CC BY
0
МАШИНОСТРОЕНИЕ В АПК
УДК 631.34 DOI 10.24412/2311-6447-2024-1-155-159
Исследования показателей работы гидробура при закладке виноградников
Research of the working parameters of the hydraulic drill
during basing vineyards
Доцент А.М. Машков (ORCID 0000-0001-6498-9362), ст. Преподаватель В.Е. Коровин, доцент И.Д. Сидоренко(ORCID 0000-0002-8797-5411) Крымский федеральный университет имени В.И. Вернадского, Институт «Агротехнологиче-ская академия» (структурное подразделение), кафедра технических систем в агробизнесе, тел. +7 978-721-43-39 a.m. mashkov@mail. ru
Associate Professor A.M. Mashkov (ORCID 0000-0001-6498-9362), Senior lecturer V.E. Korovin, Associate Professor I.D. Sidorenko (ORCID 0000-0002-8797-5411) V.I. Vernadsky Crimean Federal University, Institute «Agrotechnological academy» (structural division), chair of Technical Systems in Agribusiness, tel. +7 978-721-43-39 a.m.mashkov@mail.ru
Аннотация. Представлен анализ результатов полевых испытаний машины для образования лунок под шпалерную опору на виноградниках. Установлено, что для повышения эффективности применения гидробура следует произвести расчёт показателей работы агрегата. Методика его проведения разрабатывалась на основе информации из описательного курса по сельскохозяйственным машинам, основам физики и гидродинамики. Изучен процесс образования лунок под шпалерную опору на виноградниках. Проведено исследование показателей работы лункообразователя серийной и предлагаемой конструкции. Определяющим параметром является расход рабочей жидкости. Полевые опыты осуществлялись согласно методике проведения двухфакторного эксперимента. В качестве рабочей жидкости используется вода. Обработка результатов проведения опытов осуществлялась с помощью методов математической статистики. Полученные экспериментальные данные подтвердили достоверность результатов теоретических исследований. Обоснована целесообразность использования предлагаемого гидробура вместо серийно выпускаемого. Это обеспечивает значительное повышение производительности агрегата, качества проведения технологической операции заготовки лунок под шпалерную опору и урожайности винограда. При этом сокращаются затраты труда, рабочей жидкости и топлива. Кроме того, в случае применении предлагаемого гидробура достигается снижение степени загрязнения окружающей среды.
Abstract. The article presents an analysis of the results of field tests of a machine for forming holes for trellis support in vineyards. It is established that in order to increase the efficiency of the use of the hydraulic drill, it is necessary to calculate the performance indicators of the unit. The methodology of its implementation was developed on the basis of information from a descriptive course on agricultural machines, the basics of physics and hydrodynamics. The process of forming holes for trellis support in vineyards has been studied. A study of the performance indicators of the lunkformer of the serial and proposed design was carried out. The determining parameter is the flow rate of the working fluid. Field experiments were carried out according to the methodology of the two-factor experiment. Water is used as the working fluid. The results of the experiments were processed using methods of mathematical statistics. The experimental data obtained confirmed the reliability of the results of theoretical studies. The expediency of using proposed hydraulic drill is justified. This provides a significant increase in the productivity of the unit, the quality of the technological operation of harvesting holes for trellis support and grape yields. At the same time, labor costs, working fluid and fuel are reduced. In addition, in the case of the application of the proposed hydraulic drill, a reduction in the degree of environmental pollution is achieved.
Ключевые слова: гидробур, шпалерная опора, лункообразование, расход воды, распыливающий наконечник, перфорированная втулка, закладка виноградников
© А.М. Машков, В.Е. Коровин, И.Д. Сидоренко, 2024
Keywords: hydraulic drill, trellis support, hole formation, water flow, spreading tip, perforated sleeve, basing of vineyards
Недостаточный уровень механизации работ по возделыванию винограда является актуальной проблемой для АПК Крыма. Урожайность данной культуры существенно зависит от качества закладки участков. Важным в технологии возделывания винограда является образование лунок под установку шпалерных опор. Эффективность проведения данной операции определяется уровнем качества работы специальных машин - гидробуров. Они применяются для заготовки посадочных ям, подкормки жидкими удобрениями, защиты растений от вредителей.
