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1、16届毕业论文背负式静电喷雾机的设计学生姓名 学 号 8031212202 所属学院 机械电气化工程学院 专 业 农业机械化及其自动化 班 级 16-2 指导老师 日 期 2016.05 塔里木大学机械电气化工程学院制前言目前，我国农药生产技术处于国际先进技术，而植保机械和农药施用技术相对延后。长期以来，我国农药施用技术仍停留在传统的大容量和大雾滴喷雾技术水平上。喷洒的农药仅有少部分附着在植物冠表面上，绝大部分药液和药粉都流淌或散落在地面上。由此带来了农药浪费、农产品中农药残留超标、环境污染、作物药害和操作者中毒等负面影响，造成了不应有的损失及其他不良后果。利用静电喷雾技术防治农作物病虫害是现
2、代植保施药的一项新技术，它很好地解决了传统施药过程中存在的问题。静电喷雾技术是应用高压静电在喷头与喷雾目标之间建立一个静电场，而农药液体流经喷头雾化后，通过不同的方式被充上电荷，形成群体带电雾滴（雾滴云），然后在静电场力和其他外力的联合作用下，雾滴做定向运动而吸附在目标的各个部位，达到沉积效率高、雾滴漂移散失少和改善生态环境等良好的性能。全套图纸，加153893706课题设计的是背负式静电喷雾器，是由贮液桶壳体、背负带、蓄电池、静电装置、电动隔膜泵、活塞泵、电源开关、喷雾阀门、手持柄、手柄、喷杆、连接管、喷管、静电喷头等构成，背负式静电喷雾器的优点是有效地消除了农药外滤伤害操作者的弊病，并且省
3、力，且电动泵压力比人手动吸筒压力大，增大了喷洒距离和范围。雾化效果好，省时、省力、省药。关键词：背负式；静电装置；喷雾器目录1绪论11.1课题研究的意义11.2国内外背负式静电喷雾器发展状况11.3国内传统背负式喷雾器存在的问题21.4研究的内容和方法21.5预期目标21.6重点研究的关键问题及解决思路31.7工作条件及解决方法32.背负式静电喷雾器的总体设计32.1背负式喷雾器的设计的方案选择32.2背负式静电喷雾器的结构42.3背负式静电喷雾器的原理53背负式静电喷雾器的结构设计73.1静电喷雾器的压力的适用范围73.2静电喷雾器泵的设计83.3背负式静电喷雾器喷头的设计114.静电发生器
4、的设计134.1静电发生器的选择134.2高压静电发生器的计算14总 结16致 谢17参考文献18塔里木大学毕业设计1绪论1.1课题研究的意义我国植保机械与当代国际水平相比还存在相当大的差距1。从喷头雾化、雾滴细化、机构静电装置等方面进行设计。在喷洒方式、零部件的优化组合及空间布置这几个方面重点考虑，从而达到最好的喷雾效果，还要考虑到喷雾机的整体配合程度，不至于过于繁杂，方便以后维护。在整个的设计过程中，喷头和隔膜泵的设计是重中之重，植保机最终通过喷射部件将药液分布在喷施对象上，喷射部件的性能优劣直接影响对作物病虫害的防治效果和机具的使用经济性。农用静电喷雾器,该喷雾器从工作原理上对传统喷雾器
5、进行了改进,这不仅明显地提高了喷雾效果,而且使操作更加简单开发和研究新型中小型静电喷雾机械，改变目前仍采用园艺、农田植保机械的落后状态，从中收到良好的经济效益、社会效益和生态效益，具有重要的意义。要有效地解决并消除农药外滤伤害操作者的弊病，突出密封性能、药液箱盖连接可靠性能，增大喷洒距离和范围，使雾化效果好，省时、省力、省药等特点，还要考虑泵的安装。该喷雾机是以蓄电池为动力源。蓄电池安装在喷雾机内，按下电源开关，电动机驱动隔膜泵，打开手动开关即可喷洒药液。雾化效果好，省时、省力、省药。广泛应用于通用工业设备、医药设备、化工设备、农业，养殖业。1.2国内外背负式静电喷雾器发展状况1.2.1国外背
