Конструкция распыливающего устройства

Размещено на http://www.allbest.ru/

Конструкция распыливающего устройства

Аннотация: Разработка устройства обеспечит новый технический эффект, увеличение скорости оседания аэрозоли и повышение равномерности ее распределения, которое достигается тем, что внесение консервантов осуществляется центробежным распылителями, с установленными по бокам ограничительными кожухами, на валу привода которого над диском жестко закреплена крыльчатка, создающая осевой воздушный поток направленный вниз.

Ключевые слова: механизация, химическая защита, опрыскивание, себестоимость, технологическая операция, оптимизация.

Сельскохозяйственное производство является сложной и трудоемкой отраслью.

Механизация процессов по выращиванию сельскохозяйственных культур способствует облегчению труда, повышению производительности и снижению себестоимости продукции. Применение машин дает возможность производить работы в сжатые агротехнические сроки.

Промышленность поставляет сельскому хозяйству большое количество сложной техники, обеспечивающей: основную и поверхностную обработку почвы, посев и посадку, подготовку и внесение удобрений, химическую защиту растений; заготовку грубых кормов; послеуборочную обработку зерна и семян различных культур; заготовку сочных кормов; уборку кукурузы на зерно; уборку льна; уборку корне- и клубнеплодов; уборку овощных культур; орошение сельскохозяйственных угодий; погрузку и транспортировку сельскохозяйственных угодий; погрузку и транспортировку сельскохозяйственных грузов [3].

Для того чтобы разработать научно обоснованную технологию возделывания культуры, сорта в конкретных почвенно-климатических условиях, необходимо знать требования биологии культуры, сорта и параметры почвенно-климатических условий.

Все технологические приемы направлены на создание благоприятных условий для роста и развития возделываемой культуры, на удовлетворение требований ее биологии. В число задач, которые решаются технологическими приемами, входят: оптимизация режима питания культурных растений применением органических и минеральных удобрений, оптимизация реакции почвенного раствора известкованием или гипсованием почв, снижение конкуренции между выращиваемой культурой и сорняками, мерами борьбы с засоренностью посевов доведение посевного и посадочного материала до высших показателей посевного стандарта; подготовка выровненного уплотненного в верхней части ложа для посева семян распределение семян на одинаковую глубину и одинаковое расстояние в рядке друг от друга защита растений от болезней и вредителей регулирование роста, развития растений и качества урожая; снижение количественных и качественных потерь при уборке [1].

Цель работы: Разработка конструкции распыливающего устройства способной обеспечить технический эффект по увеличению скорости оседания аэрозоли и повышение равномерности ее распределения.

Задачи:

1. Обеспечить наиболее равномерный (по величине капель) распыл жидкости.

2. Обеспечить полное и равномерное опрыскивание всего растения (обрабатываемого объекта) или определенных частей его в зависимости от местонахождения вредителей или мест поражения болезнью.

3. Обеспечить требуемые расходы жидкости на единицу обрабатываемой поверхности при высоких рабочих скоростях.

4. Иметь хорошую маневренность, проходимость и устойчивость в работе, не повреждать обрабатываемые растения.

Опрыскиватели должны обеспечивать требуемые расходы жидкости на единицу обрабатываемой поверхности при высоких рабочих скоростях.

Расход жидкости через распыливающие устройства опрыскивателей (кроме специально предусматриваемых случаев) должен быть равномерным с одинаковым содержанием яда в течение всего времени работы. Опрыскиватели должны иметь хорошую маневренность, проходимость и устойчивость в работе, не повреждать обрабатываемые растения [5].

Опрыскиватели должны быть универсальными, пригодными для обработки различных культур.

Резервуары опрыскивателей должны легко освобождаться от остатков ядохимикатов.

Рабочие части опрыскивателей, особенно насосов и распыливающих устройств, должны быть стойкими против износа и коррозии.

При опрыскивании машины должны равномерно распределять

пестициды по площади поля с заданной нормой. Допускается неравномерность распределения рабочих жидкостей по ширине захвата до

30%, а по длине гона до 25%. Допустимое отклонение фактической дозы от заданной при опрыскивании +15% и -20%. Опрыскивать посевы можно при скорости ветра не более 5 м/с, опыливать - не более 3 м/с при температуре воздуха не выше 23° и при отсутствии восходящих токов воздуха. Не рекомендуется обрабатывать посевы перед ожидаемыми осадками или во время дождя. Если в течение суток после опрыскивания прошел дождь, то опрыскивание повторяют. Не следует опрыскивать растения в период их цветения. Приготовленная рабочая жидкость должна быть равномерна по концентрации, неравномерность не должна превышать ±5%.

