第二代轻量化智能型农用喷施管道收放装置

第二代轻量化智能型农用喷施管道收放装置

余东满 1，李晓静 1，唐静 1，李晓东 2

1河南工业职业技术学院，河南南阳， 473009

2河南奔田农业机械有限公司，河南邓州，474100

摘要：开发出第二代智能型农用喷施管道收放装置。新型农业装置结构轻便，作业效率高。装置主要由遥控机构、储液罐、液压泵驱动机构、自动收放管机构和喷药机构等五部分组成。作业效率得到大幅提高，实现了轻便化和舒适化目标。

关键词：轻量化；喷施装置；作业效率；自动收放

0 引言

收放管装置多用于农业、电缆、矿山等领域中，将沉重的管道快速放出与收回。传统的农业喷施设备多采用人力收放管作业模式。农民背负沉重的喷雾机，手动收放管道，行走过程中喷洒，效率低，劳动强度高[1]。为将农民从繁重劳动中解脱出来，课题组在开出第一代喷施设备基础上，着手研制第二代轻便智能型变频喷施收放管装置。

科研团队在2022年度河南省高等学校重点科研项目(项目编号：22B460008)和南阳市2020年度科技攻关计划项目(项目编号：KJGG027)的支持下，开发出第二代农用轻量化智能型喷施收放管。该装置是一套结构轻便、作业效率高、劳动强度低的农作物喷施设备[2]。装置主要由遥控机构、储液罐、液压泵驱动机构、自动收放管机构、喷药机构等五部分组成。作业效率大幅提高，实现了轻便化和舒适化目标。将可靠性工程、现代设计技术、先进装备制造技术吸收融入到第二代装备的机械设计与制造工艺过程。深入改进并解决装备使用过程中轻量化、智能型、可靠性、适应性和安全性等方面要求。通过具体产品的开发过程，探索基于现代制造体系的农机加工技术。

1关键技术

在第一代装置成功投放市场以来，收集河南省南阳地区，特别是邓州市与新野县地区农户的反馈与建议，制定出第二代轻量化智能型农用喷施管道收放装置研发的最新要求：

1）空间紧凑、组装快捷，减振联轴机构，安全可靠。

2）三档船型开关实现快捷换路，手持遥控端执行正反转与急停功能。

3）无级线性调速，达到无冲击变速，保证运行平稳。

4）六方槽控向手柄，实现收放传管道自动/手动快捷转换。

5）多线程高压喷嘴，扩宽农药喷施作业面幅度。

6）尝试采用自动控制技术，实现作业过程智能化。

2 技术标准

农业机械化转型升级的实质是将农机装备的智能化、轻量化、环保化、一体化等特点有机结合。智能化农机技术可以使农机按精准的直线、平整度和行间距作业。轻量化的农机技术可以提高动力性能，减少燃料消耗。环保化农机技术可以实现制造与作业环节低污染，非道路运行达到国四排放标准。机电液一体化技术可以大大优化整机的设计，简化机器结构，提高动力效率，从机械传动与机械连接向机电液一体化转变是新型结构设计的方向。

3结构方案

在储液罐内注入清水，按配比加入农药，搅拌均匀。喷药时，接通电源，将控制阀中的闸刀推至下端，扳动自动收放管上的手柄至六方槽内，连接遥控装置实现放管功能；遥控装置上设置有无级调速机构，可根据作业情况由慢到快或者由快到慢连续调速，保证作业过程平稳。遥控装置内置调速功能，收管装置根据上述设置自由转动，操作者可拖动传输管通过喷药装置进行远距离喷药，喷药装置上连通有多个喷头，可加大农药喷施作业面的宽度。

喷施作业完成后，按下遥控器相应的按键，即可将远距离喷药传输管全部缠绕在滚筒上，实现收管功能（正在作业时遥控器出现故障，可将遥控装置中船型开关搬至右侧实现自动功能，也可将收放管上的手柄向外扳出实现手动功能）；在整个操作过程中，一旦发生意外情况，可按下遥控器相应的按键，实现急停功能；遥控装置上配有相应保险管，当电路出现故障时，会自动断电，保护其它元器件免遭损坏。

由底座、卷筒、水平轴和框架四部分构成。底座一端设置为横梁形，保证放置的平稳性，另一端设置为U形，可以挂至在拖拉机后箱尾部，方便于地块之间运输。卷筒内部的一端固定设置有电机和调速器，调速器的驱动轴与壳体固定相连，调速器配备无级调速机构，根据作业情况由慢到快或由快到慢自行调速。调速器布置显示面板，能够显示和调整转速。水平轴两端安装在架体的两侧壁的孔内，一端与电动机输出轴连接，带动卷筒旋转，实现收放功能；另一端与液压泵驱动机构输出端相连。

主要技术指标：

轻量化智能化的机械装备，满足目前国家政策和国内农村市场的迫切需求，市场处于较大需求状态。从目前的客户认知度来看，它具备功能优越、价格竞争优势，操作轻便等显著效果，技术领先程度高。

4 技术经济效益

未来五年，科研团队将立足于农机装备的自动控制、轻简化操作、在线检测技术等方面的研究和创新，进一步完善提升农业机械装备的信息化管理水平，缩小国内农机技术领域的差距，有步骤的开发国内农机行业紧缺产品和空白产品。

项目的社会经济效益主要体现以下方面：

1. 提高工作效率

农用自动宽幅喷施收放管装置采用自动化设计，减少了作业需要人工数，缩短了水管盘卷时间，提高了工作效率。

2.改善作业环境

自动化与便携式的工作方式，使得卷管机工作时不会出现工人手忙脚乱、水管随地乱铺等情况，使得作业过程井井有条，符合农业机械的自动化和智能化要求，大大改善了工作环境。

3.延长使用寿命

摒弃了原始的人工手动盘卷方式，避免了因蛮力弯折、地面拖拉摩擦等盘卷而导致的水管磨损弯折等问题，大大延长了水管的使用寿命。

4.社会经济效益显著

第二代喷施收放管装置的设计，预期能大幅提高农作物喷施作业水平和能力，是适应农作物喷施作业的新型机器设备，必将产生良好的经济效益，是一项值得推广和广泛应用的技术，具有显著的社会效益。

5 结论

开发出第二代智能型农用喷施管道收放装置。新型农业装置结构轻便、作业效率高。装置主要由遥控机构、储液罐、液压泵驱动机构、自动收放管机构、喷药机构等五部分组成。作业效率大幅提高，实现了轻便化和舒适化目标。可达到自动盘卷、多次盘卷，可调速、可拆卸的目的，极大程度上减少了人力资源成本和工作时间，提高工作效率，服务于我国的农作物喷施作业。

参考文献

[1]李晓静，杨青原，余东满，第二代喷施收放管装置结构设计[J]装备维修技术.2021年05期

[2]胡德民，蒋万翔. 喷灌机联动双喷头设计[J]农机化研究. 2010年07期.