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為農(nóng)業(yè)機(jī)械提供位置數(shù)據(jù)測(cè)量
Herman Speckmann
原文來(lái)源:Federal Agricultural Research Centre Braunschweig (FAL), Institute for Biosystems Engineering, Bundesallee 50, D-38116 Braunschweig, Germany
摘要
農(nóng)業(yè)機(jī)械、車輛需要位置數(shù)據(jù)來(lái)指導(dǎo)和控制執(zhí)行最佳工作位置。位置數(shù)據(jù)也被需要用在像精細(xì)農(nóng)作這樣的應(yīng)用上。位置數(shù)據(jù)的必要的準(zhǔn)確性、分辨率和頻率依照不同的應(yīng)用而變化。只有一個(gè)系統(tǒng),安裝在中央車輛(例句、拖拉機(jī)),應(yīng)該提供對(duì)每項(xiàng)任務(wù)的位置數(shù)據(jù)。
提出的關(guān)于中央系統(tǒng)的基本概念是位置數(shù)據(jù)按照特定應(yīng)用程序計(jì)算并且直接被傳送到它需要被應(yīng)用到的那個(gè)點(diǎn)上。這片論文闡述了測(cè)量的基本原理和位置數(shù)據(jù)的計(jì)算，還對(duì)現(xiàn)有的傳送數(shù)據(jù)的農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹。它集中建議了一個(gè)提供和轉(zhuǎn)移位置數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。被討論的解決方案是以農(nóng)業(yè)BUS（總線）系統(tǒng)為基礎(chǔ)(DIN 9684, ISO 11783). ? 2000 Elsevier Science B.V. 版權(quán)所有.
1.前言
位置指導(dǎo)的目的是給生長(zhǎng)在農(nóng)田里一個(gè)固定的區(qū)域上的莊稼帶來(lái)增產(chǎn)的方法。莊稼或者它們?cè)谵r(nóng)田里所處的位置是指導(dǎo)的重要參照。
位置數(shù)據(jù)被用來(lái)指導(dǎo)農(nóng)用車、實(shí)現(xiàn)控制和支持精耕農(nóng)業(yè)。準(zhǔn)確性、分辨率和頻率取決于他們的具體應(yīng)用。
必須強(qiáng)調(diào)的是本文沒(méi)有合適的解決這個(gè)問(wèn)題的傳感器來(lái)產(chǎn)生數(shù)據(jù)。更確切的說(shuō),這里研究的問(wèn)題是參照移動(dòng)單位的一定的位置進(jìn)行了一個(gè)位置信號(hào)產(chǎn)生,但是這個(gè)位置和需要的位置數(shù)據(jù)并不是完全一致的。此外，位置信息有可能在同一時(shí)間被需要用于幾種目的， 車輛和工具組合的結(jié)構(gòu)可能會(huì)經(jīng)常改變。
正如 Freyberger 和 Jahns (1999), Wilson (1999)所提到的， 測(cè)量系統(tǒng)可以是一個(gè)絕對(duì)定位系統(tǒng),比如Bell(1999)描述的衛(wèi)星系統(tǒng)，或者是一個(gè)相對(duì)的系統(tǒng)，比如Debain et al. (1999), Hague et al. (1999)描述的機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)。它可能也包括輔助傳感器。
傳感器只有在參考具體位置情況下測(cè)量位置，比如相機(jī)的安裝點(diǎn)、天線的底部。在接下來(lái)的描述中，這個(gè)位置被稱為測(cè)量點(diǎn)。由于各種原因,這位置測(cè)點(diǎn)的是預(yù)先設(shè)定好的，意味著衛(wèi)星天線將盡可能安裝在拖拉機(jī)的車頂上以便減少測(cè)量不到的區(qū)域。攝像機(jī)將會(huì)安裝在有保障最佳視覺(jué)的位置。粗糙或傾斜的表面引起的運(yùn)動(dòng)可能導(dǎo)致測(cè)量位置和運(yùn)動(dòng)表面的位置不同。例如，一輛車頂上裝有衛(wèi)星天線的車輛，大約3.5m，駕駛在10°的斜坡表面，傾斜方向造成的區(qū)別相差60cm。圖1闡述了這個(gè)情形。在這個(gè)例子中，計(jì)算一個(gè)參考點(diǎn)的位置可能更適當(dāng)一些。貝爾(1999)提出把拖拉機(jī)的后方軸的中點(diǎn)作為參考點(diǎn)。表面上的一個(gè)點(diǎn)，例如，后方軸中間的下垂直面似乎顯得更適合與某些應(yīng)用。像一些應(yīng)用，比如控制實(shí)現(xiàn)，工具的一定點(diǎn)的位置可能最終重要。這個(gè)點(diǎn)將被稱作目標(biāo)點(diǎn)。
在某些情況下位置數(shù)據(jù)需要用于不同的目的，分別為每個(gè)目的以一種獨(dú)立的測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量位置不是很有效。當(dāng)位置測(cè)量只有一次時(shí)多個(gè)硬件可以避免,同時(shí)工具上其他點(diǎn)的位置或者工具也被計(jì)算。假如位置和方法被測(cè)量，實(shí)驗(yàn)測(cè)量和空間向量之間的地點(diǎn)測(cè)點(diǎn)的計(jì)算是眾所周知的，那么這種情況是可能的。如果兩個(gè)點(diǎn)嚴(yán)格耦合,這意味著兩點(diǎn)都在拖拉機(jī)上、兩點(diǎn)之間的向量是常數(shù),一個(gè)簡(jiǎn)單的矩陣運(yùn)算就能產(chǎn)生結(jié)果。如果這些點(diǎn)沒(méi)被嚴(yán)格耦合,這意味著,例如,一處拖拉機(jī),另一個(gè)是在附加工具上，矢量是可變的。額外的測(cè)量成為必要用來(lái)建立兩點(diǎn)之間的向量或必須應(yīng)用其他原理計(jì)算目標(biāo)點(diǎn)的位置。
2.數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移
通過(guò)計(jì)量點(diǎn)上的測(cè)量位置和方法，在車輛或工具上任何點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)可以被計(jì)算出來(lái)。計(jì)算結(jié)果可以被測(cè)量系統(tǒng)(中央數(shù)據(jù)處理)或由請(qǐng)求目標(biāo)位置數(shù)據(jù)的各個(gè)系統(tǒng)(分布式數(shù)據(jù)處理)計(jì)算出來(lái)。
2.1 分布式數(shù)據(jù)處理
在分布式數(shù)據(jù)的情況下，測(cè)量系統(tǒng)僅作為智能傳感器服務(wù)。它測(cè)量需要的位置和計(jì)算，和提供這些未經(jīng)處理的數(shù)據(jù)。頻率和精度等特點(diǎn)取決于請(qǐng)求的單位。這個(gè)單位執(zhí)行所有處理來(lái)計(jì)算位置。單位必須知道測(cè)點(diǎn)的位置和各有關(guān)參數(shù)。這樣處理的好處是測(cè)量裝置可以相對(duì)簡(jiǎn)單。另一方面,每個(gè)請(qǐng)求的單位需要的充分的能力來(lái)履行這一運(yùn)算。
2.2 中央數(shù)據(jù)處理
測(cè)量單位被擴(kuò)展包括計(jì)算目標(biāo)位置的各個(gè)組件。這個(gè)測(cè)量和處理系統(tǒng)形成了一個(gè)所謂的位置和導(dǎo)航服務(wù)的單元，這個(gè)單元提供任何目標(biāo)點(diǎn)的最終位置數(shù)據(jù)。在這種情況下,只有一個(gè)測(cè)量與處理系統(tǒng)是必要的，即使位置數(shù)據(jù)必須被更多的用戶要求。這樣做，只有PNS必須知道所有相關(guān)的參數(shù)來(lái)進(jìn)行計(jì)算。
2.3 數(shù)據(jù)傳送
無(wú)論數(shù)據(jù)在哪里處理，一個(gè)數(shù)據(jù)傳輸是必要的。對(duì)于這樣一個(gè)數(shù)據(jù)傳輸，一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)是適當(dāng)?shù)?。為了用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域,存在一個(gè)在移動(dòng)單位和固定農(nóng)場(chǎng)電腦之間傳輸數(shù)據(jù)的汽車。農(nóng)業(yè)總線系統(tǒng)(LBS)也已被標(biāo)準(zhǔn)化以便能在網(wǎng)路的各個(gè)電子單元（LBS節(jié)點(diǎn)或BUS節(jié)點(diǎn)）之間進(jìn)行信息交換。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)定義了物理層網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，系統(tǒng)管理，數(shù)據(jù)對(duì)象和常見任務(wù)的服務(wù)程序（Speckmann andJahns, 1999）。
LBS以DIN9684(DIN,1989–1998)作為標(biāo)準(zhǔn)。目前,正在努力建立一個(gè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)(Nienhaus,1993)，ISO 11783，為了這個(gè)目的，像LBS，ISO 11783也將定義一個(gè)農(nóng)業(yè)BUS作為一個(gè)農(nóng)業(yè)機(jī)械交換數(shù)據(jù)的開放系統(tǒng)，特別是在拖拉機(jī)-執(zhí)行工具的組合和從移動(dòng)單位到靜止不動(dòng)的農(nóng)場(chǎng)計(jì)算機(jī)。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是基于控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)協(xié)議(CAN; BOSCH, 1991)。市場(chǎng)上有相應(yīng)的硬件設(shè)備。