6、负式静电喷雾器发展现状农药静电喷雾技术是近年来发展起来的一项新的植保施药技术。美国、英国和加拿大等国都先后对液体农药静电喷雾进行了深入研究，并促使其产业化。这些国家的研究结果表明，静电喷雾的确明显提高了药液在喷洒目标表面，特别是目标背面的覆盖率，减少了水雾滴的飘移，喷雾效果明显提高。至今，美国已有数种农用静电喷雾机，主要包括：适用于小种植片区和小型温室的背负式静电喷雾机；适用于大中型温室的手推车式静电喷雾机；适用于田间和果园的各种大小的三点悬挂式静电喷雾机。这些均已被广泛应用于农业病虫害的防治。1.2.2国内背负式静电喷雾器发展现状我国对静电喷雾技术的研究开始于20世纪70年代末，相继试制了手
7、持式静电喷雾器、手持电场击碎式静电喷雾器、高射程静电喷雾车和风动转笼式静电喷雾机，并在多种目标物上进行了大量喷雾性能和病虫害防治效果的测定。1988年，北京农业大学尚鹤言将东方红18型植保机改装，研制了静电低量喷雾机，并在多种作物上做了示范。中国农业大学何雄奎研制的果园自动对靶静电喷雾机可用于果园病虫害的防治2。北京植保站运用静电喷雾技术在海淀区对大棚黄瓜美洲斑潜蝇进行了防治，效果显著，比普通喷雾防治效果提高40%。山西农业大学的任蕙芳针对现有喷头存在漏电、反向电离现象严重等问题设计了气力式静电喷头，并对其喷雾效果进行了试验研究1。静电喷雾技术是一门综合性的技术，它涉及电学、化学、流体力学、农
8、药学、植物保护以及机械学等诸多领域。因此对它的研究应从系统观点出发，多学科协调，建立完整的静电喷雾理论、测试及其应用的科学体系。1.3国内传统背负式喷雾器存在的问题目前，我国农药生产技术处于国际先进技术，而植保机械和农药施用技术相对落后。长期以来，我国农药施用技术仍停留在传统的大容量和大雾滴喷雾技术水平上1。喷洒的农药仅有少部分附着在植物冠表面上，绝大部分药液和药粉都流淌或散落在地面上。喷施农药的有效利用率只有20%30%，而真正到达害虫体的药量不到施药量的1%。换言之，99%以上的农药不仅未发挥杀病虫作用，反而变成了环境污染源，由此带来了(1）农药浪费、(2）农产品中农药残留超标、(3）环境
9、污染、(4）作物药害和操作者中毒等负面影响，造成了不应有的损失及其他不良后果。利用静电喷雾技术防治农作物病虫害是现代植保施药的一项新技术，它很好地解决了传统施药过程中存在的问题。1.4研究的内容和方法静电喷雾器是一种应用现代电子技术的新型植保消杀器械。它具有省药、省水、省力，高效、环保、节能和消杀效果优良等一系列优点。根据我国背负式静电喷雾器的发展现状和存在问题以及未来植保机发展要求，为改善传统背负式施药器械的喷雾效果,运用静电喷雾技术,设计了背负式静电喷雾器。背负式静电喷雾器主要组成元件包括壳体、背负带、蓄电池、电动泵、电源开关、水箱、输水管、喷雾阀门、手持柄、喷杆、喷头几部分；其中壳体分上
10、下两个腔体,上部腔体为水箱，蓄电池、电动泵、电源开关、装入下部腔体内；其特征在于,它还包括控制电路、高压静电发生器。先确定我国已有背负式静电喷雾器器的类型，根据已有背负式静电喷雾器的原理及结构设计新型的背负式静电喷雾器，使背负式静电喷雾器能满足防疫、仓储、畜牧场、环卫、酒店卫生清洁、小麦、玉米、棉花、水稻、果树、温室大棚、葡萄、烟草、茶树、花卉、园艺等各种作物的要求，也就是背负式静电喷雾器要工作效率高 、省水 、药效时间长 、减少污染 、减少害虫，增加产量 、体积小，易操作。1.5预期目标（1）背负式静电喷雾器工作效率高，能减少农药对周围环境的污染。（2）背负式静电喷雾器体积小，易操作，结构简
