Штангові обприскувачі

РЕФЕРАТ

з теми: Штангові обприскувачі

Обприскувачі

Обприскування є одним з основних способів застосування пестицидів для захисту сільськогосподарських культур. Він полягає в нанесенні на поверхню рослин, ґрунт розпилених пестицидів або їх робочих рідин: розчинів, суспензій, емульсій.

Розрізняють звичайне, малооб'ємне та ультрамалооб'ємне обприскування.

При звичайному витрата робочої рідини становить 1000-2000 л/га в саду, 200-400 на польових культурах, 600-800 л/га на виноградниках. Таке обприскування малопродуктивне і потребує значних затрат праці.

Витрата робочої рідини при малооб'ємному обприскуванні, порівняно із звичайним, зменшується в 3-Ю разів, а пестицидів залишається незмінною, але збільшується їх концентрація.

При ультрамалооб'ємному обприскуванні застосовують заводські препарати, процес приготування робочих рідин повністю виключається, витрата їх становить 5-25 л/га в садах і на виноградниках та 0,5-3 л/га на польових культурах.

Класифікація обприскувачів. За призначенням обприскувачі поділяють на польові, садові, виноградникові, універсальні, для закритого ґрунту та ін. За способом розпилення робочої рідини розрізняють обприскувачі гідравлічні та пневматичні; за типом привода робочих органів та габаритними розмірами - ранцеві, тачкові, тракторні, автомобільні й авіаційні. Тракторні обприскувачі поділяють на причіпні, напівпричіпні, начіпні та монтовані.

Загальна будова обприскувачів. Обприскувачі складаються з робочих та допоміжних органів. До робочих належать насос, розпилювальні та заправні пристрої, мішалки; до допоміжних - рама, резервуар, фільтри, регулятори тиску, всмоктувальна та нагнітальна магістралі, органи керування і контролю, ходова частина (для причіпних обприскувачів).

Базовою моделлю серійних штангових обприскувачів є обприскувач серії ОПШ-2000, який випускається в семи модифікаціях; а для вентиляторних обприскувачів - ОПВ-2000. Експлуатуються також штангові обприскувачі ОПШ-15-03, ОП-2000-01, ОМ-630-2, ОМ-320-2, вентиляторні - ОПВ-1200-01, ОУМ-4, ОМ-630, ОМ-320 та інші.

Робочі органи обприскувачів. Насоси призначені для подавання робочої рідини з резервуара до розпилювального пристрою під тиском, необхідним для розпилювання струменя робочої рідини на дрібні краплинки і надання їм певної швидкості, а також для самозаправлення обприскувачів, приготування і перемішування робочої рідини в резервуарі. Польові культури обприскують під тиском 2...10 бар, виноградники і сади 10...20 бар. Насоси бувають гідравлічні і пневматичні. За принципом дії насоси поділяються на швидкісні (відцентрові, вихрові) та об'ємні (мембранно-поршневі, плунжерні, поршневі, шестеренні). Залежно від створюваного тиску насоси бувають низького (5...6 бар), середнього (20...25 бар) і високого (до 50 бар) тиску. Вихрові, відцентрові та шестеренні насоси застосовуються в обприскувачах з низьким робочим тиском, мембранно-поршневі, плунжерні, поршневі - в обприскувачах з середнім і високим тиском.

Мембранно-поршневий насос встановлюють на переважній більшості сучасних вітчизняних і зарубіжних обприскувачів. Він характеризується компактністю, простотою приводу, надійністю в роботі, широкими межами регулювання робочого тиску (0...20 бар) і високою продуктивністю (до 210 л/хв).

Мембранно-поршневі насоси фірми COMET (Італія) випускаються у кількох серіях залежно від потреб споживачів.

Мембранно-поршневий насос (рис. 1, а) складається з корпусу 1, в якому на підшипниках встановлено вал 2 з ексцентриком 9, а радіально до осі в корпусі розміщено шість циліндрів 13. У циліндрах 13 влаштовані поршні 12, які з'єднуються з шатунами 11, а вони, в свою чергу, з ексцентриком 9 вала 2 за допомогою голчастих підшипників 10. Над поршнями встановлені мембрани 14, над якими влаштовані клапанні коробки зі всмоктувальними 4 і нагнітальними 6 клапанами, об'єднаними у всмоктувальний 3 та нагнітальний 7 колектори.

