PWM间歇喷雾变量喷施系统压力脉动及液压冲击综合测试
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脉 动 变化 特性 和 液压 冲击 特性 的研究 很 少 。
的具体情 况进行按需施药 ， 不但达到预期 防治效 果 ，
而 且 减少 了农 产 品中 的农 药 残 留 和环 境 污 染 ¨ Ｊ 。农 药 精 确变 量 喷 施 控 制 方 式 主要 有 流 量 调 节 式 ］ 、 压
本 文拟 对 Ｐ ＷＭ 间歇 喷 雾 流 量 调 节 式 变量 喷施 系 统 的管路 压力 脉 动 和 液压 冲击 进 行 测 试 分 析 ； 确 定 在
要 ：在 Ｐ ＷＭ 间歇 喷雾 式 变 量 喷施 系 统 中 ， 隔膜 泵 间歇 性 吸排 液 等 特 点 会 在 管路 中形 成 压 力 脉 动 ， 且 电磁 阀
快 速 启 闭会 在 管路 中形 成液 压 冲击 ， 二者 综 合作 用 致 使 各 喷 头 的 实 际 喷 雾 压 力 发 生 波 动 ， 导 致 其 喷施 流量 和 雾
方 式 。其 中 ， Ｐ ＷＭ 间歇 喷雾 流量 调 节式 变 量 喷施 系统 通 过 改变 喷 头 电 磁 阀 的信 号 频 率 和 占空 比来 调 节 喷 头 的实 际 喷 雾 流 量 ， 其 流 量 调 节 范 围大 、 雾 化 特 性 一 致性好 ， 是 当前 变 量 喷施 的 主 要 控 制 方 式 ］ 。该 系 统 配套 用 泵 多采 用往 复 式 活塞 隔膜 泵 （ 以 下 简称 隔膜
化 特 性 出现 畸变 。 因此 ， 为 了揭 示 其 管路 压 力 脉动 的变 化特 性 和液 压 冲击 特性 ， 构 建 了一 套 Ｐ ＷＭ 间 歇 喷 雾 式 变
量 喷 施 系统 ， 并 在 不 同隔 膜泵 转 速 、 不同 Ｐ ＷＭ 控 制 信号 频 率 和 占空 比下进 行 了压 力 脉 动 和 液 压 冲 击 的 综合 测 试 研 究 。结 果 表 明 ： 随着 隔 膜泵 转 速 的增 加 ， 压 力 脉 动周 期 逐 渐 变 小 ， 幅值逐渐变大 ； 随着 Ｐ ＷＭ 信 号 频 率 的增 加 ， 液 压 冲击 和压 力 波动 趋 于 压力 脉 动 的形 式 ， 周 期逐 渐 变 小 ， 幅值逐渐变大 ； 而Ｐ ＷＭ 信 号 占空 比 对 液压 冲 击 和 压
２ ０ １ ４年 １月
农 机 化 研 究
第 １期
Ｐ ＷＭ 间 歇 喷 雾 变 量 喷 施 系 统 压 力 脉 动 及 液 压 冲 击 综 合 测 试
于达 志 ，陈树人 ，魏 新华
（ 江苏 大 学 现代 农 业装 备 与 技术 教 育部 重 点 实 验室 ，江苏 镇 江
摘
２ １ ２ ０ １ ３）
设定的不 同隔膜泵转速 、 Ｐ ＷＭ信号频率以及 占空比下
系统 管 路 压 力 脉 动 、 液压 冲 击 的 周 期 、 幅值 变 化 和 谐 振程度 ， 以便 为 Ｐ ＷＭ 变 量 喷施 系 统 喷 雾 压 力 的 稳 定
控 制 奠定 基础 。
力调节式 。 。 和农药直接注入浓度 调节式¨ 卜 他 等控制