11、单，通用性好，使用寿命长。（3）使背负式静电喷雾器能满足防疫、仓储、畜牧场、环卫、酒店卫生清洁、小麦、玉米、棉花等各种作物的要求，省水 、药效时间长、减少污染、减少害虫，增加产量。（4）制造价格便宜，容易普及，能满足使用的要求。1.6重点研究的关键问题及解决思路以蓄电池作为能源，驱动电动泵，高压静电发生器，使药液通过管子，喷杆，静电喷头均匀喷雾。操作简单，使用方便快捷，压力大，雾化好，喷雾均匀，使用成本低，充电一次只须4-6小时、可连续工作5-8小时，提高工作效率2-3倍。（1）选择合适动力传递方式，设计工作装置。（2）运用Auto CAD软件，绘制二维零件图和装配图。（3）利用有限元分析和S
12、olidworks进行虚拟样机设计，完成整机各零部件的三维建模。1.7工作条件及解决方法塔里木大学位于南疆中心位置，校内有实习工厂、土槽实验室、农业工程重点实验室等，设计条件较好，为项目开展提供了场地和基本条件。校内拥有优良的硬件环境，机械电气化工程学院拥有先进的实验设备和机械加工制造设备，并且师资力量雄厚，完全可以满足背负式静电喷雾器的工作条件。2.背负式静电喷雾器的总体设计2.1背负式喷雾器的设计的方案选择2.1.1典型的几种背负式静电喷雾器典型的几种背负式静电喷雾器：农用喷雾器按动力形式大致可分为三大类：即手动、电动和机动三大类。随着科学技术的不断发展进步，最近几年又涌现了一些新型的喷雾
13、器品种，背负式静电喷雾器。普通手摇式喷雾器优点：价格低、维修方便配件价格低。缺点：效率低、劳动强度大不适宜大面积作业。药液有跑、冒、漏、滴现象，操作人员身上容易被药液弄湿，不安全。电动喷雾器优点：效率高（可达普通手摇喷雾器的3到4倍）、劳动强度低、使用方便。给人第一印象好，容易销售。缺点：电瓶的容电量决定了喷雾器连续作业时间的长短。品牌太多型号各异配件不通用维修不易，修理费太高。机动喷雾器优点：工作效率高喷雾效果好。缺点：购机价格高、使用成本高，每桶水要几毛到一块钱油钱。自重大、噪音大、污染大、机温高、机手作业环境差。需专业人员维修。2.1.2背负式静电喷雾器的选择方案选择：根据实现省水 、药
14、效时间长 、减少污染、减少害虫、工作效率高、能减少农药对周围环境的污染、体积小，易操作，结构简单，通用性好，使用寿命长、制造价格便宜，容易普及等设计的预期目标，设计一种背负式静电喷雾器，集手动电动于一体的背负式静电喷雾器，蓄电池有电时正常工作，蓄电池无电时即可手动喷雾。2.2背负式静电喷雾器的结构背负式静电喷雾器主要组成元件包括壳体、背负带、蓄电池、电动隔膜泵、活塞泵、电源开关、水箱、软管、喷雾阀门、手持柄、手柄、喷杆、喷头几部分；其中壳体分上下两个腔体,上部腔体为水箱，蓄电池、电动泵、电源开关、装入下部腔体内；其特征在于,它还包括控制电路、高压静电发生器。图2-1给出了该背负式静电喷雾器的结
15、构示意图，药箱安放于喷雾器底座上，蓄电池、电动泵、高压静电发生器固定安放于喷雾器底座内，喷雾器底座通过软管与喷杆相连，静电喷头安装于喷杆上。图2-1 背负式静电喷雾器简图蓄电池提供电动泵、高压静电发生器工作所需的电能，一次充电可作业5小时，从而保证了农药喷洒的持续性。背负式静电喷雾器的主要参数见表2-1。表2- 背负式静电喷雾器的主要技术参数项目参数 机身尺寸/mm 喷杆长度/mm 药箱容量/L 体积流量（L/h） 喷头压力/MPa 平均雾滴直径/ 静电电压/KV 电源电压（铅酸蓄电池）/V 整机净质重量/kg3801805308001260 16 680.30-0.4570100 20 12 60.5两种工况：（1）当蓄电池有充足电时：背负式静电喷雾器工作时电动隔膜泵自动将药液从药箱输送到喷杆中并
