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新疆是全国第二大核桃种植省份,而新疆的核桃主要集中在南疆地区,仅阿克苏、喀什、和田三地就占到新疆核桃总面积和总产量的96.96%和99.53%。核桃的病虫害很多,据统计有害虫180余种,病害30多种。传统采用背负式喷雾机打药或通过人工拖拽药管,手持高压喷枪在这些核桃树上直接施用农药(没有气流辅助)会使大部分药液沉积在树冠的外侧,降低覆盖均匀性,特别是树冠中部。因此,将喷洒的药液运送到树冠,并辅助它们渗透到树冠内,均匀分布到整棵树,将有效改善核桃的病虫害防治。然而,相比于国外和国内一些种植模式,南疆核桃独特的林农间作种植模式占到栽培总面积90%以上,具有树势强、树冠大、树形紊乱、行距宽等特点。核桃作为一种多年生乔木,其种植模式后期很难改变。故需要一种符合其模式的喷雾机械。然而目前国内外还没有针对于南疆核桃园独特模式的喷雾机械。本研究针对南疆核桃园的种植模式与农艺特点入手,参考国内外优质果园作业机械,设计制造出具备红外线变量喷雾技术的风送式喷雾机。本文主要涉及到以下内容:(1)在研发过程中利用计算机辅助软件,以农机与农艺相结合的原则出发,确定南疆核桃风送式喷雾机的整体构造、重点零部件的选型,完成样机的制造。(2)南疆核桃风送式喷雾机将仿形装置和柔性褶皱出风管有机结合,可针对核桃在不同的生长时期,株高与株宽的实际情况合理安排出风管高度与喷管角度。极大的提高了机具的适用性和药液沉积。(3)针对传统施药方式定量喷施,极大浪费药液的情况。以南疆地区的整体经济水平与核桃种植者的实际需要出发,增加了基于红外线的果园变量喷雾系统。在田间试验中,风送式喷雾机开启变量喷雾系统田间施药量389.78 L/公顷,不开启变量喷雾系统田间施药量452.36 L/公顷,开启变量喷雾系统减少药液使用62.58 L/公顷。与传统的手持高压喷枪的方式进行了对比,不开启红外线变量喷雾系统的风送式喷雾机可省药48%,开启红外线变量喷雾系统则省药55%。(4)根据流体力学,使用建模软件及流体力学仿真软件对风送式喷雾机外部气流场进行了分析,得到风送式喷雾机不同喷管角度下外部气流场的速度分布云图,根据云图结果,可以对不同树龄及冠层特点的核桃树指导施药方案,并为田间试验结果分析提供参考。(5)本研究以各冠层雾滴覆盖率为指标。进行了行进速度、喷管角度的单因素试验,发现各冠层雾滴覆盖率无论在风机高转速还是低转速下,均呈现随着行进速度增加而减少的规律。而喷管角度对各冠层的影响主要体现在上层雾滴覆盖率,随着喷管角度的增加,有利于核桃上层的雾滴沉积。最后选取了对喷雾效果较大的三个因素组织进行了正交试验,通过MINITAB19软件分析,综合考虑上层雾滴覆盖率、中层雾滴覆盖率和下层雾滴覆盖率三个指标,发现喷管角度、行进速度和喷孔直径分别对各指标影响最大,最终选择的最佳作业组合为A2B3C1即行进速度慢二档(0.62 m/s)、喷管角度75度、喷孔直径0.8 mm,在此条件上层雾滴覆盖率为74.192%、中层雾滴覆盖率为87.184%、下层雾滴覆盖率为76.054%。