电动行走式小麦喷雾机组合喷头喷雾试验

陈振宇，高志强，赵美香

（1.山西农业大学工学院，山西太谷030801；2.山西农业大学农学院，山西太谷030801）

电动行走式小麦喷雾机组合喷头喷雾试验

陈振宇1，高志强2，赵美香1

（1.山西农业大学工学院，山西太谷030801；2.山西农业大学农学院，山西太谷030801）

小麦行走式电动喷雾机是一种新型的针对小麦窄行距的喷雾机械，它克服了现有喷雾机的喷洒均匀度低、背负重量大和推广难等许多缺点，具有较大的应用推广价值，适合我国特色的小农户农业及一定规模种植户小麦“一喷三防”技术需求。针对其工作要求和设计思路，结合喷雾装置的工作环境、作物高低不同、小麦窄行距、土壤松软度及用户的使用要求等因素，设计了喷雾装置最优喷头设计方案，确定了使用喷孔孔径1.6 mm铜制锥形雾喷头，喷头距小麦顶端约400 mm，组合喷头间距为400 mm，喷头个数为7个，组合喷头喷射角与水平面呈向下30°角，喷雾效果最好，组合喷头喷雾均匀度为0.90。

电动；喷雾装置；组合喷头；均匀度

小麦高效电动行走式喷雾机是为了适应现在农村缺少青壮劳动力及土地集约连片生产的形势，可替代现有的人工背负式喷雾器[1]，进而大幅度降低劳动强度，提高生产效率。为此，设计了在窄行密植的小麦灌浆期来进行“一喷三防”的电动行走式小麦喷雾机。并在单喷头喷雾基础上进行喷头组合喷雾试验。虽然航空植保的优点是速度快、效率高、不压实土层和损伤农作物[2]，但是成本高、操作难度大，还不适合我国农业现状，有必要积极创新，充分利用资源条件，开创出具有中国特色的粮食保障系统[3]。小麦行走式电动喷雾机是一种新型的针对小麦窄行距的喷雾机械，它克服了现有喷雾机的喷洒均匀度低、背负重量大和推广难等许多缺点，具有较大的应用推广价值。

1 小麦高效电动喷雾机简介

喷雾机械是目前农业生产中应用最为广泛的一种植保机械，它具有结构简单、操作方便、通用性强等优点[3]，有助于形成和维持农村生活模式及农村社区活力，减少农村人口盲目向城市流动、保持社会稳定[4]。

1.1 喷雾机的设备组成

小麦高效电动喷雾装置的主要组成部分如图1所示。

1.2 小麦高效电动喷雾机的工作原理

喷雾装置是指由输液管道输送液体，用输液管缠绕架缠绕输液管，牵引一排喷雾喷头组，使喷头在喷雾过程中沿作业路线移动的喷雾器[5]。工作原理如图1所示，具体作业方式为：（1）用喷头输送车将喷头牵引到地边第一条喷灌带，接上输液管道。（2）用拖拉机带动水泵供给液体。（3）打开喷头开关供给压力水，开始喷雾。（4）该条带全部喷完后，用喷头输送车把牵引喷头和水管牵引到另一条带，继续以上顺序进行喷雾[6]。

2 小麦高效电动喷雾机组合喷头试验

2.1 喷头的选择

喷雾机整机喷洒的准确性和可靠性，很大程度上取决于单个喷头喷量的准确程度，故在调试整机前，必须测试每个喷头喷量的准确性和一致性[7]。为了选出适合喷雾装置田间行走使用的喷雾喷头，对表1所列的5种形状、材料、喷雾方式不同的喷头进行了单喷头试验。

表1 喷头参数测量（压力0.35 MPa，高度40 cm，角度30°）

综合单喷头测量参数（表1），铜制圆锥雾喷头孔径1.6 mm的喷头流量大，喷幅和喷长也大。再者铜制圆锥雾喷头比尼龙有罩圆锥喷雾喷头、尼龙扇形雾喷头结实耐用，寿命长，故选用铜制圆锥雾喷头孔径1.6 mm的喷头。

2.2 组合喷头确定喷头高度、角度和间距的测定分析

喷头布置的原则：等间距等密度，最大限度的满足喷洒均匀度的要求；在无风和微风条件下喷洒区域外不大量溅水；充分考虑风对喷洒水量分布的影响，将这种影响的程度降到最低。喷头布置顺序：为了防止漏喷，提高除虫除草效果，喷洒时2喷头所形成雾体应有一部分交叉，有良好的均匀度。

2.2.1 组合喷头确定喷头高度和角度的试验分析

依据单喷头试验数据和小麦生长后期（灌浆期）的指标[8]分析可知，喷头距小麦顶端约400 mm时喷雾效果较好。

由表2可知，在喷射角度为90°时，不同高度喷射出的喷面形状都为圆形，其他角度都为扇形；喷雾面积在角度为75°或0°时面积最大。实地观察并综合考虑3级以下风的影响因素以及喷药对人健康的影响等，选定在高度40 cm、角度30°时进行田间喷雾。

表21 .6 mm孔径铜制圆锥雾喷头测量数据（压力0.35 MPa，流量1 310 mL/min）cm

2.2.2 组合喷头确定喷头间距和喷头个数的试验分析在田间进行喷灌作业时，雾滴雾化效果明显，组合喷头喷雾均匀，在水泵施压的条件下进行试验（图2）。将喷头竖直向下放置距地面400 mm处，喷洒2 min，测量喷幅长约为（雾滴明显可测的范围）800 mm。

