一种新型高效环保农药配置装置设计应用*

李秀美，狄敬国，程继兴，李洋洋，李恒连，张继恒

(莱芜职业技术学院，山东 济南 271100)

0 引 言

当前，在我国农业的生产过程中，农药都是采用手工进行配置，配置的农药在剂量和混合均匀情况方面都存在很大的误差，费时费力，且对操作者的身体健康也有一定的影响，类似中毒的事件时有报道，给不得不使用农药喷洒作业的药农带来痛苦，更与现代化农业发展不适应[1]。山东省中、东部丘陵地区大面积种植花生、大蒜等农作物，在种植时需要及时喷洒除草剂后进行覆膜。农户的实际情况大都采用背负式喷雾器，由于容积有限，作业过程中需要多次配药，配药过程造成如下污染：①手工配置农药对计量把握不准确，药、水比例不准确混合不均匀，致使喷药作用效果不明显；②计量不准使得大量的药物剩余，而且每次配药时都有许多农药随风飘入空气，造成环境的污染；③人工配药用瓶盖量取，农药沾到操作者手上，易造成人体伤害或中毒，配置两种药更是费时费力；④配药容器和人手接触水源，造成土壤、水质污染。

大量散失的农药挥发到空气中，浸入土壤，不仅污染农副产品，还会通过食物链的富集作用转移到人体，对人体产生危害。为此，笔者提出一种新型高效环保农药配置装置的设计思路[2]，重点介绍产品的组成及功能实现，通过试验及试用达到在现有背负式喷雾器上直接安装使用的目标。

1 设计原理及机构

1.1 设计方案

针对该“痛点”如图1所示，经过实地调查，分析产生的原因，提出了解决的思路。

图1 传统农药配置给药农带来的危害

(1) 设计有水药混合结构[3]，使两种液体各自分散，彼此混合起来，达到良好均匀混合效果。

(2) 设计精准的药品计量单元，较好的解决了药、水比例不准确和环境污染的问题[4]。

(3) 设计有自动换药装置，适合同时配置一种或两种农药，省时省力，安全高效。

(4) 配药全过程操作者不会接触农药，农药也不会接触水源，造成土壤、水质污染。

该产品的设计改善传统配药方式，能够解决目前实际配药中带来了的困难。产品主要包括水药混合结构、流量电磁阀、精确计量结构、旋转换药机构、环保配药机构、电气控制系统等部分，当需配药时，直接将整瓶农药倒置于旋转盘放农药处，推动配药机构，药液在重力作用下自然流入精准计量结构，当达到所需剂量时，配药机构弹出，同时打开电磁阀，药液和水流入液体混合器，混合均匀后流入药箱。需配置另外一种农药，配置完成一种后，开启自动换药旋钮，旋转盘转动，实现药瓶的更换，完成后，再重复配药操作过程。整个过程安全高效，无污染。

1.2 总体设计

(1) 整体机构示意图，如图2所示。

图2 新型高效环保农药配置装置结构示意图

(2) 设计三视图、轴测图，如图3所示。

图3 新型高效环保农药配置装置三视图轴测图

2 关键部件设计

2.1 水、药混合结构

设计有水、药混合结构，能使两种初步混合的液体分散后再彼此混合起来，达到良好的均匀混合效果；水、药混合结构主要靠内部结构所设计的特定螺旋单元，在液体经过管道时，实现不同液体的充分混合，该结构的使用，避免了电动机械搅拌器出现的故障率高，稳定性差的缺点，具有工作可靠，结构简单，工作效率和性价比高的优点。

2.2 精确计量结构

设计精准的药品计量单元，较好的解决了药、水比例不准确和环境污染的问题；利用水作为介质通过多次试验，对比量杯量取数值，确定计量精度，放大的刻度线让操作者工作起来更轻松，观察更容易。试验数据如表1所列。

表1 精准计量单元试验数据 /mL

2.3 自动换药装置

设计有自动换药装置，适合同时配置一种或两种农药，省时省力，安全高效；当需要配药时，直接将整瓶农药倒置于旋转盘放农药处，推动配药机构，药液在重力作用下自然流入精准计量结构，当达到所需剂量时，配药机构弹出，同时打开电磁阀，药液和水流入液体混合器，混合均匀后流入药箱。

2.4 技术指标

① 电源及电气系统电压要求：DC12V；

② 农药计量范围：10～100 mL；

③ 电机转速可调：0～30 r/min。

3 与传统农药配药装置对比

(1) 增加该装置的喷雾器优点：①农药精确计量，精度高，农药配比合理；②液体混合结构能将农药和水混合良好，农药喷洒成效高；③旋转换药机构工作稳定，配药换药速度快，能同时完成两种农药混合，省时省力，如表2所列；④配药换药农药“0”接触，绿色环保。

表2 试验对比情况分析

(2) 新型装置的创新点，如图4所示。

图4 农药配置装置主要创新点

4 仿真实物设计

依据创新理论，通过仿真设计软件完成产品的效果图，如图5所示。将产品安装在现有喷雾器上效果如图6所示。

图5 整体仿真效果图

图6 实物图

5 结 语

随着人们的环境保护意识、安全意识不断增强。对于传统背负式喷雾器的要求也不断提高，通过该装置在当地山区农村的使用，配药准确，速度快，有效避免了人体与农药的直接接触，药瓶自动回收，环保无污染，受到使用者的好评，它的推广必将满足山区广大农民的需求，通过在现有喷雾器上加装使用，更具有极高的应用价值。