植保機械動態特性對工作性能的影響分析

陳延龍

摘?要：植保作業是農作物健康生長的有效保證，現代化的大型植保機械在作業的過程中，容易受到多方因素的影響而降低實際的植保效果。通過分析噴藥架的振動和彈性形變對噴藥結果的影響，說明了幾種降低噴藥架動態特性對噴施效果的影響方案，供專業人士參考。

關鍵詞：植保機械;噴藥架;動態特性;彈性形變;抑制

中圖分類號：S49文獻標識碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2019.02.063

農業植保作業的效果由農藥效果、噴施工藝以及植保機械共同決定?，F階段我國的農藥研制技術已經比較成熟，但是植保機械的技術水平和噴頭的研制與發達國家還存在著一定的差距。現階段的發達國家的植保作業，更多以大型機械化噴施為主，植保機械上所應用的監測技術、電子控制技術以及衛星定位技術十分成熟，不僅使植保機械的工作更為可靠，還有效降低了農藥的浪費，并保護了生產環境。

相對而言，我國的農業機械無論在技術層面還是實際作業效果上仍較為粗放。盡管近年來農業機械的推廣與普及使大型植保機械的保有量逐漸提高，但我國自主生產的大型植保機械，在技術細節以及實際作業效果上仍存在較大的進步空間。

1?噴藥架動態特性對噴藥質量的影響分析

現階段，農業植保的主要作業方式就是噴霧作業，在大型農業植保機械上，農藥經過科學配比后，被快速輸送到噴藥架的每個噴頭位置，再完成農藥的噴施作業。根據噴藥機械類型的不同，其噴藥架體展開后的幅寬通常在20～30 m之間，更為先進的進口機械展開幅度還可能在30 m以上，這種寬幅的噴藥結構能夠在短時間內完成大范圍的農藥噴施作業，同時降低機械行走對農作物產生的影響。

由于農業生產的環境復雜，地表條件、氣候因素、機械性能等眾多因素都會對植保機械的作業效果產生影響。由于噴藥架體的展幅范圍大，農機在行進的過程中會不可避免地受到地形、速度變化等因素影響產生振動和彈性形變，這就使噴藥架體產生一定規律的動態特性。由于架體會不可避免的出現垂直方向的振動和成一定角度的擺動，這就破壞了理論上均勻的噴藥程度，導致噴頭噴出的藥液在局部范圍內出現缺失或過量的問題，從而達不到所需的植保效果，并在一定程度上增加了農藥殘留的危害。由于彈性形變的存在，導致噴頭與地表面之間出現偏差，這種偏差受到懸臂結構的影響，在噴藥架體的最末端影響最大，導致噴藥架末端的噴藥效果不佳且容易產生漂移。由于植保過程中會出現噴施量不足和漂移的問題，就會出現部分區域的施藥濃度達不到預防病蟲害的要求，農民只能通過增加噴藥量來達到全面預防病蟲害的目的，但同時也造成了農藥殘留的增加。

2?噴藥架動態特性的抑制方式

通過田間試驗和生產實際證明，噴藥架的振動是噴霧量不均勻的主要影響因素之一，由于寬幅的噴藥架體的懸臂長度大，在產生較大彈性形變的同時，造成噴霧不均勻的范圍也很大。實驗證明，在正常的噴霧高度下作業，當噴藥架出現0.3 m的振幅就能導致實際噴霧量偏離理論噴霧量高達3倍以上，因此，對噴藥架的動態特性產生的影響進行一定的抑制十分必要。

2.1?機械結構的抑制方式

采用主動懸架代替傳統的機械結構被動懸架，能夠有效降低振動對噴藥過程的影響。我國使用的大部分寬幅植保機械，在噴藥架與機架之間通常采用被動懸架的連接方式，即在兩者之間安裝彈簧及其他阻尼裝置，用來減少振動對噴藥架體的影響，這種方式由于結構簡單、生產制造成本低、維修方便而被廣泛使用，但由于其減振效果有限，無法滿足植保機械的展幅逐漸加寬的需求。因此，采用更先進的主動懸架能夠滿足更大型噴藥機械的使用要求，主動懸架在噴藥架和機架之間安裝了彈簧、可調阻尼器、傳感器、作動器和控制器等原件，通過對噴藥架彈性和振動變化量的檢測，將相關信號反饋給控制器，由控制器對阻尼系數進行調節，從而保證在不同的地形和振動的條件下，噴藥架變形量始終處于最佳狀態。

2.2?變量噴藥算法的控制方式

當噴藥架因振動發生彈性形變時，每個噴頭會因在噴藥架上未知的不同而產生不同的豎直位移和噴藥角度的變化，由于噴藥架整體性的緣故，不同振動下對噴頭所產生的位移量和角度變化量是呈現一定規律的。在現代化的變量噴藥控制方法中，通過調節每個噴頭的壓力能夠實現自由的控制噴藥壓力和噴藥量的技術要求，通過傳感器技術對噴藥架的振動和彈性形變進行檢測，并將有關數據進行換算，進而得到位移和角度變化對噴霧范圍產生的影響，在利用變量噴藥技術對產生影響的噴頭進行逐一的噴藥量彌補，以減小噴藥架體振動和形變產生的影響。

2.3?人工道路的控制方式

噴藥架體振動與形變產生的主要原因就是耕地表面不平導致的，針對大面積的農田建設供農機作業使用的硬化道路，能顯著改善農機行進過程中的平穩程度。大型噴藥機械在硬化道路上行駛也就避免了路面大幅度振動的產生，從根本上解決了噴藥架因振動和位移對噴藥效果產生的影響。但是，由于人工道路的造價高，在我國的基礎設施建設上還未得到普及，且由于大型噴藥機的展幅多種多樣，對硬化道路的間隔和適應性要求都比較高，因此，針對植保機械的硬化道路建設存在著一定的難度。