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專家系統(tǒng)與應(yīng)用程序
基于模糊集理論的有效性的評估農(nóng)業(yè)機械
摘要：
農(nóng)業(yè)機械生產(chǎn)的服務(wù)質(zhì)量是代表農(nóng)業(yè)成功的基本因素之一。從這個意義上說,有一個明確需要定義這些機器質(zhì)量的具體指標(biāo),它有可能決定哪些機器適合不同工作條件。服務(wù)的技術(shù)系統(tǒng)概念的有效性代表質(zhì)量的一個綜合指標(biāo)。本文運用模糊集理論定義的有效性和可靠性、可維護性和功能作為影響指標(biāo)的有效性。在這個意義上的模型評估的有效性拖拉機作為農(nóng)業(yè)的典型代表機器已經(jīng)形成。本模型是基于集成上述的語言描述。利用模糊集理論和max-min成分影響指標(biāo)，模型進行了測試。同一類別的三個拖拉機為例,利用的氣候和土壤條件在更廣泛的貝爾格萊德(塞爾維亞)地區(qū)。即使在這個實驗中條件是非常重要參數(shù) , 相比于其他操作，實現(xiàn)的效果差異也達到大致相等
。
1.介紹
為達到擴張的全球農(nóng)產(chǎn)品的要求，實現(xiàn)更大的農(nóng)業(yè)技術(shù)的發(fā)展。人們普遍認(rèn)識到當(dāng)代農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中需要適當(dāng)?shù)臋C器和設(shè)備，仔細和詳細規(guī)劃的需求和控制所有相關(guān)的生物、技術(shù)、技術(shù)和其他進程。最終結(jié)果的準(zhǔn)確、可靠的預(yù)測為每個指定的操作,以及完整的作物生產(chǎn)過程中,。要求加強了引入復(fù)雜的實驗,數(shù)學(xué),農(nóng)業(yè)科學(xué)統(tǒng)計,機械和其他方法都是特別重要的。在過去的幾十年。除了上述的要求,一個適當(dāng)?shù)募夹g(shù)體系必須滿足生產(chǎn)力的標(biāo)準(zhǔn),期望的作物生產(chǎn)。在大多數(shù)情況下,在塞爾維亞，tractor-machinery農(nóng)場系統(tǒng)的能力遠遠超過最優(yōu)級別(尼克里奇′,2005),增加成本作物生產(chǎn)。目前,現(xiàn)有的數(shù)學(xué)優(yōu)化方法、支持的高性能計算機有效地解決優(yōu)化問題(Dette &韋伯達菲et al .,1990;1994;Mileusnic′,2007;等等)。一個最優(yōu)的技術(shù)體系的形成為我們生產(chǎn)了更便宜的食品,高度影響拖拉機的可靠性、可維護性和系統(tǒng)的功能。
與系統(tǒng)科學(xué)發(fā)展同樣,實際上的開始是IIWorld戰(zhàn)爭后,在適當(dāng)?shù)墓こ毯涂茖W(xué)文獻定義了一系列的概念,來描述技術(shù)系統(tǒng)的基本特征的點的服務(wù)質(zhì)量?？煽啃缘闹笜?biāo)是技術(shù)系統(tǒng)和行為操作,技術(shù)指標(biāo)和可維護性systembehaviors期間的失敗可以表示為大多數(shù)可辨認(rèn)的概念。這兩個概念及其實現(xiàn)最先進的發(fā)展。有效性的概念被定義在試圖描述同時技術(shù)操作系統(tǒng)的行為和失敗的時期。這概念考慮可靠性和可用性的表演,以及提出了技術(shù)系統(tǒng)設(shè)計的功能(Papic&Milovanovic2007)。換句話說,一個技術(shù)系統(tǒng)的有效性的概率,一個成功的功能系統(tǒng)技術(shù)和執(zhí)行所需的準(zhǔn)則函數(shù)限制允許的差異對于給定時間和給定的周圍條件。雖然在相同的精神,一些作者定義有效性有所不同。在(Ebramhimipour &鈴木,2006)被定義為總體有效性的指標(biāo)包含效率、可靠性和可用性。這兩個引用定義包括并行關(guān)于可靠性和可用性,雖然可用性包括可靠性和可維護性(Ivezic′,Tanasijevic′,& Ignjatovic′,2008)。因此它可以商定有效性是影響可靠性、可維護性的功能?？煽啃韵到y(tǒng)不斷的被定義為特征保持操作abilitywithin允許的差異極限在現(xiàn)在;可維護性的能力是預(yù)防和發(fā)現(xiàn)故障及損壞,系統(tǒng)更新通過參加技術(shù)和操作能力和功能維修,功能實現(xiàn)功能的程度要求,即調(diào)整環(huán)境,或更準(zhǔn)確系統(tǒng)運行的條件。
監(jiān)測的可靠性和可維護性是常見的監(jiān)控時間的狀態(tài)顯示(圖1)可靠性和可維護性的函數(shù)可以確定,以及操作的平均時間和平均時間相關(guān)。主要問題出現(xiàn)在形成時間的照片數(shù)據(jù)監(jiān)控和記錄。在現(xiàn)實條件的機器應(yīng)該連接到信息系統(tǒng)將準(zhǔn)確記錄每一個失敗、持續(xù)時間和修復(fù)程序。這通常是昂貴或簡易監(jiān)測機器的性能,即關(guān)閉的,是不精確的。此外,提供的統(tǒng)計數(shù)據(jù)處理時間的狀態(tài)要求所有的機器在平等的條件下工作,這是難以實現(xiàn)。至于技術(shù)體系的功能,沒有共同的方法測量和量化。這在本文的原因,為了評估的有效性, 將使用專業(yè)知識和分析機器判斷工作的工作過程。應(yīng)用專業(yè)知識判斷主要用于文學(xué),主要是為數(shù)據(jù)處理和評估的技術(shù)系統(tǒng)而言:風(fēng)險(Li 廖,2007)、安全(王2000;王、楊、&森1995)或可靠性，用專業(yè)知識判斷自然的語言形式。因此,數(shù)學(xué)和邏輯概念模型進行處理的經(jīng)驗判斷,即計算的語言描述,模糊集合理論使用(Klir &元,1995;枝,1996)。應(yīng)用模糊今天集代表了最常用的工具之一各領(lǐng)域解決問題的優(yōu)化(黃顧,&杜,2006)和識別(陳,1996)過程問題。Cai(1996)提出了不同的概述應(yīng)用程序方面的模糊方法在系統(tǒng)失敗工程,這是一個接近效能評估問題。應(yīng)用模糊邏輯理論和專家系統(tǒng)(遼、一般2011;Liebowitz,1988)也用于解決優(yōu)化問題的農(nóng)業(yè)機械領(lǐng)域。(Abbaspour-Fard Rohani & Abdolahpour,2011)的基礎(chǔ)上神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用程序,在拖拉機預(yù)測失敗。(Yu,你們&趙,2010)模糊數(shù)學(xué)、可靠性理論和多目標(biāo)優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用設(shè)計拖拉機最終傳動。機器的可預(yù)測性和可靠性,顯著依賴于其有效性的技術(shù)系統(tǒng)。本文的觀點是根據(jù)模糊集理論的利用率建立模型的有效性。從而說明模糊集是用于分析可靠性、可維護性和功能表現(xiàn)(部分指標(biāo)的有效性)以及為他們?nèi)谌胄?。他們的工作是以這種有效模型質(zhì)量的方式評估技術(shù)系統(tǒng)。模型可以作為標(biāo)準(zhǔn)購買決策相關(guān)的任何程序,系統(tǒng)的操作或維護,修理的預(yù)測和維護成本。質(zhì)量和功能的建議模型有效性的確定農(nóng)業(yè)所示機械、拖拉機。
2。基于模糊集的有效性表現(xiàn)評估理論
數(shù)學(xué)和概念模型的有效性評估實際上是在兩個步驟:總結(jié)模糊命題的部分的效性指標(biāo);模糊提到的分成一個指標(biāo)——合成。模糊命題過程為代表的聲明,包括語言變量基于可用的信息技術(shù)系統(tǒng)。在這個意義上它必須定義語言的名字變量,代表不同的等級的效果考慮技術(shù)系統(tǒng)和定義的模糊集描述提到的變量。作文是一個模型,它提供了影響結(jié)構(gòu)有效性性能的指標(biāo)。
2.1。模糊模型解決問題
第一步創(chuàng)建的模糊有效性模型(E)評估本身和定義語言變量以及可靠性(R)、可維護性(M)和功能(F)有關(guān).許多語言變量,它可以發(fā)現(xiàn)最大數(shù)量的理性,人類可辨認(rèn)的表達式可以同時識別(王et al .,1995)。然而,識別的考慮甚至較小的特征數(shù)量的變量可以有用,因為專家的判斷(Ivezic′et al .,2008)模糊集的靈活性一般包括過渡現(xiàn)象。根據(jù)以上,五個語言變量為代表的有效性表現(xiàn)包括:窮,充足,平均,和優(yōu)秀。這些語言形式變量給出適當(dāng)?shù)娜悄：?Klir 元,1995),圖2所示。
