Модернизация опрыскивателя ОТМ - 2(3)

           Перспективным направлением развития опрыскивания является использование самоходных опрыскивателей. Приведём пример современных самоходных опрыскивателей.

Самоходный опрыскиватель «Джон Дир» модели 4730.

Опрыскиватели серии 4730 обладают двигателем мощностью на 20 л.с. больше, чем у его предшественника. Также к впечатляющему списку качеств и опций добавились эдуктор из нержавеющей стали, система автоматического регулирования пневматической подвески и контроля силы тяги, сверхпрочная трехмерная конструкция штанги и современная система подвески.

Преимущества модели 4730:

1. двигатель PowerTech Plus™  с турбонаддувом 6.8 л TIER III имеет  мощность 245 л.с., при этом интеллектуальная  система регулирования реагирует  на изменения нагрузки и позволяет повысить мощность до 265 л. с.;

2. турбокомпрессор с  изменяемой геометрией, система  рециркуляции отработанных газов, промежуточный охладитель воздуха и 4 клапана на цилиндр позволяют получить дополнительный прирост мощности;

3. емкость топливного бака составляет 503 литра и позволяет производить опрыскивание в течение 16 часов без дозаправки;

4. кабина модели 4730 с  фронтальным входом оснащена  климат-контролем. Также благодаря  новой кабине CommandView оператору обеспечивается  великолепный обзор, комфорт и удобство работы;

5. система циркуляции  жидкости high-flow регулирует давление  потока рабочей жидкости при  помощи единой напорной линии  трубопроводов и форсунок-распылителей.

Рисунок 2.4-Самоходный опрыскиватель «Джон Дир» модели 4730

Самоходный опрыскиватель Agrifac ZA3400.

Пневматическая подвеска обеспечивает высокую стабильность и безопасность движения и предотвращает качание штанги. Благодаря высокому клиренсу 1,10 м. самоходный опрыскиватель Agrifac ZA 3400 P идеально подходит для работы на полях, где растут сельскохозяйственные культуры с длинным стеблем, например рапс. Опрыскиватель оснащен двигателем Deutz 2012, который сертифицирован в соответствии с нормами EUR III. Штанга новой конфигурации может раскладываться до 39 метров, а транспортная ширина составляет около 3 метров.

Транспортная скорость опрыскивателя составляет 50 км./ч. Вместительный бак для химиката 4000 литра, а также комфортабельная бесшумная кабина оператора позволяют работать в поле в течение долгого времени.

Экономичная и универсальная  машина для обработки различных  культур жидкими химикатами Agrifac ZA 3400 P рассчитана на потребителей, которые предъявляют высокие требования к опрыскиванию.

 

 

 

 

Рисунок 2.5-Самоходный опрыскиватель Agrifac ZA3400

 

 

 

 

 

2.2 Обзор конструкций рабочих органов

 

Опрыскиватели состоят из унифицированных сборочных единиц и рабочих органов: резервуаров, насосов, фильтров, регуляторов давления, распылителей, распылительных систем и заправочных устройств.

Резервуары служат для хранения запаса рабочей жидкости, необходимого для непрерывной работы в течение длительного времени (от полусмены до смены). Резервуар снабжают уровнемером поплавкового типа, заправочной горловиной с фильтром, гидравлической или механической мешалкой.

Гидравлическая мешалка, включенная в напорную магистраль насоса, постоянно подает часть жидкости в резервуар, создает в нем турбулентное движение и перемешивает жидкость. Механическая мешалка, снабженная лопастным колесом, вращается в резервуаре опрыскивателя и непрерывно перемешивает содержимое резервуара.

Насосы служат для подачи рабочей жидкости в напорную коммуникацию и создания давления, необходимого для распыливания жидкости и сообщения ее частицам определенной скорости. Насосы используют также при самозаправке, приготовлении и перемешивании рабочей жидкости в напорной коммуникации. Основные характеристики насоса — подача (л/мин) и давление (МПа). По развиваемому давлению различают насосы высокого (до 5 МПа), среднего (2...2,5 МПа) и низкого (0,5...0,6 МПа) давления. На  опрыскивателях  применяют  насосы  четырех  типов  диафрагменно-поршневые, центробежные, поршневые и роликовые. 

