丘陵履帶式果林噴霧機噴霧系統(tǒng)設計【履帶式噴霧機】
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湖南農(nóng)業(yè)大學全日制普通本科生畢業(yè)論文（設計）
中 期 檢 查 表
學 院： 工學院
學生姓名
學 號
年級專業(yè)及班級
2009級機械設計制造及自動化 專業(yè)（2）班
指導教師姓名
指導教師職稱
副教授
論文（設計）題目
丘陵履帶式果林噴霧機噴霧系統(tǒng)設計
畢業(yè)論文（設計）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)的零件設計
噴霧機系統(tǒng)的優(yōu)化結(jié)構(gòu)設計
噴霧機系統(tǒng)裝配圖設計
指導教師意見
簽 名： 年 月 日
檢查小組意見
組長簽名： 年 月 日
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湖南農(nóng)業(yè)大學全日制普通本科生
畢業(yè)論文（設計）開題報告
學生姓名
學 號
年級專業(yè)及班級
指導教師及職稱
副教授
學 院
工學院
2013年 1 月 7 日
畢業(yè)論文（設計）題目
丘陵履帶式果林噴霧機噴霧系統(tǒng)設計
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
[1] 楊培元.朱福元.液壓系統(tǒng)設計簡明手冊.北京：機械工業(yè)出版社.2004.7
[2] 北京卓眾出版有限公司.農(nóng)業(yè)機械.北京：農(nóng)業(yè)機械雜志編輯部.2000.11
[3] 農(nóng)業(yè)部南京農(nóng)業(yè)機械化研究所.農(nóng)業(yè)裝備與開發(fā).南京.農(nóng)業(yè)開發(fā)與裝備雜志編輯部.2009.04
[4] 馮開平.左宗義.畫法幾何與機械制圖[M].廣州: 華南理工大學出版社.2001
[5] 張利平.液壓站設計與使用.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保持一定的垂直距離。不同霧錐角的液體噴頭應有的最小噴桿高度，
噴桿的設置可高一點，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。
假設標簽說明噴量是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，應注意行走時應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3次，以確保數(shù)據(jù)的準確。
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
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湖南農(nóng)業(yè)大學全日制普通本科生畢業(yè)論文（設計）
開題論證記錄
學 院： 工學院 記錄人：
學生姓名
學 號
年級專業(yè)及班級
2009級機械設計制造及自動化專業(yè)（2）班
指導教師姓名
指導教師職稱
副教授
論文（設計）題目
丘陵履帶式果林噴霧機噴霧系統(tǒng)設計
論證小組質(zhì)疑：
1 設計的內(nèi)容和思路
2 噴霧機的分類
3 衡量噴霧機的質(zhì)量指標
學生回答簡要記錄：
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，從而進一步設計更優(yōu)良的噴霧機系統(tǒng)。
2. 我們所設計的噴霧機系統(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
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湖 南 農(nóng) 業(yè) 大 學
全日制普通本科生畢業(yè)設計
丘陵履帶式果林噴霧機噴霧系統(tǒng)設計
THE DESIGN OF HILLY CRAWLER SPRAYER SPRAY SYSTEM
學生姓名：
學 號：
年級專業(yè)及班級：09級機械設計制造及其自動化 (2）班
指導老師及職稱： 副教授
學 院：工學院
湖南·長沙
提交日期：2013年05月
湖南農(nóng)業(yè)大學全日制普通本科生畢業(yè)設計
誠 信 聲 明
本人鄭重聲明：所呈交的本科畢業(yè)設計是本人在指導老師的指導下，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。
畢業(yè)設計作者簽名：
年 月 日
目 錄
摘要……………………………………………………………………………………5
關鍵詞…………………………………………………………………………………5
1前言……………………………………………………………………………………6
2研究目的及意義………………………………………………………………………6
3噴霧機設計總體方案…………………………………………………………………7
3.1設計要求……………………………………………………………………………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)設計……………………………………………………………………11
5.1噴桿調(diào)節(jié)裝置設計………………………………………………………………11
5.2 噴桿系統(tǒng)的設計計算……………………………………………………………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標準件的選用……………………………………………………………………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藥箱設計…………………………………………………………………………19
7.6膠管選用…………………………………………………………………………19
8安全設計以及照明法案……………………………………………………………20
8.1安全設計…………………………………………………………………………20
8.2蓄電池、發(fā)電機及照明設計方案的確定…………………………………………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)設計
學 生：
指導老師：
（湖南農(nóng)業(yè)大學工學院，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，本設計欲研發(fā)出一種能適應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世紀的一大趨勢。
我國果園生產(chǎn)機械化的研究與應用起步較晚。20世紀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域，根據(jù)液壓泵、風機、噴射部件、噴頭、噴嘴的形狀規(guī)格不同，同時可以應用到不同經(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。總體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 噴霧機設計總體方案
3.1 設計要求
(1）設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，然后使用固定方式施藥。通過使用液壓升降裝置開關來調(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，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)設計
5.1 噴桿調(diào)節(jié)裝置設計
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)的設計計算
5.2.1 噴頭
選用單孔噴嘴的遠射程噴槍，設計射程，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滲碳鋼的許用應力：
可見，軸的強度是符合設計要求的。
圖8 軸的力學分析圖
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）取主動輪基準直徑
則從動輪基準直徑
驗算帶速
（8）
（4）確定V帶的基準長度和傳動中心距
根據(jù)，初定中心距，
計算所需的基準長度
（9）
取V帶基準長度
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 標準件的選用
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 藥箱設計
根據(jù)設計要求，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 安全設計以及照明法案
8.1 安全設計
(1)所有能夠運動的運動件都應該列為危險物件，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該設置有效的防護裝置，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置安全標志。
(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、安培表、電位開關和線路等元件。
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)藥標簽的說明，農(nóng)藥標簽上都有解毒方法。
(3)要仔細了解農(nóng)藥毒性。高度和劇毒農(nóng)藥需要嚴格按照標簽說明使用。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)藥也必須按照標簽嚴格使用，要嚴防安全事故的發(fā)生。
(5)操作人員應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，下班后應該立即洗澡洗澡。
(7)工作人員應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)設計選題后，結(jié)合大學間所學的課程理論以及實踐知識進行了一次大應用。對于丘陵式履帶式噴霧機的設計的過程中，我不斷的學習新知識和回顧以往學過的內(nèi)容。在學習的過程中得到很多寶貴經(jīng)驗。
在這幾個月畢業(yè)設計過程中，我通過閱讀瀏覽大量的資料，其中很多是以前學過的專業(yè)課本，加深了我對專業(yè)基礎知識的印象。
在畢業(yè)設計中，常常會遇到很多問題。這時候要學會獨立思考，在資料，書本中去找到相關內(nèi)容，要學會使用各種工具書。在本次設計中，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)去查閱了很多關于該機械種類的文件和資料，比如履帶底盤的設計，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)設計，對產(chǎn)品的數(shù)據(jù)分析優(yōu)化，使自己的設計過程更加方便。
再有對設計機械的經(jīng)濟性能的調(diào)查，我們設計一個產(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，我首先向關心幫助和支持我的指導老師李明老師表示衷心的感謝并致以崇高的敬意！在農(nóng)大四年的學習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。回顧四年來的學習經(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懷和悉心指導，使我的論文可以又快又好的完成，李明老師以其淵博的學識、嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、求實的工作作風和他敏捷的思維給我留下了深刻的印象，不僅是在學術(shù)上給與我?guī)椭?，同時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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