果园双摆弥雾施药系统设计

针对现有果园施药装备体积与功耗过大、药液浪费严重等问题,设计了果园双摆弥雾施药系统。通过驱动布置方案和自由度分析,设计了由直流电动机驱动的对称双曲柄机构和驱动点与支点万向节-滑轨多级运动副所构成的平面-空间混合型机构,实现了双弥雾机的摆动扩幅。为方便操纵并避免药液反流等现象的发生,设计了单片机自动控制系统,实现了双摆弥雾施药系统复杂启停动作流程的一键控制。根据果园规格,分别以车身尺寸最小为目标,以弥雾施药对树冠的有效覆盖为约束条件,通过非线性规划确定了曲柄长度、曲柄转动中心高度、支点高度、曲柄中心距、支点中心距等结构参数。进而根据果树施药量和弥雾均匀度要求,以施药作业效率最高为目标,确定了系统行进速度和曲柄转速。该施药系统可实现弥雾半径仅400 mm小型弥雾机对高度1 500-4 300 mm和横向5 500 mm的树冠范围的有效覆盖,并有效保证果树双侧弥雾喷施的均匀度和药量条件,作业效率可达2.33-2.67 hm^2/h,实现了果园机载施药系统的节能节药和小型化,为果园植保提供了新型的施药装备。