CC BY
10
УДК 631.348
В. Н. Арендаренко, P. Н. Харак, О. Н. Иванов, Т. В. Самойленко
ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ СПОСОБ И УСТАНОВКА ДЛЯ ДЕЗИНСЕКЦИИ КАРТОФЕЛЯ ОТ КОЛОРАДСКОГО ЖУКА
ПОЛТАВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АГРАРНАЯ АКАДЕМИЯ
V. N. Arendarenko, P. N. Harak, O. N. Ivanov, T. V. Samoylenko HYDRAULIC WAY AND PLANT FOR DISINSECTION POTATOES FROM THE COLORADO BEETLE POLTAVA STATE AGRARIAN ACADEMY
Приведено описание гидравлического способа и установки по сбору данного вредителя и его личинок. Представлена функциональная схема установки с описанием ее основных составляющих и взаимосвязи между ними. Предложена методика расчета потребного давления и расхода жидкости для обеспечения необходимых гидравлических характеристик установки.
Ключевые слова: гидрораспылительная установка, форсунка, колорадский жук, картофель, струйный насос, жидкость, напор, давление
Владимир Николаевич Арендаренко
Vladimir Nikolaevich Arendarenko кандидат технических наук, доцент, профессор кафедры
Олег Николаевич Иванов
Oleg Nikolaevich Ivanov
кандидат технических наук, старший преподаватель E-mail: [email protected]
Введение. Важной задачей сельскохозяйственного производства является обеспечение населения высококачественными экологически чистыми продуктами питания, а перерабатывающую промышленность - качественным и безопасным сырьем. К основным продуктам питания относится и картофель.
Основным вредителем насаждений картофеля является колорадский жук. Современные методы борьбы с этим вредителем, как правило, основаны на использовании различных химических ядохимикатов, которые путем опрыскивания наносятся на клубни, или на ботву картофеля. Такое опрыскивание предусматривает распыление рабочей жидкости и транспортировку образованных капель воздушными потоками к объектам обработки. При этом в первые минуты обработки капли обычно выносятся за пределы объекта обработки, а часть жидкости оседает на поверхность почвы.
Соединить в одной операции опрыскивание, сбор рабочей жидкости, стекающей с объектов обработки, стряхивание взрослых жуков и личинок и их последующее уничтожение можно выполнить путем использования специальной установки (тоннельного
The description of hydraulic way and plant for gathering this pest and its larvae is provided. The function chart of the setting with the description of its main components and interrelations between them is presented. The method of calculation the necessary pressure and consumption of liquid for providing necessary hydraulic characteristics of the plant is offered.
Keywords: hydraulic spraying setting, sprayer, Colorado beetle, potatoes, jet pump, liquid, pressure.
Руслан Николаевич Харак
Ruslan Nikolaevich Harak кандидат технических наук, доцент
Татьяна Владимировна Самойленко
Tatyana Vladimirovna Samoylenko магистр
типа), в которой опрыскивание проводится в закрытом (ограниченном) пространстве.
Сбор и уничтожение колорадского жука пневмомеханическим способом предусматривает стряхивание (сбрасывание) вредителя сжатым потоком воздуха [1, 2, 3]. Такой метод не дает полной возможности сбора личинок колорадского жука.
Методика. Для решения этой проблемы нами предложена и запатентована полезная модель Украины [4]. В предложенной установке стряхивание личинок и взрослого жука происходит сжатой струей рабочей жидкости. Такой подход дает возможность создать новую гидрораспылительную установку с замкнутым циклом распыления.
Использование такой установки позволит:
1) уменьшить пестицидную нагрузку на грунт,
2) увеличить сбор и уничтожение личинок жука различных поколений,
3) стряхивать вредителя, используя водные растворы на основе растительных инсектицидов.
Основными рабочими органами тоннельной гидрораспылительной установки являются насосы,
là
16
Научный журнал Вестник Курганской ГСХА
фильтры, рабочие камеры П-образного вида, распылительные форсунки (или брандспойты), механизмы пульсации и уничтожения насекомых. Откачка рабочей жидкости, которая скапливается в лотках рабочих камер, происходит с помощью струйных насосов (СН).
При химическом методе защиты современная техника должна обеспечивать точное дозирование рабочей жидкости, ее равномерное распределение по всей кроне куста, при этом рабочая жидкость должна хорошо проникать в гущу куста картофеля и иметь высокую степень осадки. При этом следует заметить, что некоторая часть капель не удерживается на кронах растений, а стекает с них на поверхность почвы. Для устранения этого недостатка предлагается гидрораспылительная установка тоннельного типа.
Результаты. На рисунке представлена функциональная схема этой установки. Рабочая камера установки представляет собой П-образный тоннель. Высота рабочей камеры Н, а ее длина Ь = (3-4)Н. Тоннель состоит из правой и левой боковых пластин и верхней соединительной пластины.
На правой боковой пластине расположены распылительные форсунки (или мини брандспойты), которые могут изменять направление распыления. На левой боковой пластине находится лоток для сбора стекающей жидкости, фильтр и механизм улавливания и уничтожения колорадского жука. На верхней пластине, которая соединяет правую и левую боковые пластины,
установлены дополнительные распылительные форсунки, которые соединяются со струйным насосом. Струйные насосы с одной стороны трубопроводом соединены через фильтр с лотками рабочих камер, а с другой стороны - с распределителем рабочей жидкости (РР). На распределителе находятся клапанные механизмы, управляемые специальной автоматизированной электронной системой. С другой стороны распределитель связан с двумя пульсаторами рабочей жидкости. Пульсаторы подают на распылительные форсунки пульсирующую сжатую рабочую жидкость.