在圖2中,j = 1,。實際上,5代表的計量單位有效性。因此,部分指標(biāo)的有效性:R、M和F,隸屬函數(shù)l:在下一步中,執(zhí)行max-min組成。馬克斯-敏成分,也稱為悲觀,經(jīng)常用于模糊代數(shù)作為一個綜合模型(Ivezic′et al .,2008;Tanasijevic et al .,2011;王王et al .,1995;2000)。這個想法是為了讓整體評估(E)等于部分虛擬代表評估。這評估被確定為之間的最好的一個最壞的打算部分成績(R、M或F)。
它可以得出的結(jié)論是,所有的元素(R、M和F)E有同等影響E,max-min組成以并行方式被使用,這將部分的到綜合指標(biāo)。在文學(xué)(Ivezic′et al .,2008;etal .,1995)max-min成分通過運營商”和“和”或“提供一個優(yōu)勢在其他的某些元素在合成的過程中,也使用。
準(zhǔn)確地說,如果我們看看三個部分指標(biāo),即他們的隸屬函數(shù)(1),可以使C:= j3 = 53組合
的隸屬度函數(shù)。每一種組合代表一個可能的合成效果評估(E)。
這個表達式(6)有必要映射回E模糊集(圖2)。最佳(王et al .,1995),用于轉(zhuǎn)換方法E描述(6)形成定義等級的會員模糊集:貧窮、充足,平均,和優(yōu)秀的好。這個過程被公認(rèn)為識別。最佳方法是使用距離E(d)之間通過“max-min”成分(6)和每個人E表達式(根據(jù)圖2)來表示的程度E是確認(rèn)每個模糊集的有效性(圖2)。越接近勒(6)是第i個語言變量,小迪。距離di等于零,如果勒(6)只是第i個相同隸屬度函數(shù)的表達式。在這種情況下,E不應(yīng)該評估其他表達式,由于這些表達式的排他性。假設(shè)迪民(i = 1,。,5)是最小的距離對Ej,讓a1,。,a5代表相對的倒數(shù)距離(計算相應(yīng)的比率距離di(7)和迪民提到的值)。然后,人工智能
:
1.一個說明性的例子
作為一個說明性的例子對農(nóng)業(yè)機械的評價有效性,比較分析三個拖拉機A1 B2、本文給出和C2。
在拖拉機7.146 l發(fā)動機LO4V TCD 2013安裝。謝謝從35%的扭矩儲備,拖拉機是能夠滿足所有需求預(yù)期表現(xiàn)最差的農(nóng)業(yè)操作在農(nóng)業(yè)?？偼侠瓩C質(zhì)量是16000公斤。根據(jù)經(jīng)濟合作與發(fā)展組織(代碼2)報告最大動力輸出軸功率測量在2200轉(zhuǎn)243千瓦的燃油消耗率嗎198 g /千瓦小時(ECE-R24)。發(fā)動機的最大扭矩1482海里在引擎1450 rpm的政權(quán)。傳動裝置是精心“不一樣的”傳達。事業(yè)聯(lián)動機制是一個類別II / III與提升11800公斤。
在拖拉機B2和C2 8.134 l發(fā)動機6081 hrw37 JD安裝,儲備扭矩的40%,這能夠滿足所有的拖拉機需求預(yù)期表現(xiàn)最差的農(nóng)業(yè)在農(nóng)業(yè)操作。拖拉機總重量是14000公斤。根據(jù)經(jīng)合組織(代碼2)報告最大的權(quán)力來衡量動力輸出軸在2002轉(zhuǎn)217千瓦燃料消耗率193克/千瓦小時(ECE-R24)。在發(fā)動機最大扭矩1320海里轉(zhuǎn)速為1400 rpm。傳播是“AutoPower。聯(lián)動機制是一個類別II / III 10790丹的提升力。
兩個模型都是電子控制拖拉機發(fā)動機和燃料供給系統(tǒng),滿足排放法規(guī)。從提交的技術(shù)特點的拖拉機,B和C看到所有三個拖拉機全功能forperforming困難操作不同的農(nóng)業(yè)技術(shù)生產(chǎn)。拖拉機B和C有相同的技術(shù)特征,和實踐是相同的類型和模式,除了拖拉機B進入操作在2007年5月,一輛拖拉機C 6月2007年。一輛拖拉機實驗農(nóng)場,這是技術(shù)文檔的基本模型,在7月份進入操作2009年。保持農(nóng)業(yè)技術(shù)的主要任務(wù)提供功能和機器的可靠性。維護所有三個拖拉機是通過機器商店所擁有的用戶升級選擇。
十個工程師(分析師)致力于維護和操作拖拉機的采訪。他們評價R,D和F表1中給出。首先,拖拉機是計算的有效性?？梢钥闯隹煽啃允怯墒姆治鰩熢u為優(yōu)秀(6/10 = 0.6),平均三(0.3)和一樣好(0.1)。以這種方式獲得評估R在表單中，在下一步中,這些評估是映射在模糊集(圖1)為了獲得評估(1)。例如,可靠性在這個例子中確定(11),它是語言0.6變量優(yōu)秀加入重量。
因此,模糊集優(yōu)秀定義為:Rexc=(1/0,1/0,1/0,4/0.25 5/1.0)(據(jù)嗎圖1)。這樣的特定的值模糊集優(yōu)秀Rexc0.6 =(1 / 0.6(0),2 / 0.6(0),3 / 0.6(0),4 /(0.25 - 0.6),5 /(1.0 - 0.6)}。剩下的四個語言變量被以同樣的方式對待。最后對于每個j = 1,。5具體隸屬度函數(shù)(最后一行,表2)被添加到最后拖拉機可靠性模糊形式(1):這些fuzzificated評估(11)和(12)是合成所必需的評估的有效性,使用max-min邏輯。在這種情況下可以使C = 53 = 125組合,走出48的結(jié)果。
第一個結(jié)果是組合2-2-3:E2-2-3(0.025,0.05,0.125),哪里X2-2-3 =(2 + 2 + 3)/ 3 = 2(四舍五入為整數(shù))。最小值的隸屬度函數(shù)這一結(jié)果的是0.025。其他的結(jié)果和相應(yīng)的我的值如表3所示。所有這些結(jié)果都可以圍繞尺寸X = 2、3、4和5。拖拉機在很大程度上為0.30065(與30%)評估那么好,拖拉機在很大程度上0.27538(27.5%)評估一樣好,而拖拉機C在很大程度上為0.25468平均(25.5%)評估。它可以得出的結(jié)論是,C是最糟糕的,當(dāng)拖拉機只是稍微比B,特別是如果我們看到的評估為優(yōu)秀的28.8%,而B的程度23.8%的程度。分析了拖拉機可以提出的有效性如圖3。,它可以更清楚地看到,拖拉機的最大的效果。如果這個評估(EA,EB,EC)defuzzificated是重心點計算- Z(Bowles & Pelaez,1995),我們得到了評估的效果如下:
這就意味著在1 - 5(即從貧困的規(guī)模優(yōu)秀)拖拉機是最好的和拖拉機C是最壞的打算。驗證的實現(xiàn)結(jié)果,統(tǒng)計分析的可用性,像家庭與有效性概念,已經(jīng)被使用。那在我們的模型顯示,拖拉機是最好的,和C的壞的效果。在現(xiàn)實中,如果我們分析的可用性,它是看到2904 moto-hours拖拉機在工作3130年可用moto-hours;如果10000 moto-hours計算,在9244年的工作將花費moto-hours。拖拉機B的10004年moto-hours可用,它花9069moto-hours在工作,和拖拉機C 9981可用moto-hours花了9045年的工作。實驗表明,更可靠和有效的拖拉機是少是延遲。在某種程度上,這個初始的優(yōu)勢消滅更糟糕的物流交付備件的時候涉及到拖拉機,拖拉機a . 1100年moto-hours工作可憐的物流在維護希望8個工作日, 一個給定的拖拉機和它極大地影響了可維護性的下降帶來的好處,因此相同的效率(內(nèi)部技術(shù)PKB)總剝削的下降。
1.結(jié)論
本文提出一種模型有效性的評估技術(shù)系統(tǒng)、精確農(nóng)業(yè)機械、基于模糊集理論。表現(xiàn)作為整體的有效性指標(biāo)系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量,即為整個測量技術(shù)系統(tǒng)的可用性?？煽啃浴⒖删S護性和功能表演已經(jīng)公認(rèn)的有效性參數(shù)或指標(biāo)。語言可以被任命為形式所有提到的共同特征指標(biāo)。因此模糊集理論出現(xiàn)自然工具建模的有效性。在本文中,應(yīng)用模糊集理論,這是必要的定義:語言變量及其描述隸屬函數(shù)、模糊規(guī)則的組成和模型集成和去模糊化。模糊的成分即max-min邏輯已經(jīng)被用于集成的有效性指標(biāo)有效性的整體性能,最適合集成的方法模糊集的隸屬函數(shù)和質(zhì)心點去模糊化的模糊數(shù)的計算數(shù)值。Max-min組合模型,它暴露在這篇文章中,沒有以這種方式處理相應(yīng)的文獻。另外,在案例研究中,模型的模糊化的問卷調(diào)查的結(jié)果,它代表的正是所積累的方式工程師的知識和技能。
提出的模型可以作為一個簡單的工具的快速估計的有效性即為農(nóng)業(yè)服務(wù)的質(zhì)量機械、基于專家判斷和估計。在同時,該模型不需要復(fù)雜的IT基礎(chǔ)設(shè)施。分析實現(xiàn)模糊集和適當(dāng)?shù)哪：行钥煽啃?、可維護性和功能表現(xiàn)可以糾正措施的指導(dǎo)購買的方向嗎的設(shè)備,結(jié)構(gòu)調(diào)整,改變的維護政策或管理/運營商變更
本文具體分析了三個拖拉機,標(biāo)志著一個B和C,這表明更高效的拖拉機越頻繁宕機。在某種程度上,這種最初的優(yōu)勢就終止了窮交付備件物流。
感謝