Під час роботи від вала відбору потужності за допомогою карданної передачі в обертання приводиться вал 2 насоса. Ексцентрик 9 через шатуни 11 приводить в зворотно-поступальний рух поршні 12, які надають мембранам 14 коливного руху, змінюючи робочий об'єм в клапанних коробках. При збільшенні об'єму в кожній коробці відкривається всмоктувальний клапан 4, при зменшенні - нагнітальний клапан 6.

Оскільки процеси всмоктування і нагнітання рівномірно чергуються по всьому колу обертання ексцентрика, відбувається безперервне рівномірне засмоктування робочої рідини через вхідний канал 15 і рівномірне подавання рідини в нагнітальну магістраль через нагнітальний канал 8. Тиск робочої рідини в нагнітальній магістралі регулюють за допомогою блоку керування і контролюють манометром.

Трипоршневий уніфікований насос складається з корпусу 1 (рис. 1, б) кривошипно-шатунної групи, клапанної коробки 10 та циліндрів 7. До кривошипно-шатунної групи належать колінчастий вал 2, що обертається в корпусі 1 на двох шарикопідшипниках, шатуни 3 з металокерамічними вкладишами, повзуни 4, з'єднані з шатунами пальцями, поршні 8 з гумовими манжетами. Для запобігання потраплянню робочої рідини в картер насоса встановлені захисні екрани 5. Циліндри герметизовані прокладками.

У клапанній коробці розміщені три всмоктувальні і три напірні клапанні групи.

Рис. 1

На корпусі насос має заливний, а в днищі - зливний отвори, які закриваються пробками. Через вікна на корпусі насоса з поверхонь екранів 5 стікає рідина, яка може просочуватися з циліндрів.

Якщо поршень 8 рухається вниз, відкривається всмоктувальний клапан 9 і рідина надходить із резервуара, якщо ж він рухається вгору всмоктувальний клапан закривається, відкривається напірний 12, робоча рідина виштовхується в напірну магістраль. Продуктивність насоса - 82... 120 л/хв, робочий тиск - до 20 бар.

Відцентровий насос (рис. 1, в) складається із завиткового корпусу з напірним патрубком, кришки, до центра якої приєднано всмоктувальний патрубок, і встановленого на валу лопатевого колеса.

Під час обертання робочого колеса рідина через всмоктувальний канал 1 надходить до центра колеса 2 і під дією відцентрованих сил відкидається в кільцевий канал, з якого під тиском через напірний канал 3 подається в напірну магістраль.

За невеликого тиску (1,5...3,5 бар) відцентрові насоси можуть розвивати високу продуктивність (60...1500 л/хв), тому їх застосовують переважно на авіаційних обприскувачах.

Шестеренний насос (рис. 1, г) складається з корпусу 2, в якому обертаються дві шестерні - ведуча 4 і ведена 5. У корпусі є всмоктувальний 1 та напірний 3 канали. При обертанні шестерень у западини між зубцями потрапляє рідина і переганяється із всмоктувального канала в напірний. У кришці насоса встановлено перепускний клапан.

Шестеренний насос забезпечує сталу подачу рідини в напірну магістраль і створює тиск не більше 8... 10 бар. Обертаючись в абразивному середовищі, шестерні насоса швидко спрацьовуються, що є істотним недоліком насосів цього типу.

Розпилювальні наконечники (розпилювачі, форсунки) призначенні для дозування і диспергування робочої рідини. Розпилювання можна здійснювати гідравлічним (під дією тиску, створюваного насосом), пневматичним (під дією швидкісного повітряного потоку, створюваного вентилятором або компресором), або комбінованим способами, а також під дією на робочу рідину відцентрових сил, що виникають за великої швидкості обертання дисків або сітчастих циліндрів. За способом розпилювання розпилювачі поділяють на гідравлічні (відцентрові, вихрові, дефлекторні, щілинні), пневматичні (пульверизаційні і прямоструменеві) та обертові (дискові і барабанні). Від типу розпилювача залежить дисперсність розпилу, форма факелу розпилювання, рівномірність розподілу препарата по ширині захвату. Всі розпилювачі мають полідисперсний (краплі різних розмірів) спектр розпилу і тільки обертові - монодисперсний (всі краплі одного розміру).

