【摘 要】
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大豆玉米带状复合种植是大豆和玉米兼容发展、解决我国粮食安全卡脖子难题的重要技术途径。2022年农业农村部将在全国16个省份推广该模式1500万亩以上,以着力提高大豆种植面积和产能。田间除草机械化是该种植模式全程机械化的关键环节之一,目前常规植保机具难以满足大豆玉米分带同步施药农艺要求,制约了该种种植技术的推广应用。针对上述问题,本文设计了一种大豆玉米分带喷杆喷雾机,通过设计双喷雾系统、防飘移装置等
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大豆玉米带状复合种植是大豆和玉米兼容发展、解决我国粮食安全卡脖子难题的重要技术途径。2022年农业农村部将在全国16个省份推广该模式1500万亩以上,以着力提高大豆种植面积和产能。田间除草机械化是该种植模式全程机械化的关键环节之一,目前常规植保机具难以满足大豆玉米分带同步施药农艺要求,制约了该种种植技术的推广应用。针对上述问题,本文设计了一种大豆玉米分带喷杆喷雾机,通过设计双喷雾系统、防飘移装置等实现了大豆、玉米同步施药及减少药害的作业过程,并开展样机田间分带施药效果试验研究。研究结果为分带同步施药植保机械的研制及生产应用提供理论和技术支撑。主要研究内容如下:（1）整机结构设计。结合农艺要求,确定了与（4～6）行大豆带和2行玉米带复合种植模式配套的喷杆喷雾机性能参数设计指标。主要设计了双喷雾系统、大豆玉米带间防飘移隔板、轮距调整装置、底盘机架等。通过计算选型,确定液泵、药箱、喷头类型、喷头数量等关键部件参数。利用Fluent对机具不同气流速度条件下雾滴飘移仿真,确定大豆玉米带间防飘装置的长度为1.5m。（2）多喷头组合方法优化试验。依据农艺和喷雾性能要求,选用80°扇形防飘偏心喷头与110°扇形防飘喷头组合方式,采用响应面设计方法,对大豆玉米带间及大豆带间喷头组合方法进行试验研究。结果表明:喷雾高度、大豆带边喷头间距和两作物喷头间距分别为54cm、54cm和34cm时,沿喷杆方向喷雾量分布均匀变异系数最小为10.74%,满足作业要求。（3）底盘机架静动态仿真分析。以设计的分带喷杆喷雾机的底盘机架为研究对象,运用ANSYS Workbench软件建立底盘机架的有限元模型,对底盘机架分别进行水平弯曲和极限扭转工况的静态特性分析,分析结果表明:机架处于极限扭转状态下受到应力最大为239.09MPa,最大变形尺寸为12.18mm,底盘机架的强度和刚度满足材料的屈服极限要求。利用有限元软件对底盘机架进行了模态分析,底盘机架的前六阶固有频率在34～65Hz之间,不在常见的激励频率范围内,避免发生共振现象。（4）样机田间作业效果试验研究。主要包括双喷雾系统雾滴带间飘移试验、通过性试验和喷头流量均匀性试验。试验结果表明:双喷雾系统雾滴跨带飘移量随作业速度增加而增大,当作业速度为4km/h时,大豆药液雾滴跨带飘移到玉米带的平均覆盖密度为1.57个/cm~2、玉米药液雾滴跨带飘移到大豆带的平均覆盖密度为0.84个/cm~2;作业速度为5km/h时,大豆、玉米雾滴跨带飘移平均覆盖密度分别为2.68个/cm~2和2.11个/cm~2;作业速度达到6km/h时,大豆、玉米雾滴跨带飘移平均覆盖密度分别达到9.60个/cm~2和5.54个/cm~2,飘移雾滴显著增加,存在产生药害安全隐患,因此分带喷杆喷雾机田间作业速度应不高于5km/h。整机的通过性和喷头流量分布均匀性均满足国家标准。
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