3MF超低量噴頭用于懸掛式超低量彌霧機的試驗研究

摘要：本文對3MF-4型彌霧噴粉機的超低量噴頭用于懸掛式超低量彌霧機的效果進行了理論分析和試驗研究。改進了超低量噴頭的結構，找出了影響霧滴均勻性和噴幅的主要原因為噴嘴直徑、噴管內風速和藥液流量，并且確定出其最佳組合為：噴嘴直徑1.0mm，噴管內風速65m/s，流量33 ml/s。得出霧滴直徑在噴幅為10～35m范圍內的變化規律。

關鍵詞：彌霧機 超低量 霧滴均勻性 噴頭

０ 引言

用超低量彌霧進行蝗蟲防治是國內外首選的方法，用飛機進行超低量彌霧滅蝗雖然取得了巨大的成績和豐富的經驗，但目前仍存在一些急待解決的問題，費用高，作業區的立地條件限制，尤其是作業時要求地面的風速小于三級，否則藥液落地點的準確率低，會出現局部單位面積藥量大或局部單位面積藥量少的情況。用一些小型農用超低量機具進行蝗蟲防治則生產率低、勞動強度大，不能適應大面積突發性蝗蟲災害的防治。

１ 本課題的研究內容、方法和意義

本研究擬采用西北林機廠生產的人工背負式3MF-4彌霧機的超低量工作頭，按農業機械部標準JB/T9782-1999（植保機械通用實驗方法）進行了超低量彌霧的霧化性能試驗，試驗中發現藥箱藥液勢頭不足、流量偏小、噴頭壽命較短等問題，不能滿足機引作業的需要，需進行改進研究。

首先，改進超低量彌霧機噴頭的結構，提高噴頭的使用效果和壽命。

其次，從理論上分析影響噴幅和霧滴均勻性的各種主要因素，并安排正交試驗，找出噴嘴直徑和噴管內風速以及藥液流量的合理組合，以得到最大的霧滴均勻性系數。

第三，分析影響噴幅的主要因素。

我國農藥有效利用率不足40%，超低量彌霧機能降低農藥用量，提高藥效15%左右。大型拖拉機作為配套動力的懸掛式超低量彌霧機，能夠有針對性的適時、適地進行蝗蟲防治作業，并且精確控制單位面積的施藥量。

２ 超低量彌霧工作系統

超低量彌霧工作系統如圖1。由風機產生的高速氣流通過過渡管輸送到噴頭，超低量噴頭的霧化盤的轉速為10000～12000r/min，經輸入管輸入的藥液經霧化盤霧化后隨著高速氣流噴灑出去。

背負式3MF-4彌霧噴粉機的超低量工作頭，在工作時，高速氣流使葉輪以10000～12000r/min的轉速旋轉，與葉輪連接在一起的霧化盤把出液孔噴出的液體霧化，噴出噴頭。有一個出液孔，如圖2（a）所示，工作時依靠藥箱液面的靜壓力把液體從噴頭小孔壓出去，形成所需的流量。

當該工作頭用于大型拖拉機懸掛式超低量彌霧機時，由于效率高，流量要求大，而且用藥液泵供液，如果不改變原有噴頭的結構尺寸，小孔處液體的流速增加，液流的反作用力增加，使輸液管開孔處的應力增加，容易使輸液管斷裂；另外由于流量的增加，液流集中在霧化盤的一處，降低了液體的霧化效果，滿足不了超低量的要求。解決的辦法如圖2（b）所示，出液孔的對稱部位開一相同的小孔，一方面使液流產生的反力相互抵消，減小對輸液管開孔處的應力；另一方面使液流分散在霧化盤的兩側，增加霧化效果。

3 試驗及結果分析：本實驗采用三因素三水平的正交試驗

3.1 霧滴直徑的分布規律

霧滴直徑分布規律如圖3所示，主要分布范圍為30m～200m，霧滴直徑沿霧流軸線方向上越來越小。主要因為在輸送霧滴的過程中，霧滴隨氣流運行時間越長，破碎和蒸發的幾率越大，形成的較小霧滴就越多。最合理的霧滴尺寸大部分分布在10～35m的噴幅間，小于10m以內有部分大霧滴，表明在近處的霧化效果較差。大于35m后出現大量直徑小于12m的極細霧滴則容易在高溫下揮發，并隨上升氣流飄走，導致農藥浪費和環境污染。

3.2 影響霧滴均勻性的因素

霧滴均勻性的級差分析的結果說明：霧滴均勻性受噴嘴直徑的影響較大，然后是流量，對霧滴均勻性影響最小的是噴管內風速。通過方差分析和F檢驗得出：噴嘴直徑對霧滴均勻性影響高度顯著，藥液流量在a=0.27上有顯著影響，其顯著性的可信度為73%，噴管內風速為不顯著因素。最優參數組合為：噴嘴直徑1.0mm，噴管內風速65m/s，流量是33ml/s。

3.3 霧滴密度的變化規律

霧滴密度也是反映噴霧質量的一個重要指標。有效噴幅內的霧滴密度從理論上應不少于10個/cm2，通過試驗可得當噴幅大于30m，霧滴密度穩定減小，說明風機中產生的氣流明顯減弱，不能攜帶霧滴繼續運動，再往后更少量霧滴就應該是自然風引起的霧滴飄移。

3.4 影響噴幅的主要因素

影響噴幅的主要因素有噴嘴的霧化性能、氣流流量、風筒結構、風壓等。如果風機和風筒結構一定，則噴嘴直徑和結構是影響噴幅的決定性因素，然后是噴管內風速，流量的變化對噴幅的影響不明顯。在沿霧流軸線方向上，霧滴密度分布從10～80個/cm2不等。噴嘴的結構直接影響彌霧機的噴幅變化。噴嘴霧化性能好產生的細小霧滴數量大，霧滴小受到的阻力也小，在高速氣流的攜帶下移動的距離就遠，則噴幅就大。

4 結論和建議

本文從理論上分析了影響超低量彌霧機噴霧質量的主要因素，通過對超低量工作頭部分結構的改進并用試驗加以驗證。改善了彌霧機的噴霧性能，提高了農藥的有效利用率，下面對本研究完成的工作做一總結，并提出需繼續完成的工作。

4.1 結論

①通過對超低量彌霧機噴頭結構的改進，延長了噴頭的使用壽命并改善了使用效果。

②由于噴管內的風速對噴霧均勻性的影響不顯著，但對噴幅的影響顯著，因此噴管內風速確定為65m/s比較合理。

③通過分析霧滴破碎的機理和影響霧滴破碎的原因，找出影響霧滴均勻性和噴幅的主要因素。并確定出噴嘴直徑、噴管內風速和藥液流量的合理組合，即：噴嘴直徑1.0mm，噴管內風速65m/s，流量是33ml/s。

④根據霧滴直徑在霧流軸線上的變化規律和霧滴密度在噴幅上的分布規律，以及霧滴運動特點，提出了風送式噴霧機的噴幅應設計在10～35m。

4.2 建議

超低量彌霧機適合于草原蝗蟲防治以及農田滅蟲滅草作業，使用超低量彌霧機能夠改善霧滴運行、沉降以及均勻性等各項指標，同時有針對性的解決了蝗蟲的抗藥性的問題，減輕了操作者的勞動強度，改善了防治效果。目前，需繼續解決的問題主要有：

①操作過程中藥箱的混藥不均勻，配藥過程的安全因素考慮少，應進一步完善。

②繼續通過試驗確定最佳流量，以達到最佳霧化效果。使噴嘴系列化和標準化以適應農藥品種和施藥技術要求。