在LBS中,為一般位置數(shù)據(jù)(地理位置:經(jīng)度、緯度、高度,或軌道位置)的傳輸定義了數(shù)據(jù)對(duì)象。這標(biāo)準(zhǔn)允許定義的額外的數(shù)據(jù)對(duì)象,例如多維的距離，方向和速度。沒(méi)有幾何實(shí)施參數(shù)的數(shù)據(jù)對(duì)象目前存在在LBS中。ISO 11783提供，在第7部分(信息實(shí)現(xiàn)應(yīng)用層），實(shí)施航行偏移的第一個(gè)定義?，F(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有定義數(shù)據(jù)在哪里進(jìn)行處理。因此，關(guān)于BUS中哪個(gè)單元計(jì)算目標(biāo)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，哪個(gè)或那些單元測(cè)量數(shù)據(jù)不具體。
LBS提供所謂的LBS服務(wù)來(lái)執(zhí)行常見任務(wù)。LBS服務(wù)是為L(zhǎng)BS的參與者頻繁地執(zhí)行復(fù)發(fā)的任務(wù)的功能單元。LBS用戶站就是這樣的一項(xiàng)服務(wù)。這是一個(gè)為用戶提供輸入和輸出BUS上節(jié)點(diǎn)(BUS參與者)處置的數(shù)據(jù)中央接口。另一項(xiàng)服務(wù)提供在移動(dòng)單位和固定的電腦，農(nóng)場(chǎng)的電腦之間的數(shù)據(jù)交換。一些服務(wù)在LBS中被定義但尚未有詳細(xì)的標(biāo)準(zhǔn)，例如診服務(wù)斷或“Ortung und Navigation”（位置和導(dǎo)航），將在下面作為PNS被討論。在圖2中，一個(gè)典型的農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)的簡(jiǎn)化方案展示了一個(gè)拖拉機(jī)-噴霧器的組合。這個(gè)圖表包括物理BUS線路，即骨干網(wǎng)絡(luò)。在這個(gè)BUS上，參與單元如拖拉機(jī)的電子控制單元(ECUs)、霧化器被連接協(xié)作起來(lái)。另外，兩項(xiàng)LBS服務(wù)也被連接到BUS上。一項(xiàng)服務(wù)代表LBS用戶站。另外一項(xiàng)是位置和導(dǎo)航服務(wù)，即位置數(shù)據(jù)的測(cè)量和處理系統(tǒng)。
2.4 分布式和中央數(shù)據(jù)處理的比較
一個(gè)分布式數(shù)據(jù)處理，農(nóng)業(yè)BUS，根據(jù)DIN 9684 或者ISO 11783， 定義了在測(cè)量系統(tǒng)和任何參賽者之間必要的數(shù)據(jù)交換；獨(dú)自地，任何一個(gè)ECU。每一個(gè)ECU怎樣得到計(jì)算機(jī)位置數(shù)據(jù)計(jì)算必要的幾何和運(yùn)動(dòng)參數(shù)的問(wèn)題保持開放。每一個(gè)ECU知道從各自的結(jié)合點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)的參數(shù)，但它不知道從結(jié)合點(diǎn)到測(cè)量點(diǎn)的參數(shù)。這些參數(shù)必須由其他ECU提供。沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)定義相應(yīng)的數(shù)據(jù)對(duì)象或請(qǐng)求數(shù)據(jù)的程序。對(duì)于分布式數(shù)據(jù)處理，這些定義必須補(bǔ)充。
另外,對(duì)于中央數(shù)據(jù)處理，一定要知道測(cè)量點(diǎn)和目標(biāo)點(diǎn)之間所有的運(yùn)動(dòng)參數(shù)。此外，方法必需被定義以便使用中央服務(wù)計(jì)算目標(biāo)點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)。一個(gè)位置和導(dǎo)航服務(wù)需要擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)，但以下的優(yōu)點(diǎn)在實(shí)際使用中是至關(guān)重要的。
● 為了確定目標(biāo)點(diǎn)的位置數(shù)據(jù),相應(yīng)的控制單元(ECU)只有一個(gè)對(duì)話伙伴網(wǎng)絡(luò)。它獨(dú)立工作于各自的網(wǎng)絡(luò)配置，僅僅發(fā)送自己的參數(shù)和只接受它特定位置數(shù)據(jù)。
● PNS從所有的ECU上接受參數(shù)。它知道所有一切幾何條件和車輛-工具組合的運(yùn)動(dòng)參數(shù)。因此，任何目標(biāo)點(diǎn)位置的確定是可能的。
● 這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的定義了計(jì)算程序和明確的提出了目標(biāo)點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)。
● 計(jì)算位置數(shù)據(jù)的計(jì)算性能完全由PNS提供。沒(méi)有計(jì)算能力需要用于這個(gè)目的。
在前一節(jié)提到，提供位置和導(dǎo)航數(shù)據(jù)的服務(wù)已經(jīng)在LBS的計(jì)劃中。在下文中，將提到PNS的一個(gè)試?yán)鉀Q方案。
3.一項(xiàng)定位和導(dǎo)航服務(wù)的提議
此時(shí)，應(yīng)當(dāng)指出，下面的PNS的介紹是一項(xiàng)建議。它提供了一個(gè)平臺(tái)進(jìn)行討論，這可能導(dǎo)致這個(gè)服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)化。
3.1 PNS的主要特征
PNS的特征首先依賴于它的使用目的。從前面所講的，很明顯的是，測(cè)量的位置數(shù)據(jù)在一個(gè)地點(diǎn)，用在不同的地點(diǎn)。為了提供需要的數(shù)據(jù)來(lái)指導(dǎo)車輛，控制工具的位置和協(xié)助任何一種精耕農(nóng)業(yè)，下面的條件必須滿足：
PNS提供有關(guān)測(cè)量點(diǎn)的數(shù)據(jù)。
PNS提供有關(guān)參考點(diǎn)的數(shù)據(jù)。
PNS提供有關(guān)目標(biāo)點(diǎn)的數(shù)據(jù)。
這項(xiàng)服務(wù)的特點(diǎn)如下：
1.數(shù)據(jù)的請(qǐng)求和傳播的方式已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，數(shù)據(jù)被LBS (DIN 9684)定義和將被ISO 11783標(biāo)準(zhǔn)化。因此，它將不會(huì)在此討論。在下面,LBS將作為一種標(biāo)準(zhǔn)化的農(nóng)業(yè)BUS系統(tǒng)被使用。
2.數(shù)據(jù)的容量、準(zhǔn)確性、頻率和范圍是由數(shù)據(jù)的目的決定的。
3.滿足這些要求的硬件和軟件不應(yīng)被規(guī)范,應(yīng)該取決于生產(chǎn)廠家。
3.2關(guān)于位置數(shù)據(jù)測(cè)量和計(jì)算方法標(biāo)準(zhǔn)的影響
各種測(cè)量系統(tǒng)和PNS中用于決定位置數(shù)據(jù)的方法不再標(biāo)準(zhǔn)的范圍之內(nèi)?；谛l(wèi)星,機(jī)器視覺(jué)、慣性導(dǎo)航、地磁或這些情況的組合可能被應(yīng)用。作為一種結(jié)果,生產(chǎn)企業(yè)可以決定如何產(chǎn)生位置數(shù)據(jù)，只要他滿足了規(guī)定的要求和準(zhǔn)確性。
3.3 PNS在農(nóng)業(yè)BUS系統(tǒng)中的整合
在LBS中整合定位和導(dǎo)航服務(wù)存在一些好處，因?yàn)樵S多特性已經(jīng)被定義。LBS已經(jīng)包括在PNS的選項(xiàng)作為試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)。它允許實(shí)現(xiàn)服務(wù)作為一個(gè)獨(dú)立的物理單位或者為另外一個(gè)物理單位的邏輯單位。BUS接口和BUS協(xié)議的物理性能(DIN 9684, part 2)已經(jīng)被標(biāo)準(zhǔn)定義。為L(zhǎng)BS中服務(wù)的集成，系統(tǒng)的功能的定義是果斷的(DIN 9684，part3)。他們?cè)贚BS中定義節(jié)點(diǎn)的性能。第三部分也給了LBS服務(wù)一般的定義。
一項(xiàng)LBS服務(wù)形成與LBS參與者點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的連接。LBS參與者使用服務(wù)時(shí)不會(huì)被其它使用者影響，一個(gè)LBS參與者也不能影響其他參與者對(duì)服務(wù)的使用。所有進(jìn)一步PNS的定義還不規(guī)范。
3.4 PNS操作的一般模式
PNS設(shè)計(jì)應(yīng)用以下的基本假設(shè)：
1.每一個(gè)ECU的只知道它自己的參數(shù)，包括參考點(diǎn)、目標(biāo)點(diǎn)、結(jié)合點(diǎn)位置、車輛類型或軸距的坐標(biāo)和數(shù)量。
2.只有ECU根據(jù)工作條件可以定義必要的時(shí)間間隔,準(zhǔn)確度和位置數(shù)據(jù)的分辨。