Актуальность работы: Одной из основных причин снижения урожайности является низкая эффективность действия на сорняки гербицидов и борьба с вредителями из-за несовершенных распыливающих устройств на опрыскивателях и способов их внесения. Целевое попадание препаратов на обрабатываемые объекты составляет всего 45-65%, отчего засоренность посевов и защита от вредителей уменьшается лишь на 50-60%, что значительно уступает агротехническим требованиям. Поэтому существует необходимость в изыскании и экспериментально-теоретическом исследовании распыливающих устройств и способов внесения гербицидов, позволяющих существенно снизить дозы препаратов и повысить качество химической обработки культуры.

Методы исследований. Теоретические исследования проводили по определению параметров распыливающих устройств и экологически безопасных способов защиты посевов люцерны на сено;

- конструктивные расчета и проектирование распыливающих устройств для поверхностного внесения гербицидов;

- способы повышения целевого использования гербицидов;

Научную новизну исследований составляют: теоретические взаимосвязи между конструктивными параметрами, режимами и качеством работы распыливающих устройств, выполнение сопряжений в сопловых устройствах гидравлических распылителей;

На современном этапе разработки и освоения системы защиты растений от вредных организмов она рассматривается с точки зрения управления и регулирования фитосанитарного потенциала посевов и почвы. Регулирование численности вредных организмов осуществляют с помощью проведения взаимосвязанных организационных, агротехнических, биологических и химических мер. Значение каждой из них зависит от экологических, хозяйственно-экономических и погодных условий.

Рациональная организация системы защиты растений от вредных организмов основана на учете их численности, вредоносности, прогнозе появления. Прогноз, в свою очередь, служит основой для планирования объемов проводимых работ, определения потребности в агротехнических, химических, биологических средствах, технике, материальных и трудовых затратах.

Целью и задачей защиты растений являются сохранение урожаев при широком использовании регулирующих механизмов внутри агроэкосистем и поддержание количества вредных организмов на уровне экологических и экономических порогов вредоносности. Большую роль в защите растений играет степень научной обоснованности других звеньев системы земледелия. Высокая их адаптивность к агроландшафтам позволяет максимально использовать регулирующие факторы обилия вредных организмов, присущие каждому элементу системы земледелия. При этих условиях защита растений будет более эффективной.

Для этого разрабатываемая конструкция распыливающего устройства опрыскивателей должна:

а) обеспечить наиболее равномерный (по величине капель) распыл жидкости;

б) обеспечить полное и равномерное опрыскивание всего растения (обрабатываемого объекта) или определенных частей его в зависимости от местонахождения вредителей или мест поражения болезнью;

в) не засоряться во время работы;

г) не допускать большого сноса распыленной жидкости в нежелательную сторону и выпадения ее на поверхность почвы;

Организационно-хозяйственные меры по защите растений включают: освоение севооборотов, использование высококлассных семян районированных сортов, устойчивых к болезням и вредителям, соблюдение сроков и качества проведения технологических приемов и предупредительных мер.

Агротехнические методы в системе защиты растений используют при проведении предпосевных, послепосевных и послеуборочных обработок почвы с применением различных сельскохозяйственных машин. Методы провокации, истощения, удушения, вычесывания, механического удаления вегетирующих сорных растений и другие применяют как в системе обработки почвы, так и при уходе за посевами. Химические меры защиты растений предполагают протравливание семян, опрыскивание почвы и посевов пестицидами, дезинфекцию хранилищ и токов, применение отравленных приманок. При использовании химического метода важно соблюдать сроки, дозы и способы применения препаратов, меры по охране окружающей среды и технику безопасности. Роль химических мер возрастает с усилением специализации производства и повышением уровня интенсификации. Отказ от них в современном земледелии приводит к существенному уменьшению эффективности удобрений, мелиорации и других факторов [4].

