牽引式液壓數(shù)控大型精量噴霧機液壓與噴霧系統(tǒng)的設(shè)計

摘要：牽引式液壓數(shù)控大型精量噴霧機在中國的東北與西北地區(qū)市場較大。結(jié)合牽引式液壓數(shù)控大型精量噴霧機在新疆西北地區(qū)的工作特點，設(shè)計適合復(fù)雜工作環(huán)境條件的液壓與噴霧系統(tǒng)，選擇液壓元器件進行裝配，整合優(yōu)化工作系統(tǒng)，并對樣機進行田間試驗。結(jié)果表明，液壓與噴霧系統(tǒng)可以滿足牽引式液壓數(shù)控大型精量噴霧機在實際復(fù)雜工況下的使用要求。

關(guān)鍵詞：液壓系統(tǒng)； 牽引式液壓數(shù)控大型精量噴霧機； 系統(tǒng)整合； 田間試驗

中圖分類號：S224 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-1161（2024）04-0042-03

農(nóng)業(yè)機械化和土地資源的可持續(xù)發(fā)展是我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重點目標(biāo)。西北地區(qū)是我國重要的農(nóng)業(yè)基地，正面臨勞動力流失等問題，特別是年輕勞動力大量向城鎮(zhèn)轉(zhuǎn)移。因此，將機械設(shè)備與科學(xué)技術(shù)結(jié)合[1-2]開展研究，推動農(nóng)業(yè)機械化發(fā)展，是西北地區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。西北地區(qū)廣泛種植棉花和玉米等高稈作物，生產(chǎn)中需要頻繁進行農(nóng)藥噴霧，作業(yè)周期短且環(huán)境惡劣。設(shè)計一套用于牽引式液壓數(shù)控大型精量噴霧機的液壓與噴霧系統(tǒng)，旨在提升生產(chǎn)效率，推動農(nóng)業(yè)機械化發(fā)展 [3-4]。

1 液壓與噴霧系統(tǒng)總體設(shè)計

為滿足高稈作物如優(yōu)質(zhì)棉花和高產(chǎn)玉米對農(nóng)藥噴霧作業(yè)的高要求，設(shè)計牽引式液壓數(shù)控大型精量噴霧機時，需要液壓與噴霧系統(tǒng)必須具備穩(wěn)定、可靠的工作性能。該系統(tǒng)不僅要能夠承受長時間的高溫作業(yè)環(huán)境，還要能夠抵御田間復(fù)雜條件下的重載和急停帶來的沖擊。設(shè)計過程中采取兩個關(guān)鍵措施：一是采用操作簡便、易于維護的開式傳動系統(tǒng)，并通過液壓動作控制實現(xiàn)其功能。二是引入智能傳動控制系統(tǒng)，以確保噴霧作業(yè)的高效性和精確性，實現(xiàn)精量噴灑。這樣設(shè)計不僅能夠提高噴霧機的作業(yè)效率，也能保證其在復(fù)雜農(nóng)業(yè)環(huán)境中的穩(wěn)定性和耐用性[5-7]。

2 液壓與噴霧系統(tǒng)元件的選擇與計算

因農(nóng)作物生長周期長、田間作業(yè)環(huán)境復(fù)雜，結(jié)合現(xiàn)有農(nóng)機設(shè)備情況，對牽引式液壓數(shù)控大型精量噴霧機的液壓與噴霧系統(tǒng)進行獨立設(shè)計。液壓控制系統(tǒng)原理如圖1 所示，智能噴霧系統(tǒng)原理如圖2所示。

將牽引式噴霧機液壓系統(tǒng)的主要設(shè)計參數(shù)與液壓控制系統(tǒng)原理的使用要求相結(jié)合，對4組工作油缸主要尺寸與液壓泵排量進行設(shè)計選型，從而確定定型參數(shù)[8-10]。牽引式噴霧機液壓系統(tǒng)的主要設(shè)計參數(shù)見表1液壓油缸與泵的定型參數(shù)見表2。

將智能噴霧系統(tǒng)的主要設(shè)計參數(shù)與智能噴霧系統(tǒng)原理的使用要求相結(jié)合，對傳輸泵進行設(shè)計選型[11]。智能噴霧系統(tǒng)的主要設(shè)計參數(shù)見表3，智能噴霧系統(tǒng)傳輸泵的定型參數(shù)見表4。