研究工作得到了塞爾維亞共和國教育部和科學(xué)界的支持。
湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)全日制普通本科生畢業(yè)論文（設(shè)計）
中 期 檢 查 表
學(xué) 院： 工學(xué)院
學(xué)生姓名
學(xué) 號
年級專業(yè)及班級
2009級機械設(shè)計制造及自動化 專業(yè)（2）班
指導(dǎo)教師姓名
指導(dǎo)教師職稱
副教授
論文（設(shè)計）題目
丘陵履帶式果林噴霧機噴霧系統(tǒng)設(shè)計
畢業(yè)論文（設(shè)計）工作進度
已完成的主要內(nèi)容
尚需解決的主要問題
噴霧機的設(shè)計說明書
噴霧機的工作動力計算
噴霧機的噴灑系統(tǒng)計算
噴霧機系統(tǒng)的零件設(shè)計
噴霧機系統(tǒng)的優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計
噴霧機系統(tǒng)裝配圖設(shè)計
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湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)全日制普通本科生
畢業(yè)論文（設(shè)計）開題報告
學(xué)生姓名
學(xué) 號
年級專業(yè)及班級
指導(dǎo)教師及職稱
副教授
學(xué) 院
工學(xué)院
2013年 1 月 7 日
畢業(yè)論文（設(shè)計）題目
丘陵履帶式果林噴霧機噴霧系統(tǒng)設(shè)計
文獻綜述（選題研究意義、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、主要參考文獻等，不少于1000字）
一 主要功能
噴霧機是用于防治植物病蟲害的農(nóng)藥噴灑機具，同時，也廣泛用于衛(wèi)生防疫、消毒滅菌工作。我國是一個人口眾多、幅員遼闊的農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)作物種類繁多、種植面積大，以戶營為主，對噴霧機的需求量十分大。據(jù)噴霧機市場分析研究報告不完全統(tǒng)計，我國噴霧機的社會擁有量在6000萬臺左右，年產(chǎn)銷量在1000萬臺左右。噴霧機產(chǎn)品質(zhì)量好壞對農(nóng)作物病蟲害防治效果、對環(huán)境保護、對農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)藥殘留等都會有很大影響。
二 研究意義
由于我國幅員遼闊，地貌復(fù)雜自北至南有遼西丘陵，淮陽丘陵和江南丘陵等。黃土高原上有黃土丘陵。長江中下游河段以南有江南丘陵。遼東，山東兩半島上的丘陵分布也很廣。特別是我國西南部大部分農(nóng)作物區(qū)都屬于丘陵地貌，北方的大型四輪驅(qū)動農(nóng)用器械在南方使用受到限制，而履帶式國林噴霧機由于是用履帶傳動，履帶具有極廣的運用范圍，能克服各種地形，爬陡坡，越寬壕，涉深水，克垂壁，穿沼澤，過田野等無所不能第一、二次世界大戰(zhàn),英美德等多個參戰(zhàn)國家均研制了履帶式坦克和步兵戰(zhàn)車，使得作戰(zhàn)的機動能力大大增加，從而履帶具有很好的克服地形的能力，能夠廣泛運用于丘陵地形的經(jīng)濟作業(yè)。
其次由于我國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟處于快速發(fā)展期，南方丘陵等地的農(nóng)用機械也開始大量普及，了解作物的栽培及生長情況。例如作物的株高及密度，噴藥是苗期，還是中、后期，要求藥劑覆蓋的部位及密度、果樹樹冠的高度及大小、所選植保機械的噴灑)部件的性能是否能滿足防治要求等，從而設(shè)計噴霧機系統(tǒng)與之匹配這是非常有經(jīng)濟價值的。
三 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
山東出廠的3WZ-300型噴桿式噴霧劑其主要性能特點有:噴幅寬達6m,藥箱容積達300L,作業(yè)效率高,是大面積施藥的理想機具。不銹鋼噴桿設(shè)計,配合專業(yè)純銅接頭高壓膠管軟連接,耐腐蝕。機架采用全噴塑工藝,插入式裝置固定噴桿,分段設(shè)計可折疊,操作方便。四級過濾(加液口過濾、吸水口過濾、分流過濾、噴頭過濾),保證順暢噴灑。采用自卸壓三缸柱塞泵,壓力高,流量大,可靠性強。采用超低量噴頭,防滴漏,防漂移,霧化好。獨特的后置輸出軸皮帶傳動,可控制性好,皮帶護罩采用塑料封閉結(jié)構(gòu),維護簡單便捷。桶身采用原料加厚制作,耐腐蝕,耐沖擊等許多優(yōu)點。
四 參考文獻
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[5] 張利平.液壓站設(shè)計與使用.北京：海洋出版社.2004.2
研究方案（研究目的、內(nèi)容、方法）
1. 研究目的
目前我國常用的大田噴桿噴霧機在施藥過程中存在農(nóng)藥飄失嚴(yán)重,霧滴在冠層中的透性較差、作物中下部沉積少、分布均勻性差、霧滴減飄效果受自然風(fēng)速影響較大等問題,為了提高噴霧機性能，提高農(nóng)田經(jīng)濟效率，故需改進噴霧機系統(tǒng)，從而提高農(nóng)藥使用效率，達到更高的經(jīng)濟利用率。
2. 研究內(nèi)容
對噴頭的研究如下，噴霧系統(tǒng)必須有若干噴頭，這樣可以改變噴霧的幅寬，而且噴頭還必須與噴霧目標(biāo)保持一定的垂直距離。不同霧錐角的液體噴頭應(yīng)有的最小噴桿高度，
噴桿的設(shè)置可高一點，不可太低，但如果太高霧滴飄移的可能性就增大了。使用中要注意噴頭扇角、噴頭間隔及噴頭高度之間的配合，并盡量地保持各個噴頭的壓力一致，使各個噴頭的噴霧量相同。在噴霧過程中，當(dāng)機器在地頭轉(zhuǎn)彎或地不平時，噴桿的端頭就有可能碰到地面或障礙物，所以噴桿必須設(shè)計自動回位裝置，并使其保持平衡。在非工作狀態(tài)下，噴桿必須人工或液壓折疊起來，并要保證安全。在作物的不同生長階段，噴桿的高度必須根據(jù)作物的高度進行調(diào)整，使其適合地面或作物高度對噴霧垂直間隔的要求。
3．研究方法
通過如下方法可以校檢噴霧機噴頭系統(tǒng)的噴量。
假設(shè)標(biāo)簽說明噴量是200lMhm ，劑量是21Mhm農(nóng)藥，則用中等大小的霧滴噴灑。
1)測量噴霧機實際作業(yè)速度，應(yīng)注意行走時應(yīng)保證噴桿的上下和左右擺動是否在要求的范圍內(nèi)。然后在lOOm行走距離測量噴量，記下行走lOOm所需時間，求出速度。測量要重復(fù)3次，以確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確。
2)求單個噴頭的噴量，先測出噴頭間距，然后用如下公式計算
噴量X前進速度X噴頭間距/600 =噴頭噴量 [L/min]
假設(shè)上面測得噴霧機作業(yè)速度為7．2km／h，噴頭間距為0．5m，則單個噴頭的噴量為 1．2lMmin
注：此表如不夠填寫，可另加頁。
4.預(yù)計工作流程
1. 根據(jù)給定工況，完成噴霧機系統(tǒng)原理圖。
2. 設(shè)計計算液壓系統(tǒng)，選擇液壓元件。
3. 完成加工示意圖。
4. 完成噴霧機裝配圖。
5. 編寫畢業(yè)設(shè)計說明書
進程計劃（各研究環(huán)節(jié)的時間安排、實施進度、完成程度等）
1. 熟悉題目、收集資料、寫開題報告。 1周
2. 根據(jù)給定工況，完成噴霧劑系統(tǒng)原理圖。 1周
3. 設(shè)計計算液壓系統(tǒng)，選擇液壓元件。 2周
4. 完成履帶式噴霧機裝配圖。 2周
5. 整理說明書、外文資料翻譯、準(zhǔn)備答辯 1周
論證小組意見
組長簽名：
2013 年 1 月 13 日
專業(yè)委員會意見
專業(yè)委員會主任簽名：
2013 年 1 月13 日
注：1.此表可用黑色簽字筆填寫，也可打印，但意見欄必須相應(yīng)責(zé)任人親筆填寫。
2.此表可從教務(wù)處網(wǎng)站下載中心下載。
湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)全日制普通本科生畢業(yè)論文（設(shè)計）
開題論證記錄
學(xué) 院： 工學(xué)院 記錄人：
學(xué)生姓名
學(xué) 號
年級專業(yè)及班級
2009級機械設(shè)計制造及自動化專業(yè)（2）班
指導(dǎo)教師姓名
指導(dǎo)教師職稱
副教授
論文（設(shè)計）題目
丘陵履帶式果林噴霧機噴霧系統(tǒng)設(shè)計
論證小組質(zhì)疑：
1 設(shè)計的內(nèi)容和思路
2 噴霧機的分類
3 衡量噴霧機的質(zhì)量指標(biāo)
學(xué)生回答簡要記錄：
1. 根據(jù)果林實際的除蟲需要，自身的株高，園林的空間大小來規(guī)定噴霧機的射程和流量等，從而反過來計算噴霧機系統(tǒng)的動力系統(tǒng)的功率，各類泵以及油箱等部件的規(guī)格，從而進一步設(shè)計更優(yōu)良的噴霧機系統(tǒng)。