Польовий відцентровий розпилювач (рис. 2, а) працює при тиску 3...8 бар і створює конусоподібний факел довжиною 1...2 м завдовжки з кутом конуса розпилювання 80...98°. Між торцем гвинтового осердя 1 і внутрішньою поверхнею ковпачка 2 утворюється простір-камера завихрювання. В процесі роботи рідина, рухаючись під тиском по гвинтовому каналу, набуває обертального руху і виходить через сопло ковпачка у вигляді конусоподібної плівки. Під дією опору повітря остання розпадається на дрібні краплини, розмір яких залежить від інтенсивності завихрення перед виходом із сопла. Чим менші діаметр різьби осердя і діаметр сопла, тим більшою буде дисперсність розпилювання. Розпилювачі такого типу застосовуються у ранцевих апаратах і обприскувачах для роботи в теплицях і оранжереях.

Садовий відцентровий розпилювач (рис. 2, б) працює при тиску 20...25 бар і створює більш потужний і регульований струмінь. В ньому передбачено також можливість регулювання під час роботи відстані від сопла розпилювального диска 5 до завихрювального осердя 2. Це дає можливість змінювати кут розпилювання. Якщо осердя наближати до диска, то кут конуса і ширина захвату збільшуються, а далекобійність зменшуватиметься.

В тангенціальних розпилювачах типу УН (рис. 2, в) рідина в камеру завихрення утворювану диском 5 і заглушкою 11, підводиться по дотичній, внаслідок чого набуває обертового руху, а при виході з сопла розпадається на краплинки.

За таким самим принципом працює і відцентровий розпилювач типу РЦ (рис. 2, г).

Рис. 2

Вихровий розпилювач (рис. 2, д) також є різновидом відцентрового. Проходячи через камеру завихрення рідина виходить через сопло розпилювальної шайби, обертаючись, у вигляді порожнистого конічного факелу. Встановлюючи змінні камери завихрювання, можливо при одному типорозміру і постійному тиску в два рази змінювати витрату рідини і одержувати різні кути факелу розпилювання (від 10.,.90°).

У дефлекторних розпилювачах (рис. 2, є) струмінь рідини, виходячи під тиском з сопла круглого перерізу, вдаряється в стінку розміщеного проти нього заглиблення (дефлектора) і подрібнюється на краплинки, утворюючи плоский факел розпилювання.

Дисперсність одержуваного розпилу досить груба, тому такі розпилювачі знаходять застосування для розпилювання рідких добрив.

Щілинний розпилювач (рис. 2, є) має вихідний отвір у вигляді вузької щілини, яка розширюється в бік виходу рідини. Проходячи під тиском такий отвір, рідина на виході розширюється і розпилюється, утворюючи плоский віялоподібний факел. Дисперсність розпилу у щілинних розпилювачів тонша, ніж у дефлекторних. Завдяки плоскому факелу розпилювання їх застосовують при стрічковому внесенні гербіцидів.

У пневматичних розпилювачах рідина може подаватись співвісно руху повітряного потоку (рис. 2, ж) або під кутом до потоку повітря (рис. 2, з). У розпилювачі типу сопла Вентурі рідина надходить до конусного плівко-утворювача 26 (рис. 2, ж), де швидкісний повітряний потік розпилює плівку рідини на дрібні краплини. У пневматичному розпилювачі пульверизаційного типу (рис. 2, з) рідина виходить з сопла 15 і зазнає дії струменя повітря, що виходить з сопла 13, розпилюється на дрібні краплинки, які підхоплюються потужним повітряним потоком, створюваним вентилятором, і транспортується до об'єкту обробки. Положення сопла подачі рідини регулюються прокладками 16, а сопло подачі повітря може переміщуватися в отворі кронштейна 18 і фіксуватися болтом 14.

