7VМеждународная научно-практическая конференция УДК 631.319.06
Жадько Валерия Витальевна Zhadko Valeria Vitalievna Кармалит Егор Михайлович Karmalit Egor Mikhaylovich, Кожура Филипп Александрович Kozhura Filipp Aleksandrovich
Студент Student
Кубанский государственный аграрный университет им. И.Т.Трубилина Kuban state agrarian University named after I. T. Trubilin
ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ХАРАКТИРИСТИКИ КОМБИНИРОВАННОЙ ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩЕЙ МАШИНЫ И ОПРЫСКИВАТЕЛЯ
PERFORMANCE CHARACTERISTICS OF A COMBINED SOIL PROCESSING MACHINE AND SPRAYER
Аннотация. Комбинированный агрегат используется для обработки почвы с одновременным внесением защитно-стимулирующих средств. Особенностью агрегата является применение пневматических щелевых распылителей, в них задействуют струеобразователь, который необходим для создания высокодисперсной воздушно-капельной струи. Агротехнические требования при таком опрыскивании, обеспечивают высокое качество распределения рабочей жидкости на поверхность почвы и подачу необходимой нормы ее расхода. Основной задачей исследования пневматического щелевого распылителя было определение производительности данного распылителя.
Abstract. The combined unit is used for tillage with simultaneous introduction of protective and stimulating agents. A special feature of the unit is the use of pneumatic slot sprayers, they use a jet-forming device, which is necessary to create a highly dispersed air-drop jet. Agrotechnical requirements for such spraying ensure high quality distribution of the working fluid to the soil surface and supply the required rate of its consumption. The main task of the study of pneumatic slot sprayer was to determine the performance of this sprayer.
Ключевые слова: комбинированный агрегат, почвообработка, защитно-стимулирующий, опрыскиватель, распылитель, ультрамалообъектный, энергосберегающие технологии.
Keywords: combined unit, soil treatment, protective and stimulating, sprayer, atomizer, ultra-low-volume, energy-saving technologies.
«Инновационные аспекты развития науки и техники»
Повышение производительности сельскохозяйственной техники является основным направлением в развитии сельскохозяйственного производства на основе комплексной механизации производства.
Энергосберегающие технологии являются основой интенсификации технологических процессов при проведении работ в полеводстве в предусмотренные агротехнические сроки, что возможно путем применения комбинированных агрегатов, выполняющих несколько операций за один проход.
Повышению экономической эффективности при возделывании различных сельскохозяйственных культур позволяет интегрированная защита растений.
Применение химических и биологических средств защиты растений и стимулирование роста сельскохозяйственных растений происходит почти на всех этапах сельскохозяйственного производства.
Основным способом, использующим химический способ защиты растений является опрыскивание, которое проводится для довсходовой обработки почвы в целях борьбы с сорняками, вредителями, болезнями и подкормки растений в процессе их развития. Наряду с этим необходимо проводить протравливание посевного материала различными фунгицидами, а для регулирования роста необходимо добавлять биопрепараты, микробиологические и иммуностимулирующие средства.
Комплексное применение биопрепаратов и биологически активных веществ с пестицидами позволит снизить нормы расхода пестицидов на 20- 30%.
Однако, применение биопрепаратов и эффективных микроорганизмов ограничено, поскольку они не могут быть использованы в виде баковых смесей, а некоторые микроорганизмы погибают при внесении их под давлением, создаваемым многими современными опрыскивателями.
Учитывая, что основным способом, использующим химические средства защиты, является опрыскивание, то есть обработка объектов жидкими препаратами, рекомендуемый способ нанесения препаратов -ультрамалообъектный.
VМеждународная научно-практическая конференция Поскольку процесс возделывания сельскохозяйственных растений начинается с подготовки почвы, то для применения энергосберегающей технологии предлагается процесс обработки почвы комбинированным агрегатом с одновременным внесением защитно-стимулирующих средств ультрамалообъектным опрыскивателем с пневматическими щелевыми распылителями конструкции КубГАУ. [1]
Особенностью пневматических щелевых распылителей является использование воздушной струи как средство доставки капель рабочей жидкости с заданной скоростью и диспергирования рабочей жидкости с оптимальным заданным диаметром капель в соответствии с агротехническими требованиями
[2, 3].