影 响 。Ｈａ ｎ等 以 １台商 购 的 喷杆 喷雾 机 为基 础 ， 构 建 了一 套 Ｐ ＷＭ 变 量 喷施 系统 ， 并 对其 进 行 了详 细 研 究 ， 发 现 由于喷 头 喷 雾 压 力 的波 动 和 喷 头 间 喷雾 压 力 的 差 异 而 造 成 的 喷 雾 流 量 控 制 误 差 高 达 一１ ５ ％ 一 １ ２ ％ 。 目前 ， 国 内外 有 关 Ｐ ＷＭ 变 量 喷 施 系 统 压 力
１ 变 量 喷 施 系统
Ｐ ＷＭ 间歇 喷雾 式 变 量 喷 施 系 统 的结 构 如 图 １所 示 。其 主要 由药 液 箱 、 过滤器 、 隔膜泵 、 比例 溢 流 阀 、 压 力 传感 器 、 流 量传 感 器 、 高速 电磁 阀 、 喷 头 和 管 路 等 组成 。其 中， 隔膜泵排量为 ４ ０ Ｌ ／ ｍｉ ｎ 、 额 定 转 速 为 ６ ０ ０ ｒ ／ ｍ ｉ ｎ 、 工作 压力 可 达 １ ． ５ ＭＰ ａ ； 电磁 阀选 用 ６ ２ ４ ０型 先 导控 制 式 电磁 阀 （ 德 国， Ｂ ｕ ｒ ｋ ｅ ｔ 公司 ） ， 工作 压 力 ０— １ ． ６ Ｍ Ｐ ａ 、 孔径 ６ ｍｍ、 开启时 间 ２ ０ ｍ ｓ 、 关 闭时 间 ５ ０ ｍ ｓ ； 压 力 传感 器采 用 Ｃ Ｙ Ｔ一１ ０ １型 压 力 变 送 器 （ 北 京 天 宇 恒 创 有 限公 司 ） ， 量 程 ０～３ ＭＰ ａ 、 检测 精度± ０ ． ２ ％Ｆ Ｓ 、 响应 时 间不 大于 １ ｍ ｓ ； 管路 全部 采 用 高压 橡胶 油管 。 为 了提高 对试 验 数 据 的分 析 和 检 测 精 度 ， 所 有 测 试 试 验都 以 自来 水代 替 药 液 ； 为 了排 除 隔膜 泵 压 力 脉 动和 比例 溢 流 阀特 性 的影 响 ， 电磁 阀 液 压 冲击 测 试 试
随着科 学 技术 的发 展 和 人 们 生 活 水 平 的 提 高 ， 农 药 精 确变 量 喷 施 技 术 成 为 农 田施 药 技 术 的 重 要 发 展 方 向， 一 直是 国 内外 精 确 农 业 领 域 的研 究 热 点 。农 药 精 确 变量 喷 施 技 术 可 根 据 农 田各 小 区域 内病 虫 草 害
力 波 动 的影 响 不 明显 。
关 键 词 ：液 压 冲击 ；压 力 脉动 ；脉宽 调 制 ；变 量 喷施 ； 中图分类 号 ：Ｓ ４ ９ １ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１ ０ ０ ３ — １ ８ ８ Ｘ（ ２ ０ １ ４ ） ０ １ — ０ １ ９ ４ — ０ ５量 较大 、 压 力较高 、 耐腐蚀性
强 及其 它泵 不 能 实 现 的短 时脱 离 介 质 运 转 的 独 特 性 能， 其 结 构简 单 、 密 封 可靠 、 使 用 维修 方 便 和能 自吸等 优点 ， 但 隔膜 泵 间歇 性 吸 排 液 等 特点 会 造 成 管 路 中 出 现 压 力脉 动 ¨ ； 且 系统所 用 电磁 阀 的快 速启 闭会 在 管 路 中形 成液 压 冲击 ¨ ， 二 者 共 同作用 将 会 产 生压 力 谐 振 。而喷 头 的 喷 雾 流 量 和 雾 化 特 性 对 喷雾 压 力 比 较 敏 感¨ 卜 埽 Ｊ ， 致 使 喷 雾 流 量 控 制 精 度 受 到 较 大
