扇形噴頭噴霧質(zhì)量影響因素試驗研究

劉艷華

【摘要】機械應(yīng)用的扇形噴頭性能決定著機械噴霧質(zhì)量，而實際中應(yīng)用的扇形噴頭噴霧質(zhì)量卻未達到較好的效果，應(yīng)挖掘出影響噴霧質(zhì)量的因素，并針對影響因素采取有效的改善措施，進而保證并提升噴霧質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】扁平扇形噴嘴? 噴霧質(zhì)量? 影響因素? 實驗研究

一、扁平扇形噴嘴內(nèi)部結(jié)構(gòu)及噴射情況

（一）扁平扇形噴嘴內(nèi)部結(jié)構(gòu)

通過對扁平扇形噴嘴內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行深入性研究后，可得到扁平扇形噴嘴內(nèi)表面的形狀表現(xiàn)出半橢球面或者半球面，而半球面是扁平扇形噴嘴內(nèi)表面的特殊形狀。在噴嘴頭處含有V型的槽，此槽含有的兩個斜面與噴嘴軸線表現(xiàn)出對稱的效果，并且兩個斜面與扁平扇形噴嘴內(nèi)部的半橢球面具有相貫通的過程，通過相貫通而產(chǎn)生了具有狹長特點的噴口。掌握扁平扇形噴嘴的內(nèi)部結(jié)構(gòu)后可以完全確定出如下四個參數(shù)：第一，掌握噴嘴內(nèi)部存在的入射斷面具體直徑尺寸。第二，掌握噴嘴內(nèi)部橢圓半長軸具有的長度尺寸。第三，掌握橢圓中心處位置直至V型槽底部具體的長度尺寸。第四，掌握V型槽角度的一半。

（二）扁平扇形噴嘴噴射情況

通過掌握扁平扇形噴嘴內(nèi)部結(jié)構(gòu)以后可以了解到噴嘴具體的噴射情況，噴嘴在實際作業(yè)時會將噴出的液體沿著V型槽的方向流動，而流動的過程受到V型槽結(jié)構(gòu)的特點呈現(xiàn)出狹窄的帶狀過程。噴射出的液體在沿著V型槽流動時形成一個扇形，而這個扇形表現(xiàn)出的角度被稱作為噴射角。因此，扁平扇形噴嘴噴射而出的液體具有扁平扇形的噴霧狀，根據(jù)噴射的噴霧形狀而將噴嘴命名為扁平扇形噴嘴。

二、試驗依據(jù)與試驗內(nèi)容

首先，創(chuàng)建試驗方案。試驗需要創(chuàng)建合理化方案，通過扁平扇形噴嘴內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以確定出結(jié)構(gòu)的參數(shù)及影響噴嘴性能的規(guī)律;其次，對噴嘴性能實施試驗過程。分析與比較噴嘴的噴量效果、霧角數(shù)據(jù)、噴霧量的具體分布性能。最后，實施強化磨損與耐腐蝕的試驗措施。采用此試驗過程是對噴嘴使用壽命與藥液適應(yīng)性能進行確定，從而為合理化選擇噴嘴材料奠定基礎(chǔ)。

三、試驗條件和儀器設(shè)備

（一）試驗條件

在實施噴嘴性能試驗時需要使用清水材料，此清水材料必須不能含有固體性的懸浮物質(zhì)。在開展強化磨損試驗時要應(yīng)用清水添加磨料的方式，添加的磨料具體為陶土粉，陶土粉與清水進行混合，具體配比比例應(yīng)按照50∶1進行配置，還要在此中加入0.1%的洗衣粉成為兩者的懸浮劑。在試驗過程中需要保持試液的溫度與實驗室的溫度在12-23度之間，還要對濕度進行控制達到50%以下的要求，應(yīng)用的試驗臺具有保證工作壓力的變化量不能高出試驗壓力值的2.5%左右。

（二）儀器設(shè)備

試驗需要配備相應(yīng)的儀器設(shè)備，為扁平扇形噴嘴試驗配備的儀器設(shè)備包括秒表設(shè)備、壓力表設(shè)備、刻度尺設(shè)備、角度尺設(shè)備、量筒設(shè)備、噴頭噴量試驗臺設(shè)備、激光霧滴測試儀設(shè)備、帶光照相機設(shè)備、可實現(xiàn)攝影功能的顯微鏡設(shè)備、光透式投影儀設(shè)備。在計量扁平扇形噴嘴具有的切深、切角、內(nèi)孔直徑時運用三坐標(biāo)儀與萬能顯微鏡獲取相應(yīng)的數(shù)值。