根据试验结果分析可知，一个喷头喷雾的最大喷距要达到另一个喷头的喷雾中心（图2），才能够确保不产生漏喷现象。因此，确定喷头间距为400 mm。考虑操作者在作业时的稳定性和整机尺寸匹配的因素，取支架的长度2.4 m。因此，喷头的个数为7个。

2.3 组合喷头喷雾均匀度的测定试验分析

组合喷头喷雾的均匀度是表示在喷雾面积上水量分布的均匀程度，是衡量喷雾质量优劣、评价喷头水力性能的一个重要指标，是组合喷头喷雾系统规划设计中确定技术参数的重要依据。它与喷头结构、喷头流量、工作压力、布置形式、风向风速等因素有关。

2.3.1 组合喷头喷雾均匀度的试验[9]试验器材：试验用喷雾单喷头包括Φ1.6 mm铜制锥形雾喷头，水泵，T形尺，卷尺，秒表，小烧杯，输液管道，水压表，量杯，量筒，定性滤纸。用定性滤纸对最优喷头构成的组合喷头的喷雾雾滴进行取样。

经过数据分析可知，组合喷头距离植株表面的距离为400 mm时喷雾均匀度最好，Φ1.6 mm铜制锥形组合喷头比Φ1.6 mm尼龙扇形组合喷头的喷雾均匀度较好一些。

2.3.2 组合喷头喷雾均匀度的结果分析由于喷头选定为Φ1.6 mm铜制锥形雾喷头，故用定性滤纸对该组合喷头的喷雾雾滴进行取样，组合喷头喷雾雾滴直径及累计百分率[4]记录如表3所示。由表3中数据得到组合喷头喷雾雾滴粒径的分布如图3所示。

表3 组合喷头喷雾雾滴直径及累计百分率结果（压力0.35 MPa，高度400 mm）

均匀度计算为DR＝NMD/VMD＝80/89＝0.90＞0.67，均匀度满足要求且大于单喷头的均匀度值。一般要求DR＞0.67，DR值越接近1，表示雾滴的粒径越均匀，但通常情况下是不容易达到的。如DR值小于0.67，则表明喷雾机械所产生的雾滴大小很不均匀，雾滴在植物上的覆盖度和穿透性都很差。

通过对比单喷头和组合喷头的均匀度试验结果可知，组合喷头的喷雾均匀度要优于单喷头的喷雾均匀度。

3 结论

经过喷头选用的反复对比与试验，经过实地运行及分析，本研究喷雾机具组合喷头的选用最终定为1.6 mm口径铜制锥形雾喷头。组合喷头喷雾时距植株顶端的高度为400 mm，喷头喷射方向与水平呈向下30°角，此时有最好的喷雾效果[10]，经实践检验，高度可自由调节，克服了现有多种喷雾机械体积太大、质量过重、在麦田中通过性差的缺点，在现有的喷雾机械中具有创新性，满足了喷雾机械在农作物喷洒农药的进一步应用[11]。所以，做好小麦常见的病虫害防治工作是非常重要的，小麦“一喷三防”对我国小麦种植防治病虫害、提高产量是一项十分重要的措施。

［1］王忠群.植保机具选购使用与维修[M].北京：中国农业出版社，1998.

［2］吴桐林.植保机械使用与维修[M].郑州：中原农民出版社，1999.

［3］赵竞成.喷灌工程技术[M].北京：中国水利水电出版社，1999.

［4］吴普特，牛文全.现代高效节水灌溉设施[M].北京：化学工业出版社，2002.

［5］水利部农村水利司.管道输水工程技术[M].北京：中国水利水电出版社，1998.

［6］李岚清同志节水新理念编写组.行走式节水灌溉[M].北京：中国农业出版社，2004.

［7］北京农业工程大学.农业机械学（上）[M].北京：中国农业出版社，1991.

［8］王璞.农作物概论[M].北京：中国农业大学出版社，2004.

［9］王荣.植保机械学[M].北京：机械工业出版社，1990.

［10］陈玉民，郭国双.中国主要作物需水量与灌溉[M].北京：中国水利水电出版社，1995．

［11］中国农业机械化科学研究院.农业机械设计手册[M].北京：机械工业出版社，1988.

Spray Test of Combined Spray Head for Electric Walking Wheat Sprayer

CHENZhenyu1，GAOZhiqiang2，ZHAOMeixiang1
（1.College ofEngineering，Shanxi Agricultural University，Taigu 030801，China；
2.College ofAgronomy，Shanxi Agricultural University，Taigu 030801，China）

Wheat walk type electric sprayer is a newkind ofnarrowspacing for wheat spray machine,which overcomes the existing sprayer spraying uniformity low,difficult to carry weight and promoting many shortcomings,it has great application value for Chinese characteristics of small farmers,agriculture and certain scale farmers"one spray is three"technical requirements of wheat.According to the work requirements and design ideas,combined with the use of spray device working environment,different crops,wheat narrow spacing,soil soft，users and other factors,this paper designs the optimal nozzle spray device design,determines the use of spray hole diameter of1.6 mmcopper conical spraynozzle.Fromthe top ofhead wheat is about 400 mm,the combination nozzle spacingis 400 mm, the number of nozzle is 7,combined nozzle injection angle with the horizontal plane down to 30 degrees below,the best combination of spray,spraynozzle uniformityis 0.90.

electric;spraydevice;combination-nozzle;uniformity

S491

A文献标识码：1002-2481（2017）02-0263-04

10.3969/j.issn.1002-2481.2017.02.30

2016-09-23

现代农业产业技术体系建设专项（CARS-03-01-24）；山西省科技攻关项目（20130311035-1）

陈振宇（1963-），男，山西祁县人，副教授，硕士，主要从事节水灌溉技术及喷雾喷药技术研究工作。