2. 我們所設(shè)計的噴霧機系統(tǒng)屬于噴桿式噴霧機，按其配套動力的連接方式分為：懸掛式.
牽引式.自走式。
3.衡量噴霧機的主要指標(biāo)包括哦1.藥箱容積2.噴幅米數(shù)3.霧滴大小,霧化等，通過對這些基本數(shù)據(jù)的額定從而進一步設(shè)計噴霧機系統(tǒng)的局部到整體。
論證小組
成員簽名
論證地點： 論證日期：20 年 月 日
注：此表可從教務(wù)處網(wǎng)站下載中心下載。記錄、簽名欄必須用黑色筆手工填寫。
湖 南 農(nóng) 業(yè) 大 學(xué)
全日制普通本科生畢業(yè)設(shè)計
丘陵履帶式果林噴霧機噴霧系統(tǒng)設(shè)計
THE DESIGN OF HILLY CRAWLER SPRAYER SPRAY SYSTEM
學(xué)生姓名：
學(xué) 號：
年級專業(yè)及班級：09級機械設(shè)計制造及其自動化 (2）班
指導(dǎo)老師及職稱： 副教授
學(xué) 院：工學(xué)院
湖南·長沙
提交日期：2013年05月
湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)全日制普通本科生畢業(yè)設(shè)計
誠 信 聲 明
本人鄭重聲明：所呈交的本科畢業(yè)設(shè)計是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，進行研究工作所取得的成果，成果不存在知識產(chǎn)權(quán)爭議。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本設(shè)計不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體在文中均作了明確的說明并表示了謝意。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。
畢業(yè)設(shè)計作者簽名：
年 月 日
目 錄
摘要……………………………………………………………………………………5
關(guān)鍵詞…………………………………………………………………………………5
1前言……………………………………………………………………………………6
2研究目的及意義………………………………………………………………………6
3噴霧機設(shè)計總體方案…………………………………………………………………7
3.1設(shè)計要求……………………………………………………………………………7
3.2丘陵履帶噴霧機參數(shù)確定…………………………………………………………7
4整體方案設(shè)計………………………………………………………………………8
4.1機器工作原理………………………………………………………………………8
4.2作業(yè)流程……………………………………………………………………………9
4.3傳動方案……………………………………………………………………………9
4.4操作系統(tǒng)以及行進系統(tǒng)的設(shè)計…………………………………………………10
4.4.1履帶結(jié)構(gòu)………………………………………………………………………10
4.4.2整機操作控制系統(tǒng)……………………………………………………………10
5噴霧系統(tǒng)設(shè)計……………………………………………………………………11
5.1噴桿調(diào)節(jié)裝置設(shè)計………………………………………………………………11
5.2 噴桿系統(tǒng)的設(shè)計計算……………………………………………………………13
5.2.1噴頭……………………………………………………………………………13
5.2.2噴管……………………………………………………………………………13
5.2.3輸送泵…………………………………………………………………………13
5.3液壓泵的選用………………………………………………………………14
6各關(guān)鍵傳動件強度計算……………………………………………………………15
6.1變速箱Ⅰ軸強度計算……………………………………………………………15
6.2Ⅰ級V帶傳動計算…………………………………………………………………17
7噴霧機其他部件的選用……………………………………………………………18
7.1標(biāo)準(zhǔn)件的選用……………………………………………………………………18
7.1.1軸承選用………………………………………………………………………18
7.1.2螺母選用………………………………………………………………………18
7.1.3墊圈選用………………………………………………………………………18
7.2隔膜泵配套電機的選擇…………………………………………………………18 7.3空氣濾清器選用…………………………………………………………………18
7.4過濾器選用………………………………………………………………………19
7.5藥箱設(shè)計…………………………………………………………………………19
7.6膠管選用…………………………………………………………………………19
8安全設(shè)計以及照明法案……………………………………………………………20
8.1安全設(shè)計…………………………………………………………………………20
8.2蓄電池、發(fā)電機及照明設(shè)計方案的確定…………………………………………20
8.3噴霧機的操作注意事項…………………………………………………………20
9結(jié)論…………………………………………………………………………………21
參考文獻………………………………………………………………………………21
致謝……………………………………………………………………………………22
附錄……………………………………………………………………………………23
丘陵履帶式果林噴霧機噴霧系統(tǒng)設(shè)計
學(xué) 生：
指導(dǎo)老師：
（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，長沙 410128）
摘 要：我國作為一個農(nóng)業(yè)大國，果林經(jīng)濟作物在農(nóng)業(yè)中占有很重要的地位，我國南方分布較廣的主要有銀杏，茶葉等重要經(jīng)濟作物，而南方的果林主要分布在丘陵地形以及山嶺地區(qū)，針對我國南方丘陵道路路況差，機械行進作業(yè)困難，以及我國對于丘陵地形的機械研制的技術(shù)相對缺乏的情況，本設(shè)計欲研發(fā)出一種能適應(yīng)丘陵山地地形特點的高效率，環(huán)保的履帶式噴霧機。
本課題設(shè)計出的履帶式噴霧機能夠滿足果林機械作業(yè)農(nóng)藝要求，實現(xiàn)噴霧，要求設(shè)計合理、結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、在提高提高農(nóng)藥的利用率的情況下，又能夠達到環(huán)保的要求，工作效率高效，真正實現(xiàn)了高效、經(jīng)濟、節(jié)能、環(huán)保的要求。
關(guān)鍵詞：噴霧；環(huán)保；履帶式；效率；
The Design of Hilly Crawler Sprayer Spray System
Student: Lin Junren
Tutor: Li Ming
(College of Engineering, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China)
Abstract: As an agricultural country in our country, economic fruit wood occupies very important position in agricultural crop, widely distributed in south China mainly include ginkgo, tea and other important economic crop, and groves are mainly distributed in hilly terrain in the south and mountains area, southern hilly roads in our country poor road conditions, mechanical operation difficulty, marching and developed for hilly terrain machinery technology in China is relatively lack of situation, this design to the development of a kind of can adapt to the hilly mountainous topography features of high efficiency, environmental protection of the crawler sprayer.
