南京林业大学
本科毕业论文
文献综述
风送式沿轨移动喷雾系统的设计
[摘要]：病虫害防治在农业可持续发展中具有重要作用，通过了解国内外农药精确使用和风送式喷雾的研究现状，分析精准农业的发展趋势，深入分析农药精确使用的意义。该系统包括了框架结构、风送系统、供液系统、动力系统以及速度控制系统。通过实验研究分析各个参数对喷雾质量的影响，模拟室外真实环境的农药施用状况，优化设计其各部分的结构和功能。
关键词： 风送式；沿轨移动；精确施药；喷雾
1、课题研究目的和意义
精准农业的发展程度已成为农业现代化的重要标志，病虫害防治作为农业生产的一项重要保障措施，在农业可持续发展中具有举足轻重的作用[1]。而针对日益严峻的病虫害形势，化学农药防治是保证农林业生产正常进行的必要措施，但常规施药方法效率极其低下，从施药器械出去的农药25%～50%沉积在植物叶片上，直接降落在目标害虫上的仅在1%以内，只有不足0.03%的能起到杀虫作用，其余50%～70%的农药，则以挥发、飘移等形式而散失[2]。中国平均每年消耗的100万吨农药制剂、1亿吨药液大部分流失到土壤和环境中，不仅浪费巨大，而且导致生态平衡破坏、农林产品农药残留超标、害虫再猖獗、害虫抗药性增加、新害虫不断出现、人畜农药中毒等一系列问题的出现[3]。在病虫害防治中，影响防效的一个最重要因素就是施药机械，施药机械是否先进、质量是否优秀、使用技术是否合理直接影响农药的利用率及防治效果[4]。施药器械落后，无论是施药器械的药液混合装置、动力装置还是喷雾装置，其机械化、自动化、精确化程度都相当低[5]。因此，积极开展我国施药器械和施药技术的基础理论研究，尽快提高我国农药使用技术水平便成为当务之急[6]。目前，在我国对于果树病虫害防治主要采用手动喷雾器、高压喷雾器、电动高压喷雾器、担架式喷雾机、踏板式手压喷雾器等施药机具，普遍使用大容量、粗雾滴的喷雾技术，该方式的污染严重，工作效率低，劳动强度大，施药效果差，大量农药以流失和飘失的方式损失，对环境安全、人身安全造成了巨大危害。传统农药使用方法效率低下，严重破坏生态环境，因此研究农药精确施用技术是农林业的研究热点。在加强农林建设和保护生态环境的双重要求下，研究开发农药有效利用率高、防治效果好、自动化智能化程度高、环境污染小的智能化农药精确施用系统及其关键技术已成为发展必然趋势[7]。施药过程中，控制雾滴的飘移、提高药液的附着率、减少农药流失、降低对土壤及环境污染仍然是是植保作业的一个重要措施。近年来，南京林业大学开展了一系列相关研究，进行了室内喷雾台架研究和室外真实环境下农药喷施器械试验。随着研究的不断深入，现有的室内农药喷雾试验台已不能满足要求。风送式气流辅助喷雾技术，加了风筒和风机喷雾时在喷头上方沿喷雾方向强制送风，形成风幕，这样不仅增大了雾滴的穿透力，而且在有风（小于4级风）的大气下工作，也不会发生雾滴飘移现象，可节省施药量。它不仅成本相对较低，而且是防止细小雾滴的飘移、提高农药利用率、减少农药对农业生态环境的有效方法。由于以往的喷雾系统都是固定式的，不能更真实地模拟室外作业时的情况，因此需要在此基础上进行风送移动喷雾系统的设计，以便更好地模拟室外真实环境下的农药施用情况。
2、国内外研究现状
风送喷雾是联合国粮农组织推荐的一种先进高效的施药技术，风送喷雾机是实施风送喷雾最重要的技术装备。该喷雾机实施作业时，从风机吹出来的高速气流将喷头喷出的雾滴进行二次雾化形成细小均匀的雾滴，强大的气流带动着雾滴作用于靶标，由于气流的作用，靶标的枝叶不停地翻滚，使得作物的叶背、叶面、内膛、外部都可均匀地覆盖上雾滴。同时，由于雾滴被风机吹出的气流强制性的吹向靶标。所以，可有效地抵御自然风的干扰，减少雾滴的飘移，降低农药对环境污染的风险。因此，风送喷雾被国际公认为是一种仅次于航空喷雾的高效地面施药技术，同时又是一种自动化程度高，防治效果好，环境污染少的先进施药技术[8]。风送喷雾机的种类较多，其中大型机包含拖拉机配套或自走式的果园风送喷雾机、风送式喷杆喷雾机、远程风送式喷雾机、高射程风送式喷雾机等。中型机具有常温烟雾机、背负式机动喷雾喷粉机等。小型机具有手持间隙式两相流喷雾器和手动喷雾器等。按照风机类型来分，可以分为轴流式和离心式两种，轴流式风送喷雾机又分为单风筒和多风筒两种。多风筒喷雾机主要用于小型果园和大田作物的施药作业，单风筒喷雾机主要应用于草原、大面积林场及大田作物等的施药作业。为了优化风送式喷雾机的喷雾性能、减少飘移损失，国内外很多学者对风送式喷雾机开展了大量的相关研究，多数是对离心式和轴流式多风筒喷雾机的研究，主要是通过试验测量，研究不同类型风送式喷雾机药液沉积分布性能、飘移性能等喷雾质量指标及其影响因素[9-14]。
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