Пневматические щелевые распылители конструкции КубГАУ для создания высокодисперсной воздушно-капельной струи используют струеобразователь, имеющий щелевое сопло с верхней или нижней подачей рабочей жидкости в зону выхода струи [3].
Устройство к почвообрабатывающему орудию для внесения защитно-стимулирующих жидкостей устанавливается на раме бороны. Распылители фиксируются под углом к направлению движения агрегата с перекрытием воздушно-капельных струй и изолированы от трактора и рабочих органов дисковой бороны фартуками (рис 1)
Технологический процесс работы распыливающего устройства состоит в том, что рабочая жидкость из резервуара 1 поступает к питателям 4 по трубопроводам 3 через уравнительную емкость 2. От компрессора по пневмопроводам в струеобразователь распылителя подается сжатый воздух для создания воздушной струи из щелевого сопла, для диспергирования рабочей жидкости [4].
Воздушно-капельная струя обрабатывает почву соответствующими препаратами, предусмотренными для насыщения ими почвы в целях защиты и стимулирования роста растений при их возделывании [5].
«Инновационные аспекты развития науки и техники»
Агротехнические требования при ультрамалообъёмном опрыскивании, предусматривают подачу соответствующей нормы расхода рабочей жидкости и высокое качество её распределение на поверхности, которое зависит от плотности покрытия поверхности и размеров капель (ММД = 150/200 мкм) [6].
7 1 В -у утй \ п=
ч / /\
1 у 1 -ь- V * I Л,'
4/Ш V Гс\ \Yr\Yr\Y й т 141 ь
ЧЧЧЧЧЧЧЧ1
Рис. 1. Устройство к почвообрабатывающему орудию для внесения защитно-стимулирующей жидкости
1. - резервуар; 2. - уравнительная емкость; 3. - трубопроводы; 4. - распылители; 5. - фартуки; 6. - воздухопроводы; 7. - рама орудия.
Для небольших воздушно-гидравлических распылителей применима формула ( 1) расчета среднего диаметра капель, полученная эмпирическим способом.
й =
585
м - V
+ 597 х
Л
л0-45 í
1000 •
а
V )
(1)
й
Где * - средний объемно-поверхностный диаметр капель; м - v - скорость воздуха и жидкости, м/с; 8 - поверхностное натяжение жидкости, г/см;
Л_
вязкость жидкости, пуаз;
р - плотность жидкости, г/см3;
о
о - отношение объемных расходов жидкости и воздуха.
Для расчета скорости воздушной струи были приняты исходные параметры распылителя: расход жидкости 0,200 л/мин, плотность жидкости 1,00 г/см3, коэффициент поверхностного натяжения 72,5-10-3 г/см и скорости жидкости 0,20 м/с. Результаты расчетов представлены на рис 2.
Рис. 2 - Изменение размеров капель от скорости воздушной струи из щелевого сопла распылителя
Таким образом, для получения воздушно-капельной струи с диаметром капель 200 мкм необходимо, чтобы скорость струи составляла 18-19 м/с.
Одной из задач исследований пневматического щелевого распылителя является определение производительности пневматического щелевого распылителя.
Используя результаты предыдущих исследований были выбраны основные конструктивные параметры распылителей.
Щелевое сопло струеобразователя имело выходное отверстие с размерами а*Ь = 0,3 мм*5 мм, а питатель трубчатого типа с диаметром выходного отверстия 3 мм.
Рассматривали подачу рабочей жидкости в питатель сверху и снизу относительно оси щелевого сопла.
«Инновационные аспекты развития науки и техники»
Для исследования рабочая жидкость поступала из емкости 1 л, установленной на площадке со стойкой. Ниже ёмкости на стойке фиксировалась уравнительная емкость с возможностью перемещения по высоте. На стойке фиксировалась точка отсчета для установки определённо заданной высоты расположения распылителя И относительно уровня рабочей жидкости в уравнительной ёмкости [7]. Распылитель перемещается на стойке так, чтобы осевая линия щелевого сопла распылителя совпадала с метками на стойке, показывающими необходимые положения, соответствующие заданному напору Н.