四、實驗結(jié)果和分析

（一）基本參數(shù)、結(jié)構(gòu)方案確定試驗

扇形噴嘴系列結(jié)構(gòu)方案確定試驗。經(jīng)過對扁平扇形噴嘴內(nèi)部結(jié)構(gòu)的研究后并進行試驗后，可以了解到噴嘴噴霧量的分布除了與噴嘴結(jié)構(gòu)含有的實際參數(shù)相關(guān)外，還與噴嘴加工質(zhì)量具有密切的關(guān)聯(lián)性，比如在制作噴嘴內(nèi)孔與V槽切口時，兩者之間的銜接處存在誤差;孔口邊緣處的光滑度未達到標(biāo)準要求;切口表面未滿足平整度要求，在結(jié)構(gòu)參數(shù)與加工質(zhì)量的影響下會造成噴霧量分布不均勻的問題發(fā)生。

變參數(shù)試驗。經(jīng)過對扁平扇形噴嘴進行試驗后可以確定出結(jié)構(gòu)參數(shù)對噴嘴性能的影響規(guī)律，具體如下：如果切角與出流口含有的球面直徑未發(fā)生變化而切深發(fā)生變化，會對噴霧流量與霧錐角產(chǎn)生一定的影響;切角α發(fā)生變化會對霧形與流量產(chǎn)生影響;噴嘴內(nèi)孔直徑發(fā)生變化會對霧角與流量變化產(chǎn)生較大的影響。

從試驗結(jié)果可以看出具體的影響規(guī)律：如果內(nèi)孔直徑增加，而其他參數(shù)未發(fā)生變化時會表現(xiàn)出噴霧角與噴射流量隨之增大，而當(dāng)直徑增大到一定數(shù)值后，噴霧角的增大效果表現(xiàn)出不顯著的現(xiàn)象;如果增大噴嘴相對切深而其他參數(shù)不變時，噴射流量會發(fā)生增大的趨勢，而噴霧角只有在最初時會發(fā)生增大的變化，但是當(dāng)切深到達一定數(shù)值后會表現(xiàn)出降低的現(xiàn)象;如果增大切解而不改變其他參數(shù)，噴射流量會逐漸增加，而霧角卻與流量產(chǎn)生相反的效果。因此，根據(jù)上述規(guī)律可以得到以下結(jié)論：在設(shè)計扇形噴霧嘴時應(yīng)先對噴霧角的大小進行合理化確定，還將切深與切角大小充分考慮在內(nèi);噴霧量大小的決定性因素是內(nèi)孔直徑與切角的實際大小;霧量分布的影響因素是內(nèi)孔與V型切口之間銜接處含有的幾何形狀決定的，還會受到制作精度的影響。

（二）性能試驗、強化磨損試驗和耐腐蝕試驗

第一、二輪試制噴嘴性能測定。經(jīng)過第一與第二次的噴嘴性能測定試驗后，可以看出第二次試驗后的噴嘴性能要顯著高于第一次試驗，但是卻存在噴霧角與霧量分面未達到最佳效果的缺陷。

強化磨損對比試驗。扇形霧噴嘴采用5個同型號塑料的制作方式與扇形霧噴嘴運用5個黃銅材料的制作方式進行強化磨損比較試驗后，50h與100h的噴嘴量變化量都體現(xiàn)出塑料噴嘴的使用壽命要顯著高于黃銅材料的噴嘴，可達15倍以上。

強化腐蝕試驗。在進行強化腐蝕試驗時對于工程塑料與黃銅的噴嘴各選出5個并浸泡于農(nóng)藥中，此農(nóng)藥為敵敵畏原液，記錄50h與100h兩個階段的變化量并取平均值。經(jīng)過試驗后并對比試驗結(jié)果，工程塑料材料的噴嘴具有較高的耐腐蝕性能。

第三輪性能試驗。為了進一步確定出最優(yōu)質(zhì)的噴嘴設(shè)計實施了第三輪性能試驗，通過對模具進行與注塑工藝的調(diào)整后，對生產(chǎn)出的第三批噴嘴進行第三次試驗，從實驗結(jié)果可知第三噴嘴的性能已經(jīng)達到一定的水平，只是仍然還存在個別小噴量噴嘴具有霧量分布不均勻的現(xiàn)象，應(yīng)繼續(xù)采取措施進行提升。

第四輪試驗。為了繼續(xù)提升噴嘴性能采取了第四次試驗，從第四次試驗結(jié)果可以看出再次調(diào)整的噴嘴產(chǎn)品性能較好。在國際中，噴嘴以LU品牌的噴嘴性能較好，而第四次試驗后的噴嘴可以達到LU系列的噴射性能相符合。

參考文獻：

[1]吳春篤，王光亮，楊學(xué)軍.低流量扇形霧噴頭的設(shè)計[J].農(nóng)業(yè)機械學(xué)報.2002（04）：274.

[2]常勝武，王光亮，沈林生.水平噴桿霧量分布的計算機模擬[J].農(nóng)機化研究.2016（01）：8.