Как правило, гидробур монтируется на прицепных опрыскивателях ОВТ-1В, ОПШ-15, 0ПВ-2000 и др. Последние оборудованы резервуарами большой ёмкости и мощными насосами [3]. В данном случае давление Р и напор Н подачи рабочей жидкости являются фиксированными параметрами. Поэтому её расход Q существенно зависит от характеристик рабочего органа для заготовки лунок под шпалерную опору.
Цель исследований - установление зависимости показателей эффективности процесса лункообразования от конструктивных параметров гидробура. При проведении исследований была изучена информация, содержащаяся в литературных источниках и электронных ресурсах. Изучено общее устройство и принцип действия серийно выпускаемого гидробура, применяемого во время закладки многолетних насаждений [6, с. 520-521]. На его основе была разработана конструкция предлагаемого лункообразователя. Анализ конструкции и рабочего процесса агрегата позволил установить взаимосвязь между геометрическими параметрами лункообразующего рабочего органа и показателями эффективности проведения технологической операции установки шпалерных опор.
Для посадки саженцев применяется ручной гидробур ГБ-35/28, агрегатируе-мый с тракторным опрыскивателем, автомобильным жижеразбрасывателем или прицепной тележкой. На раме машины монтируется резервуар с рабочей жидкостью. Насос присоединяется к ВОМ трактора или к коробке отбора мощности автомобиля. Подача рабочей жидкости к гидробурам осуществляется по нагнетательным магистралям под давлением 0,2-0,4 МПа. Перед посадкой саженцев или черенков проводят разметку участка в соответствии со схемой посадки с обозначением мест посадки. Конструкция ручного универсального гидробура ГБ-35/28 включает в себя ствол-трубу 5, наконечник с нижним клапаном 3, рукоятку 9 со штуцером, верхний клапан с ручным рычагом 8 и ограничитель глубины бурения.
Корпус наконечника соединён с нижним концом ствола с помощью резьбы. Внутри корпуса расположен клапан. Он представляет собой стержень трёхгранной формы. На его верхнем конце закреплена тарелка клапана. Нижний конец выполнен в виде двойного конуса. Свободное прохождение рабочей жидкости обеспечивается пространством между стержнем и корпусом наконечника, а также за счёт наличия канавок сверху клапана. Верхний конец ствола-трубы 5 крепится с помощью резьбы к корпусу клапана, соединённого с рычагом. На одну сторону рукоятки бура монтируется резиновый шланг 10 для подачи рабочей жидкости (рис. 1) [2, с. 111-113].
Рис. 1. Гидробур ГБ-35/28 и наконечники: а - гидробур ручной); б - наконечник с тарельчатым клапаном; в - наконечник с упорной шайбой; 1 - двухконусный наконечник; 2 - стержень; 3 - нижний клапан; 4 - корпус клапана; 5 - ствол-труба; 6 - ограничитель глубины бурения; 7 - верхний клапан; 8 - рыч^аг верхнего клапана; 9 - рукоятка; 10 - шланг
Рабочий при применении гидробура направляет наконечник в точку посадки саженца. Нажатием на рукоятку бура приводится в действие рычаг верхнего клапана с последующим открытием его. В момент касания наконечником поверхности почвы за счёт давления на рукоятку происходит подъём нижнего конуса. При этом клапан открывается. Рабочая жидкость под давлением поступает в гидробур по нагнетательной магистрали. После этого она выходит из наконечника с большой скоростью. В данном случае происходит размытие почвы, что значительно облегчает заглубление бура.
Дойдя до ограничителя глубины, рабочий поднимает гидробур. В данном случае нижний клапан с конусом за счёт давления рабочей жидкости и массы опускается на седло корпуса. При этом прекращается подача воды. Одновременно рабочий отпускает рычаг верхнего клапана. Таким образом он блокирует подачу воды и переносит гидробур к следующей отметке.
Посадочная ямка глубиной до 60 см заполняется почвенной жижей. Внутрь неё второй рабочий помещает саженец или черенок. После этого он засыпает посадочную ямку почвой. Образуется земляной холмик. При этом почвенная жижа обволакивает корни. Таким образом обеспечивается приживаемость саженцев. Средний расход рабочей жидкости на одну лунку диаметром 12-15 см составляет 3-4 л воды. Время лункообразования - 6-9 с. Для посадки саженцев применяется гидробур с диаметром ствола 19 мм, для подкормки - 12 мм. Масса гидробура без шланга 6,85 кг [1, с. 4445].
