植保機(jī)械動(dòng)態(tài)特性對工作性能的影響分析

陳延龍

摘?要：植保作業(yè)是農(nóng)作物健康生長的有效保證，現(xiàn)代化的大型植保機(jī)械在作業(yè)的過程中，容易受到多方因素的影響而降低實(shí)際的植保效果。通過分析噴藥架的振動(dòng)和彈性形變對噴藥結(jié)果的影響，說明了幾種降低噴藥架動(dòng)態(tài)特性對噴施效果的影響方案，供專業(yè)人士參考。

關(guān)鍵詞：植保機(jī)械;噴藥架;動(dòng)態(tài)特性;彈性形變;抑制

中圖分類號：S49文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2019.02.063

農(nóng)業(yè)植保作業(yè)的效果由農(nóng)藥效果、噴施工藝以及植保機(jī)械共同決定?，F(xiàn)階段我國的農(nóng)藥研制技術(shù)已經(jīng)比較成熟，但是植保機(jī)械的技術(shù)水平和噴頭的研制與發(fā)達(dá)國家還存在著一定的差距?，F(xiàn)階段的發(fā)達(dá)國家的植保作業(yè)，更多以大型機(jī)械化噴施為主，植保機(jī)械上所應(yīng)用的監(jiān)測技術(shù)、電子控制技術(shù)以及衛(wèi)星定位技術(shù)十分成熟，不僅使植保機(jī)械的工作更為可靠，還有效降低了農(nóng)藥的浪費(fèi)，并保護(hù)了生產(chǎn)環(huán)境。

相對而言，我國的農(nóng)業(yè)機(jī)械無論在技術(shù)層面還是實(shí)際作業(yè)效果上仍較為粗放。盡管近年來農(nóng)業(yè)機(jī)械的推廣與普及使大型植保機(jī)械的保有量逐漸提高，但我國自主生產(chǎn)的大型植保機(jī)械，在技術(shù)細(xì)節(jié)以及實(shí)際作業(yè)效果上仍存在較大的進(jìn)步空間。

1?噴藥架動(dòng)態(tài)特性對噴藥質(zhì)量的影響分析

現(xiàn)階段，農(nóng)業(yè)植保的主要作業(yè)方式就是噴霧作業(yè)，在大型農(nóng)業(yè)植保機(jī)械上，農(nóng)藥經(jīng)過科學(xué)配比后，被快速輸送到噴藥架的每個(gè)噴頭位置，再完成農(nóng)藥的噴施作業(yè)。根據(jù)噴藥機(jī)械類型的不同，其噴藥架體展開后的幅寬通常在20～30 m之間，更為先進(jìn)的進(jìn)口機(jī)械展開幅度還可能在30 m以上，這種寬幅的噴藥結(jié)構(gòu)能夠在短時(shí)間內(nèi)完成大范圍的農(nóng)藥噴施作業(yè)，同時(shí)降低機(jī)械行走對農(nóng)作物產(chǎn)生的影響。

由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的環(huán)境復(fù)雜，地表?xiàng)l件、氣候因素、機(jī)械性能等眾多因素都會(huì)對植保機(jī)械的作業(yè)效果產(chǎn)生影響。由于噴藥架體的展幅范圍大，農(nóng)機(jī)在行進(jìn)的過程中會(huì)不可避免地受到地形、速度變化等因素影響產(chǎn)生振動(dòng)和彈性形變，這就使噴藥架體產(chǎn)生一定規(guī)律的動(dòng)態(tài)特性。由于架體會(huì)不可避免的出現(xiàn)垂直方向的振動(dòng)和成一定角度的擺動(dòng)，這就破壞了理論上均勻的噴藥程度，導(dǎo)致噴頭噴出的藥液在局部范圍內(nèi)出現(xiàn)缺失或過量的問題，從而達(dá)不到所需的植保效果，并在一定程度上增加了農(nóng)藥殘留的危害。由于彈性形變的存在，導(dǎo)致噴頭與地表面之間出現(xiàn)偏差，這種偏差受到懸臂結(jié)構(gòu)的影響，在噴藥架體的最末端影響最大，導(dǎo)致噴藥架末端的噴藥效果不佳且容易產(chǎn)生漂移。由于植保過程中會(huì)出現(xiàn)噴施量不足和漂移的問題，就會(huì)出現(xiàn)部分區(qū)域的施藥濃度達(dá)不到預(yù)防病蟲害的要求，農(nóng)民只能通過增加噴藥量來達(dá)到全面預(yù)防病蟲害的目的，但同時(shí)也造成了農(nóng)藥殘留的增加。