3.每一個(gè)ECU的可以選擇不同的任意時(shí)刻的位置數(shù)據(jù)。
4.參數(shù)和計(jì)算和提供的位置數(shù)據(jù)的方法將會(huì)在田野機(jī)械開始運(yùn)作過(guò)程之前被定義。
5.PNS提供了一些程序?yàn)閷?shí)施標(biāo)準(zhǔn)和車輛類型計(jì)算位置數(shù)據(jù)。
6.位置數(shù)據(jù)自動(dòng)（周期性）地或根據(jù)需求被提供。
為了滿足這些要求,服務(wù)窗口提供適當(dāng)?shù)墓ぞ?，同時(shí) ECUs 決定如何使用及使用哪個(gè)工具。這意味這它們定義一個(gè)或者多個(gè)任務(wù)。這樣一項(xiàng)任務(wù)基本上代表了一個(gè)命令表，包括激活具體工具使用的命令。這些任務(wù)被送到PNS，隨后PNS執(zhí)行這些任務(wù)。一個(gè)ECU的不同的任務(wù)相互獨(dú)立的被執(zhí)行。
圖3闡明了PNS與一個(gè)ECU之間的數(shù)據(jù)傳遞。同時(shí)，也顯示了PNS的主要部分。PNS的這些工具包括位置測(cè)量系統(tǒng)和測(cè)量點(diǎn)的數(shù)據(jù)，以及一系列處理這些數(shù)據(jù)的程序方法。程序如下：
1. 計(jì)算位置數(shù)據(jù)(位置程序)；
2. 計(jì)算位置數(shù)據(jù)值的平均值,最大值、最小值和積分的方法(算術(shù)程序)；
3. 輸入和輸出數(shù)據(jù)(傳輸程序)；
4. 傳遞數(shù)據(jù)到ECU（傳遞程序）；
5. 控制數(shù)據(jù)處理（數(shù)據(jù)控制程序）；
為了這些方法的執(zhí)行，ECU必須定義相應(yīng)的參數(shù)。它同時(shí)也定義位置數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)對(duì)象。
PNS的主要工具是一項(xiàng)執(zhí)行ECU定義的任務(wù)的程序系統(tǒng)。簡(jiǎn)而言之，程序系統(tǒng)解釋任務(wù)指令，調(diào)動(dòng)相應(yīng)的方法，計(jì)算要求的位置以及把數(shù)據(jù)送到ECU（電子控制單元）。
為了一項(xiàng)任務(wù)的定義，ECU生成一個(gè)任務(wù)庫(kù)。一個(gè)務(wù)庫(kù)主要是一系列調(diào)動(dòng)PNS的程序法或者調(diào)動(dòng)內(nèi)嵌的任務(wù)庫(kù)的指令。各種參數(shù)被定義并且放置在參數(shù)庫(kù)里。為了存儲(chǔ)被計(jì)算的位置數(shù)據(jù)，ECU必需定義數(shù)據(jù)庫(kù)。數(shù)據(jù)庫(kù)必需在激發(fā)相應(yīng)任務(wù)程序之前通過(guò)BUS從ECU傳送到達(dá)PNS。
3.5 PNS預(yù)定義的程序
PNS預(yù)定義的程序是一些處理位置數(shù)據(jù)或者控制數(shù)據(jù)處理的程序。不同的程序執(zhí)行不同的功能。不同的程序被一些獨(dú)特的標(biāo)識(shí)符區(qū)別。這些程序被稱為“內(nèi)部任務(wù)”（任務(wù)庫(kù)）。他將會(huì)成為標(biāo)準(zhǔn)的一部分用來(lái)定義標(biāo)識(shí)符，功能規(guī)格和調(diào)用程序規(guī)格。
3.5.1 位置程序
位置程序（計(jì)算位置數(shù)據(jù)的程序）是計(jì)算目標(biāo)點(diǎn)位置數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)。這些方法計(jì)算從最初的位置(輸入位置數(shù)據(jù)、資料的參考點(diǎn)的數(shù)據(jù)或以前計(jì)算的數(shù)據(jù)）到一種新的點(diǎn)的位置(輸出的位置數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)的目標(biāo)點(diǎn)或作為中間結(jié)果)。位置程序能夠滿足不同結(jié)構(gòu)位置的計(jì)算（考慮一、二或三維模型，嚴(yán)格耦合點(diǎn)，幾個(gè)基本類型車輛的不嚴(yán)格耦合點(diǎn)，工具和車輛-工具的結(jié)合）。這些程序從有關(guān)ECU執(zhí)行定義的參數(shù)庫(kù)得到他們的實(shí)際參數(shù)(目標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo),車輛的長(zhǎng)度、寬度、高度、類型或軸距)這是確定的有關(guān)實(shí)施ECU的。
圖4顯示了使用一個(gè)位置程序的一段任務(wù)庫(kù)。PNS的程序系統(tǒng)執(zhí)行這個(gè)程序庫(kù)。在任務(wù)庫(kù)的某一點(diǎn)上，它發(fā)現(xiàn)調(diào)用位置程序的指令。這個(gè)調(diào)用指令包括特定程序的標(biāo)識(shí)符和有關(guān)參數(shù)庫(kù)的引用。這時(shí)，程序系統(tǒng)擁有由以上的操作產(chǎn)生的實(shí)際位置數(shù)據(jù)?，F(xiàn)在它使用這些實(shí)際數(shù)據(jù)作為輸入數(shù)據(jù),和引用參數(shù)庫(kù)用于位置程序。然后，它執(zhí)行特定的程序。該程序使用指定的參數(shù)計(jì)算輸出的位置數(shù)據(jù)。然后，它返回到程序系統(tǒng)。位置程序的輸出數(shù)據(jù)成為新的實(shí)際位置數(shù)據(jù)。程序系統(tǒng)繼續(xù)執(zhí)行下面的指令。
3.5.2 算術(shù)程序
算術(shù)方法被用來(lái)計(jì)算位置數(shù)據(jù)的平均值,最大值、最小值或者積分值。一個(gè)算術(shù)程序從程序系統(tǒng)的實(shí)際位置數(shù)據(jù)或從特定數(shù)據(jù)庫(kù)得到位置輸入數(shù)據(jù)。它使用在調(diào)用指令里決定的參數(shù)庫(kù)中的參數(shù)計(jì)算輸出位置數(shù)據(jù)。然后，計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在一個(gè)被定義的數(shù)據(jù)庫(kù)里。
圖5展示了一個(gè)算術(shù)程序使用的例子。在任務(wù)庫(kù)的某一點(diǎn)上，它發(fā)現(xiàn)調(diào)用算術(shù)程序的指令。這個(gè)調(diào)用包括具體程序的標(biāo)識(shí)符,一個(gè)有關(guān)參數(shù)庫(kù)的引用,一個(gè)目的數(shù)據(jù)庫(kù)的引用和源數(shù)據(jù)庫(kù)選擇性的引用。這個(gè)程序系統(tǒng)采用實(shí)際數(shù)據(jù)和參考數(shù)據(jù)用于程序計(jì)算。根據(jù)調(diào)用規(guī)格,算術(shù)程序從程序系統(tǒng)(沒(méi)有定義的數(shù)據(jù)庫(kù)參考)或一種數(shù)據(jù)資源(數(shù)據(jù)資源I)得到輸入數(shù)據(jù)。它計(jì)算被要求的值并把計(jì)算結(jié)果存儲(chǔ)在一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)里（數(shù)據(jù)庫(kù)II）。計(jì)算參數(shù)是從定義的參數(shù)庫(kù)中得到的。程序發(fā)揮到程序系統(tǒng)并繼續(xù)執(zhí)行。實(shí)際的位置數(shù)據(jù)沒(méi)有被改變。
3.5.3 傳輸程序
PNS定義了三種類型的傳輸程序。輸入程序是用來(lái)裝載作為實(shí)際位置數(shù)據(jù)的確定的數(shù)據(jù)庫(kù)位置數(shù)據(jù)到PNS的程序系統(tǒng)。輸出程序存儲(chǔ)實(shí)際位置數(shù)據(jù)到一個(gè)在調(diào)用指令里預(yù)先定義了的數(shù)據(jù)庫(kù)。輸入/輸出程序被用來(lái)從一個(gè)源數(shù)據(jù)庫(kù)到目的數(shù)據(jù)庫(kù)之間傳輸數(shù)據(jù)。
圖6顯示了一個(gè)使用輸入和輸出程序的例子。輸入程序的調(diào)用指令包括具體程序的標(biāo)識(shí)符和源數(shù)據(jù)庫(kù)的引用。在執(zhí)行輸入程序之前，程序系統(tǒng)為程序提供源數(shù)據(jù)庫(kù)的引用。然后，程序執(zhí)行和得到位置數(shù)據(jù)，并將它作為實(shí)際位置數(shù)據(jù)返回給程序系統(tǒng)。以前的實(shí)際位置數(shù)據(jù)被損壞。系統(tǒng)繼續(xù)進(jìn)行。對(duì)于輸出程序的使用，實(shí)際位置數(shù)據(jù)與目的位置數(shù)據(jù)庫(kù)提供參考。輸出程序?qū)?shí)際數(shù)據(jù)放到目的數(shù)據(jù)庫(kù)并返回到程序系統(tǒng)。實(shí)際位置數(shù)據(jù)仍然有效。
3.5.4 傳遞程序
傳遞程序發(fā)送具體的位置數(shù)據(jù)到ECU。源數(shù)據(jù)在調(diào)用指令(或一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)或程序系統(tǒng)的實(shí)際數(shù)據(jù))里被定義。當(dāng)執(zhí)行一個(gè)傳遞程序時(shí)，它得到具體的位置數(shù)據(jù)并傳送到ECU。
3.5.5 數(shù)據(jù)控制程序
數(shù)據(jù)控制程序控制一個(gè)任務(wù)庫(kù)的執(zhí)行。程序流程是控制時(shí)間或距離。PNS的程序系統(tǒng)調(diào)查任務(wù)庫(kù)。假如確定的時(shí)間間隔已過(guò)期或已超出距離限制，程序?qū)?zhí)行下列指令。否則，程序系統(tǒng)跳到數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)尾。
湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)全日制普通本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）
中 期 檢 查 表
學(xué) 院： 工學(xué)院
學(xué)生姓名
林俊任
學(xué) 號(hào)
200940614409
年級(jí)專業(yè)及班級(jí)
2009級(jí)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化 專業(yè)（2）班
指導(dǎo)教師姓名
李明
指導(dǎo)教師職稱
副教授
論文（設(shè)計(jì)）題目
丘陵履帶式果林噴霧機(jī)噴霧系統(tǒng)設(shè)計(jì)
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）工作進(jìn)度
已完成的主要內(nèi)容
尚需解決的主要問(wèn)題
噴霧機(jī)的設(shè)計(jì)說(shuō)明書
噴霧機(jī)的工作動(dòng)力計(jì)算
噴霧機(jī)的噴灑系統(tǒng)計(jì)算
噴霧機(jī)系統(tǒng)的零件設(shè)計(jì)
噴霧機(jī)系統(tǒng)的優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
噴霧機(jī)系統(tǒng)裝配圖設(shè)計(jì)
指導(dǎo)教師意見
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湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)全日制普通本科生
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開題報(bào)告
學(xué)生姓名
林俊任
學(xué) 號(hào)
200940614409
年級(jí)專業(yè)及班級(jí)
2009級(jí)機(jī)械設(shè)計(jì)制造以及自動(dòng)化（2）班
指導(dǎo)教師及職稱
李明 副教授
學(xué) 院
工學(xué)院
2013年 1 月 7 日
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目
丘陵履帶式果林噴霧機(jī)噴霧系統(tǒng)設(shè)計(jì)
文獻(xiàn)綜述（選題研究意義、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀、主要參考文獻(xiàn)等，不少于1000字）
一 主要功能
噴霧機(jī)是用于防治植物病蟲害的農(nóng)藥噴灑機(jī)具，同時(shí)，也廣泛用于衛(wèi)生防疫、消毒滅菌工作。我國(guó)是一個(gè)人口眾多、幅員遼闊的農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)作物種類繁多、種植面積大，以戶營(yíng)為主，對(duì)噴霧機(jī)的需求量十分大。據(jù)噴霧機(jī)市場(chǎng)分析研究報(bào)告不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)噴霧機(jī)的社會(huì)擁有量在6000萬(wàn)臺(tái)左右，年產(chǎn)銷量在1000萬(wàn)臺(tái)左右。噴霧機(jī)產(chǎn)品質(zhì)量好壞對(duì)農(nóng)作物病蟲害防治效果、對(duì)環(huán)境保護(hù)、對(duì)農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)藥殘留等都會(huì)有很大影響。
二 研究意義
由于我國(guó)幅員遼闊，地貌復(fù)雜自北至南有遼西丘陵，淮陽(yáng)丘陵和江南丘陵等。黃土高原上有黃土丘陵。長(zhǎng)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(guó)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(dòng)農(nóng)用器械在南方使用受到限制，而履帶式國(guó)林噴霧機(jī)由于是用履帶傳動(dòng)，履帶具有極廣的運(yùn)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(guò)田野等無(wú)所不能第一、二次世界大戰(zhàn),英美德等多個(gè)參戰(zhàn)國(guó)家均研制了履帶式坦克和步兵戰(zhàn)車，使得作戰(zhàn)的機(jī)動(dòng)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(yùn)用于丘陵地形的經(jīng)濟(jì)作業(yè)。
其次由于我國(guó)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)處于快速發(fā)展期，南方丘陵等地的農(nóng)用機(jī)械也開始大量普及，了解作物的栽培及生長(zhǎng)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(jī)械的噴灑)部件的性能是否能滿足防治要求等，從而設(shè)計(jì)噴霧機(jī)系統(tǒng)與之匹配這是非常有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的。
三 國(guó)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(diǎn)有:噴幅寬達(dá)6m,藥箱容積達(dá)300L,作業(yè)效率高,是大面積施藥的理想機(jī)具。不銹鋼噴桿設(shè)計(jì),配合專業(yè)純銅接頭高壓膠管軟連接,耐腐蝕。機(jī)架采用全噴塑工藝,插入式裝置固定噴桿,分段設(shè)計(jì)可折疊,操作方便。四級(jí)過(guò)濾(加液口過(guò)濾、吸水口過(guò)濾、分流過(guò)濾、噴頭過(guò)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(qiáng)。采用超低量噴頭,防滴漏,防漂移,霧化好。獨(dú)特的后置輸出軸皮帶傳動(dòng),可控制性好,皮帶護(hù)罩采用塑料封閉結(jié)構(gòu),維護(hù)簡(jiǎn)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(diǎn)。
四 參考文獻(xiàn)
[1] 楊培元.朱福元.液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè).北京：機(jī)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(jī)械.北京：農(nóng)業(yè)機(jī)械雜志編輯部.2000.11
[3] 農(nóng)業(yè)部南京農(nóng)業(yè)機(jī)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(jī)械制圖[M].廣州: 華南理工大學(xué)出版社.2001
[5] 張利平.液壓站設(shè)計(jì)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(guó)常用的大田噴桿噴霧機(jī)在施藥過(guò)程中存在農(nóng)藥飄失嚴(yán)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(fēng)速影響較大等問(wèn)題,為了提高噴霧機(jī)性能，提高農(nóng)田經(jīng)濟(jì)效率，故需改進(jìn)噴霧機(jī)系統(tǒng)，從而提高農(nóng)藥使用效率，達(dá)到更高的經(jīng)濟(jì)利用率。
2. 研究?jī)?nèi)容
對(duì)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(biāo)保持一定的垂直距離。不同霧錐角的液體噴頭應(yīng)有的最小噴桿高度，
噴桿的設(shè)置可高一點(diǎn)，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(gè)噴頭的壓力一致，使各個(gè)噴頭的噴霧量相同。在噴霧過(guò)程中，當(dāng)機(jī)器在地頭轉(zhuǎn)彎或地不平時(shí)，噴桿的端頭就有可能碰到地面或障礙物，所以噴桿必須設(shè)計(jì)自動(dòng)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(lái)，并要保證安全。在作物的不同生長(zhǎng)階段，噴桿的高度必須根據(jù)作物的高度進(jìn)行調(diào)整，使其適合地面或作物高度對(duì)噴霧垂直間隔的要求。
3．研究方法
通過(guò)如下方法可以校檢噴霧機(jī)噴頭系統(tǒng)的噴量。
假設(shè)標(biāo)簽說(shuō)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(cè)量噴霧機(jī)實(shí)際作業(yè)速度，應(yīng)注意行走時(shí)應(yīng)保證噴桿的上下和左右擺動(dòng)是否在要求的范圍內(nèi)。然后在lOOm行走距離測(cè)量噴量，記下行走lOOm所需時(shí)間，求出速度。測(cè)量要重復(fù)3次，以確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確。
2)求單個(gè)噴頭的噴量，先測(cè)出噴頭間距，然后用如下公式計(jì)算
噴量X前進(jìn)速度X噴頭間距/600 =噴頭噴量 [L/min]
假設(shè)上面測(cè)得噴霧機(jī)作業(yè)速度為7．2km／h，噴頭間距為0．5m，則單個(gè)噴頭的噴量為 1．2lMmin
注：此表如不夠填寫，可另加頁(yè)。
4.預(yù)計(jì)工作流程