This topic design of crawler type sprayer can satisfy the fruit wood machinery operation agronomic requirements, realize the spray, reasonable design, simple structure, convenient operation, under the condition of improving the utilization of pesticide, and can meet the requirements of environmental protection, high efficiency, realize the high efficiency, energy saving, environmental protection requirements.
Keywords: Spray ; Environmental protection ; Caterpillar ; Efficiency ;
1 前言
近年來隨著農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，林果生產(chǎn)已成為我國經(jīng)濟發(fā)展和農(nóng)民增收致富的新亮點和支柱產(chǎn)業(yè)。隨著林果種植面積的不斷擴大，為合理利用果林農(nóng)業(yè)資源，提高果林經(jīng)濟作物產(chǎn)量，降低其生產(chǎn)成本，減少環(huán)境污染，高效經(jīng)濟的精細農(nóng)業(yè)研究成為21世紀(jì)的一大趨勢。
我國果園生產(chǎn)機械化的研究與應(yīng)用起步較晚。20世紀(jì)50年代才推廣使用手動噴霧器，60年代中期開始發(fā)展動力噴霧機，目前我國果園機械化程度低、缺乏大型高效的果園作業(yè)機械。果園多項作業(yè)大都主要依靠人工完成、生產(chǎn)效率低、勞動強度大、生產(chǎn)成本高，由于農(nóng)忙時節(jié)的勞動力緊缺而造成的損失很大。我國早起研究的噴霧機，其噴霧性能落后、行走機構(gòu)繁雜、種類奇缺、對農(nóng)藥的有效利用率低于30%，不僅浪費農(nóng)藥等資源，同時污染環(huán)境，影響人類賴以生存的生態(tài)環(huán)境，隨著21世紀(jì)的社會經(jīng)濟的發(fā)展，現(xiàn)代化進程的加速，人類賴以生存和發(fā)展的環(huán)境正在急劇的發(fā)生變化，環(huán)境問題已構(gòu)成威脅人類生存、制約經(jīng)濟發(fā)展的重要因素。因此在發(fā)展經(jīng)濟的同時，必須堅持可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略，從而使人類文化能夠源遠流長。
目前我國植保機械的發(fā)展程度還處于一個快速發(fā)展期，隨著農(nóng)業(yè)的發(fā)展，想輔的農(nóng)業(yè)機械也要更著一并向前改進，在噴霧機這一研究領(lǐng)域，根據(jù)液壓泵、風(fēng)機、噴射部件、噴頭、噴嘴的形狀規(guī)格不同，同時可以應(yīng)用到不同經(jīng)濟作物的施肥作業(yè)。
對于國外歐美發(fā)達國家在噴霧機的研究領(lǐng)域中走在前列，俄羅斯研制的果園噴霧機采用超聲波傳感技術(shù)；德國進行了對定向靶噴霧的研究，包括使用輔助氣流、靜電噴霧、利用光電、紅外技術(shù)的等智能測靶噴霧技術(shù)；精確噴霧，包括根據(jù)作業(yè)速度和作物密度自動調(diào)節(jié)噴量的智能噴霧技術(shù)；農(nóng)藥回收技術(shù)，采用靜電或氣流負壓等技術(shù)將靶標(biāo)外的霧滴回收；國內(nèi)也有一些公司在結(jié)合外國的技術(shù)自主研發(fā)的一些噴霧機械，國內(nèi)自主研發(fā)的背負式機動噴霧機以及山東出廠的3WZ-300型噴桿式噴霧機?？傮w上我國噴霧機機械研究起步較晚，果園生產(chǎn)機械化程度與歐美等國家還存在著較大差距，噴霧機以及噴霧系統(tǒng)的研究和設(shè)計還有一段很長的路要走。
2 研究目的及意義
在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中，噴霧機是在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工具占有重要地位，丘陵履帶式噴霧機的使用更好的實現(xiàn)農(nóng)業(yè)機械化的發(fā)展需求[1]，提高農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的生產(chǎn)率，合理利用現(xiàn)代化設(shè)備，減小了人類勞動，提高生產(chǎn)效率。
近年來，大型的噴霧機作業(yè)對中國病蟲草害防治有了明顯的促進作用。隨著農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整和規(guī)?；潭鹊奶岣咭约按笾行屯侠瓩C市場占有率的快速增長，噴霧機技術(shù)將會發(fā)揮越來越重要的作用，研究噴霧機具有可觀的經(jīng)濟價值。
針對果林產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，國家對丘陵等特殊地形果林機械的重視，丘陵式果林噴霧機具有廣闊的市場。目前我國缺乏試用于丘陵果林噴霧的作業(yè)機械，缺少具有多作業(yè)環(huán)境、減輕環(huán)境負荷、提高農(nóng)藥利用效益功能的機具。另外，我國南方地區(qū)，山區(qū)和丘陵約占60%以上，道路路況差，機械行走困難；果林行間機械化作業(yè)難，根據(jù)我國南方噴霧機發(fā)展現(xiàn)狀，設(shè)計出果林丘陵履帶噴霧機可以滿足其經(jīng)濟作業(yè)的要求。另外目前我國常用的大田噴桿噴霧機在施藥過程中存在農(nóng)藥飄失嚴(yán)重,霧滴在冠層中的透性較差、作物中下部沉積少、分布均勻性差、霧滴減飄效果受自然風(fēng)速影響較大等問題,為了提高噴霧機性能，提高農(nóng)田經(jīng)濟效率，故需改進噴霧機系統(tǒng)，從而提高農(nóng)藥使用效率，達到更高的經(jīng)濟利用率。
3 噴霧機設(shè)計總體方案
3.1 設(shè)計要求
(1）設(shè)計的丘陵履帶式噴霧機適用于丘陵地區(qū)經(jīng)濟作物的施藥作業(yè)。
(2）噴霧機操作采用人工作業(yè)和固定作業(yè)兩種形式人工可延伸至100M以上施藥。
(3）噴霧機遠距噴頭噴量在15~20L/min左右。
3.2 丘陵履帶式噴霧機參數(shù)確定
(1)名稱: 丘陵履帶自走式果林噴霧機；
(2)外形尺寸(長×寬×高)(mm)：2000×1900×1500；
(3）整機質(zhì)量 (kg)：650；
(4）動力：7.3kW；
(5）規(guī)格：
履帶寬度： 240 mm；
原地左轉(zhuǎn)彎半徑： 1.12 m；
原地右轉(zhuǎn)彎半徑： 1.05 m；
道路行駛速度： 6.5km/h；
藥箱容量： 400L；
遠距管線長度： 50m；
遠距管線長度： 100m；
遠距噴管長度： 1.2m；
近距噴管長度： 0.8m；
噴管伸開長度： 2m。
(6）生產(chǎn)參數(shù)[2]
指標(biāo)參數(shù)
遠距噴管工作壓力 小于或等于8.0MPa；
近距噴管工作壓力 小于或等于3.5MPa；
遠距噴頭流量 15~20L/min；
近距噴頭流量 2.5~10L/min；
遠距噴管工作效率 大于或等于6.0hm2/h；
近距噴管工作效率 大于或等于0.3hm2/h；