Для проведения полевых испытаний лункообразователя использовали специальную экспериментальную установку. В основе конструкции опытного агрегата лежит прицепной опрыскиватель. На его раме смонтированы резервуар с водой, насос, от которого по нагнетательным магистралям подаётся жидкость на лункообразующие рабочие органы. Машина агрегатируется с трактором МТЗ-80/82, ДТ-75 Для измерения давления жидкости, подаваемой в гидробур, экспериментальная машина оснащена манометром.
На серийно выпускаемом гидробуре ГБ-35/28 применяется поршневой насос УН-41000. Его производительность составляет @=120 л/мин [6]. При этом расход воды на одну лунку, для заготовки которой затрачивается время ^=6-9 с, равняется Qc=4 л. Следовательно, удельные затраты рабочей жидкости на один лункообразую-щий рабочий орган составляют:
О 4
О,г = = - = 0,4 л/с. О1С гс 9 ,
Исходя из этого, делаем вывод, что секундный расход рабочей жидкости при одновременной работе 6 гидробуров равняется:
Ос = 0,4 • 6 = 2,4 « 2 л/с.
При определении показателей работы лункообразователя вычисления производятся в расчёте на 1 га (5=10 000 м2). Согласно начальным условиям, ширина междурядий на винограднике Ь=6 см. Расстояние между шпалерными опорами а=4 см. При этом принимаем, что конфигурация участка 100*100 м:
100 ^ 100
п =-= 25 лунок, и, =-= 16 рядов.
а 4 6
С учётом полученных данных определим количество лунок на 1 га:
157
Плунок = 25 •16 = 400 лунок/га . Учитывая расход жидкости на одну лунку:
¿1Га = 400 • 4 = 1600 л/га. Исходя из полученного значения расхода рабочей жидкости на 1 га выявлено, что предлагаемый гидробур целесообразно агрегатировать на шасси ОПВ-2000.
Предлагаемый гидробур отличается от серийного тем, что его наконечник имеет внутри специальную втулку. На её периферии расположены круглые отверстия. Втулка является сменной. Во время проведения экспериментов использовались перфорированные втулки с различным количеством отверстий (п0=4; 6; 8) диаметром d=1; 2; 3 мм. Втулка крепится к стержню внутри наконечника с помощью резьбы. Она вращается вместе со стержнем за счёт микроэлектродвигателя. Он расположен внутри нижней части корпуса гидробура. Его питание осуществляется от аккумуляторной батареи трактора или автомобиля. Микроэлектродвигатель приводится в действие кнопкой, расположенной на поперечной рукояти гидробура. Электрический ток поступает к нему по проводу, находящемуся внутри корпуса лункообразователя. Он заключён в специальный изоляционный короб. Микроэлектродвигатель заключён в герметичный корпус внутри гидробура.
При использовании лункообразователя оператор помещает наконечник в обозначенном месте для бурения. Далее он нажимает на поперечную рукоять и приводит в действие кнопку включения микроэлектродвигателя. Одновременно втулка опускается вниз. В результате этого отверстия на её периферии открываются. Из них жидкость выходит в виде тонких нитей. Последние за счёт вращения втулки и наконечника распадаются на мелкие капли. В результате попадания их на место бурения почва разжижается, что существенно облегчает процесс лункообразования. Это позволяет значительно сократить затраты рабочей жидкости на 1-2 л на одну лунку. Данное достижение объясняется тем, что более мелкие капли способны обеспечить необходимую густоту покрытия поверхности места бурения с меньшими затратами воды. За счёт этого обеспечивается возможность использования одновременно 5-6 гидробуров. При применении серийного агрегата используется максимум 4 рабочих органа. В данном случае общий расход рабочей жидкости составляет Qira=800-1200 л/га. Результаты полевых исследований показателей работы серийного и предлагаемого гидробуров отражены на (рис. 2).
Сравнительная оценка показателей работы гидробуров
1.5 H л 1,5
1.4 -а
ï 13 -
л 1,2 - — il
Ï 1.1
5 ï 11*
о О.Э -ш
о OB EI а
0,7 - —
46 -ЕОО
И Серийной гидробур И Предлагаемый гидробур ГБ-ЗЬ'ЗвМ
Рис. 2. Сравнительная оценка показателей работы гидробуров
Схема работы агрегата ручных гидробуров такова: тракторный агрегат во время посадки движется на пониженной скорости (1,0-1,5 км/ч), насос подаёт воду по шлангам к гидробурам под давлением до 0,4 МПа. За агрегатом следуют рабочие с гидробурами и бурят посадочные лунки. За ними двигаются сажальщики, которые высаживают саженцы или черенки в лунки. Рабочие, идущие за сажальщиками,
уплотняют почву вокруг посаженных растений и окучивают. Такой способ посадки сокращает затраты труда в 7-8 раз по сравнению с посадкой в выкапываемые вручную ямы [3, с. 314-324].