 

Рисунок 2.6-Схемы насосов, применяемых на опрыскивателях

Фильтры предназначены для очистки воды (при заправке) и рабочей жидкости от частиц, которые могут вызвать засорение распылителей или интенсивное изнашивание рабочих органов, нарушить работу клапанов насосов и регулятора давления. Фильтр состоит из корпуса, каркаса и фильтрующего элемента, выполненного из химически стойкого материала. Размер ячеек фильтрующего элемента зависит от назначения фильтра и места его установки в коммуникации опрыскивателя. В опрыскивателях обычно происходит поэтапное фильтрование, которое достигается уменьшением размера ячеек фильтрующих элементов в направлении движения рабочей жидкости (от заправочного устройства до распылителей). Для нормальной работы фильтров необходимо периодически извлекать фильтрующий элемент из корпуса и промывать.

Устройства для регулирования давления и управления потоками жидкости. К ним относятся регуляторы давления, регуляторы расхода жидкости, пульты управления и клапаны дистанционного управления.

Основным  рабочим  органом  штангового  опрыскивателя  является распылитель  – устройство, обеспечивающее дозирование и дробление рабочей жидкости на капли определенного размера. Решающее  значение  распылителей  для  обеспечения  качественной защиты сельскохозяйственных культур привело к  созданию большого разнообразия их видов.

          На  штанговых  опрыскивателях широкое применение  нашли гидравлические  распылители  различных  типов: щелевые,  дефлекторные,

центробежные (вихревые)  и центробежно-струйные. Эти распылители 

имеют ряд преимуществ, среди которых основными являются простота

в устройстве и эксплуатации, надежность в работе.

         Щелевые  распылители представляют  собой  насадок  со щелевидным  соплом  (или  несколькими соплами). При работе этих распылителей  происходит  образование  неустойчивой  плоской  жидкой  пленки,  распадающейся  на  капли  различных размеров. Распределение жидкости в  пределах  факела  распыла  близко  к треугольному,  что  обеспечивает  вы-сокую равномерность распределения  жидкости  при  перекрытии  факелов распылителей,  установленных  на штанге опрыскивателя. Размеры капель, образуемых щелевыми распылителями, зависят от размера сопла, угла при вершине факела и давления жидкости в системе нагнетания опрыскивателя. Щелевые распылители применяются сейчас наиболее широко.

Рисунок 2.7-Щелевой распылитель

 

             Дефлекторные  распылители создают более грубый  крупнокапельный  распыл. ММД  распыла  достигает  600 мкм  и  более.  Распыление  жидкости  происходит  вне  корпуса  насадки  за  счет  удара струи  об  отражающую  поверхность  (дефлектор),  расположенную  напротив соплового отверстия, с образованием факела в виде веера. Угол при  вершине факела  таких  распылителей  составляет  120  –170  градусов.  Благодаря  этому  дефлекторные  распылители  позволяют распределить  жидкость  на  относительно  большую ширину и их  допускается  устанавливать  на штанге на расстоянии 1 и 1,5 м друг от друга. При этом коэффициент вариации распределения жидкости  вдоль штанги опрыскивателя не превышает 20 %. Дефлекторные распылители используются для  внесения  почвенных  гербицидов  и жидких минеральных удобрений.

Рисунок 2.8-Дефлекторный  распылитель

              

Принцип  работы  вихревых  распылителей заключается в следующем. Жидкость  подается  в  камеру  завихрения и под действием  центробежных сил приобретает  вращательное  движение. При выходе из сопла жидкость образует коническую пленку. Факел имеет вид полого конуса ,а на  обрабатываемой поверхности жидкость  отлагается  в  виде  кольца. Недостатком  центробежных распылителей  является  высокая  неравномерность  распределения  рабочей жидкости вдоль штанги опрыскивателя. Поэтому  рекомендуется  их  использовать на технических культурах, где требуется  объемная  обработка  высокооблиствленных растений.

Рисунок 2.9-Вихревой распылитель

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Модернизация опрыскивателя ОТМ – 2-3

3.1 Обоснование предлагаемой модернизации

 

              Главные задачи которые стоят перед нами – это повышение производительности опрыскивателя,  качества его работы и снижение затрат на его работоспособность. Всего этого можно добиться за счёт модернизации опрыскивателей.

