试论植保机械设计制造技术研究现状及发展趋势

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　　摘要介绍了植保机械设计制造技术发展的背景及研究意义，阐述了欧美等发达国家和我国植保机械设计制造技术的现状及发展趋势，分析了中国植保机械设计制造技术存在的问题，以期为我国植保机械设计制造技术的发展提供参考。
　　关键词植保机械；设计制造技术；现状；趋势；问题
　　　
　　随着人们对环境保护和动植物安全的重视，世界各国对农药的使用都做出了不同程度的限制，农药使用技术不断向低量、精确的方向发展，以确保农药在限制的用量范围内发挥出最大的效用。农药使用安全法律更加强调对农药使用者的安全保护，减少人与农药直接接触的机会。这些要求促进了植保机械在使用过程中不断地改进、完善。
　　我国农作物种植面积居世界前列，但农产品的产量却远远落后于发达国家，农药残留超标事情经常发生。最主要的原因就是农作物在种植与生长过程中，缺乏先进的植保机械和施药技术对其进行保护。使用的植保机械作业效率低、性能差，农药使用技术仍停留在大容量、大雾滴喷雾技术水平上。中国农药的产量和使用量均居世界第一，而有效利用率只有10% ~30%，远低于发达国家50%的平均水平[1]。因此，研究设计制造具有自主产权的植保机械，解决植保机械的增效、雾化和漂移问题，具有十分重要的意义。
　　1植保机械设计制造技术发展的现状
　　1.1发达国家植保机械设计制造技术发展的现状
　　欧洲与美国是目前国际上最主要的生产植保机械的国家与地区，其产品覆盖了全球的主要市场，其技术与设备都代表着当今世界的最高水平。欧美国家的植保机械大主要分为四大类：喷杆式喷雾机、风送式喷雾机；小型植保机械。
　　（1）喷杆式喷雾机。欧美国家的喷杆喷雾机已由传统的机械传动、控制向液压传动、电气传动和控制转换。计算机监测、控制系统已大量应用；大型自走式机具大多采用四轮液压驱动，喷幅达到10~40 m，中型自走式机具采用先进的变速箱和发动机制造工艺，减震效果好、噪音小，操作舒适。
　　（2）风送式喷雾机。欧美国家的风送喷雾机设计制造工艺十分先进，其喷射部件、风筒可做成各种形状，机具的风筒可以根据作物的形状任意弯曲、组装，可任意调节喷洒方向进行针对性喷洒，风管可任意弯曲、组装，以适应不同作物的喷洒要求；风机和喷射部件可任意旋转，以适应远程喷雾和射高喷雾，最大程度地提高了风能的利用率和雾滴的穿透率、附着率，反映了发达国家在设计理念上的先进性。
　　（3）小型植保机械。小型植保机械主要包括背负式喷雾机和手动喷雾器2类，以日韩等人口多、土地少的发达国家为主，此类机具在欧美国家主要用于卫生防疫、庭院花卉施洒，数量和品种虽少，但产品的技术含量较高。从材质上看，以工程塑料为主，耐腐美观；从加工水平来看，无论是光洁度还是尺寸精度，都反映了较高的加工水平。
　　1.2中国植保机械设计制造技术发展现状
　　中国常用植保机械主要以小型背负式喷雾器为主，大中型植保机械市场几乎被欧美发达国家垄断。国产大中型植保机械，主要以仿造为主，难以形成自主产权，其核心部件如液泵、喷头及变速箱大部分靠国外进口。但自“九五”开始，国家加大了对植保机械的扶植力度，植保机械的设计制造正迎来较快的发展。“九五”期间，中国研制了系列低量喷头和24 m风幕式喷杆喷雾机；“十五”期间，中国研制出自动对靶喷雾机，利用红外线电子眼探测靶标[2]。目前，中国植保机械的种类和水平可归纳如下。
　　（1）背负式手动喷雾器。目前在中国占绝对地位，占整个市场份额的80%左右。国产小型喷雾器产品制造技术水平低，喷射部件品种单一，喷嘴型号不全，整体加工质量不高；施药量大，雾化不良，作业功效低，农药浪费现象严重，给生态环境造成严重污染。
　　（2）大中型喷雾器。以悬挂机型为主，喷杆长度一般在12 m左右，机械结构比较简单，喷量、喷杆高度、喷杆的折叠和打开大多由人力调节或操作，自动化程度较低[1]。部分植保机械公司生产的的自走式喷杆喷雾机，大都模仿国外机型，关键零部件的质量和种类受到了限制，使喷雾质量难以保证。
　　2植保机械设计制造技术发展的趋势及研究领域
　　2.1国外植保机械设计制造技术发展趋势