1. 根據(jù)給定工況，完成噴霧機(jī)系統(tǒng)原理圖。
2. 設(shè)計(jì)計(jì)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(jī)裝配圖。
5. 編寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書
進(jìn)程計(jì)劃（各研究環(huán)節(jié)的時(shí)間安排、實(shí)施進(jìn)度、完成程度等）
1. 熟悉題目、收集資料、寫開題報(bào)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(shè)計(jì)計(jì)算液壓系統(tǒng)，選擇液壓元件。 2周
4. 完成履帶式噴霧機(jī)裝配圖。 2周
5. 整理說(shuō)明書、外文資料翻譯、準(zhǔn)備答辯 1周
論證小組意見
組長(zhǎng)簽名：
2013 年 1 月 13 日
專業(yè)委員會(huì)意見
專業(yè)委員會(huì)主任簽名：
2013 年 1 月13 日
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湖 南 農(nóng) 業(yè) 大 學(xué)
全日制普通本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
丘陵履帶式果林噴霧機(jī)噴霧系統(tǒng)設(shè)計(jì)
THE DESIGN OF HILLY CRAWLER SPRAYER SPRAY SYSTEM
學(xué)生姓名：林俊任
學(xué) 號(hào)：200940614409
年級(jí)專業(yè)及班級(jí)：09級(jí)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 (2）班
指導(dǎo)老師及職稱：李明 副教授
學(xué) 院：工學(xué)院
湖南·長(zhǎng)沙
提交日期：2013年05月
湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)全日制普通本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
誠(chéng) 信 聲 明
本人鄭重聲明：所呈交的本科畢業(yè)設(shè)計(jì)是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，進(jìn)行研究工作所取得的成果，成果不存在知識(shí)產(chǎn)權(quán)爭(zhēng)議。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本設(shè)計(jì)不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體在文中均作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。
畢業(yè)設(shè)計(jì)作者簽名：
年 月 日
目 錄
摘要……………………………………………………………………………………5
關(guān)鍵詞…………………………………………………………………………………5
1前言……………………………………………………………………………………6
2研究目的及意義………………………………………………………………………6
3噴霧機(jī)設(shè)計(jì)總體方案…………………………………………………………………7
3.1設(shè)計(jì)要求……………………………………………………………………………7
3.2丘陵履帶噴霧機(jī)參數(shù)確定…………………………………………………………7
4整體方案設(shè)計(jì)………………………………………………………………………8
4.1機(jī)器工作原理………………………………………………………………………8
4.2作業(yè)流程……………………………………………………………………………9
4.3傳動(dòng)方案……………………………………………………………………………9
4.4操作系統(tǒng)以及行進(jìn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)…………………………………………………10
4.4.1履帶結(jié)構(gòu)………………………………………………………………………10
4.4.2整機(jī)操作控制系統(tǒng)……………………………………………………………10
5噴霧系統(tǒng)設(shè)計(jì)……………………………………………………………………11
5.1噴桿調(diào)節(jié)裝置設(shè)計(jì)………………………………………………………………11
5.2 噴桿系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)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(guān)鍵傳動(dòng)件強(qiáng)度計(jì)算……………………………………………………………15
6.1變速箱Ⅰ軸強(qiáng)度計(jì)算……………………………………………………………15
6.2Ⅰ級(jí)V帶傳動(dòng)計(jì)算…………………………………………………………………17
7噴霧機(jī)其他部件的選用……………………………………………………………18
7.1標(biāo)準(zhǔn)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(jī)的選擇…………………………………………………………18 7.3空氣濾清器選用…………………………………………………………………18
7.4過(guò)濾器選用………………………………………………………………………19
7.5藥箱設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………19
7.6膠管選用…………………………………………………………………………19
8安全設(shè)計(jì)以及照明法案……………………………………………………………20
8.1安全設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………20
8.2蓄電池、發(fā)電機(jī)及照明設(shè)計(jì)方案的確定…………………………………………20
8.3噴霧機(jī)的操作注意事項(xiàng)…………………………………………………………20
9結(jié)論…………………………………………………………………………………21
參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………………21
致謝……………………………………………………………………………………22
附錄……………………………………………………………………………………23
丘陵履帶式果林噴霧機(jī)噴霧系統(tǒng)設(shè)計(jì)
學(xué) 生：林俊任
指導(dǎo)老師：李明
（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，長(zhǎng)沙 410128）
摘 要：我國(guó)作為一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，果林經(jīng)濟(jì)作物在農(nóng)業(yè)中占有很重要的地位，我國(guó)南方分布較廣的主要有銀杏，茶葉等重要經(jīng)濟(jì)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(duì)我國(guó)南方丘陵道路路況差，機(jī)械行進(jìn)作業(yè)困難，以及我國(guó)對(duì)于丘陵地形的機(jī)械研制的技術(shù)相對(duì)缺乏的情況，本設(shè)計(jì)欲研發(fā)出一種能適應(yīng)丘陵山地地形特點(diǎn)的高效率，環(huán)保的履帶式噴霧機(jī)。
本課題設(shè)計(jì)出的履帶式噴霧機(jī)能夠滿足果林機(jī)械作業(yè)農(nóng)藝要求，實(shí)現(xiàn)噴霧，要求設(shè)計(jì)合理、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(dá)到環(huán)保的要求，工作效率高效，真正實(shí)現(xiàn)了高效、經(jīng)濟(jì)、節(jié)能、環(huán)保的要求。
關(guān)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(lái)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(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和農(nóng)民增收致富的新亮點(diǎn)和支柱產(chǎn)業(yè)。隨著林果種植面積的不斷擴(kuò)大，為合理利用果林農(nóng)業(yè)資源，提高果林經(jīng)濟(jì)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(jì)的精細(xì)農(nóng)業(yè)研究成為21世紀(jì)的一大趨勢(shì)。
