喷雾机喷雾系统的稳压设计与试验

李国祥，任志强

（新疆科神农业装配科技开发股份有限公司，新疆　石河子 832000）



喷雾机喷雾系统的稳压设计与试验

李国祥，任志强

（新疆科神农业装配科技开发股份有限公司，新疆石河子 832000）

摘要：喷雾机在拖拉机驱动下，在喷施药物过程中，由于隔膜泵自身的脉动工况，使得喷雾系统产生轻微的压力脉动，造成喷头压力不均衡，施药不均匀，不能做到恒压施药。为此对喷雾系统进行稳压设计是很有必要的。本文论述了蓄能器选型计算和现场试验，通过加装蓄能器，可恒定喷雾系统的压力，对提高施药的均匀性有一定辅助作用，同时也为加快推进精准施药喷雾机的发展提供了依据。

关 键 字：喷雾系统；稳压设计；试验

ofdiagram pump，thisproblem will result in disproportion ofthe nozzle pressure and will affect the spraying effect.Therefore，

the pressure stabilization design for spraying system isvery necessary.Thistext discussesthe lectotype calculation and field test

on accumulator，the result indicatesthat，through installation of accumulator，spraying system pressure can be stabilized，it can

also improve the spraying effect and provide a basisfor pushing the development ofprecision sprayer forward.

0　引言

影响喷雾均匀性的因素很多；包括风速、喷雾机行走速度、喷头类型、药液比例、喷头距离目标高度和雾滴直径等。其中喷杆中的药液压强影响因素主要是拖拉机后输出轴的转速波动引起药液在喷杆中压强波动和隔膜泵自身的脉动，同一喷杆中单个喷头的流量的阻塞造成其它喷头的压强突然变化。为此本设计改进了喷雾系统，加装了蓄能器装置，恒定了药液在喷杆中的压强，并通过试验进行检验。

1　喷雾系统结构及工作原理

喷雾系统由药液箱、容器清洗喷嘴、三通阀、过滤器、隔膜泵、蓄能器、溢流阀、调压阀、压力表、管路控制器、顶喷、吊喷等组成。

该系统主要由拖拉机提供动力给隔膜泵，隔膜泵再把药液通过管路输送到顶喷和吊喷喷头。药液回路有三个部分组成，分别是容器冲洗装置、回流搅拌机构和调压回路。容器冲洗装置主要作用是药液通过管路输

图1　喷雾系统

2　蓄能器的设计

2.1蓄能器的选择

蓄能器的种类主要分为弹簧式和充气式两种，其中充气式蓄能器又可分为气瓶式、活塞式、气囊式以及隔膜式等多种类型。本喷雾系统采用的是气囊式蓄能器（图2），它的气囊惯性小，反应灵敏，响应频率高，不易泄露，比较适合用于存储药液。

图2　气囊式蓄能器结构

图3　蓄能器总容积V的计算图表

2.2蓄能器吸收脉动的计算

式中 p1、p2—气体压力；V1、V2—气体体积；n—多变指数，其数值由气体工作条件所确定。当气体在等温条件下工作，n=1；当气体在绝热条件下工作，n=1.4；R—气体常数；T—热力学温度。

当蓄能器选定后，随着喷雾系统工作压力增大，液压质量变大；系统工作压力变小，液压质量减少。液压等效质量方程：

式中 p—系统工作压力；ρ—药业密度；n—多变指数（同上）。

由上式可知，蓄能器充气压力确定之后，当充气压力增大，蓄能器等效液压质量也随之增大。

蓄能器气腔—液腔的等效阻尼比公式：

式中 Ba—液体阻尼系数；Ca—气体阻尼系数；kx—蓄能器模型等效弹簧系数；ma—液腔流体质量。

蓄能器的容积确定之后，通过计算，最佳充气压力ζ为0.707时，蓄能器可以在最短的时间内最大程度上吸收系统压力冲击。

3　喷雾系统压力测定试验

测定喷雾系统的工作压力时（图4），将试验台主轴与隔膜泵相连，调节电机转速的同时记录喷雾机中压力表的波动。将整个喷杆置于地面80 cm处；调节电机转速为540 r/min，电机转速平稳后，调节液压阀，让液压表压力显示为0.3 Mpa，在隔膜泵上未加装蓄能器的情况下测量液压表数值，总共测量15次，然后在隔膜泵上加装蓄能器，再次测量液压表数值，总共测量15次。

图4　喷雾系统试验

通过试验可知，在喷雾系统中压力阀保持不变，隔膜泵转速恒定的情况下，未安装蓄能器时喷雾系统压力在3.0±0.5 Mpa范围内变化；安装蓄能器后，喷雾系统压力在3.0±0.2 Mpa的范围内变化。

4　结论

（1）蓄能器对隔膜泵的脉动冲击具有吸收作用。

（2）当设定蓄能器的充气压力值为系统工作压力的90%，隔膜泵出口压力为60%的时候，喷雾系统管路的稳压作用达到最佳。

（3）试验表明，隔膜泵的脉动对喷雾系统的压力有很大的影响，加装蓄能器为恒定喷雾系统压力

起到重要作用，提高了喷雾机的施药均匀性。

参考文献：

［1］温浩军，康建明，王世国等.3WF-12型超宽幅喷杆式喷雾机的研究与试验［J］.安徽农业科学，2013，41（12）：35～40.

［2］孔祥东，权凌霄.蓄能器的研究历史、现状与展望［J］.机床与液压，2004，（6）：27～31.

［3］朱月秋，陈小兵.浅谈我国植保机械的现状与发展机遇［J］.农业装备，2007，11（10）：10.

图5　喷雾系统压力分布对比图

doi:10.13620/j.cnki.issn1007-7782.2016.01.007

中图分类号:S491

文献标识码：A

文章编号：1007-7782（2016）01-0021-03

收稿日期：2016-03-03送到容器清洗喷嘴，直接把药液均匀的喷射在药箱内表面，冲洗残留药液或泡沫，同时起到泄压的作用；回流搅拌机构作用是将隔膜泵的药液通过溢流阀送到回流搅拌喷嘴并产生强大的液流，使药箱里沉积的药物与药液充分混合；药液通过调压阀，多余的药液由管路输送回药箱形成调压回路，保证了整个喷雾系统压力的恒定。

Pressure Stabilization Design and test on Spraying System of Sprayer

LI Guo-xiang，REN Zhi-qiang
（Xinjiang Keshen agricultural equipment science and technology developing limited company，shihezi，832000，Xinjiang，China）

Abstract:In the processof spraying，the spraying system will have a slight pressure pulsation due to the fluctuating condition

Key words:Spraying system；Pressure stabilization design；Test