В ёмкость наливалась вода, имитирующая рабочую жидкость, а в процессе опрыскивания после включения компрессора, определялось время истечения воды из емкости [7]. Соответственно полученным результатом временного истечения 100 мл воды при подаче с соответствующих уровней рассчитывался расход рабочей жидкости qm.
Результаты исследований представлены на рис 3.
0 !/тп I
6=2 тт
-0.2 -0,1 О 01 0.2
_ Р = 120 кРа
_____ Р- 150 кРо
Рис. 3 - График настройки пневматического щелевого распылителя на
расход рабочей жидкости ^ж л/мин)
Для установки распылителей на заданную норму расхода рабочей жидкости следует рассчитать расход рабочей жидкости по формуле:
дж =-л / мин,
600п
Где & - норма расхода, л/га;
у - скорость движения агрегата, км/ч;
В - ширина захвата, м;
п - количество распылителей, шт.
Параметры Q, V, В являются исходными для агрегата, которым в нашем случае является дисковое орудие с устройством для нанесения жидких препаратов на поверхность почвы [6].
Для настройки пневматических щелевых распылителей на qж можно воспользоваться графиком на рис. 4 зависимости qж= Г (И,ё), где
И - положение уравнительной емкости, м;
ё - диаметр выходного отверстия питателя, мм.
Ход настройки распылителей показан пунктирной линией.
Так для внесения Q=10 л/га рабочей жидкости, при скорости агрегата v=8 км/ч и ширине захвата агрегата В=4,2 м потребуется расход распылителем qж=0,14 л/мин для количества распылителей п=4 шт [6].
Таким образом использование устройства для ультрамалообъёмного нанесения рабочей жидкости с использованием пневматических щелевых распылителей рассматривается как эффективное осуществление энергосберегающей технологии внесения в почву не только пестицидов, но эффективных биопрепаратов и микроорганизмов, способных восстановить почвенные ресурсы и активизировать процесс возделывания сельскохозяйственных растений.
Библиографический список:
1. Пат. 2322056, Российская Федерация, МПК А01М 7/00. Опрыскиватель ультрамалообъемный [Текст] / С.М. Борисова, Г.Г. Маслов, Е.И. Трубилин, В.В.
«Инновационные аспекты развития науки и техники» Цыбулевский, П.Ф. Евдокимов, А.В. Репа; заявитель и патентообладатель
Федеральное государственное учреждение высшего профессионального
образования «Кубанский государственный аграрный университет». - №
2006126496/12; заявл. 20.07.2006; опубл. 20.04.2008. Бюл. №11.
2. Пат. 2683510, Российская Федерация, Устройство к почвообрабатывающему орудию для внесения защитно-стимулирующих жидкостей [Текст] / С.М. Борисова, С.К. Папуша, Р.А. Медведев, Н.А. Никитенко, заявитель и патентообладатель Федеральное государственное учреждение высшего профессионального образования «Кубанский государственный аграрный университет»
3. Optimization of parameters of the spraying device at etching of potato tubers Borisova S.M., Papusha S.K., Nikitenko N.A. В сборнике: E3S Web of Conferences. 2019. С. 00014.
4. Исследование комбинированного агрегата для подпочвенного внесения жидких препаратов Борисова С.М., Папуша С.К., Медведев Р.А. Сельский механизатор. 2018. № 11. С. 6-7.
5. Оптимизация параметров средств механизации методом планирования многофакторного эксперимента Виневский Е.И., Попов Г.В., Папуша С.К., Шидловский Е.В., Огняник А.В., Виневская Н.Н., Букаткин Р.Н. Сборник научных трудов Всероссийского научно-исследовательского института табака, махорки и табачных изделий. 2010. № 179. С. 300-312.
6. Research of modes and work of a combined unit for subsoil application of protective stimulating liquids in spaces between rows of gardens and vineyards Borisova, SM; Papusha, SK; Papusha, VK; Nikitenko, NA. В сборнике: International Conference on Modern Trends in Manufacturing Technologies and Equipment (ICMTMTE). 2019. С. 00121.
7. The process of ultra low-volume seed etching with an experimental device Borisova S.M., Papusha S.K., Sivovalov E.M. В сборнике: IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2020. Vol. 971(5) С. 052062