可爬坡最大度數(shù) 45 °；
地間隙通過極限 小于或等于 25 cm。
4 整體方案設(shè)計
4.1機器工作原理
如圖1所示，該機由動力系統(tǒng)[3]、行走系統(tǒng)、噴霧系統(tǒng)、操縱控制系統(tǒng)和機架等部件組成。
(1）動力系統(tǒng)包括總動力采用12.3KW大小柴油機，6KW的噴霧泵。
(2）由于該機器在丘陵山地上作業(yè)，故采用履帶式自動行走裝置。
(3) 藥箱配置在機型的左前方，保持左右、前后平衡，駕駛室配置在右前方和發(fā)動機配置在右后方。
(4)駕駛操作系統(tǒng)位于視野開闊的地方，可讓駕駛員能清晰觀察各部位的工作情況，安裝照明系統(tǒng)，便于晚間或光線條件不好的情況下中使用。
(5)從人機工程考慮，發(fā)動機在后部，此部位對駕駛員造成的噪音和振動相對較小，并便于保養(yǎng)。
(6)噴桿操作采用人工作業(yè)和固定作業(yè)兩種，人工可延伸作業(yè)距離120 m，滿足果林間的作業(yè)。固定作業(yè)方式采用液壓伸桿方式，有效伸長到果林作業(yè)區(qū)，節(jié)約農(nóng)藥
(7)整機重心偏低，從而增強機器的爬坡性能和駕駛穩(wěn)定性。
行走系統(tǒng)
支架
操作系統(tǒng)
動力系統(tǒng)
噴霧系統(tǒng)
圖1 丘陵履帶式果園噴霧機
Fig1 Hilly crawler orchard sprayer
4.2 作業(yè)流程
作業(yè)分工流程可以分為兩種情況：單人和多人作業(yè)。
單人模式—駕駛室操作機器前進，通過離合器連接傳動液壓泵，調(diào)節(jié)液壓泵壓力和打開噴霧管道開關(guān)，然后使用固定方式施藥。通過使用液壓升降裝置開關(guān)來調(diào)節(jié)噴桿長度以及角度。
多人模式—駕駛室或尾部操作機器前進，通過離合器連接傳動液壓泵，調(diào)節(jié)液壓泵壓力和打開噴霧管道開關(guān)，通過固定方式或人工延伸管道施藥。采用固定方式可操作液壓升降裝置開關(guān)調(diào)節(jié)噴桿長度；人工移動管道定點作業(yè)可延伸長度到100 m。
4.3 傳動方案
(1）傳動路線
動力
變速箱
水
泵
中間齒輪軸
圖2 傳動關(guān)系圖
Fig2 Transmission diagram
(2）各傳動部件的傳動比
發(fā)動機轉(zhuǎn)速 n1=2200rpm
變速箱轉(zhuǎn)速 n2=130/160×2200=1800rpm
中間齒輪軸轉(zhuǎn)速 n3=18/15×1800=2160rpm
水泵轉(zhuǎn)速 n4=130/250×2160=1100rpm
4.4 操作系統(tǒng)以及行進系統(tǒng)的設(shè)計
4.4.1 履帶結(jié)構(gòu)
對于微型水稻聯(lián)合收割機常用木板和鐵塊制成的行走履帶，在道路上行走振動大、不平穩(wěn)、破壞路面、且機架容易損壞變形等缺點，研發(fā)研鐵制注膠下齒通過橡膠橋梁帶用螺絲固接上齒板構(gòu)成的鐵制注膠復(fù)合履帶，行走時減輕振動、降低摩擦阻力， 提高了行走的安全性能。
圖3 鐵制注膠復(fù)合履帶示意圖
Fig3 Iron note glue composite track diagram
4.4.2 整機操作控制系統(tǒng)
我國南方果林分布在山區(qū)、丘陵，為了避免普通拖拉機平衡性差、安全性能低，在道路崎嶇行走作業(yè)困難等缺陷，設(shè)計了結(jié)構(gòu)獨特的前后操作裝置，特點是兩根呈平行布置的傳動桿（6）和（7）兩端經(jīng)銷軸（4）分別連接前、后各兩根呈相互平行布置的連動桿（5）和（8），前連動桿（5）經(jīng)連接板塊（3）通過前操縱連桿（13）經(jīng)銷軸（4）連接前操縱桿（1）；后連動桿（8）經(jīng)銷軸（4）通過底盤支架（12）連接后操縱桿（9）構(gòu)成四連桿傳動機構(gòu)的前后操作裝置，在道路比較差的作業(yè)區(qū)，后操作系統(tǒng)更有利于判斷道路情況和機械作業(yè)安全情況，有利于保證人員安全。
圖4 前后操作裝置示意圖
Fig4 operation device schematic diagram
5 噴霧系統(tǒng)設(shè)計
5.1 噴桿調(diào)節(jié)裝置設(shè)計
噴桿裝置包括左噴桿、噴霧裝置主桿、噴霧調(diào)節(jié)桿、噴桿滑塊、調(diào)節(jié)桿滑塊、噴霧主桿調(diào)節(jié)滑槽、噴霧裝置固定塊、噴霧藥管、右噴桿、主桿斜度調(diào)節(jié)螺栓和主桿固定螺栓。
左噴桿和右噴桿通過緊固螺栓套連在噴桿滑塊上，噴桿滑塊套在噴霧裝置主桿上，上下可以調(diào)節(jié)，緊固螺栓固定在噴霧裝置主桿上；
噴霧裝置主桿的下端通過噴霧裝置固定塊和主桿固定螺栓固定在機架上；噴霧裝置主桿的上端供噴霧高度、斜度和寬度調(diào)節(jié)，噴霧裝置主桿選用鋁材方鋼，減輕質(zhì)量和便于固定安裝，緊固螺栓緊固一面中心線上從上而下鑲嵌連續(xù)圓錐式孔槽，以便緊固螺栓固定；噴霧調(diào)節(jié)桿為左右兩根，一端通過緊固螺栓套連在調(diào)節(jié)桿滑塊上，另一端相應(yīng)連在左噴桿和右噴桿上；與噴桿滑塊類似，調(diào)節(jié)桿滑塊套在噴霧裝置主桿上，上下可以調(diào)節(jié)，通過緊固螺栓固定在噴霧裝置主桿的某一高度位置上；通過左右噴桿和噴霧調(diào)節(jié)桿構(gòu)成的四桿機構(gòu)通過噴桿滑塊和調(diào)節(jié)桿滑塊的調(diào)節(jié)來調(diào)整噴霧所需的高度和寬度；
噴霧裝置固定塊上開有環(huán)形的噴霧主桿調(diào)節(jié)滑槽，噴霧裝置主桿通過擰松主桿斜度調(diào)節(jié)螺栓在主桿調(diào)節(jié)滑槽中滑動，通過主桿固定螺栓和主桿斜度調(diào)節(jié)螺栓將噴霧裝置主桿固定在噴霧裝置固定塊上，以調(diào)節(jié)噴桿斜度。
23.左噴桿、24.噴霧裝置主桿、25.噴霧調(diào)節(jié)桿、26.噴桿滑塊、27.調(diào)節(jié)桿滑塊、28.噴霧主桿調(diào)節(jié)滑槽、29.噴霧裝置固定塊、46.右噴桿、47.主桿斜度調(diào)節(jié)螺栓、48. 主桿固定螺栓
圖5 噴桿調(diào)節(jié)裝置
Fig5 Spray rod adjusting device
噴桿的實物圖如下
圖6 丘陵履帶式噴霧機噴桿外形
Fig6 The shape of Hills crawler sprayer spray rod
5.2 噴桿系統(tǒng)的設(shè)計計算
5.2.1 噴頭
選用單孔噴嘴的遠射程噴槍，設(shè)計射程，大噴槍為30m，小噴槍為24m。
根據(jù)射程計算的經(jīng)驗公式 ; (1)
式中：S—噴頭靜止時的射程（m）；
dc—噴嘴的孔徑（mm）；
hf=f×Q/d×L； (2)
P—噴嘴處工作壓力（kPa）；
ζ—系數(shù)，約為1.35。
由此計算出大、小噴嘴的工作壓力為：1618 kPa、1635 kPa。
5.2.2 噴管
軟管的水頭損失
根據(jù)經(jīng)驗公式：
式中：
hf—軟管沿程水頭損失（m）
f—軟管沿程水頭損失系數(shù)，塑料管為0.948ｘ105
m—流量指數(shù)，塑料管為1.77
b—管徑指數(shù)，塑料管為4.77
Q—流量，m3/h
d—管徑，mm
L—管長，m
計算得大、小管沿程水頭損失分別為：47.70 m、65.18 m。局部水頭損失按沿程水頭的10%計算，這樣總水頭損失分別為，52.47 m、71.70 m，換算為壓力分別為514.2 kPa、702.7 kPa。????
