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摘 要：本文对牵引式喷雾机的防滴系统结构设计做了较为清晰地阐述；对喷嘴物理性能、药液雾化程度对喷药质量的影响、药液在空气中的射流状态进行了较具体的研究分析。
关键词：喷雾机 防滴系统 雾化射流
前言
该研究是为推广保护性耕作新农艺研制一种新型配套机具。近年来，该研究成果在推广保护性耕作药剂灭草作业中发挥了较大重要作用。
1 牵引式喷雾机的整体结构
2打药机的防滴系统
防滴系统是解决各种在中型喷雾机普遍存在的滴漏问题。
2.1 防滴系统的结构
结构如下图：
防滴系统作用原理：当药液在药泵产生的压力作用下，经由管道流入喷头体前，必须先经过防滴装置。该装置中弹簧、弹性膜片、内压盖、四通、内芯、压盖球体等组成。管道中的液体压力通过弹性膜片、内压盖压缩弹簧。當液体压力大于防滴装置中弹簧可承受压力时，弹簧被压缩，使内压盖、弹性膜片与四通内芯端面产生间隙，药液经由四通内芯流入喷头体内，在工作压力作用下形成雾化射流，当喷雾机停止工作时管路中压力变小，弹簧在恢复力作用下推动内压盖、弹性膜片紧紧压在四通内芯墙面上，使药液不能流入喷头体内，起到防滴作用。
2.2 防滴系统有关参数的选取
防滴系统中较为关键的部件是弹簧，若弹簧的设计结构尺寸不经严格计算，将会直接影响喷雾机的作业效果。若弹簧过硬，当工作压力已达到极限时，位于四通内芯通道上方的弹性膜片仍不能上移，药液不能流过喷头体，会造成漏喷现象；弹簧过软，则其恢复性会受到影响，弹性膜片在卸压后仍不能回复原始位置，起不到防滴作用。
因此，作用于弹簧上的力F如何确定十分重要。它是决定弹簧材质、结构尺寸的主要参数。
能否用示的最小工作压力近似看做作用在弹簧上的力，需计算管路中的液体压力损失，与此相关的三个力为F1、F2、F3。
F1：泵的工作压力；F2：管路中的液体压力损失；F3：喷嘴的喷射压力。
管路系统中液体压力损失计算公式如下：
F2=8E■·K
式中：E：药液的运动粘度（cSt）；Q：流量（L/min）；L：管路长度（m）；D：管路内直径（㎜）；K：修正系数
在流体力学中：
当雷诺数Re≤2000时，K=1；
当雷诺数Re≥2000时，K=（Q/ED）34
将E=2.01；Q=3.6（L/min）；L=12（m）；K=1；D=23（㎜）代入上式，
求出：F2=0.0025（Pa）故可认为对喷嘴的工作压力影响不大，F1≈F3，可以将泵的最小工作压力近似看做作用在弹簧上的力，并依此确定弹簧的受力参数。
弹簧有关设计参数的计算与选取（略）。
防滴系统另一个关键系数的选取是上压盖和四通内芯导流管之间间隙的确定。如将此间隙定义为H，则H取值应小于予紧力S，使弹簧压缩的高度H∠S，计算过程略。
经计算分析，H的定义域应在〔0.8～2〕㎜之间，经对比试验证明，将H的取值设定在1㎜，它的开启高度可以满足喷嘴喷量要求。
3 合理雾化程度对喷嘴要求
3.1药液雾化程度
药液协和化程度对喷雾机喷药质量会产生相当大的影响，同时也是衡量喷雾机各项性能指标的重要因素。
对于喷雾机的雾滴直径来说，并不是越小越好。它和天气、喷雾时间、地点、土壤含水率及作物种类等因素有关。对于东北地区来说，春季多风干旱，为了减少药液漂移，提高喷药效果，雾滴直径大些（100um以上）为好。在该机具上采用了喷孔直径为24㎜的喷嘴。实践证明，其工作压力下的积累率可以达到满意效果。
喷嘴喷量依据下列公式计算：Q=0.06fcK（2gh）1/2
式中：Q：每喷嘴喷量（L/min）；fc：喷孔截面积（fc=R2Л）；K：流量系数（0.88～0.95，据实测资料统计分析，取值为0.88；g：重力加速度（9.81m/s2）；h：药液进喷头压力（mH2O，取值为10.33×4）