Биологический метод регулирования численности вредных организмов включает поддержание плотности природных энтомо-фагов с помощью биологических препаратов, интродукцию паразитов или хищников, искусственное наращивание численности энтомофагов, использование энтомопатогенов, ферромонов, гормонов насекомых, репеллентов или аттрактантов, выпуск стерильных насекомых и др.

В целом эффективность системы защиты растений определяется уровнем интеграции существующих методов защиты и степенью адаптации их к биологии сельскохозяйственных культур и вредных организмов, погодным и хозяйственно-экономическим условиям.

Вредителей и возбудителей болезней сельскохозяйственных растений уничтожают преимущественно химическими препаратами.

Согласно принятым агротехническим требованиям в течение сезона количество опрыскиваний против вредителей и болезней, календарные сроки каждой обработки, наименование ядохимикатов, дозы их и порядок смешивания устанавливаются и уточняются агрономической службой хозяйства в соответствии с зональными рекомендациями. В прошлом в нашей стране широко практиковалось применение высоких норм расхода средств защиты растений, что нередко приводило к накоплению тяжелых металлов, хлорорганических остатков и других опасных загрязнителей в почвах и водоемах [7].

Экономические трудности, возникшие в последнее время в большинстве хозяйств, зачастую делают проблемным использование опрыскивания с большими нормами расхода жидкости. По этой причине, а также, учитывая экологический аспект, применение ультрамалообъемных опрыскивателей более перспективно.

Рабочая жидкость должна быть однородна по составу, отклонение ее концентрации от расчетной не должно превышать ±5%.

Каждое поле необходимо обрабатывать в сжатые сроки, равномерно распределять заданную норму расхода рабочей жидкости на обрабатываемой почве, растениях, листьях, ветках, стволах деревьев и пр.

Опрыскиватели должны точно дозировать ядохимикаты в процессе работы, сохраняя установленный расход рабочей жидкости на единицу обрабатываемой площади [6].

Опрыскивание следует проводить с обязательным учетом посадочных условий в утренние и вечерние часы, когда отсутствуют восходящие потоки воздуха. Не обрабатывать полевые культуры при скорости ветра более 4-5 м/с, если нет защитных устройств. Большое количество ультрафиолетовых лучей (солнцепек) может вызвать ожоги растений, а восходящие потоки воздуха будут препятствовать осаждению капель рабочей жидкости и уносить их за пределы обрабатываемых площадей.

Ограниченность агротехнических сроков обработки посевов и насаждений вызывает необходимость комплексного выполнения основных и вспомогательных работ, связанных с опрыскиванием. Машины, входящие в комплекс, должны быть взаимно увязаны по производительности, диапазону регулировки, режимам работы и времени их использования. Эффективное применение техники, средств защиты растений и рабочего времени на опрыскивании обеспечивается рациональной организацией технологических процессов на базе поточной линии: приготовление рабочей жидкости пестицидов -- транспортировка ее от пункта приготовления до участка обработки - опрыскивание. Ведущее звено в общем процессе выполнения работ - опрыскивание.

Установка опрыскивателей, опыливателей и протравливателей на норму расхода ядохимиката. Ширину захвата при обработке поля принимают равной ширине междурядий, если за один проход опрыскиватель обрабатывает определенный расчетом ряд растений.

В нагнетательной магистрали необходимо поддерживать заданное давление, поэтому вычисленный по формуле расход жидкости должен быть несколько меньше производительности насоса.

Чтобы получить оптимальный расход жидкости, нужно правильно выбрать рабочую скорость, а при опрыскивании полевых культур, штангой и ширину захвата.

Расход ядохимиката регулируют изменением давления в нагнетательной магистрали, заменой наконечников (УН), сменой дисков у наконечников садового типа, установкой различного количества наконечников [8].

Находят рабочее давление в нагнетательной магистрали.

В зависимости от вида работы задаются давлением в нагнетательной магистрали и определяют количество наконечников. Расход жидкости уточняют регулировкой редукционного клапана, давление контролируют по манометру.