2?噴藥架動(dòng)態(tài)特性的抑制方式

通過田間試驗(yàn)和生產(chǎn)實(shí)際證明，噴藥架的振動(dòng)是噴霧量不均勻的主要影響因素之一，由于寬幅的噴藥架體的懸臂長度大，在產(chǎn)生較大彈性形變的同時(shí)，造成噴霧不均勻的范圍也很大。實(shí)驗(yàn)證明，在正常的噴霧高度下作業(yè)，當(dāng)噴藥架出現(xiàn)0.3 m的振幅就能導(dǎo)致實(shí)際噴霧量偏離理論噴霧量高達(dá)3倍以上，因此，對噴藥架的動(dòng)態(tài)特性產(chǎn)生的影響進(jìn)行一定的抑制十分必要。

2.1?機(jī)械結(jié)構(gòu)的抑制方式

采用主動(dòng)懸架代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)被動(dòng)懸架，能夠有效降低振動(dòng)對噴藥過程的影響。我國使用的大部分寬幅植保機(jī)械，在噴藥架與機(jī)架之間通常采用被動(dòng)懸架的連接方式，即在兩者之間安裝彈簧及其他阻尼裝置，用來減少振動(dòng)對噴藥架體的影響，這種方式由于結(jié)構(gòu)簡單、生產(chǎn)制造成本低、維修方便而被廣泛使用，但由于其減振效果有限，無法滿足植保機(jī)械的展幅逐漸加寬的需求。因此，采用更先進(jìn)的主動(dòng)懸架能夠滿足更大型噴藥機(jī)械的使用要求，主動(dòng)懸架在噴藥架和機(jī)架之間安裝了彈簧、可調(diào)阻尼器、傳感器、作動(dòng)器和控制器等原件，通過對噴藥架彈性和振動(dòng)變化量的檢測，將相關(guān)信號反饋給控制器，由控制器對阻尼系數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而保證在不同的地形和振動(dòng)的條件下，噴藥架變形量始終處于最佳狀態(tài)。

2.2?變量噴藥算法的控制方式

當(dāng)噴藥架因振動(dòng)發(fā)生彈性形變時(shí)，每個(gè)噴頭會(huì)因在噴藥架上未知的不同而產(chǎn)生不同的豎直位移和噴藥角度的變化，由于噴藥架整體性的緣故，不同振動(dòng)下對噴頭所產(chǎn)生的位移量和角度變化量是呈現(xiàn)一定規(guī)律的。在現(xiàn)代化的變量噴藥控制方法中，通過調(diào)節(jié)每個(gè)噴頭的壓力能夠?qū)崿F(xiàn)自由的控制噴藥壓力和噴藥量的技術(shù)要求，通過傳感器技術(shù)對噴藥架的振動(dòng)和彈性形變進(jìn)行檢測，并將有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行換算，進(jìn)而得到位移和角度變化對噴霧范圍產(chǎn)生的影響，在利用變量噴藥技術(shù)對產(chǎn)生影響的噴頭進(jìn)行逐一的噴藥量彌補(bǔ)，以減小噴藥架體振動(dòng)和形變產(chǎn)生的影響。

2.3?人工道路的控制方式

噴藥架體振動(dòng)與形變產(chǎn)生的主要原因就是耕地表面不平導(dǎo)致的，針對大面積的農(nóng)田建設(shè)供農(nóng)機(jī)作業(yè)使用的硬化道路，能顯著改善農(nóng)機(jī)行進(jìn)過程中的平穩(wěn)程度。大型噴藥機(jī)械在硬化道路上行駛也就避免了路面大幅度振動(dòng)的產(chǎn)生，從根本上解決了噴藥架因振動(dòng)和位移對噴藥效果產(chǎn)生的影響。但是，由于人工道路的造價(jià)高，在我國的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)上還未得到普及，且由于大型噴藥機(jī)的展幅多種多樣，對硬化道路的間隔和適應(yīng)性要求都比較高，因此，針對植保機(jī)械的硬化道路建設(shè)存在著一定的難度。