Применение результатов исследований при проектировании гидробуров обеспечивает увеличение качества закладки многолетних насаждений. Использование в конструкции гидробура наконечника с перфорированной втулкой позволяет сохранить производительность агрегата при уменьшении расхода рабочей жидкости. За счёт того, что КПД предлагаемого лункообразователя на 33 % выше, чем серийного, затраты мощности на заготовку лунок снижаются на 2 кВт. Одновременно с этим сокращаются затраты рабочей жидкости, топлива и существенно уменьшается нагрузка на окружающую среду.
ЛИТЕРАТУРА
1. Асмоловский, М. К. Машины и механизмы садово-паркового хозяйства / М.К. Асмоловский, В.В. Носников. - Минск: БГТУ, 2006. - 68 с. - Текст: непосредственный.
2. Догода, П.А. Полевые исследования по установке виноградных шпалерных опор с предварительной подготовкой лунок / П.А. Догода, А.М. Машков, В.Е. Коровин. - Текст: непосредственный: сб. тезисов докладов участников Российской теоретик. и науч.-практич. конф. - Симферополь, 2018. - С. 111-113.
3. 3. Коровин, В.Е. Теоретическое обоснование параметров и режимов работы запрессовщика виноградных шпалерных опор / В.Е. Коровин. - Текст: непосредственный. // Национальный вестник Республики Крым. - 2022. - С. 314-324.
4. Патент № 189362 Российская Федерация, A01G17/16. Устройство для установки виноградной шпалерной опоры / Коровин В.Е., Догода П.А., Машков А.М., Ру-тенко В.С.; заявитель и патентообладатель ФГАОУ ВО «КФУ имени В.И. Вернадского». - № 2019103418; заявл. 07.02.2019; опубл. 21.05.2019, Бюл. № 29 (II ч.). - Текст: непосредственный.
5. Поршневой насос тройного действия УН-41000 на ОПВ-2000. Режим доступа https:/ /accsnab.ru/stati/porshnevoj-nasos-trojnogo-dejstviya-un41000-na-opv-i-opsh-katalog-shema-zapchastej-a-takzhe-razborka-i-sborka. - Текст: электронный.
6. Халанский, В.М. Сельскохозяйственные машины / В.М. Халанский, И.В. Горбачёв. - Москва: Колос, 2006. - 620 с. - Текст: непосредственный.
REFERENCE
1. Asmolovsky, M. K. Machines and mechanisms of gardening / M.K. As-molovsky, V.V. Nosnikov. - Mn: BSTU, 2006. - 68 p.
2. Dogoda, P.A. Field studies on the installation of grape trellis supports with preliminary preparation of holes / P.A. Dogoda, A.M. Mashkov, V.E. Korovin // Collection of abstracts of reports of participants of the Russian theoretical and scientific-practical, anniversary conference dedicated to the 100th anniversary of the creation of the Academy of Bioresources and Nature Management. - Simferopol: V.I. Vernadsky KFU, 2018. - pp. 111-113.
3. Korovin, V.E. Theoretical substantiation of parameters and modes of operation of the presser of grape trellis supports / V.E. Korovin // National Bulletin of the Republic of Crimea. - Simferopol: V.I. Vernadsky KFU, 2022. - pp. 314-324.
4. Pat. 189362 Russian Federation, A01G17/16. A device for installing a wine-graded trellis support [Text] / Korovin V.E., Dogoda P.A., Mashkov A.M., Rutenko V.S.; applicant and patent holder of the Federal State Educational Institution of Higher Education named after V.I. Vernadsky. - No. 2019103418; application 07.02.2019; publ. 21.05.2019, Bul. No. 29 (II part). - 3 p.: il.
5. Triple-acting piston pump UN-41000 on OPV-2000. Access mode https://ac-csnab.ru/stati/porshnevoj-nasos-trojnogo-dejstviya-un41000-na-opv-i-opsh-katalog-shema-zapchastej-a-takzhe-razborka-i-sborka
6. Khalansky, V.M. Agricultural machines / V.M. Khalansky, I.V. Gorbachev. - M.: Kolos, 2006. - 620 p.