我國(guó)果園生產(chǎn)機(jī)械化的研究與應(yīng)用起步較晚。20世紀(jì)50年代才推廣使用手動(dòng)噴霧器，60年代中期開始發(fā)展動(dòng)力噴霧機(jī)，目前我國(guó)果園機(jī)械化程度低、缺乏大型高效的果園作業(yè)機(jī)械。果園多項(xiàng)作業(yè)大都主要依靠人工完成、生產(chǎn)效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)成本高，由于農(nóng)忙時(shí)節(jié)的勞動(dòng)力緊缺而造成的損失很大。我國(guó)早起研究的噴霧機(jī)，其噴霧性能落后、行走機(jī)構(gòu)繁雜、種類奇缺、對(duì)農(nóng)藥的有效利用率低于30%，不僅浪費(fèi)農(nóng)藥等資源，同時(shí)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(jì)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，現(xiàn)代化進(jìn)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(wèn)題已構(gòu)成威脅人類生存、制約經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素。因此在發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時(shí)，必須堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略，從而使人類文化能夠源遠(yuǎn)流長(zhǎng)。
目前我國(guó)植保機(jī)械的發(fā)展程度還處于一個(gè)快速發(fā)展期，隨著農(nóng)業(yè)的發(fā)展，想輔的農(nóng)業(yè)機(jī)械也要更著一并向前改進(jìn)，在噴霧機(jī)這一研究領(lǐng)域，根據(jù)液壓泵、風(fēng)機(jī)、噴射部件、噴頭、噴嘴的形狀規(guī)格不同，同時(shí)可以應(yīng)用到不同經(jīng)濟(jì)作物的施肥作業(yè)。
對(duì)于國(guó)外歐美發(fā)達(dá)國(guó)家在噴霧機(jī)的研究領(lǐng)域中走在前列，俄羅斯研制的果園噴霧機(jī)采用超聲波傳感技術(shù)；德國(guó)進(jìn)行了對(duì)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(cè)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(dòng)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(fù)壓等技術(shù)將靶標(biāo)外的霧滴回收；國(guó)內(nèi)也有一些公司在結(jié)合外國(guó)的技術(shù)自主研發(fā)的一些噴霧機(jī)械，國(guó)內(nèi)自主研發(fā)的背負(fù)式機(jī)動(dòng)噴霧機(jī)以及山東出廠的3WZ-300型噴桿式噴霧機(jī)?？傮w上我國(guó)噴霧機(jī)機(jī)械研究起步較晚，果園生產(chǎn)機(jī)械化程度與歐美等國(guó)家還存在著較大差距，噴霧機(jī)以及噴霧系統(tǒng)的研究和設(shè)計(jì)還有一段很長(zhǎng)的路要走。
2 研究目的及意義
在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中，噴霧機(jī)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(jī)的使用更好的實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)機(jī)械化的發(fā)展需求[1]，提高農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)率，合理利用現(xiàn)代化設(shè)備，減小了人類勞動(dòng)，提高生產(chǎn)效率。
近年來(lái)，大型的噴霧機(jī)作業(yè)對(duì)中國(guó)病蟲草害防治有了明顯的促進(jìn)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(jī)市場(chǎng)占有率的快速增長(zhǎng)，噴霧機(jī)技術(shù)將會(huì)發(fā)揮越來(lái)越重要的作用，研究噴霧機(jī)具有可觀的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
針對(duì)果林產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，國(guó)家對(duì)丘陵等特殊地形果林機(jī)械的重視，丘陵式果林噴霧機(jī)具有廣闊的市場(chǎng)。目前我國(guó)缺乏試用于丘陵果林噴霧的作業(yè)機(jī)械，缺少具有多作業(yè)環(huán)境、減輕環(huán)境負(fù)荷、提高農(nóng)藥利用效益功能的機(jī)具。另外，我國(guó)南方地區(qū)，山區(qū)和丘陵約占60%以上，道路路況差，機(jī)械行走困難；果林行間機(jī)械化作業(yè)難，根據(jù)我國(guó)南方噴霧機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)出果林丘陵履帶噴霧機(jī)可以滿足其經(jīng)濟(jì)作業(yè)的要求。另外目前我國(guó)常用的大田噴桿噴霧機(jī)在施藥過(guò)程中存在農(nóng)藥飄失嚴(yán)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(fēng)速影響較大等問(wèn)題,為了提高噴霧機(jī)性能，提高農(nóng)田經(jīng)濟(jì)效率，故需改進(jìn)噴霧機(jī)系統(tǒng)，從而提高農(nóng)藥使用效率，達(dá)到更高的經(jīng)濟(jì)利用率。
3 噴霧機(jī)設(shè)計(jì)總體方案
3.1 設(shè)計(jì)要求
(1）設(shè)計(jì)的丘陵履帶式噴霧機(jī)適用于丘陵地區(qū)經(jīng)濟(jì)作物的施藥作業(yè)。
(2）噴霧機(jī)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(jī)遠(yuǎn)距噴頭噴量在15~20L/min左右。
3.2 丘陵履帶式噴霧機(jī)參數(shù)確定
(1)名稱: 丘陵履帶自走式果林噴霧機(jī)；
(2)外形尺寸(長(zhǎng)×寬×高)(mm)：2000×1900×1500；
(3）整機(jī)質(zhì)量 (kg)：650；
(4）動(dòng)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(yuǎn)距管線長(zhǎng)度： 50m；
遠(yuǎn)距管線長(zhǎng)度： 100m；
遠(yuǎn)距噴管長(zhǎng)度： 1.2m；
近距噴管長(zhǎng)度： 0.8m；
噴管伸開長(zhǎng)度： 2m。
(6）生產(chǎn)參數(shù)[2]
指標(biāo)參數(shù)
遠(yuǎn)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(yuǎn)距噴頭流量 15~20L/min；
近距噴頭流量 2.5~10L/min；
遠(yuǎn)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(guò)極限 小于或等于 25 cm。
4 整體方案設(shè)計(jì)
4.1機(jī)器工作原理
如圖1所示，該機(jī)由動(dòng)力系統(tǒng)[3]、行走系統(tǒng)、噴霧系統(tǒng)、操縱控制系統(tǒng)和機(jī)架等部件組成。
(1）動(dòng)力系統(tǒng)包括總動(dòng)力采用12.3KW大小柴油機(jī)，6KW的噴霧泵。
(2）由于該機(jī)器在丘陵山地上作業(yè)，故采用履帶式自動(dòng)行走裝置。
(3) 藥箱配置在機(jī)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(dòng)機(jī)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(jī)工程考慮，發(fā)動(dòng)機(jī)在后部，此部位對(duì)駕駛員造成的噪音和振動(dòng)相對(duì)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(zhǎng)到果林作業(yè)區(qū)，節(jié)約農(nóng)藥
(7)整機(jī)重心偏低，從而增強(qiáng)機(jī)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(dòng)力系統(tǒng)
噴霧系統(tǒng)
圖1 丘陵履帶式果園噴霧機(jī)
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：?jiǎn)稳撕投嗳俗鳂I(yè)。
單人模式—駕駛室操作機(jī)器前進(jìn)，通過(guò)離合器連接傳動(dòng)液壓泵，調(diào)節(jié)液壓泵壓力和打開噴霧管道開關(guān)，然后使用固定方式施藥。通過(guò)使用液壓升降裝置開關(guān)來(lái)調(diào)節(jié)噴桿長(zhǎng)度以及角度。
多人模式—駕駛室或尾部操作機(jī)器前進(jìn)，通過(guò)離合器連接傳動(dòng)液壓泵，調(diào)節(jié)液壓泵壓力和打開噴霧管道開關(guān)，通過(guò)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(guān)調(diào)節(jié)噴桿長(zhǎng)度；人工移動(dòng)管道定點(diǎn)作業(yè)可延伸長(zhǎng)度到100 m。
4.3 傳動(dòng)方案
(1）傳動(dòng)路線
動(dòng)力
變速箱
水
泵
中間齒輪軸
圖2 傳動(dòng)關(guān)系圖
Fig2 Transmission diagram
(2）各傳動(dòng)部件的傳動(dòng)比
發(fā)動(dòng)機(jī)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(jìn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
4.4.1 履帶結(jié)構(gòu)