3 試驗驗證

根據(jù)牽引式液壓數(shù)控大型精量噴霧機的工作要求，博爾塔拉蒙古自治州興旺科技有限責(zé)任公司制作試驗平臺以進行田間驗證試驗。田間試驗參數(shù)見表5[12-14]，田間試驗現(xiàn)場如圖3所示。

田間試驗結(jié)果表明：液壓系統(tǒng)的油缸行程滿足要求，工作反應(yīng)速度為15 cm/s，小于20～25 cm/s；液壓系統(tǒng)最大峰值壓力為4.0 MPa，小于6.0 MPa；液體傳輸過程中，系統(tǒng)最大峰值壓力為1.4 MPa，小于2.0 MPa；系統(tǒng)液體傳輸排量為360 L/min，小于400 L/min。可見，牽引式液壓數(shù)控大型精量噴霧機液壓與噴霧系統(tǒng)的選型與設(shè)計符合實際工況的使用要求。

4 結(jié)論

試驗設(shè)計過程中對實際工況進行認(rèn)真分析，將其轉(zhuǎn)換為設(shè)計參數(shù)，再以參數(shù)為目標(biāo)，結(jié)合先進創(chuàng)新理念與成熟設(shè)計方案，將問題解決于設(shè)計階段，從而為產(chǎn)品定型生產(chǎn)提供堅實基礎(chǔ)，有利于縮短產(chǎn)品研發(fā)周期，提高產(chǎn)品質(zhì)量與穩(wěn)定性，使企業(yè)具備加快搶占市場的能力。制造樣機并進行實際工作環(huán)境驗證試驗，結(jié)果表明：牽引式液壓數(shù)控大型精量噴霧機的選型與設(shè)計符合實際工況使用要求。

參考文獻(xiàn)

[1] 張立彬.靜液壓驅(qū)動系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)機械領(lǐng)域的應(yīng)用[J].液壓氣動與密封，2014，34（10）：78-80.

[2] 凌健.液壓系統(tǒng)在工程機械傳動中的應(yīng)用和優(yōu)勢[J].時代農(nóng)機，2015（1）：134-135.

[3] 蔡文彥.液壓傳動系統(tǒng)[M].上海：上海交通大學(xué)出版社，2003.

[4] 姚懷新.行走機械液壓驅(qū)動與控制[M].北京：人民交通出版社，2003.

[5] 姚懷新.工程機械液壓動力學(xué)與控制原理[M].北京：人民交通出版社，2006.

[6] 徐海港，王建強，張岳生.聯(lián)合收割機四輪驅(qū)動裝置的研制與應(yīng)用[J].農(nóng)業(yè)工程，2012（7）：12-14.

[7] 詹志學(xué)，牛文祥，詹玥.液壓驅(qū)動在農(nóng)業(yè)機械行走系統(tǒng)中的應(yīng)用分析[J].現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)，2012（9）：63-64.

[8] 王意.車輛和行走機械的輪邊液壓驅(qū)動技術(shù)[J].機電信息，2002（2）：24-26.

[9] 扈凱，張文毅.插秧機負(fù)載敏感液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計與分析[J].機床與液壓，2019，47（16）：70-74.

[10] 潘群林，廖敏，陶金京，等.丘陵山地拖拉機整機輕量化技術(shù)研究[J].農(nóng)機化研究，2020，42（3）：254-258.

[11] 李家學(xué)，李善軍，張衍林，等.山地果園運輸機液壓驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計[J].安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2021，48（1）：143-149.

[12] 周倩倩，溫浩軍，李中祥，等.液壓四驅(qū)噴霧機模糊防滑控制系統(tǒng)設(shè)計與試驗[J].農(nóng)業(yè)機械學(xué)報，2020，51（S2）：283-288.

[13] 宋琦，王衛(wèi)兵，喻俊志，等.移栽機械臂的設(shè)計及仿真研究[J].中國農(nóng)機化學(xué)報，2020，41（5）：12-16.

[14] 劉平義，王春燕，李海濤，等.丘陵山區(qū)農(nóng)用仿形行走動態(tài)調(diào)平底盤設(shè)計與試驗[J].農(nóng)業(yè)機械學(xué)報，2018，49（2）：74-81.