3WP—650型自走式喷杆喷雾机的研制

王建民 陈剑南 闻祥

[摘 要] 自走式噴药机是当今高杆农作物后期田间管理的理想机具。为此，通过对喷药机总体及主要部件的优化设计，达到农艺要求，为农作物高产稳产提供技术支撑。

[关键词] 农业工程 喷药机 设计

[中图分类号] S23 [文献标识码] A [文章编号] 1003-1650 （2016）04-0202-01

近年来，随着施肥技术的发展，叶面施肥作为强化作物营养和防止某些秧素病状的一种施肥措施，已得到大量推广应用。实践证明，叶面施肥具有肥效快、肥料利用率高、用量少等有点。然而，目前市场上应用较为普遍的牵引式或背负喷杆喷雾机由于通过高度受限，不能用于喷施叶面肥，条件较好的农垦部门采用飞机航化作业，或采用进口大型自走式喷雾机作业。但我国农村大部分地区受经济条件和地块规模限制，对于叶面肥的喷施只能采用人工背负式手动喷雾机进行作业，不仅劳动强度大、效率低，还存在药物中毒的危险。为此，笔者参与设计了一款适合农村使用的3WP-650型自走式喷杆喷雾机，并通过了省级推广鉴定和国家强制性产品认证。该机可为玉米、高粱、甘蔗等高杆作物全过程喷施药物和肥料。

1 总体结构设计

3WP-650型自走式喷杆喷雾机由机架、前桥、后桥、发动机、转向系统、药箱架、驾驶室、药箱、边减箱、液压泵、液压操控系统、药液泵、药液操控系统、喷杆架、喷杆总成、行走轮、导向轮等部分组成。

2 工作原理

发动机通过三角皮带将动力传输到变速箱连体后桥，后桥两端上的主动链轮通过套筒滚子链将动力传输到行走驱动轮同一根轴上的被动链轮，实现机组的行走运动；发动机上的三角带轮的另外两个角带槽通过三角带将动力传输给液压泵，实现液压缸的工作动作；变速箱离合器带轮的另外两个角带槽通过三角带将动力传递给药液泵，药液泵将药液从药液箱经过滤器吸入药液泵，加压后经调压阀进入分配阀，并分别进入五段喷杆及回药管，进入喷杆的药液经防滴阀，过滤网，由喷头雾化后喷出。通过调节调压阀的开度。可调控回液搅拌流量和工作压力，工作压力可由分配阀上的压力表读出。

3 喷药机主要部件设计

3.1 功率、速度的确定

3.1.1功率。根据机组的结构质量和工作速度以及功率储备，大致确定机组的行走功率为7KW，药液泵的功率为5.5KW，液压齿轮泵的功率为7KW，但属于间歇式工作。发动机选常柴L24型柴油机，标定功率17KW，额定转数2000r/min。

3.1.2速度。根据农艺作出要求，速度确定为4—10Km/h.本机选用农用三轮运输车变速箱连体后桥，行走动力传递路线为发动机→变速箱连体后桥→边减主动链轮→边减被动链轮→行走轮。所选用的连体变速箱四个前进档的传动比分别为：39.69、17.4；10.08、6.57，行走驱动轮选用7.5—20人字花纹橡胶轮。

3.2 三角带传动设计

发动机与变速箱离合器之间的传动为三角带传动，离合器的外径为240mm，根据变速箱的传动比及行走驱动轮的工作速度，发动机飞轮输出端的三角带轮外径确定为90mm，由《机械设计手册》查，四根B型三角带即可达到所传递的功率需要。此时的传动比为2.875.考虑到液压泵和药液泵的动力需要，小带轮设计为六槽轮。

3.3 边减箱滚子链传动设计

3.3.1根据行走驱动轮行走速度，选择链轮Z1、Z2和传动比i。根据各档位的传动比和行走驱动轮几何尺寸以及工作速度的需要，确定传动比i=2。由于链条节数常为偶数，考虑到均匀磨损，链轮齿数一般应取奇数，经查《机械设计手册》小链轮齿数为15，大链轮齿数为15×2=30。

3.3.2传动链节距。由《机械设计手册》查小链轮转数100—120r/min，采用16A型链条，节距t=25.4mm。

3.3.3传动链中心距、节数。根据机体结构设计尺寸，取中心距1200mm，经计算，链条节数为124节。

3.4 机架设计

考虑到喷药机作业的通过性能，机架的形状设计成门字形，在其上方固定发动机，变速箱及后桥，后桥两端连接边减箱，在机架的后方连接平行四杆机构，用于挂接喷杆，机架的中间正前方连接驾驶室，正前方向两侧连接前桥，而中间两侧安装药箱。根据各部分的重量和几何尺寸，经过计算，机架用10号槽钢，后横梁用22号槽钢焊接而成，为减少焊接变形，要求采用二氧化碳气体保护焊分段焊接，并进行整体退火处理。

3.5 驾驶室设计

喷药机上的驾驶室除了达到其他自走式农业机械驾驶室安全方面、人机工程学方面的要求外，还要达到密封性要求，做到机组工作时农药气体和液体对驾驶员不产生渗透危害。基于上述考虑，设计了全视野钢化玻璃式驾驶室，前挡风玻璃采用大弧度造型，以便对机组正前方和下方的观察，后视窗也采用大圆弧造型以便对作业效果的观察。前挡风玻璃的最小曲率半径为750mm，后视窗的最小曲率半径为900mm，钢化玻璃厚度为8mm。

3.6 液压系统设计

喷药机上的液压元件包括液压泵、操纵阀、喷杆升降油缸、喷杆折叠油缸、转向油缸、全液压转向器等。

根据系统流工作情况，液压泵选用CBN—310E型齿轮泵，两支喷杆桁架升降液压缸选用ZGI—E25×500型油缸，四只桁架折叠液压缸选用ZGI—E20×250型油缸，转向液压缸选用SGI—E22×200型油缸，全液压转向器选用BZZI—E100C型，三路操控阀选用ZSI—L20E型。

4 主要技术参数

机具型号：3WP—650；传动方式：机械传动；发动机功率（KW）：17.64；药箱容积（L）：650；喷幅（m）：11；作业速度（km/h）：4—10；一般制动：后轮液压盘式；手刹制动：盘式；转向：液压助力；转弯半径（m）：3；轮距（m）：2.1—2.6（可调）；地隙（m）：1.4；喷杆作业高度（m）：0.6—2.8；整机重量（kg）：1200；驾驶室：密闭。

5 结论

3WP-650型自走式喷杆喷雾机结构新颖，工作可靠，是防治玉米等病虫害和高杆作物喷施叶面肥料的理想机具，具有工作效率高、机具投资少及回报率高等优点，它的推广应用可以使农民从繁的体力劳动解放出来，是一款适合农村现阶段经济水平的优良机具。有着广阔的市场前景。