對(duì)于微型水稻聯(lián)合收割機(jī)常用木板和鐵塊制成的行走履帶，在道路上行走振動(dòng)大、不平穩(wěn)、破壞路面、且機(jī)架容易損壞變形等缺點(diǎn)，研發(fā)研鐵制注膠下齒通過(guò)橡膠橋梁帶用螺絲固接上齒板構(gòu)成的鐵制注膠復(fù)合履帶，行走時(shí)減輕振動(dòng)、降低摩擦阻力， 提高了行走的安全性能。
圖3 鐵制注膠復(fù)合履帶示意圖
Fig3 Iron note glue composite track diagram
4.4.2 整機(jī)操作控制系統(tǒng)
我國(guó)南方果林分布在山區(qū)、丘陵，為了避免普通拖拉機(jī)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(shè)計(jì)了結(jié)構(gòu)獨(dú)特的前后操作裝置，特點(diǎn)是兩根呈平行布置的傳動(dòng)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(dòng)桿（5）和（8），前連動(dòng)桿（5）經(jīng)連接板塊（3）通過(guò)前操縱連桿（13）經(jīng)銷軸（4）連接前操縱桿（1）；后連動(dòng)桿（8）經(jīng)銷軸（4）通過(guò)底盤支架（12）連接后操縱桿（9）構(gòu)成四連桿傳動(dòng)機(jī)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(jī)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(shè)計(jì)
5.1 噴桿調(diào)節(jié)裝置設(shè)計(jì)
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(guò)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(guò)噴霧裝置固定塊和主桿固定螺栓固定在機(jī)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(guò)緊固螺栓套連在調(diào)節(jié)桿滑塊上，另一端相應(yīng)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(guò)緊固螺栓固定在噴霧裝置主桿的某一高度位置上；通過(guò)左右噴桿和噴霧調(diào)節(jié)桿構(gòu)成的四桿機(jī)構(gòu)通過(guò)噴桿滑塊和調(diào)節(jié)桿滑塊的調(diào)節(jié)來(lái)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(guò)擰松主桿斜度調(diào)節(jié)螺栓在主桿調(diào)節(jié)滑槽中滑動(dòng)，通過(guò)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(shí)物圖如下
圖6 丘陵履帶式噴霧機(jī)噴桿外形
Fig6 The shape of Hills crawler sprayer spray rod
5.2 噴桿系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算
5.2.1 噴頭
選用單孔噴嘴的遠(yuǎn)射程噴槍，設(shè)計(jì)射程，大噴槍為30m，小噴槍為24m。
根據(jù)射程計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)公式 ; (1)
式中：S—噴頭靜止時(shí)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(jì)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(yàn)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(zhǎng)，m
計(jì)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(jì)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(xiàng)計(jì)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(qiáng)、操作和維修方便、能經(jīng)受短時(shí)脫水運(yùn)轉(zhuǎn)、適用范圍廣等特點(diǎn)。它可與多種動(dòng)力設(shè)備（以小型發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)、手扶拖拉機(jī)、中小型輪式拖拉機(jī)、汽車等等）配套，組成各種型式的噴霧機(jī)及彌霧機(jī)。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(xué)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(hù)等工業(yè)領(lǐng)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(dòng)機(jī)通過(guò)減速機(jī)驅(qū)動(dòng)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)榛钊闹本€運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)，活塞借助油介質(zhì)使橡膠隔膜凹凸運(yùn)動(dòng)，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(lái)，活塞、缸套、活塞桿等運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)部件的使用壽命。就可以保證較高的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)率和較低的運(yùn)行成本。
1.活塞泵 2.導(dǎo)桿 3.探頭 4.隔膜 5.進(jìn)出料閥
圖7 隔膜泵工作原理圖
Fig7 Diaphragm pump working principle diagram
6 各關(guān)鍵傳動(dòng)件強(qiáng)度計(jì)算
6.1 變速箱Ⅰ軸強(qiáng)度計(jì)算
軸上受力如下圖圖7所示[4]，
由于皮帶輪輸入功率為動(dòng)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(duì)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(xiǎn)截面位B截面。
按第三強(qiáng)度理論校核有：
查表知20CrMn滲碳鋼的許用應(yīng)力：
可見，軸的強(qiáng)度是符合設(shè)計(jì)要求的。
圖8 軸的力學(xué)分析圖
Fig8 Shaft mechanics analysis diagram
6.2 Ⅰ級(jí)V帶傳動(dòng)計(jì)算
（1）已知
選擇工作情況系數(shù)
計(jì)算功率 （7）
（2）帶型選擇B型V帶
（3）取主動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑
則從動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑
驗(yàn)算帶速
（8）
（4）確定V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度和傳動(dòng)中心距
根據(jù)，初定中心距，
計(jì)算所需的基準(zhǔn)長(zhǎng)度
（9）
取V帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度
計(jì)算實(shí)際中心距：
（5）驗(yàn)算主動(dòng)輪上的包角
故主動(dòng)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(zhǎng)度系數(shù)， 查表得 KL=0.90；
計(jì)入傳動(dòng)比的影響時(shí)，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(jī)其他部件的選用
7.1 標(biāo)準(zhǔn)件的選用
7.1.1 軸承選用
對(duì)于輪芯1，主要受徑向力的作用，可采用一對(duì)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(jī)的選擇
根據(jù)液壓泵的性能參數(shù)，所需電機(jī)工作方式為連續(xù)工作，溫升可達(dá)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(dòng)機(jī)
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(lái)維持藥箱里與外界大氣壓力平衡，同時(shí)預(yù)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(guò)濾器選用
過(guò)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(duì)運(yùn)動(dòng)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(shè)計(jì)要求，過(guò)濾器選用WU63×180螺紋連接型網(wǎng)式過(guò)濾器，其主要參數(shù)如下
過(guò)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(shè)計(jì)
根據(jù)設(shè)計(jì)要求，藥箱選用400L容量的規(guī)格，邊長(zhǎng)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(diǎn)：