Обертові розпилювачі застосовують при ультрамалооб'ємному обприскуванні з нормою внесення 1-10 л/га. Найчастіше застосовують розпилювачі у вигляді дисків і барабанів, які швидко обертаються (4000-14000 об/хв). Таку велику швидкість їм можна надавати від механічних, гідравлічних або електричних приводів. Обертовий дисковий розпилювач (рис. 4.6, і) має вигляд головки, що складається з однієї або декількох пар дисків 19 і 20 діаметром 8-216 мм. Між кожною парою дисків є зазор близько 2,5 мм. Рідина з напірної магістралі підводиться до центра дисків, звідси під дією відцентрових сил зміщується до периферії, розтягуючись в тоненьку плівку, яка сходить із зовнішніх кромок дисків і подрібнюється на краплини діаметром 60-150 мкм. За допомогою спеціальних екранів, розміщених в прохідному перерізі кожуха 21, можна встановити необхідну форму факелу розпилу для суцільного або стрічкового обприскування.

При розпилюванні обертовим розпилювачем у вигляді сітчастого циліндра (рис. 2, к) рідина через штуцер 23 по трубці надходить в центральну частину сітчастого барабана 22, розподіляючись рівномірно по всій довжині. Потім відцентровою силою вона відкидається до периферії, де зазнає дії сітки барабана, яка обертається з великою швидкістю за допомогою крилатки 25 під дією повітряного струменя. Повітряний потік, який надходить через повітропровід 24, підхоплює розпилені краплинки і транспортує їх на об'єкт обробки. Чим більші діаметр барабана, частота його обертання і щільність рідини, тим менший діаметр краплин. Більшу монодисперсність розпилу дістають при невеликих витратах рідини. Діаметр барабана становить 45-375 мм.

Для створення повітряного потоку застосовують вентилятори двох типів: осьові і відцентрові. Подача відцентрових вентиляторів становить 1,38-8,35 м³/с, а швидкість повітряного потоку, створюваного ними, -70-160 м/с, що забезпечує додаткове або повне розпилювання робочої рідини і транспортування краплинок на оброблювані рослини. Подача осьових вентиляторів становить 8,35-27,8 м³/с, а швидкість створюваного повітряного потоку - 30-50 м/с. Такі вентилятори, здебільшого, транспортують попередньо розпилену робочу рідину на оброблювані рослини.

Як правило, вентилятори з круглим отвором мають звужене конічне (рис. 3, а) або розширене конічне вихідні сопла (рис. 3, в), а з прямокутним отвором - щілеподібне (рис. 3, б).

Перші два сопла використовують при звичайному і малооб'ємному обприскуванні, третє обладнано обертовими дисковими розпилювачами і призначене для ультрамалооб'ємного обприскування.

Рис. 3

Заправні пристрої обприскувачів призначені для заповнення бака обприскувача робочою рідиною або водою, якщо технологією передбачено приготування робочої рідини безпосередньо в баку обприскувача. Як заправні пристрої раніше використовували вакуумні ежектори, які встановлювали на вихлопну трубу трактора, або гідравлічні ежектори, до яких під великим тиском підводилась робоча рідина. На сучасних обприскувачах, які комплектуються високопродуктивними (200 л/хв) мембранно-поршневими насосами, заправку здійснюють цим же насосом, приєднуючи до його всмоктувальної магістралі заправний рукав, а нагнітальну магістраль переключають на перелив рідини в бак.

Мішалки призначені для забезпечення сталої концентрації розчину протягом спорожнення резервуара та запобігання осіданню на дно нерозчинних пестицидів. Вони бувають гідравлічними, пневматичними та механічними (лопатевими або гвинтовими).

Рис. 4

Гідравлічна мішалка (рис. 4) складається з корпуса 3 із змішувальною камерою, жиклера 2 і різьбової втулки 1. Під час роботи рідина подається з нагнітальної магістралі під тиском до жиклера, виходячи з якого, підсмоктує рідину з резервуара, перемішуючи її. Гідравлічні мішалки бувають також у вигляді штанг з суцільноструменевими насадками або соплами, розміщеними на віддалі 25-50 мм над дном бака.

