喷杆喷雾机研究现状和发展趋势

    王晋　杨华　胡林双　闵凡祥

    

    

    

    摘 要：针对目前市场上销售的喷杆式喷雾机在生产实践中仍然存在着药液滴、漏现象，研究实现低损高效喷药的技术问题，并预测未来喷杆式喷雾机的发展方向和趋势，为喷杆式喷雾机领域的相关人员提供参考和技术支持。

    关键词：喷杆喷雾机;技术研究;发展趋势

    中图分类号：S491文献标识码：A

    doi：10.14031/j.cnki.njwx.2019.10.003

    0 引言

    喷杆式喷雾机是一种将喷头装载于横向喷杆或竖向喷杆上的一种植保机械。设备主要由机架、药液箱、加药箱、清水箱、液泵、喷杆、喷雾控制系统、液压控制系统等部件组成。作业时，拖拉机驱动液泵，对喷雾介质加压，通过喷雾控制系统将介质输送到喷头处雾化，喷至目标物。

    作为大田作物喷洒药液的农具，广泛应用于棉花、玉米、大豆和小麦等作物生长过程中的病虫害防治。该类喷雾机的作业效率高，喷洒质量好，喷液量分布均匀，适合大面积喷洒各种农药、肥料和植物生产调节剂等液态制剂。喷雾机弥补了以往手压喷药机的不足，喷雾机喷幅宽、容量大、压力稳定、结构紧凑，分段设计的喷杆，自动伸缩，操作方便，易于维修和保养。由于其高效的田间性能和作业质量，得到了广大用户的认可。但是仍然存在着滴、漏和防风效果不好的问题。

    1 国内外喷杆式喷雾机发展现状

    1.1 国外

    欧美、日本等工农业发达国家非常重视农业机械现代化，在植保方面的现代化控制技术、微电子技术以及信息技术等高新技术发展迅速。在喷杆式喷雾机施药技术的研究方面，喷施量精确程度的提高和产品能维持较好的技术状态成为主要的研究方向和发展趋势。

    1.1.1 阿玛松喷雾机

    阿玛松喷雾机具有如下特点：

    （1）在喷雾系统中配备垂直和水平减震喷杆，采用液压调节喷杆的升高与下降、折叠与展开，以适应不同的农作物高度与运输，操作便利。

    （2）钟摆式悬挂，使喷杆保持水平;有余液清空水龙头，和旋转药液箱内部的清洁喷头。

    （3）紧凑结实的之字形喷杆桁架确保作业稳固;高度可以调节的牵引架，能够适合不同的拖拉机挂接系统。

    （4）整机采用液压控制全内置的支撑架。

    （5）防腐蚀的玻璃钢塑料制成的药液箱，内部光滑，射流搅拌器对药液进行搅拌，防止药液沉淀，保证浓度均匀。

    （6）采用电子装置进行倾斜补偿控制，见图1。

    1.1.2 德国雷肯半悬挂式大田喷雾机

    德国雷肯半悬挂式大田喷雾机具有如下特点：

    （1）轮距可调节到1.8 m或2.25 m，有足够的离地高度，保护庄稼不受机械损害。

    （2）独特的电动搅拌和自清洁装置的药箱设计，使设备无药液沉积的问题。

    （3）有电子液压操纵模块和电子倾斜补偿装置，保证在坡地也可正常作业。

    （4）气压喷嘴管道清空装置，防止喷头堵塞，产生滴漏现象，见图2。

    1.2 国内

    1.2.1 德沃公司生产的喷杆式喷雾机

    德沃公司生产的喷杆式喷雾机具有如下特点：

    （1）采用抗堵塞性能的高压力雾化喷头，雾化颗粒非常细小，雾化水雾覆盖面积大、雾化均匀、节能、水雾蒸发效果好，确保完全蒸发，整个水量变化范围内，雾化颗粒基本保持不变。

    （2）针对施用除草剂、杀虫剂、杀菌剂配置不同的喷嘴型号，控制系统稳定可靠，自动调节喷水量，保证喷雾量维持在适当的范围内，对水中杂质颗粒具有更大的适应性。

    （3）节能显著，其结构紧凑，性能可靠，维修保养简单，作业效率高。

    （4）在施药技术的研究方面，围绕施药发展趋势和现存问题进行专门的设计与研究，减少施药液量和药剂量，高效并省工节能，提高喷施质量和减少农药对环境的污染等，见图3。

    1.2.2 中农丰茂喷杆式喷雾机

    中农丰茂喷杆式喷雾机具有如下特点：

    （1）机身配备GPS卫星定位系统：记录喷雾轨迹，防止漏喷、复喷;智能微机控制喷雾系统可以根据车辆的行驶速度自动控制喷洒量，确保喷雾一致性控制亩施药量。

    （2）风幕式气流辅助防飘移喷雾系统抗风能力增强，减少农药飘移及损失，增大了雾滴的沉积和穿透，提高农药利用率;作业时风囊出口形成风幕阻止雾滴的飘移，强迫雾滴向作物的冠层沉积，使药液达到均匀一致，增大了雾滴的沉积和穿透，而且在有风的天气（5级以下）也能作业。风幕的风力可使雾滴进行二次雾化，进一步提高雾化效果。