的具体情 况进行按需施药 ， 不但达到预期 防治效 果 ，
而 且 减少 了农 产 品中 的农 药 残 留 和环 境 污 染 ¨ Ｊ 。农 药 精 确变 量 喷 施 控 制 方 式 主要 有 流 量 调 节 式 ］ 、 压
本 文拟 对 Ｐ ＷＭ 间歇 喷 雾 流 量 调 节 式 变量 喷施 系 统 的管路 压力 脉 动 和 液压 冲击 进 行 测 试 分 析 ； 确 定 在
要 ：在 Ｐ ＷＭ 间歇 喷雾 式 变 量 喷施 系 统 中 ， 隔膜 泵 间歇 性 吸排 液 等 特 点 会 在 管路 中形 成 压 力 脉 动 ， 且 电磁 阀
快 速 启 闭会 在 管路 中形 成液 压 冲击 ， 二者 综 合作 用 致 使 各 喷 头 的 实 际 喷 雾 压 力 发 生 波 动 ， 导 致 其 喷施 流量 和 雾
方 式 。其 中 ， Ｐ ＷＭ 间歇 喷雾 流量 调 节式 变 量 喷施 系统 通 过 改变 喷 头 电 磁 阀 的信 号 频 率 和 占空 比来 调 节 喷 头 的实 际 喷 雾 流 量 ， 其 流 量 调 节 范 围大 、 雾 化 特 性 一 致性好 ， 是 当前 变 量 喷施 的 主 要 控 制 方 式 ］ 。该 系 统 配套 用 泵 多采 用往 复 式 活塞 隔膜 泵 （ 以 下 简称 隔膜
化 特 性 出现 畸变 。 因此 ， 为 了揭 示 其 管路 压 力 脉动 的变 化特 性 和液 压 冲击 特性 ， 构 建 了一 套 Ｐ ＷＭ 间 歇 喷 雾 式 变
量 喷 施 系统 ， 并 在 不 同隔 膜泵 转 速 、 不同 Ｐ ＷＭ 控 制 信号 频 率 和 占空 比下进 行 了压 力 脉 动 和 液 压 冲 击 的 综合 测 试 研 究 。结 果 表 明 ： 随着 隔 膜泵 转 速 的增 加 ， 压 力 脉 动周 期 逐 渐 变 小 ， 幅值逐渐变大 ； 随着 Ｐ ＷＭ 信 号 频 率 的增 加 ， 液 压 冲击 和压 力 波动 趋 于 压力 脉 动 的形 式 ， 周 期逐 渐 变 小 ， 幅值逐渐变大 ； 而Ｐ ＷＭ 信 号 占空 比 对 液压 冲 击 和 压
２ ０ １ ４年 １月
农 机 化 研 究
第 １期
Ｐ ＷＭ 间 歇 喷 雾 变 量 喷 施 系 统 压 力 脉 动 及 液 压 冲 击 综 合 测 试
于达 志 ，陈树人 ，魏 新华
（ 江苏 大 学 现代 农 业装 备 与 技术 教 育部 重 点 实 验室 ，江苏 镇 江
摘
２ １ ２ ０ １ ３）
设定的不 同隔膜泵转速 、 Ｐ ＷＭ信号频率以及 占空比下
系统 管 路 压 力 脉 动 、 液压 冲 击 的 周 期 、 幅值 变 化 和 谐 振程度 ， 以便 为 Ｐ ＷＭ 变 量 喷施 系 统 喷 雾 压 力 的 稳 定
控 制 奠定 基础 。
力调节式 。 。 和农药直接注入浓度 调节式¨ 卜 他 等控制