5.2.3 輸送泵
輸送泵的壓力選擇
有前兩項計算結(jié)果可知，要保證噴嘴處壓力1635 kPa，輸送泵的壓力必須有大于
1618+514.2 = 2131.8 kPa；
1635+702.7 = 2337.3 kPa；
所以選擇三缸隔膜泵
壓力：2058~3920 kPa；
轉(zhuǎn)速：800~1200r/min；
流量：45~75L/min；
配套功率：5~7.5kW。
5.3 液壓泵的選用
由于活塞式隔膜泵具有流量較大、壓力較高、體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、耐腐蝕能力較強、操作和維修方便、能經(jīng)受短時脫水運轉(zhuǎn)、適用范圍廣等特點。它可與多種動力設(shè)備（以小型發(fā)動機、電動機、手扶拖拉機、中小型輪式拖拉機、汽車等等）配套，組成各種型式的噴霧機及彌霧機。廣泛適用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)及城市園林防病蟲害，噴灑液態(tài)化學(xué)肥料和除草劑，也可用于工業(yè)清洗、衛(wèi)生消毒、建筑噴漿、化工輸液、環(huán)境保護等工業(yè)領(lǐng)域，是目前一種新型的工農(nóng)業(yè)用的理想液泵。
活塞式隔膜泵的結(jié)構(gòu)及工作原理如下圖所示：電動機通過減速機驅(qū)動曲柄滑塊機構(gòu)，將旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)榛钊闹本€運動，帶動活塞往復(fù)運動，活塞借助油介質(zhì)使橡膠隔膜凹凸運動，在隔膜室腔內(nèi)的礦漿容積周期性變化，完成藥液輸送。由于隔膜將藥液與油介質(zhì)分隔開來，活塞、缸套、活塞桿等運動部件不與藥液直接接觸，避免了藥液腐蝕泵結(jié)構(gòu)零件，保證了這些運動部件的使用壽命。就可以保證較高的連續(xù)運轉(zhuǎn)率和較低的運行成本。
1.活塞泵 2.導(dǎo)桿 3.探頭 4.隔膜 5.進出料閥
圖7 隔膜泵工作原理圖
Fig7 Diaphragm pump working principle diagram
6 各關(guān)鍵傳動件強度計算
6.1 變速箱Ⅰ軸強度計算
軸上受力如下圖圖7所示[4]，
由于皮帶輪輸入功率為動力功率的20%，所以：
皮帶輪接受輸入功率：
N輸入=12.13×20%×0.78=2.43kw（效率)
轉(zhuǎn)速n2=135/210×2200=1414rpm
故皮帶輪上受到的輸入扭矩：
（3）
對皮帶輪的松邊和緊邊張力分別為F1和F2，且F1=2F2
則： （4）
即： （5）
軸上齒輪受到嚙合力 Fp
齒輪分度圓直徑 d1 =59×3.5= 206.5 mm
列平衡方程，求軸上所有未知力：
（6）
求解得：
根據(jù)受力可畫出彎矩圖和扭矩圖，從圖可知：危險截面位B截面。
按第三強度理論校核有：
查表知20CrMn滲碳鋼的許用應(yīng)力：
可見，軸的強度是符合設(shè)計要求的。
圖8 軸的力學(xué)分析圖
Fig8 Shaft mechanics analysis diagram
6.2 Ⅰ級V帶傳動計算
（1）已知
選擇工作情況系數(shù)
計算功率 （7）
（2）帶型選擇B型V帶
（3）取主動輪基準(zhǔn)直徑
則從動輪基準(zhǔn)直徑
驗算帶速
（8）
（4）確定V帶的基準(zhǔn)長度和傳動中心距
根據(jù)，初定中心距，
計算所需的基準(zhǔn)長度
（9）
取V帶基準(zhǔn)長度
計算實際中心距：
（5）驗算主動輪上的包角
故主動輪上的包角合適。
（6）確定帶的根數(shù)
（10）
式中：包角系數(shù)， 查表得 Ka=0.96KL；
長度系數(shù)， 查表得 KL=0.90；
計入傳動比的影響時，單根V帶額定功率的增量，查表得
△P0=0.79；
單根V帶的基本額定功率，查表得
；
由公式 Z = Pca/(P0+△P0)KaKL； （11）
求得 Z=1.89， 取Z=2。
7 噴霧機其他部件的選用
7.1 標(biāo)準(zhǔn)件的選用
7.1.1 軸承選用
對于輪芯1，主要受徑向力的作用，可采用一對深溝球軸承，根據(jù)受力分析，可選用61909 GB/T276-94型軸承[5]。輪芯2上軸承可選61906 GB/T276-94
7.1.2 螺母選用
根據(jù)軸芯1的尺寸，確定蝸輪軸心1螺紋端所選配套螺母為GB/T 6171—2000 M30×2
7.1.3 墊圈選用
根據(jù)軸徑尺寸選用墊圈為GB97.1—85 30—140HV
7.2 隔膜泵配套電機的選擇
根據(jù)液壓泵的性能參數(shù)，所需電機工作方式為連續(xù)工作，溫升可達穩(wěn)定值，屬變轉(zhuǎn)矩性質(zhì)，所需功率小，初步選用Y100L2—4型三相異步電動機
其主要參數(shù)為：
額定功率：3 KW
額定轉(zhuǎn)速：1430 r/min
效率：0.825
凈重：38 kg
7.3 空氣濾清器選用
空氣濾清器可以用來維持藥箱里與外界大氣壓力平衡，同時預(yù)防灰塵從外部飄入箱體，保持箱體內(nèi)的藥液干凈。在此選用由C—M12空氣濾清器。其大體尺寸如下
圖9 空氣濾清器尺寸
Fig 9 The size of the Air filter
7.4 過濾器選用
過濾器的作用是清除藥液中的各種雜質(zhì)，以免其劃傷、磨損，甚至卡死有相對運動的零件，或堵塞零件上的小孔及縫隙，影響系統(tǒng)的正常工作，降低液壓元件的壽命，甚至造成液壓系統(tǒng)的故障。
根據(jù)設(shè)計要求，過濾器選用WU63×180螺紋連接型網(wǎng)式過濾器，其主要參數(shù)如下
過濾精度：180,壓力損失：≤0.01 MPa
流量：63 L/min,通徑 ：25 mm
7.5 藥箱設(shè)計
根據(jù)設(shè)計要求，藥箱選用400L容量的規(guī)格，邊長尺寸為
所選材料為工程塑料尼龍1010，它與不銹鋼相比，它具有如下優(yōu)點：
(1)比重輕，便于攜帶。
(2)加工性比不銹鋼好，可大批采用注塑成型。
(3)成本比金屬低。
(4)耐腐蝕性能好。
7.6 膠管選用
選用由鹽城華興液壓機械有限公司生產(chǎn)的膠管總成，其型號為GB965.3-88-25
其具體參數(shù)如下:
膠管內(nèi)徑：25mm ；
通徑：25mm；
I層工作壓力：8MPa；
II層工作壓力：10MPa；
III層工作壓力：13MPa。
8 安全設(shè)計以及照明法案
8.1 安全設(shè)計
(1)所有能夠運動的運動件都應(yīng)該列為危險物件，還有所有能夠旋轉(zhuǎn)的工作部件、外露的部件都要安裝安全防護的裝置。
(2)在發(fā)動機排氣管以及水箱加水口處應(yīng)該設(shè)置有效的防護裝置，從而防止工作人員的燙傷。
(3)在任何可能發(fā)生人身安全傷害事故的機械部位和附近要明顯設(shè)置安全標(biāo)志。