Пневматична мішалка - це труба з отворами, до якої підводиться повітря. Виходячи крізь отвори в резервуар, повітря перемішує рідину. Лопатева мішалка являє собою вал із привареними лопатнями під певним кутом. Під час обертання вала лопаті перемішують рідину.

Гвинтова мішалка - це трилопатевий гвинт, який, обертаючись з великою швидкістю, інтенсивно перемішує рідину в резервуарі.

Обприскувачі мають раму, конструкція якої залежить від типу обприскувача, ходову частину (для причіпних), всмоктувальну і нагнітальну комунікацію з відповідною арматурою, пультами ручного чи дистанційного керування технологічним процесом, можуть бути обладнані пінними маркерами, комп'ютерною системою.

Штангові обприскувачі

Обприскувач напівпричіпний штанговий ОПШ-2000 призначений для суцільного обприскування об'єктів обробки робочими рідинами пестицидів або рідкими мінеральними добривами типу КАС (карбамідно - аміачної селітри). Агрегатується з тракторами класу 1,4-2, Обприскувач випускається у семи модифікаціях, які залежно від потреби замовника можуть мати різну комплектацію.

Обприскувач складається із шасі; бака для робочої рідині: з гідравлічною мішалкою: мембранно-поршневого насоса; пульта керування, до якого належать регулятор тиску, манометр, кран промивки фільтра пульта керування, секційні клапани, розвантажувальний клапан; всмоктувальної і нагнітальної магістралей; розпилювального робочого органа - штанги; заправного рукава. Раму обприскувач: обладнано поворотним дишлом, що забезпечує рух обприскувача колією трактора, зменшуючи пошкодження рослин.

Обертання ексцентриковому валу мембранно-поршневого насоса передається безпосередньо від вала відбору потужності (ВВП) трактора через карданну передачу.

Працює обприскувач так. Робоча рідина з бака через триходовий вентиль, всмоктувальний фільтр засмоктується мембранно-поршневим насосом і подається в нагнітальну магістраль. Проходячи через напірний фільтр, робоча рідина надходить на пульт керування (ПК). Через розвантажувальний клапан рідина надходить до секційних клапанів. Мембранно-поршневий насос забезпечує стабільний тиск робочої рідини, який установлюють регулятором, і контролюється манометром. Через відкриті клапани трисекційного розподільника рідина надходить до секцій штанги і, проходячи через розпилювачі, подрібнюється на дрібні краплини, які покривають оброблювані об'єкти. Залежно від потреби, можуть працювати один, два або три клапани секційного розподільника. Крім ручного керування подачею рідини в штангу на обприскувачі, можна установлювати дистанційне керування і комп'ютерну систему керування технологічним процесом, яка забезпечує потрібну норму витрати рідини на гектар незалежно від швидкості руху і видає інформацію про кількість обробленої площі, фактично витраченої рідини і залишок її в баку.

На обприскувачі відбуваються гідравлічно-важільне розкладання і складання штанги та фіксація її в розкритому положенні за допомогою замків, які забезпечують зручність експлуатації і гарантують якісну обробку. Стабільність положення штанги відносно поверхні ґрунту забезпечується пасивно-активною підвіскою. Штанга може комплектуватись одно- або багатопозиційними вїдсічними пристроями та змінними розпилювачами з бойонетним кріпленням. Висоту штанги можна регулювати в межах 0,5...1,9 м, що дає змогу обробляти різні сільськогосподарські культури.

На штанзі можна встановлювати пінний маркер, який забезпечує точність керування агрегату, підвищує ефективність хімічного захисту посівів.