则喷嘴总喷量为：
∑Q=0.06Л×（0.012）2×0.88（2×9.81×10.33×4）12×1000×24=16.314 L/min
每喷嘴喷量为：
Q=16.314/24=0.68 L/min，满足机具作业喷量要求。
3.2药液在空气中的射流分析
药液在管路中压力作用下高速射流，破碎的液滴被气动力加速，雾滴开始破碎，如果我们故意将射流变为湍流或者使它在离开喷嘴前做旋转运动，显然就可以使因射流液滴破碎而产生的弥散度大大提高。药液必于粘性较小的流体，这种射流液滴破碎所得的最终产物是药液微粒和与药液稀释剂一起流动的空气混合物。为了达到满意的射流效果，在打药机喷嘴设计中运用了科尔亭格的涡流理论，优化喷嘴雾化程度。
药液进入喷嘴中时，在达到喷嘴的狭窄部位之前，就在导流管和压力作用下做高速旋转（绕喷嘴纵轴）速度的周向分量随药液离轴向距离的减少而增加。当药液从喷嘴喷出时，呈锥型散开，雾化程度是十分有效的。
结束语
该研究在整机设计中有以下三点创新：
① 在防滴系统结构设计中，利用弹簧的弹性变形原理，合理地解决了机体停止作业时药泵对药液所做的无用功，防止药液局部过量对作物杆株造成的损害。
② 合理地确定了防滴系统上压盖与四通内芯（导流管）的间隙，在保证喷嘴喷量基础上，防滴效果更加可靠。
③ 在防滴系统构件四通内增设内芯（导流管），使药液混合更加彻底。
参考文献
1、《农业机械学》下册（中国农机化院）
2、《化工设备设计手册》：非金属防腐材料（化学工业出版社）
3、《机械工程手册》第二卷第五篇：流体力学（机械工业出版社）
4、《机械工程手册》第三卷第十六篇：非金属材料（机械工业出版社）
5、《机械工程手册》第十一卷第六十五篇：农业机械（机械工业出版社）
作者简介：
张天骄，男，1967年10月9日出生，毕业于沈阳航空工业学院机械系，工作单位：沈阳市农业机械化研究所，高级工程师，主要从事农业机械的研究与开发。
关键词：喷雾机 防滴系统 雾化射流
前言
该研究是为推广保护性耕作新农艺研制一种新型配套机具。近年来，该研究成果在推广保护性耕作药剂灭草作业中发挥了较大重要作用。
1 牵引式喷雾机的整体结构
2打药机的防滴系统
防滴系统是解决各种在中型喷雾机普遍存在的滴漏问题。
2.1 防滴系统的结构
结构如下图：
防滴系统作用原理：当药液在药泵产生的压力作用下，经由管道流入喷头体前，必须先经过防滴装置。该装置中弹簧、弹性膜片、内压盖、四通、内芯、压盖球体等组成。管道中的液体压力通过弹性膜片、内压盖压缩弹簧。當液体压力大于防滴装置中弹簧可承受压力时，弹簧被压缩，使内压盖、弹性膜片与四通内芯端面产生间隙，药液经由四通内芯流入喷头体内，在工作压力作用下形成雾化射流，当喷雾机停止工作时管路中压力变小，弹簧在恢复力作用下推动内压盖、弹性膜片紧紧压在四通内芯墙面上，使药液不能流入喷头体内，起到防滴作用。
2.2 防滴系统有关参数的选取
防滴系统中较为关键的部件是弹簧，若弹簧的设计结构尺寸不经严格计算，将会直接影响喷雾机的作业效果。若弹簧过硬，当工作压力已达到极限时，位于四通内芯通道上方的弹性膜片仍不能上移，药液不能流过喷头体，会造成漏喷现象；弹簧过软，则其恢复性会受到影响，弹性膜片在卸压后仍不能回复原始位置，起不到防滴作用。
因此，作用于弹簧上的力F如何确定十分重要。它是决定弹簧材质、结构尺寸的主要参数。
能否用示的最小工作压力近似看做作用在弹簧上的力，需计算管路中的液体压力损失，与此相关的三个力为F1、F2、F3。
F1：泵的工作压力；F2：管路中的液体压力损失；F3：喷嘴的喷射压力。
管路系统中液体压力损失计算公式如下：