(4)在噴霧機上可以配置滅火器，要安裝在容易取卸的位置上。
8.2 蓄電池、發(fā)電機及照明設(shè)計方案的確定
本履帶式噴霧機可用于白天以及夜間同時進行工作，根據(jù)在果林內(nèi)晚上作業(yè)照明的要求，噴霧機上附帶配置功率為150W的永磁發(fā)電機、24V的蓄電池以及工作100W的照明燈，以及照明電路所需要的啟動開關(guān)、安培表、電位開關(guān)和線路等元件。
8.3 噴霧機的操作注意事項
(1)在打農(nóng)藥前要穿戴嚴(yán)實。戴口罩，手套，穿長袖衣服和長褲。
(2)在打農(nóng)藥前先仔細查看農(nóng)藥標(biāo)簽的說明，農(nóng)藥標(biāo)簽上都有解毒方法。
(3)要仔細了解農(nóng)藥毒性。高度和劇毒農(nóng)藥需要嚴(yán)格按照標(biāo)簽說明使用。操作人員必須帶好防護用品。入口罩、手套、長衫、長褲等。嚴(yán)禁超量使用。
(4)操作人員必須清楚的知道，即使中低毒農(nóng)藥也必須按照標(biāo)簽嚴(yán)格使用，要嚴(yán)防安全事故的發(fā)生。
(5)操作人員應(yīng)該盡量少的直接接觸農(nóng)藥，在施藥作業(yè)的時候切記勿飲食、飲水、吸煙。并且施藥時站在上風(fēng)處使自己處于一個相對安全干凈的環(huán)境。
(6)打完農(nóng)藥后操作人員應(yīng)該第一時間打開打藥車的洗手箱，使用普通（堿性）肥皂情洗手或者其它身體部位，下班后應(yīng)該立即洗澡洗澡。
(7)工作人員應(yīng)該時刻記住無論任何時候不要污染打藥車洗手箱，時刻保證洗手箱的水是充足和干凈的。
(8)操作人員在洗完手時同時別忘記也把水龍頭清洗干凈，做到手和身體干凈，水龍頭開關(guān)和嘴部同樣干凈，這樣便可以避免不必要的污染。
(9)在后備箱里帶一塊普通堿性肥皂，已用于更快地去除掉手上殘留的農(nóng)藥。
9 結(jié)論
通過大四最后幾個月的時間，在得到畢業(yè)設(shè)計選題后，結(jié)合大學(xué)間所學(xué)的課程理論以及實踐知識進行了一次大應(yīng)用。對于丘陵式履帶式噴霧機的設(shè)計的過程中，我不斷的學(xué)習(xí)新知識和回顧以往學(xué)過的內(nèi)容。在學(xué)習(xí)的過程中得到很多寶貴經(jīng)驗。
在這幾個月畢業(yè)設(shè)計過程中，我通過閱讀瀏覽大量的資料，其中很多是以前學(xué)過的專業(yè)課本，加深了我對專業(yè)基礎(chǔ)知識的印象。
在畢業(yè)設(shè)計中，常常會遇到很多問題。這時候要學(xué)會獨立思考，在資料，書本中去找到相關(guān)內(nèi)容，要學(xué)會使用各種工具書。在本次設(shè)計中，我遇到了很多的問題，比如說液泵的選擇等我就查閱了各種泵的優(yōu)缺點，再結(jié)合自己設(shè)計的需要來進行選擇從收到履帶式噴霧機的課題后，我自己通過圖書，以及上網(wǎng)去查閱了很多關(guān)于該機械種類的文件和資料，比如履帶底盤的設(shè)計，噴霧機噴桿的研究，以及各種發(fā)動機，如汽油發(fā)動機，柴油發(fā)動機之間的差異和比較，然我收獲了很多額外的知識和內(nèi)容。
合理利用電腦以及Auto CAD等畫圖等電腦軟件來輔助畢業(yè)設(shè)計，對產(chǎn)品的數(shù)據(jù)分析優(yōu)化，使自己的設(shè)計過程更加方便。
再有對設(shè)計機械的經(jīng)濟性能的調(diào)查，我們設(shè)計一個產(chǎn)品的目的就是創(chuàng)造價值，讓這個世界更加美好，同時帶動經(jīng)濟的發(fā)展和社會以及科學(xué)技術(shù)的進步，這個目的是乃至我們?nèi)祟惖墓餐康暮拖Ｍ?。設(shè)計的產(chǎn)品要能夠更好的提升我們的生活品質(zhì)。
在畢業(yè)設(shè)計的過程中發(fā)現(xiàn)我國果園機械化程度低缺乏大型高效的果園作業(yè)機械。果園多項作業(yè)大都主要依靠人工完成生產(chǎn)效率低、勞動強度大、生產(chǎn)成本高、由于農(nóng)忙時節(jié)的勞動力緊缺而造成的損失很大。國內(nèi)現(xiàn)有的果園管理機械多以手扶式、手持式和背負式等微小型機為主。在這[15]些微小型機具中，部分機具可實現(xiàn)一機多用，如可以實現(xiàn)開溝、培土、起壟、旋耕等多功能的果園微耕然而在作業(yè)效率方面，微小型機不能與國外大型機具相提并論。在了解到中國的機械發(fā)展現(xiàn)狀下，我們這一輩更需要加大努力去為自己國家的農(nóng)用機械的進步而奮斗。
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致 謝
在論文完成之際，我首先向關(guān)心幫助和支持我的指導(dǎo)老師李明老師表示衷心的感謝并致以崇高的敬意！在農(nóng)大四年的學(xué)習(xí)生活即將畫上一個句號，不過這也是我走向社會的一個新的起點?；仡櫵哪陙淼膶W(xué)習(xí)經(jīng)歷，面對現(xiàn)在的收獲，我感到無限感激。在論文工作中，遇到了許許多多這樣那樣的問題，有的是專業(yè)上的問題，有的是論文格式上的問題，一直得到李明老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)，使我的論文可以又快又好的完成，李明老師以其淵博的學(xué)識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、求實的工作作風(fēng)和他敏捷的思維給我留下了深刻的印象，不僅是在學(xué)術(shù)上給與我?guī)椭瑫r在做事做人上給予了我更多的啟迪，再一次向他表示衷心的感謝。
大學(xué)即將結(jié)束之際，我要把最真摯的祝福祝愿給養(yǎng)育我的父母們，沒有他們幾十年來孜孜不倦的教誨和養(yǎng)育，就沒有我的今天，所以我所取得的所有成果都有他們的莫大功勞，再此，對我的父母真摯的說一聲，謝謝！同時以后我會用自己的行動為社會創(chuàng)造價值，報答家人，報效社會。其次，對一直支持陪伴我的親戚和好朋友們也表示衷心的感激，你們一直是我成長路上的重要伴侶，沒有你們，我的生活將暗淡無光。
值此論文完成之際最后，在對百忙之中評閱論文和參加答辯的各位專家、教授表示感謝，謝謝你們！
附錄
附錄1: 裝配圖
附錄2：帶輪
附錄3：六角頭螺栓1
附錄4：減速箱箱體1
附錄5：減速箱箱體2
附錄6：液壓圖
附錄7：Ⅰ軸軸芯
附錄8：Ⅱ軸軸芯
附錄9：減速箱箱蓋1
附錄10：減速想箱蓋2
附錄11：支重輪
附錄12：支重輪端蓋
附錄13：藥箱
附錄14：噴管部件圖
附錄15：噴桿
附錄16：噴桿支架支撐桿
附錄17：噴管支撐桿
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