響噴霧均勻性的因素很多；包括風速、噴霧機行走速度、噴頭類型、藥液比例、噴頭距離目標高度和霧滴直徑等。其中噴桿中的藥液壓強影響因素主要是拖拉機后輸出軸的轉速波動引起藥液在噴桿中壓強波動和隔膜泵自身的脈動，同一噴桿中單個噴頭的流量的阻塞造成其它噴頭的壓強突然變化。為此本設計改進了噴霧系統，加裝了蓄能器裝置，恒定了藥液在噴桿中的壓強，并通過試驗進行檢驗。

1　噴霧系統結構及工作原理

噴霧系統由藥液箱、容器清洗噴嘴、三通閥、過濾器、隔膜泵、蓄能器、溢流閥、調壓閥、壓力表、管路控制器、頂噴、吊噴等組成。

該系統主要由拖拉機提供動力給隔膜泵，隔膜泵再把藥液通過管路輸送到頂噴和吊噴噴頭。藥液回路有三個部分組成，分別是容器沖洗裝置、回流攪拌機構和調壓回路。容器沖洗裝置主要作用是藥液通過管路輸

圖1　噴霧系統

2　蓄能器的設計

2.1蓄能器的選擇

蓄能器的種類主要分為彈簧式和充氣式兩種，其中充氣式蓄能器又可分為氣瓶式、活塞式、氣囊式以及隔膜式等多種類型。本噴霧系統采用的是氣囊式蓄能器（圖2），它的氣囊慣性小，反應靈敏，響應頻率高，不易泄露，比較適合用于存儲藥液。

圖2　氣囊式蓄能器結構

圖3　蓄能器總容積V的計算圖表

2.2蓄能器吸收脈動的計算

式中 p1、p2—氣體壓力；V1、V2—氣體體積；n—多變指數，其數值由氣體工作條件所確定。當氣體在等溫條件下工作，n=1；當氣體在絕熱條件下工作，n=1.4；R—氣體常數；T—熱力學溫度。

當蓄能器選定后，隨著噴霧系統工作壓力增大，液壓質量變大；系統工作壓力變小，液壓質量減少。液壓等效質量方程：

式中 p—系統工作壓力；ρ—藥業密度；n—多變指數（同上）。

由上式可知，蓄能器充氣壓力確定之后，當充氣壓力增大，蓄能器等效液壓質量也隨之增大。

蓄能器氣腔—液腔的等效阻尼比公式：

式中 Ba—液體阻尼系數；Ca—氣體阻尼系數；kx—蓄能器模型等效彈簧系數；ma—液腔流體質量。

蓄能器的容積確定之后，通過計算，最佳充氣壓力ζ為0.707時，蓄能器可以在最短的時間內最大程度上吸收系統壓力沖擊。

3　噴霧系統壓力測定試驗

測定噴霧系統的工作壓力時（圖4），將試驗臺主軸與隔膜泵相連，調節電機轉速的同時記錄噴霧機中壓力表的波動。將整個噴桿置于地面80 cm處；調節電機轉速為540 r/min，電機轉速平穩后，調節液壓閥，讓液壓表壓力顯示為0.3 Mpa，在隔膜泵上未加裝蓄能器的情況下測量液壓表數值，總共測量15次，然后在隔膜泵上加裝蓄能器，再次測量液壓表數值，總共測量15次。

圖4　噴霧系統試驗

通過試驗可知，在噴霧系統中壓力閥保持不變，隔膜泵轉速恒定的情況下，未安裝蓄能器時噴霧系統壓力在3.0±0.5 Mpa范圍內變化；安裝蓄能器后，噴霧系統壓力在3.0±0.2 Mpa的范圍內變化。

4　結論

（1）蓄能器對隔膜泵的脈動沖擊具有吸收作用。

（2）當設定蓄能器的充氣壓力值為系統工作壓力的90%，隔膜泵出口壓力為60%的時候，噴霧系統管路的穩壓作用達到最佳。

（3）試驗表明，隔膜泵的脈動對噴霧系統的壓力有很大的影響，加裝蓄能器為恒定噴霧系統壓力

起到重要作用，提高了噴霧機的施藥均勻性。

參考文獻：

［1］溫浩軍，康建明，王世國等.3WF-12型超寬幅噴桿式噴霧機的研究與試驗［J］.安徽農業科學，2013，41（12）：35～40.

［2］孔祥東，權凌霄.蓄能器的研究歷史、現狀與展望［J］.機床與液壓，2004，（6）：27～31.

［3］朱月秋，陳小兵.淺談我國植保機械的現狀與發展機遇［J］.農業裝備，2007，11（10）：10.

圖5　噴霧系統壓力分布對比圖

doi:10.13620/j.cnki.issn1007-7782.2016.01.007

中圖分類號:S491

文獻標識碼：A

文章編號：1007-7782（2016）01-0021-03

收稿日期：2016-03-03送到容器清洗噴嘴，直接把藥液均勻的噴射在藥箱內表面，沖洗殘留藥液或泡沫，同時起到泄壓的作用；回流攪拌機構作用是將隔膜泵的藥液通過溢流閥送到回流攪拌噴嘴并產生強大的液流，使藥箱里沉積的藥物與藥液充分混合；藥液通過調壓閥，多余的藥液由管路輸送回藥箱形成調壓回路，保證了整個噴霧系統壓力的恒定。

Pressure Stabilization Design and test on Spraying System of Sprayer

LI Guo-xiang，REN Zhi-qiang
（Xinjiang Keshen agricultural equipment science and technology developing limited company，shihezi，832000，Xinjiang，China）

Abstract:In the processof spraying，the spraying system will have a slight pressure pulsation due to the fluctuating condition

Key words:Spraying system；Pressure stabilization design；Test