F2=8E■·K
式中：E：药液的运动粘度（cSt）；Q：流量（L/min）；L：管路长度（m）；D：管路内直径（㎜）；K：修正系数
在流体力学中：
当雷诺数Re≤2000时，K=1；
当雷诺数Re≥2000时，K=（Q/ED）34
将E=2.01；Q=3.6（L/min）；L=12（m）；K=1；D=23（㎜）代入上式，
求出：F2=0.0025（Pa）故可认为对喷嘴的工作压力影响不大，F1≈F3，可以将泵的最小工作压力近似看做作用在弹簧上的力，并依此确定弹簧的受力参数。
弹簧有关设计参数的计算与选取（略）。
防滴系统另一个关键系数的选取是上压盖和四通内芯导流管之间间隙的确定。如将此间隙定义为H，则H取值应小于予紧力S，使弹簧压缩的高度H∠S，计算过程略。
经计算分析，H的定义域应在〔0.8～2〕㎜之间，经对比试验证明，将H的取值设定在1㎜，它的开启高度可以满足喷嘴喷量要求。
3 合理雾化程度对喷嘴要求
3.1药液雾化程度
药液协和化程度对喷雾机喷药质量会产生相当大的影响，同时也是衡量喷雾机各项性能指标的重要因素。
对于喷雾机的雾滴直径来说，并不是越小越好。它和天气、喷雾时间、地点、土壤含水率及作物种类等因素有关。对于东北地区来说，春季多风干旱，为了减少药液漂移，提高喷药效果，雾滴直径大些（100um以上）为好。在该机具上采用了喷孔直径为24㎜的喷嘴。实践证明，其工作压力下的积累率可以达到满意效果。
喷嘴喷量依据下列公式计算：Q=0.06fcK（2gh）1/2
式中：Q：每喷嘴喷量（L/min）；fc：喷孔截面积（fc=R2Л）；K：流量系数（0.88～0.95，据实测资料统计分析，取值为0.88；g：重力加速度（9.81m/s2）；h：药液进喷头压力（mH2O，取值为10.33×4）
则喷嘴总喷量为：
∑Q=0.06Л×（0.012）2×0.88（2×9.81×10.33×4）12×1000×24=16.314 L/min
每喷嘴喷量为：
Q=16.314/24=0.68 L/min，满足机具作业喷量要求。
3.2药液在空气中的射流分析
药液在管路中压力作用下高速射流，破碎的液滴被气动力加速，雾滴开始破碎，如果我们故意将射流变为湍流或者使它在离开喷嘴前做旋转运动，显然就可以使因射流液滴破碎而产生的弥散度大大提高。药液必于粘性较小的流体，这种射流液滴破碎所得的最终产物是药液微粒和与药液稀释剂一起流动的空气混合物。为了达到满意的射流效果，在打药机喷嘴设计中运用了科尔亭格的涡流理论，优化喷嘴雾化程度。
药液进入喷嘴中时，在达到喷嘴的狭窄部位之前，就在导流管和压力作用下做高速旋转（绕喷嘴纵轴）速度的周向分量随药液离轴向距离的减少而增加。当药液从喷嘴喷出时，呈锥型散开，雾化程度是十分有效的。
结束语
该研究在整机设计中有以下三点创新：
① 在防滴系统结构设计中，利用弹簧的弹性变形原理，合理地解决了机体停止作业时药泵对药液所做的无用功，防止药液局部过量对作物杆株造成的损害。
② 合理地确定了防滴系统上压盖与四通内芯（导流管）的间隙，在保证喷嘴喷量基础上，防滴效果更加可靠。
③ 在防滴系统构件四通内增设内芯（导流管），使药液混合更加彻底。
参考文献
1、《农业机械学》下册（中国农机化院）
2、《化工设备设计手册》：非金属防腐材料（化学工业出版社）
3、《机械工程手册》第二卷第五篇：流体力学（机械工业出版社）
4、《机械工程手册》第三卷第十六篇：非金属材料（机械工业出版社）
5、《机械工程手册》第十一卷第六十五篇：农业机械（机械工业出版社）
作者简介：
张天骄，男，1967年10月9日出生，毕业于沈阳航空工业学院机械系，工作单位：沈阳市农业机械化研究所，高级工程师，主要从事农业机械的研究与开发。