Частина рідини з нагнітальної магістралі через дросельний клапан надходить в гідромішалку, яка забезпечує перемішування робочої рідини в баку. Заправлення бака робочою рідиною із сторонньої місткості здійснюється мембранно-поршневим насосом за допомогою заправного рукава, який триходовим вентилем з'єднується зі всмоктувальною магістраллю насоса. При увімкненому насосі робоча рідина з місткості через заправний рукав, триходовий вентиль, всмоктувальний фільтр засмоктується насосом, подається до бака через розвантажувальний клапан і гідромішалку. Рукоятка розвантажувального клапана переводиться у верхнє положення. Ручки секційних клапанів установлюють у горизонтальне положення (закрито).

Обприскувач малооб'ємний причіпний, штанговий ОП-2000-2-01 має таке ж призначення, що і обприскувач ОПШ-2000, який був створений на його основі з використанням більш досконалих вузлів і деталей, що виготовляються провідними західними фірмами.

На обприскувачі використаний відцентровий насос, який приводиться в дію від ВВП трактора через карданну передачу і редуктор.

Робочий процес обприскувача, перемішування робочої рідини і заправлення бака здійснюється за подібною схемою, що і в обприскувача ОПШ-2000.

Обприскувач малооб'ємний монтований штанговий ОМ-630-2 призначений для хімічної обробки польових культур робочими рідинами пестицидів.

Він має вигляд змонтованої на рамі конструкції, яка начіплюється на начіпну систему трактора.

Основними складальними одиницями обприскувача є: рама, бак з нержавіючої сталі з гідромішалкою, поршневий насос, регулятор тиску з демпферним пристроєм та манометром, п'ятисекційна штанга, карданна передача.

Штанга комплектується дефлекторними мінералокерамічними розпилювачами з відсічним пристроєм діафрагмового типу. Управління штангою (складання, розкладання і підіймання) здійснюється з кабіни трактора за допомогою гідравлічної системи. Штанга стабілізована паралельно до поверхні ґрунту, а її крайні секції обладнані запобіжними скобами від поломок у випадку наїзду на перешкоди.

Технологічний процес обприскувача здійснюється так. Насос засмоктує робочу рідину з бака через фільтр і подає її до регулятора тиску і на гідравлічну мішалку. Від регулятора тиску робоча рідина крізь нагнітальний фільтр надходить до штанги і розпилювачами розпилюється на дрібні краплини. Надлишок робочої рідини через переливну магістраль надходить в бак. Заправляється обприскувач пересувними заправними засобами через клапан горловини бака, в якій встановлено заливний фільтр. Можливе також самозаправлення обприскувача власним насосом через заправний рукав.

На задану норму витрати робочої рідини обприскувач установлюють методом закритого струменя за допомогою дозатора і спеціальної шкали, а також зміною типу розпилювача.

Обприскувач монтований ультрамалооб'ємний штанговий ОМ-320-2 призначений для хімічного захисту від шкідників і хвороб зернових, просапних, овочевих і технічних культур. Він є змонтованою на рамі конструкцією, встановленою на триточкову начіпну систему трактора. Обприскувач може агрегатуватись тільки з тракторами, обладнаними гідравлічною системою відбору потужності (ГСВП) з витратою масла 100 л/хв при тиску 10 МПа.

Основними складальними одиницями обприскувача є бак з гідравлічною мішалкою, поршневий насос, рама, штанга, розпилювальний пристрій, карданна передача і елементи комунікації.

Обприскувач комплектується штангою з вертикально-дисковими розпилювальними головками, які обертаються гідромоторами. Керування штангою (складання, розкладання і підіймання) здійснюється із кабіни трактора за допомогою гідроциліндрів. Фільтрація робочої рідини - чотириступінчаста, очистка всмоктувального фільтра - безрозбірне.

Технологічний процес обприскування проходить у такий спосіб. Насос засмоктує робочу рідину з бака через фільтр і подає її до регулятора тиску, звідки вона надходить по рукаву до розпилювальних головок. Зайва рідина з регулятора тиску переливається в бак на гідромішалку.

Заправка обприскувача пересувними заправними засобами здійснюється через клапан горловини бака, в якій розміщений заливний фільтр. Заправлення відбувається власним насосом за допомогою заправного рукава.

Література

1. Сільськогосподарські машини Д.Г. Войтюк, Г.Р. Гаврилюк 2004. - 448 с.