【摘 要】
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近年来,随着科学技术的进步以及大田作业喷雾模式的转变,以往手动便携式喷雾机由于功率小、喷幅窄和智能化水平低等因素,已无法满足新疆地区喷雾作业需求,逐渐被市场边缘化,失去了以往在喷药机中的主流地位。喷杆喷雾机因喷施效率高、喷洒质量好和可控性强等优点,以成为当前植保领域中最受欢迎的喷雾机型。这种植保机型的长喷杆在新疆大田施药过程中,极大的提高了作业速度和喷施质量。但是,喷杆太长,就会因不对称作业地面的
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近年来,随着科学技术的进步以及大田作业喷雾模式的转变,以往手动便携式喷雾机由于功率小、喷幅窄和智能化水平低等因素,已无法满足新疆地区喷雾作业需求,逐渐被市场边缘化,失去了以往在喷药机中的主流地位。喷杆喷雾机因喷施效率高、喷洒质量好和可控性强等优点,以成为当前植保领域中最受欢迎的喷雾机型。这种植保机型的长喷杆在新疆大田施药过程中,极大的提高了作业速度和喷施质量。但是,喷杆太长,就会因不对称作业地面的起伏变化导致喷杆发生偏转倾斜,造成喷雾分布均匀性下降,影响喷施效果,严重时会使喷杆末端触地,损坏喷杆,故对此类喷杆喷雾机必须设计姿态调节系统,使其保持喷杆相对于地面的正确位置。因此,为抑制喷杆的不规则运动,达到精确控制喷杆的目的,需要对喷杆进行实时、稳定、精确和动态的仿形控制。针对上述现象,本文以自走式喷杆悬挂架为研究对象,以喷杆自动调节为目标,设计了一种喷杆悬挂架装置,可对地面以及作物冠状高度进行自动仿形,旨在提高喷杆式喷雾机喷施质量,起到保障机组以及作物安全的作用,其主要研究内容如下:（1）在查阅大量参考文献的基础上,总结了目前国内外喷杆悬挂架研究现状,并对比分析当前喷杆悬挂架所存在问题,以此确定了本文的研究目标、研究内容和技术路线。（2）利用Solidworks软件设计并装配了仿形作业喷杆悬挂架装置机械结构部件,主要包括高度仿形机构、主动仿形机构、喷杆测距仿形机构和其他零部件,对各机构进行了工作原理分析与设计计算,并据此选定了液压缸型号。（3）根据喷杆悬挂架仿形机构运动需求,设计了以PLC为核心的液压控制系统;分析了液压系统的工作原理,对该系统的控制硬件和执行硬件进行了选型计算,最终确定了控制器型号为三菱FX2N-14MR系列PLC,主控阀型号为STPSL3C1D/63-3-32J16/ON/ER2*6-E1-G24六联多路阀;开发了基于PLC的仿形控制系统软件程序和人机交互界面。（4）根据液压控制系统原理利用AMEsim软件搭建了仿真模型,仿真结果表明,所建立的液压控制系统仿真模型响应性能良好,调节迅速,能够完整模拟喷杆在田间所受激励时液压缸活塞杆位移的变化。（5）搭建仿形作业喷杆悬挂架试验平台,为检验所设计的试验台是否满足仿形调控要求,在手动模式和自动模式下进行喷杆悬挂架仿形范围验证和响应性能试验。仿形范围验证结果表明,在手动模式下其各个仿形机构范围都与设计相一致。在自动模式下,悬挂架高度调节试验表明,在整个控制过程中悬挂架位移升降平稳,响应时间较短;主被动悬挂架仿形试验表明,被动悬挂架仿形性能欠佳,但是在主动作动器调节下,能够快速调至水平位置,但调平后也存在0.12°角度偏差;喷杆测距仿形试验表明,喷杆在对地仿形过程中,喷杆一直处在抖动状态,抖动误差在±20mm以内,范围较小。
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