Опрыскивание и стряхивание колорадского жука происходит за счет насоса высокого давления (Н), который всасывает рабочую жидкость из бака (Б) через фильтр (Ф1), и подает ее в распределитель жидкости (РР). Пульсирующая рабочая жидкость подается на форсунки рабочей камеры. Жидкость, стекающая с растений, попадает в лотки (Л) рабочих камер (РК) и струйными насосами (СН) откачивается.
Струйные насосы подают откачанную рабочую жидкость на дополнительные форсунки верхней пластины. Работает струйный насос так: поток рабочей жидкости, поступающей из распределителя (РР), проходя через сопло, увеличивает свою скорость, а значит и кинетическую энергию. Увеличение динамического (скоростного) напора приводит к уменьшению пьезометрического (статистического) напора и, таким образом, к снижению давления в камере.
Рисунок - Функциональная схема гидрораспылительной установки тоннельного типа
Эффективность применяемой гидрораспылительной установки в значительной степени зависит от четкого согласования и взаимодействия всех ее гидравлических составляющих, которые достаточно разнообразны как по своему предназначению, так и по принципу действия. При этом основной задачей, которая ставится при проектировании установки, является обеспечение необходимого давления впрыскивания жидкости форсунками на произрастающие кусты картофеля для полного удаления с их поверхности колорадских жуков и личинок.
Необходимое значение гидродинамического давления принимают из расчета превышения энергии впрыскиваемого потока жидкости над физиологической энергией жука (личинки) удерживаться на поверхности листвы картофеля.
Для обеспечения необходимого гидродинамического давления впрыскивания следует определиться с величиной необходимого давления (напора), которое создает нагнетательный насос установки. Данный параметр можно определить, используя законы сохранения энергии и неразрывности потока жидкости для сложных трубопроводов.
Решение поставленной задачи сводится к разбиению гидравлической установки на составляющие, которые представляют собой типичные трубопроводы с одним входным узлом и несколькими (одной) ветвями, и составлению для них системы уравнений. Данная система устанавливает функциональные связи между параметрами, характеризующими потоки жидкости в трубах, т. е. между размерами труб, расходами жидкости и напорами. Эта система включает:
- уравнение баланса расхода жидкости в узле:
= 01+Qг+&+-а,
где 01, 02, 03, - расход жидкости в каждой ветви,
- уравнение баланса давлений (из уравнения Бернулли) для каждой ветви [5]:
Р 2
Р у + 2 V2 +PgZ у = Р
Р2
+—V
вых 2 вых
где p, р
г у7 г вых
Л 08lpQ2 где ЛРтр
П d
трения жидкости о стенки трубопроводов (каналов);
- потеря давления на
ЛРм
+ Р8гвЫХ + РV ,
пьезометрическое давление на входе и выходе ветви;
г,2вых - высота узла и выходной точки ветви относительно общей плоскости сравнения;
р - потери давления на гидравлические сопротивления в ветви;
уу, удых - скорость вытекания жидкости из узла и выходной точки ветви.
Значение гидравлических потерь характеризуется функциональной зависимостью от расхода жидкости Р=Л0:
= ЛРтр + ЛР м
l п Xd +
d i=1
X
8pQ 2 n2 d 4
8 РО) 2 п
= -!-±— ^ - потеря давления на П сС ¿=1
местные сопротивления в ветви (клапаны, повороты, фильтры и другие).
Последовательное решение задачи определения величин давления и расхода жидкости для каждой составляющей даст возможность определить значение необходимого давления и расхода для установки в целом.
На основе расчетных данных установки можно определиться с типом и режимом работы нагнетательного насоса, ориентируясь на его гидравлическую характеристику.
Выводы. Для уменьшения пестицидной нагрузки на почву при опрыскивании насаждений картофеля необходимого применить установку тоннельного типа с замкнутой системой циркуляции рабочей жидкости. Откачку рабочей жидкости лучше всего проводить с помощью струйного насоса, который не имеет подвижных частей, что наилучшим образом влияет на надежность и эффективность работы всей установки.
Используя метод расчета гидравлических многотрубных конструкций, можно определиться с нужным гидронагнетательным оборудованием, которое будет обеспечивать необходимые гидравлические характеристики предлагаемой гидрораспылительной установки.
Список литературы
1 Арендаренко В. М. Використання техшчних засо-бiв при збираннi та знищеш колорадського жука. Моно-графiя. - Кременчук: ПП Щербатих О. В, 2012. - 132 с.
2 Гуцол Т. Д. Обгрунтування параметрiв та режи-мiв роботи пристрою для мехашчного збирання комах -шюдниюв просапних сiльськогосподарських культур: автореф. дис. на здобуття канд. техн. наук : спец. 05.05.11 «Машини i засоби мехашзаци сшьськогоспо-дарського виробництва». - Львiв, 2007. - 20 с.
3 А. с. 1685347 СССР, МКИ А01 М5/08. Устройство для сбора насекомых с растений / К. Зргашов, С. Н. Али-мухамедов, Н. В. Жуйков, и др. (СССР). - №449410/15; заявл. 17.10.88; опубл. 23.10.91, Бюл. № 39.
4 Патент на корисну модель 360034 Украши, А 01 М5/05. Установка для збирання та знищення колорадського жука АСЖ-1 / B. М. Арендаренко, Е. Л. Прасолов, О. П. Слинько и др. (Украша). - № 200806109; заявл. 12.05.08; опубл. 10.10.08, Бюл. № 19.
5 Закон Бернулли / Википедия. Свободная энциклопедия [Электронный ресурс]. - URL: http:// гц.'шк1ре&а.ощ/'шк1/Закон_Бернулли.
и