影 响 。Ｈａ ｎ等 以 １台商 购 的 喷杆 喷雾 机 为基 础 ， 构 建 了一 套 Ｐ ＷＭ 变 量 喷施 系统 ， 并 对其 进 行 了详 细 研 究 ， 发 现 由于喷 头 喷 雾 压 力 的波 动 和 喷 头 间 喷雾 压 力 的 差 异 而 造 成 的 喷 雾 流 量 控 制 误 差 高 达 一１ ５ ％ 一 １ ２ ％ 。 目前 ， 国 内外 有 关 Ｐ ＷＭ 变 量 喷 施 系 统 压 力
１ 变 量 喷 施 系统
Ｐ ＷＭ 间歇 喷雾 式 变 量 喷 施 系 统 的结 构 如 图 １所 示 。其 主要 由药 液 箱 、 过滤器 、 隔膜泵 、 比例 溢 流 阀 、 压 力 传感 器 、 流 量传 感 器 、 高速 电磁 阀 、 喷 头 和 管 路 等 组成 。其 中， 隔膜泵排量为 ４ ０ Ｌ ／ ｍｉ ｎ 、 额 定 转 速 为 ６ ０ ０ ｒ ／ ｍ ｉ ｎ 、 工作 压力 可 达 １ ． ５ ＭＰ ａ ； 电磁 阀选 用 ６ ２ ４ ０型 先 导控 制 式 电磁 阀 （ 德 国， Ｂ ｕ ｒ ｋ ｅ ｔ 公司 ） ， 工作 压 力 ０— １ ． ６ Ｍ Ｐ ａ 、 孔径 ６ ｍｍ、 开启时 间 ２ ０ ｍ ｓ 、 关 闭时 间 ５ ０ ｍ ｓ ； 压 力 传感 器采 用 Ｃ Ｙ Ｔ一１ ０ １型 压 力 变 送 器 （ 北 京 天 宇 恒 创 有 限公 司 ） ， 量 程 ０～３ ＭＰ ａ 、 检测 精度± ０ ． ２ ％Ｆ Ｓ 、 响应 时 间不 大于 １ ｍ ｓ ； 管路 全部 采 用 高压 橡胶 油管 。 为 了提高 对试 验 数 据 的分 析 和 检 测 精 度 ， 所 有 测 试 试 验都 以 自来 水代 替 药 液 ； 为 了排 除 隔膜 泵 压 力 脉 动和 比例 溢 流 阀特 性 的影 响 ， 电磁 阀 液 压 冲击 测 试 试
随着科 学 技术 的发 展 和 人 们 生 活 水 平 的 提 高 ， 农 药 精 确变 量 喷 施 技 术 成 为 农 田施 药 技 术 的 重 要 发 展 方 向， 一 直是 国 内外 精 确 农 业 领 域 的研 究 热 点 。农 药 精 确 变量 喷 施 技 术 可 根 据 农 田各 小 区域 内病 虫 草 害
力 波 动 的影 响 不 明显 。
关 键 词 ：液 压 冲击 ；压 力 脉动 ；脉宽 调 制 ；变 量 喷施 ； 中图分类 号 ：Ｓ ４ ９ １ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１ ０ ０ ３ — １ ８ ８ Ｘ（ ２ ０ １ ４ ） ０ １ — ０ １ ９ ４ — ０ ５量 较大 、 压 力较高 、 耐腐蚀性
强 及其 它泵 不 能 实 现 的短 时脱 离 介 质 运 转 的 独 特 性 能， 其 结 构简 单 、 密 封 可靠 、 使 用 维修 方 便 和能 自吸等 优点 ， 但 隔膜 泵 间歇 性 吸 排 液 等 特点 会 造 成 管 路 中 出 现 压 力脉 动 ¨ ； 且 系统所 用 电磁 阀 的快 速启 闭会 在 管 路 中形 成液 压 冲击 ¨ ， 二 者 共 同作用 将 会 产 生压 力 谐 振 。而喷 头 的 喷 雾 流 量 和 雾 化 特 性 对 喷雾 压 力 比 较 敏 感¨ 卜 埽 Ｊ ， 致 使 喷 雾 流 量 控 制 精 度 受 到 较 大