Перед опрыскиванием расход жидкости проверяют на обрабатываемом участке. Для этого резервуар заполняют замеренным количеством ядохимиката. После опорожнения резервуара замеряют обработанную площадь. Фактический расход Q (л/га) получают делением количества израсходованной жидкости на обработанную площадь. Фактический расход жидкости за 1 мин можно подсчитать также, замерив время расходования определенного количества жидкости и разделив показатель количества использованной жидкости на время ее расходования. Расход ядохимиката для аэрозольных генераторов рассчитывают по той же формуле, что и для опрыскивателей. Скорость движения агрегата должна быть такой, чтобы расход ядохимиката за 1 мин не превышал наибольшей производительности генератора [9].

Разработки в сфере химической защиты растений проходят в следующих направлениях:

- снижение числа проходов техники;

-применение широкозахватных высокопроизводительных и комбинированных машин;

- улучшение технологических показателей машин;

- разработка методов эффективной обработки растений с минимальным влиянием на экологию прилегающих территорий.

Техническое обоснование разрабатываемых решений. Проанализировав агротехнические требования к опрыскивателям, мы пришли к выводу, что нужна новая конструкция распылителя, обеспечивающего качественную обработку. В разрабатываемом распылителе попытались совместить преимущества существующих конструкций и избавиться от некоторых недостатков, о которых было сказано выше. За прототип принят вращающиеся распылитель.

распыливающий устройство опрыскивание растение

Рис.1. Распылитель

Технологические расчёты. Технические характеристики:

1. Емкость основного бака - 2000 литр.

2. Емкость дополнительного бака - 100 литр.

3. Ширина захвата штанги - 16метров

4. Емкость для мытья рук - 20 литр.

5. Производительность насоса - 133-140 л/мин. (Италия).

6. Высота сопла от и до - 500 и 2000 мм.

7. Стабильная и легкая конструкция, низкий центр тяжести.

8. Резервуары с гладкими поверхностями не оставляют отложений.

9. Самовсасывающие насосы неприхотливы в обслуживании, надежны в работе с агрессивными жидкостями и без жидкости.

10. Транспортная ширина 2,5 метра.

11. Дорожный просвет 0,7 метр.

12. Требуемая мощность трактора 50 л.с.

13. Противосносные форсунки (от любого направления ветра)

14. Промывочная система.

15. Рекомендуемая скорость до 13 км/ч.

16. Производительность 25 га/ч.

Конструктивный расчет. Необходимо определить необходимую скорость воздуха и угол атаки крыльчатки вентилятора, при которых направление движения капель консервантов параллельно кожуху.

Рис. 2. Расчетная схема

Скорость воздуха должна быть такой, чтобы результирующая скорость совместно с окружной скоростью ротора (вылета капли) была параллельна поверхности кожуха.

Тогда

;

.

Решая совместно получим:

.

;

n = 3000мин^-1;

r = 0,05м;

м/с.

Тогда

м/с.

Радиус середины лопасти крыльчатки R=0,075м, тогда окружная скорость лопасти:

м/с.

Тогда, с учетом КПД вентилятора, получим:

;

з = 0,8 для осевого вентилятора.

Теоретическое обоснование конструктивных параметров

Определим необходимую скорость воздуха и угол атаки крыльчатки вентилятора, при которых направление движения капель опрыскивателей параллельно кожуху.

Приведем расчетную схему.

Рис.3. Расчетная схема

Скорость воздуха должна быть такой, чтобы результирующая скорость совместно с окружной скоростью ротора (вылета капли) была параллельна поверхности кожуха.

Тогда ; (1)

(2)

Решая совместно получим:

.

.

При n = 3000мин^-1 и r = 0,05м;

м/с.

Тогда

м/с.

Радиус середины лопасти крыльчатки R=0,075м, тогда окружная скорость лопасти:

(3)

Тогда, с учетом КПД вентилятора, получим:

; (4)

з = 0,8 для осевого вентилятора.

(5)

На основании приведенных исследований сконструирован и

испытан рабочий орган опрыскивателя со следующими характеристиками. Производительность - от 20 до 100 л/час; размеры частиц аэрозоля - 40-80 мкм; равномерность покрытия поверхности- не менее 90%; снос ветром - отсутствует; интенсивность воздушного потока - 15-20 м/с. Обеспечивается автономная работа от бортового электропитания 12В.

- зависимость засоренности посевов и продуктивности люцерны на сено от применения разработанных технических средств и способов внесения гербицидов [2].

Выводы. На основание выше изложенного мы получили следующие данные.