             По данным ООН и других международных организаций, ежегодные мировые потери урожая всех сельскохозяйственных культур составляют около 35% валовых сборов потенциального урожая (на долю вредителей приходится 13,9%, болезней — 9,2% и сорняков— 11,4%).

Рисунок 3.1-Потери урожая

             В «Основных направлениях экономического и социального развития» предусмотрено снизить потери урожая от вредителей, болезней, сорняков, шире применять биологические средства защиты растений. Основная задача защиты растений от вредителей и болезней в сельском хозяйстве района — полная ликвидация или уменьшение потерь урожая до хозяйственно неощутимых размеров на основе использования интегрированных систем защиты растений, безопасных для человека и окружающей его среды.

             В ветреную погоду тоже часто приходится проводить опрыскивание. Для того, чтобы снос дорогостоящего препарата был минимальным, необходимо опрыскивать на наименьшей высоте. Для этого мы поставим распылители не через 500 мм как на базовой модели, а через 250 мм.

            Следует  внимательно  изучить  рекомендации  фирмы-производителя распылителей,  где  должна  быть  указана  оптимальная  высота  их  установки над поверхностью растений.

            Для штангового опрыскивателя ОТМ 2-3 рекомендуемый  диапазон:  0,4–1,5 м  над  поверхностью  растительного  покрова.  Необходимо  стремиться  к  минимальной  высоте установки  штанги  (из  указанного  диапазона),  уменьшая  тем  самым вероятность сноса рабочей жидкости ветром. Однако при малых высотах  установки  происходят  частые  зацепы  крайних  секций штанги  за почву (особенно при  большой ширине захвата), что может привести к поломкам. Кроме того, уменьшение высоты установки штанги иногда негативно  сказывается  на  равномерности  распределения  жидкости.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.2 Устройство и рабочий процесс модернизированного опрыскивателя ОТМ – 2-3

Модернизируемый штанговый опрыскиватель  ОТМ-2-3 представляет обычный опрыскиватель, со штатной штангой 18 м, но вместо обычного количества распылителей, я предлагаю поставить большее количество, поставив их не через 500 мм, а через 250 мм.

 

 

 

Рисунок 3.2-Штанга опрыскивателя ОТМ 2-3

Такое устройство штанги даёт возможность  опрыскивать низкоростущие растения в ветреную погоду, т.к. можно снизить высоту опрыскивания, благодаря тому, что факелы соседних распылителей пересекаются раньше. Тем самым создают зону двойного перекрытия на более низкой высоте.

Для примера приведём схему опрыскивания со стандартной штангой.

Рисунок 3.3-Схема опрыскивания с расстоянием между распылителями 500 мм

 

          Из рисунка видно, что оптимальная высота опрыскивания в данном случае равна h мм при угле распыла 110°. Теперь приведём схему опрыскивания с модернизированной штангой при том же угле распыла.

 

Рисунок 3.4-Схема опрыскивания с расстоянием между распылителями 250 мм

Из этой схемы видно, что оптимальная  высота опрыскивания снизилась более чем в 1,5 раза. Но при увеличении числа  распылителей увеличивается и расход рабочей жидкости опрыскиванием, что экономически не выгодно. Поэтому, чтобы сохранить прежние значения расхода, необходимо уменьшить номер распылителя. В зависимости от производительности, распылители изготавливают различных цветов:

 

Таблица 3.1-Цветовое кодирование распылителей в соответствии

с ISO 10626

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.3 Расчёт основных параметров ОТМ 2-3

Примем: опрыскиватель ОТМ 2-3 с шириной  захвата 18 м двигается со скоростью 9 км/ч. Норма внесения 160 л/га рабочей  жидкости. Определим минутный расход через один распылитель при их стандартном количестве 36 штук (т.е. с шагом 500 мм):

 

                                    

                                  (3.1)

 

где

 V  — рабочая скорость агрегата, км/час;

 B — ширина захвата, м;

 Q — норма расхода рабочей жидкости, л/га;

 n- количество распылителей.

 

Тогда

Для этих условий выбираем распылители щелевые СТ 110.03. По цветовому кодированию распылителей в соответствии с ISO 10626 они будут синего цвета.

          Определим минутный расход через один распылитель при их увеличенном  количестве 72 штуки (т.е. с шагом 250 мм):