    （3）先进的药液搅拌系统可以充分搅拌药液，使药液始终保持有效浓度。

    （4）喷杆自动平衡系统确保喷杆始终和作物保持适宜的距离，达到施药效果。

    （5）轮距实现液压调节，方便快捷;三种转向系统模式（两轮转向、四轮转向、蟹行转向）使机械田間作业更加灵活减少对作物的伤害;四轮驱动，配置驱动防滑装置。

    （6）配置的喷头，雾化均匀，减少农药使用量，降低农药残留。

    （7）整机配有完善的电液控制系统，驾驶室配备空调装置、活性炭过滤器（防止驾驶者吸入农药）、CD机、夜晚作业照明装置，见图4。

    2 存在的问题及发展趋势

    2.1 存在的问题

    长期以来喷杆喷雾机的核心技术长期掌握在发达国家的少数企业手中，基础部件工艺和技术性能落后，制造质量和外观质量不达标，可靠性差，寿命短。多数喷雾机仍旧使用空心圆锥雾喷头，导致农药分布不均匀[1]，进口价格相当昂贵。由于缺乏高地隙喷药机械，我国优势经济作物如棉花、大豆、玉米、油菜等的中后期虫害防治问题一直没有很好地解决，导致产量减少、品质降低等诸多问题。

    国内生产的压力喷嘴还存在“跑、冒、滴、漏”现象，雾化效果不理想、药液利用率低、药效差，植株和土壤中有药液残留，对植株和生物健康不利;自动化程度低、喷雾系统落后及喷洒不均导致的农药浪费和环境污染问题仍然很严重。

    喷雾植保机械型号品種单一，无法满足不同作物、不同病虫害防治的需要;喷洒部件相对落后，不适合科学使用农药的要求，农药有效利用率低、浪费大、流失严重和严重的农药残留问题;制造工艺相对落后，加工精度低，不能保证产品质量稳定，产品使用可靠性较低，电子、计算机技术应用少，自动化检测、调控水平低。

    不适宜在大石块、坡度较大的地块作业，适宜平整坡度不大的地块。喷药时使用的水要洁净，如河水等自然水源，要经过沉淀过滤处理后才可使用。

    2.2 发展趋势

    喷杆喷雾机属于大型、高端植保装备的一种，也是大田植保作业应用最为广泛的机型。随着我国土地流转，农业经济向规模化经营发展，集约化、多样化作业已成为必然的发展趋势，植保机械由小型化向大型化、综合化、智能化方向逐步发展，一机多用的复合型喷雾机，以其拥有先进的控制技术、信息技术、计算机监控及自动化控制技术必将在未来农业生产中广泛使用。

    我国喷杆喷雾机的研究重点是加强喷头、液泵等基础工作部件的研制与开发，大力研究防飘喷头、风幕技术、静电喷雾技术及雾滴回收技术等，在喷雾机上安装防风屏，减少雾滴漂移;以GPS为基础，研究包含导航、自动驾驶、绘图、喷药自动控制和喷杆位置调节等功能，通过显示器进行智能化控制，实现舒适、精准、高效作业，喷雾机能自动跟踪、转向并有重漏喷药自动纠正功能，可以自动控制喷杆的开关[2]。

    加快喷雾机及其部件的标准化和系列化，研究喷雾技术。开展提高药效和农药有效利用率的研究，减少药剂损失，减少农产品农药残留，不断推出适用、领先、节能、高效、安全、低喷量、低污染的产品。开展减少雾滴飘移的研究，达到施药精准化。不断提高喷雾机的机械化和自动化程度，便于操作、通过性好、适用范围广、施药精准高效，重视环境保护，减少农药施用对环境的污染。研制适用于我国大田种植的棉花、大豆、油菜、蔬菜以及玉米、甘蔗、果园、葡萄园等不同作物在不同生长时期进行化学除草剂、杀虫剂、杀菌剂、叶面肥料等的病虫草害防治的喷雾机，鼓励企业和科研机构进行研制开发，并对新型喷雾机和新技术进行推广。

    参考文献：

    [1]温浩军，康建明，王士国，等.兵团植保机械的现状及发展方向[J].新疆农垦科技，2010（2）：84-85.

    [2]Marvin T.Batte，Mohammad Reza Ehsani.The economics of precision guidance with auto-boom control for farmer-owned agriculture sprayers[J].Computers and Electronics in Agriculture，2006，53（1）：28-44.

    （01）

    基金项目：国家重点研发计划项目，编号2018YFD0200803

    作者简介：王晋（1987-），辽宁营口人，工程师，主要从事马铃薯机械装备方面的研究，E-mail：[email protected]。