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，通過對噴藥機(jī)總體及主要部件的優(yōu)化設(shè)計，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

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

近年來，隨著施肥技術(shù)的發(fā)展，葉面施肥作為強(qiáng)化作物營養(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。實踐證明，葉面施肥具有肥效快、肥料利用率高、用量少等有點。然而，目前市場上應(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，對于葉面肥的噴施只能采用人工背負(fù)式手動噴霧機(jī)進(jìn)行作業(yè)，不僅勞動強(qiáng)度大、效率低，還存在藥物中毒的危險。為此，筆者參與設(shè)計了一款適合農(nóng)村使用的3WP-650型自走式噴桿噴霧機(jī)，并通過了省級推廣鑒定和國家強(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程噴施藥物和肥料。

1 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計

3WP-650型自走式噴桿噴霧機(jī)由機(jī)架、前橋、后橋、發(fā)動機(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)動機(jī)通過三角皮帶將動力傳輸?shù)阶兯傧溥B體后橋，后橋兩端上的主動鏈輪通過套筒滾子鏈將動力傳輸?shù)叫凶唑?qū)動輪同一根軸上的被動鏈輪，實現(xiàn)機(jī)組的行走運動；發(fā)動機(jī)上的三角帶輪的另外兩個角帶槽通過三角帶將動力傳輸給液壓泵，實現(xiàn)液壓缸的工作動作；變速箱離合器帶輪的另外兩個角帶槽通過三角帶將動力傳遞給藥液泵，藥液泵將藥液從藥液箱經(jīng)過濾器吸入藥液泵，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，過濾網(wǎng)，由噴頭霧化后噴出。通過調(diào)節(jié)調(diào)壓閥的開度?？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

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)用三輪運輸車變速箱連體后橋，行走動力傳遞路線為發(fā)動機(jī)→變速箱連體后橋→邊減主動鏈輪→邊減被動鏈輪→行走輪。所選用的連體變速箱四個前進(jìn)檔的傳動比分別為：39.69、17.4；10.08、6.57，行走驅(qū)動輪選用7.5—20人字花紋橡膠輪。

3.2 三角帶傳動設(shè)計

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

3.3 邊減箱滾子鏈傳動設(shè)計

3.3.1根據(jù)行走驅(qū)動輪行走速度，選擇鏈輪Z1、Z2和傳動比i。根據(jù)各檔位的傳動比和行走驅(qū)動輪幾何尺寸以及工作速度的需要，確定傳動比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)計手冊》小鏈輪齒數(shù)為15，大鏈輪齒數(shù)為15×2=30。

3.3.2傳動鏈節(jié)距。由《機(jī)械設(shè)計手冊》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傳動鏈中心距、節(jié)數(shù)。根據(jù)機(jī)體結(jié)構(gòu)設(shè)計尺寸，取中心距1200mm，經(jīng)計算，鏈條節(jié)數(shù)為124節(jié)。

3.4 機(jī)架設(shè)計

考慮到噴藥機(jī)作業(yè)的通過性能，機(jī)架的形狀設(shè)計成門字形，在其上方固定發(fā)動機(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)過計算，機(jī)架用10號槽鋼，后橫梁用22號槽鋼焊接而成，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

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)組工作時農(nóng)藥氣體和液體對駕駛員不產(chǎn)生滲透危害?；谏鲜隹紤]，設(shè)計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

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：3WP—650；傳動方式：機(jī)械傳動；發(fā)動機(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：后輪液壓盤式；手剎制動：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)具投資少及回報率高等優(yōu)點，它的推廣應(yīng)用可以使農(nóng)民從繁的體力勞動解放出來，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。有著廣闊的市場前景。