(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(jī)械有限公司生產(chǎn)的膠管總成，其型號(hào)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(shè)計(jì)以及照明法案
8.1 安全設(shè)計(jì)
(1)所有能夠運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)件都應(yīng)該列為危險(xiǎn)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(hù)的裝置。
(2)在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管以及水箱加水口處應(yīng)該設(shè)置有效的防護(hù)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(jī)械部位和附近要明顯設(shè)置安全標(biāo)志。
(4)在噴霧機(jī)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(jī)及照明設(shè)計(jì)方案的確定
本履帶式噴霧機(jī)可用于白天以及夜間同時(shí)進(jìn)行工作，根據(jù)在果林內(nèi)晚上作業(yè)照明的要求，噴霧機(jī)上附帶配置功率為150W的永磁發(fā)電機(jī)、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(dòng)開關(guān)、安培表、電位開關(guān)和線路等元件。
8.3 噴霧機(jī)的操作注意事項(xiàng)
(1)在打農(nóng)藥前要穿戴嚴(yán)實(shí)。戴口罩，手套，穿長(zhǎng)袖衣服和長(zhǎng)褲。
(2)在打農(nóng)藥前先仔細(xì)查看農(nóng)藥標(biāo)簽的說(shuō)明，農(nóng)藥標(biāo)簽上都有解毒方法。
(3)要仔細(xì)了解農(nóng)藥毒性。高度和劇毒農(nóng)藥需要嚴(yán)格按照標(biāo)簽說(shuō)明使用。操作人員必須帶好防護(hù)用品。入口罩、手套、長(zhǎng)衫、長(zhǎng)褲等。嚴(yán)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(biāo)簽嚴(yán)格使用，要嚴(yán)防安全事故的發(fā)生。
(5)操作人員應(yīng)該盡量少的直接接觸農(nóng)藥，在施藥作業(yè)的時(shí)候切記勿飲食、飲水、吸煙。并且施藥時(shí)站在上風(fēng)處使自己處于一個(gè)相對(duì)安全干凈的環(huán)境。
(6)打完農(nóng)藥后操作人員應(yīng)該第一時(shí)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(yīng)該立即洗澡洗澡。
(7)工作人員應(yīng)該時(shí)刻記住無(wú)論任何時(shí)候不要污染打藥車洗手箱，時(shí)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(shí)同時(shí)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(guān)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(guò)大四最后幾個(gè)月的時(shí)間，在得到畢業(yè)設(shè)計(jì)選題后，結(jié)合大學(xué)間所學(xué)的課程理論以及實(shí)踐知識(shí)進(jìn)行了一次大應(yīng)用。對(duì)于丘陵式履帶式噴霧機(jī)的設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我不斷的學(xué)習(xí)新知識(shí)和回顧以往學(xué)過(guò)的內(nèi)容。在學(xué)習(xí)的過(guò)程中得到很多寶貴經(jīng)驗(yàn)。
在這幾個(gè)月畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，我通過(guò)閱讀瀏覽大量的資料，其中很多是以前學(xué)過(guò)的專業(yè)課本，加深了我對(duì)專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的印象。
在畢業(yè)設(shè)計(jì)中，常常會(huì)遇到很多問(wèn)題。這時(shí)候要學(xué)會(huì)獨(dú)立思考，在資料，書本中去找到相關(guān)內(nèi)容，要學(xué)會(huì)使用各種工具書。在本次設(shè)計(jì)中，我遇到了很多的問(wèn)題，比如說(shuō)液泵的選擇等我就查閱了各種泵的優(yōu)缺點(diǎn)，再結(jié)合自己設(shè)計(jì)的需要來(lái)進(jìn)行選擇從收到履帶式噴霧機(jī)的課題后，我自己通過(guò)圖書，以及上網(wǎng)去查閱了很多關(guān)于該機(jī)械種類的文件和資料，比如履帶底盤的設(shè)計(jì)，噴霧機(jī)噴桿的研究，以及各種發(fā)動(dòng)機(jī)，如汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)之間的差異和比較，然我收獲了很多額外的知識(shí)和內(nèi)容。
合理利用電腦以及Auto CAD等畫圖等電腦軟件來(lái)輔助畢業(yè)設(shè)計(jì)，對(duì)產(chǎn)品的數(shù)據(jù)分析優(yōu)化，使自己的設(shè)計(jì)過(guò)程更加方便。
再有對(duì)設(shè)計(jì)機(jī)械的經(jīng)濟(jì)性能的調(diào)查，我們?cè)O(shè)計(jì)一個(gè)產(chǎn)品的目的就是創(chuàng)造價(jià)值，讓這個(gè)世界更加美好，同時(shí)帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)以及科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，這個(gè)目的是乃至我們?nèi)祟惖墓餐康暮拖Ｍ?。設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)我國(guó)果園機(jī)械化程度低缺乏大型高效的果園作業(yè)機(jī)械。果園多項(xiàng)作業(yè)大都主要依靠人工完成生產(chǎn)效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)成本高、由于農(nóng)忙時(shí)節(jié)的勞動(dòng)力緊缺而造成的損失很大。國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的果園管理機(jī)械多以手扶式、手持式和背負(fù)式等微小型機(jī)為主。在這[15]些微小型機(jī)具中，部分機(jī)具可實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用，如可以實(shí)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(jī)不能與國(guó)外大型機(jī)具相提并論。在了解到中國(guó)的機(jī)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(guó)家的農(nóng)用機(jī)械的進(jìn)步而奮斗。
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致 謝
在論文完成之際，我首先向關(guān)心幫助和支持我的指導(dǎo)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(xué)習(xí)生活即將畫上一個(gè)句號(hào)，不過(guò)這也是我走向社會(huì)的一個(gè)新的起點(diǎn)?；仡櫵哪陙?lái)的學(xué)習(xí)經(jīng)歷，面對(duì)現(xiàn)在的收獲，我感到無(wú)限感激。在論文工作中，遇到了許許多多這樣那樣的問(wèn)題，有的是專業(yè)上的問(wèn)題，有的是論文格式上的問(wèn)題，一直得到李明老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)，使我的論文可以又快又好的完成，李明老師以其淵博的學(xué)識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、求實(shí)的工作作風(fēng)和他敏捷的思維給我留下了深刻的印象，不僅是在學(xué)術(shù)上給與我?guī)椭?，同時(shí)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(xué)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?jìng)?，沒(méi)有他們幾十年來(lái)孜孜不倦的教誨和養(yǎng)育，就沒(méi)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(duì)我的父母真摯的說(shuō)一聲，謝謝！同時(shí)以后我會(huì)用自己的行動(dòng)為社會(huì)創(chuàng)造價(jià)值，報(bào)答家人，報(bào)效社會(huì)。其次，對(duì)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(zhǎng)路上的重要伴侶，沒(méi)有你們，我的生活將暗淡無(wú)光。
值此論文完成之際最后，在對(duì)百忙之中評(píng)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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