　　（1）计算机信息技术化。在发达国家，计算机信息技术已经普遍运用到植保机械上。主要表现在3个方面：一是在有害生物防治方面，RS技术主要用于农作物病虫害的监测。它可以通过接收到作物反射光谱的变化，及时而准确地预报病虫害发生的时间、规模、品种。二是GPS技术可用于飞机、大型喷雾机等大面积作业的植保机具的定位、导航、导向。欧美国家大多数大型植保机械都配有GPS接口和GPS接收器。三是在有害生物防治方面，GIS技术主要用于建立动态的地理信息资料库，这些资料与有害生物的发生息息相关。通过运用计算机技术，对当时数据的采集及与库存标准资料的对比、分析，可以及时准确地对有害生物灾害提出预警。
　　（2）喷药技术智能化。智能化技术也称为自动对靶施药技术，是近几年才应用到植保机械上的一项高新技术。所谓智能化技术，就是让植保机械具有识别能力，此图像识别技术系统由摄像头、图像采集卡和计算机组成，计算机把采集的数据进行处理，并与图像库中的资料进行对比，确定对象是草还是庄稼，或者是何种草等，以控制系统自动决定是否喷药[3]，从而做到真正意义上的对靶喷雾。
　　（3）安全保护绿色化。一是保护性喷洒。采用环保型的喷射部件，增加喷洒防护装置，防止雾滴外逸，这些防护装置有喷头防护罩（主要用于手动喷雾器）、喷杆防护罩（用于喷杆喷雾机）、防护刷等。二是循环式喷雾机。作业时，该机具可以把未击中靶标的雾滴进行回收，循环使用，在节省了农药的同时，又减少了农药对环境的污染。三是农药注入（DIS）和自清洗系统。方便、准确、快捷地对农药进行注入混合，并在操作完成后对药箱进行自动清洗，减少操作人员对农药的直接接触，从而最大程度地降低农药中毒的可能性。
　　（4）零部件生产系列化、专业化、标准化。欧美先进国家植保机械生产，基本都实现了社会化大协作和零部件的系列化、专业化、标准化生产。主机生产厂商只需考虑如何把先进的零部件按市场需要组装成整机，并体现出先进的设计理念，而零部件生产厂家则在零部件生产中精益求精。这有利于提高植保机械零部件科技含量、质量，降低生产成本。
　　2.2中国植保机械的技术发展方向及研究领域
　　根据国际上植保机械的发展趋势、方向及中国的国情（中国农村将来走农户联合作业方式），大力发展大中型植保机械、兼顾小型植保机械是必然的选择。中国植保机械的研制与开发的发展方向及重点领域如下。
　　（1）中国植保机械技术研究发展方向。一是开展超低量喷雾和变量施药技术研究，重点研究超低量喷雾技术的雾化原理及雾化部件的性能与结构参数，研究变量施药技术决策及执行系统，进一步完善设计方法和手段。二是开展防雾滴漂移技术研究，重点研究影响雾滴漂移的主要因素及防止和减少雾滴漂移的方法，研制喷杆喷雾机专用防漂移喷头；继续加强对静电喷雾技术的研究，尽快推出实用产品[3]。三是加强植保机械制造材料和工艺的研究，如工程塑料、陶瓷、聚甲苯和玻璃钢等新材料以及新工艺的研究和运用；创新实用新型技术，加强物理、生物等绿色、环保、无公害防治技术和机具的研究开发。
　　（2）中国植保机械技术研究的重点领域。一是加强基础工作部件的研制与开发，重点加强液泵、喷头及车辆的车架、驱动系统新产品的研制与开发。提高中国植保机械基础工作部件的配套性能，增加配套附件、扩展机具的通用性和一机多用性，并提高机械产品的产业化，特别是要加快喷头新产品的研制与开发，以满足各种农作物不同生长期的配套需要。二是加强新产品的研发，研制开发与蓄电池配套的节能型小型便携式低量喷雾机；适合于水稻田使用的水旱两用的远射程宽幅喷雾机；果园专用型风送式喷雾机和小型低底盘自走式果园喷雾机系列新产品；以及整地、施药、播种、施药等复式作业机系列新产品等。三是进行自走式喷杆喷雾机的研制与开发，设计具有知识产权的自走式底盘总体配置技术和自走式底盘四轮液压驱动技术，重点研究自走式底盘机架悬挂及减震技术和自走式底盘操纵与控制系统，加强喷杆自动平衡机构及液压折叠机构的研究。
　　3中国植保机械设计制造技术存在的问题
　　国内植保机械存在的主要问题

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逝水无痕

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