1. Перспективным направлением возделывания люцерны на сено по экологически безопасным технологиям без затрат ручного труда является повышение эффективности использования протравливающих веществ за счет улучшения качественных показателей их внесения. Применяемые для этих целей распылители современных опрыскивателей и способы их внесения не отвечают агротехническим требованиям по защите люцерны на сено. С их применением целевое попадание препаратов на обрабатываемые объекты составляет всего 45-65%, отчего гибель сорняков не превышает 50-60%.

2. При защите посевов используют распылители центробежно-струйные - на сплошном опрыскивании, щелевые - на ленточном, ротационные - на монодисперсном малообъемном и подпочвенном.

3. Улучшение на 15,8-22,9% дисперсности распыла рабочей жидкости центробежно-струйными и щелевыми распылителями достигается выполнением сопряжений в их сопловых устройствах конусоидальными, а основания сопла щелевого распылителя - параболической формы.

4. Оптимальные параметры центробежно-струйного распылителя: диаметр и длина соплового канала - 2,0 и 3,0 мм, диаметр и длина винтового вкладыша--- 11,С и 6,0 мм, диаметр осевого канала - 1,0 мм, угол наклона и площадь сечения винтового канала - 3,0 мм², угол сужения камеры смешения и угол расширения диффузора сопла - 60⁰ и 110⁰, радиус сопряжений камеры смешения и диффузора с сопловым каналом - 1,5 мм. Диффузор корпуса распылителя стабильно выдерживает угол факела распыла величиной 110⁰, что позволяет уменьшить высоту расположения штанги над поверхностью поля с 0,6-1,0 м до 0,35-0,45 м и за счет этого на 15-18% сократить снос капель воздушными потоками.

6. Внедрение в производство разработанных технических средств и способов внесения протравливающих веществ позволяет возделывать люцерну на сено без затрат ручного труда, экономить до 50-80% химических препаратов, снижать повреждение посевов на 89,397,5% и повысить урожайность культуры на 2,5-4,8 т/га. При этом уровень рентабельности производства люцерны на сено повысится на 6,03, а энергетическая эффективность - на 17,9 .

Список используемой литературы

1. Барышев В.Л-Г., Балинова Т.А. и др. Механизация и электрификация технологических процессов в растениеводстве и животноводстве/Барышев В.Л-Г.,Балинова Т.А., Казаков К.Г., Манджиева Т.В., Опиев О.И. //учебное пособие. - г.Элиста. 2015 - 200 с.

2. Иванов М.Н., Финогенов В.А. Детали машин. - М.: Высшая школа, 2005. - 408 с.

3. Красниченко А.В Справочник конструктора сельскохозяйственных машин./ Т2. М., изд-во «Государственно научно-техническое издательство машиностроительной литературы», 1961, - 863 с.

4. Кузнецов В.С. Практикум по растениеводству. - М.: Колос. 2007, - 352 с.

5. Листопадов Б.М. Сельскохозяйственные машины. - М.: Колос, 2008, - 357 с.

6. Оконов М.М., Балинова Т.А Влияние режимов орошения на водопотребление и урожайность сорго-суданкового гибрида на светло-каштановых почвах УНПЦ «Агрономус»//Перспектива производства кормов в условиях аридной зоны РФ. Сборник науч. трудов. г. Астрахань, изд-во АГТУ, - 2015.- с.59-63

7. Оконов М.М., Балинова Т.А Проблемы и перспективы развития полевого кормопроизводства, совершенствование режимов орошения и минерального питания при возделывании сорговых культур //Материалы Российско-Казахстанской международной научно-практической конференции. - Элиста, - 2012. - с.207-210

8. Сангаджиев М.М., Манджиева Т.В., Лаглаева Г.Э., Социально-экономический фактор агропромышленного комплекса: воздействие на окружающую среду (Республики Калмыкия) /»Природно-ресурсный потенциал Прикаспия и сопредельных территорий: проблемы его рационального использования», III региональная заочная студенческая науч.-практ. конф. (2016; Элиста). [Текст]: материалы / редкол.: В.А. Эвиев [и др.]. - Элиста: Изд-во Калм. ун-та, 2016. - с.226-232

9. Чередов И.М. Система форм организации обучения в общеобразовательной школе [Текст]. М., 2008, - 250 с.

Размещено на Allbest.ru