автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Разработка средств управления дисперсными системами для совершенствования технологий протравливания, посева семян и опрыскивания растений

На правах рукописи

КИРЕЕВ ИВАН МИХАЙЛОВИЧ

РАЗРАБОТКА СРЕДСТВ УПРАВЛЕНИЯ ДИСПЕРСНЫМИ СИСТЕМАМИ ДЛЯ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЙ ПРОТРАВЛИВАНИЯ, ПОСЕВА СЕМЯН И ОПРЫСКИВАНИЯ РАСТЕНИЙ

Специальность: 05.20.01 - Технологии и средства механизации сельского

хозяйства (по техническим наукам)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

2 С Оа

< ¿У||

Москва 2011

4857581

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном научном учреждении «Российский научно-исследовательский институт информации и технико-экономических исследований по инженерно-техническому обеспечению а1ропромышленного комплекса» (ФГБНУ «Росинформагротех») Новокубанском филиале ФГБНУ «Росинформагротех» Кубанском научно-исследовательском институте технологий и машин (КубНИИТиМ)

Научный консультант: доктор технических наук, профессор,

член-корреспондент Россельхозакадемии Федоренко Вячеслав Филиппович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Григорьев Виктор Степанович

доктор технических наук, член-корреспондент Россельхозакадемии Измайлов Андрей Юрьевич

доктор технических наук, профессор Славкин Владимир Иванович

Ведущее предприятие: ГНУ СКНИИМЭСХ Россельхозакадемии

Защита диссертации состоится 2011 г. в /<Р*на заседании

диссертационного совета Д 006.034.01 Государственного научного учреждения «Всероссийский научно исследовательский технологический институт ремонта и эксплуатации машинно-тракторного парка» (ГНУ ГОСНИТИ) по адресу: 109428, Москва, 1-й Институтский пр., 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНУ ГОСНИТИ.

Автореферат разослан «&3 » or-Tfrfyti 01 1 г. и размещен на сайге ВАК http://vak.ed.eov.ru (référâtvak@ministri.ru).

Ученый секретарь

диссертационного совета Р- К). Соловьев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. При возделывании сельскохозяйственных культур, особое значение предается соблюдению агротехнических требований в технологических процессах протравливания, посева семян и опрыскивания растений, являющихся необходимым комплексом операций для получения максимального урожая в плане решения Государственной программы развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 2008-2012 годы.

В то же время известно, что высевающие аппараты (ВА) не обеспечивают точного распределения семян сахарной свеклы, подсолнечника и кукурузы в рядок в 35, 70 и 74 % случаев соответственно. Такое отклонение от оптимальных расстояний между растениями сахарной свеклы снижает урожайность на 20 %, а подсолнечника и кукурузы — более 30 %. В этой связи необходимо со-верщенствование ВА, которое сдерживается невозможностью определения агротехнических показателей точного высева семян в 44,5 % случаев даже в лабораторных условиях.

При защите растений и семян от вредителей, болезней и сорняков опрыскиванием, факелы и аэрозольные струи (АС) распыливаемой жидкости «не помнят» начальных условий на всем пути их распространения к заданной области пространства и не обеспечивают выполнение требований объемно-поверхностного распределения препарата на объектах обработки. Нанесение капель рабочей жидкости на семена и растения практически не управляемо начальными параметрами и вынуждает применять грубодисперсный аэрозоль, который гравитационно в большей части своей оседает на обрабатываемые объекты. Неравномерное распределение препарата на обрабатываемых объектах приводит к локальному превышению или уменьшению нормативных доз, угнетающих и недостаточно защищающих жизнедеятельность культурных растений. О неуправляемости процесса нанесения капель распыливаемой жидкости на растения свидетельствуют результаты применения авиации, генераторов аэрозоля, вентиляторных и штанговых опрыскивателей, которые характеризуются сносом капель распыливаемой жидкости размером менее 80 мкм за пределы поля (от 20 до 60 %) или стеканием крупных капель (более 350 мкм) с листовой поверхности на землю. Применительно к широко используемым в настоящее время штанговым опрыскивателям, дисперсность капель на объектах обработки, характеризуемая технологическими режимами работы распылителей жидкости в составе опрыскивателей, практически не определяется.

Таким образом, существует проблема управления дисперсными системами для их распределения на объектах назначения в соответствии с агротехническими требованиями.

Цель работы. Разработать методы и средства управления дисперсными системами для совершенствования технологий протравливания, посева семян и опрыскивания растений при возделывании сельскохозяйственных культур.

Задачи исследований:

1. Изучить состояние проблемы и обосновать методы пневмотранспорта

дисперсных систем для совершенствования технологий протравливания, посева семян и опрыскивания растений.

2. Разработать схемы основных конструкционных элементов пневматических устройств и сформулировать математические зависимости рабочих процессов пневмотранспортирования дисперсных систем к средствам их регистрации и объектам назначения.

3. Установить конструкционные параметры и технологические режимы работы пневматических устройств для определения рациональных режимов работы ВА точного высева семян в рядок и переноса капель распыливаемой распылителями жидкости к объектам назначения.

4. Разработать методики определения конструкционно-технологических параметров пневматических устройств, обеспечивающих пневмотранспорти-рование высеваемых ВА семян пропашных культур к средствам их регистрации, а капель распыливаемой распылителями жидкости к объектам назначения.

5. Провести экспериментальные исследования технологических процессов транспортирования высеваемых ВА семян пропашных культур к средствам их регистрации и капель распыливаемой распылителями жидкости к объектам назначения с применением разработанных пневматических устройств с целью проверки их адекватности теоретическим положениям.

6. Провести технологическую и технико-экономическую оценку эффективности разработанных средств управления дисперсными системами для ресурсосберегающих технологий посева, защиты растений и растениеводческой продукции.

Рабочая гипотеза: совершенствование ВА, опрыскивателей растений и протравливателей семян может быть достигнуто применением методов пневматического транспортирования дисперсных систем.

Научная гипотеза: обоснование параметров пневматических устройств возможно путем теоретического и численного моделирования процессов транспортирования дисперсных систем.

Объект исследования - процесс пневматического транспортирования дисперсных систем к средствам регистрации их характеристик и к объектам назначения.

Предмет исследования - методы оптимизации параметров пневматических устройств транспортирования дисперсных систем к средствам регистрации их характеристик и объектам назначения.

Методология и методы проведенного исследования. При проведении теоретических и лабораторных исследований использовались методы пневмотранспортирования семян и капель распыливаемой жидкости. Электронными и механическими средствами проводилась регистрация режимов работы ВА и распылителей жидкости и оценка количественных значений семян и капель распыливаемой жидкости. Обоснование технологических процессов пневмотранспортирования частиц в пневматических устройствах производилось на основании расчета с использованием полученных и известных уравнений, а также с применением программ.

Экспериментальные исследования проводились для подтверждения выбранных направлений исследований и обоснования рациональных технологических режимов работы пневматических устройств.

Научная новизна полученных результатов.

Предложены технологии и конструкционно-технологические решения пневматических устройств, определяющие режимы работы ВА, опрыскивателей растений и протравливателей семян с применением методов пневматического транспортирования дисперсных систем в соответствии с агротехническими требованиями.

Обоснован процесс единичной регистрации семян с помощью пьезокри-сталлического датчика и пневматического устройства для дифференцирования двойных и тройных подач, усиления шок-импульсов и инжектирования семян после регистрации.

Предложен способ нанесения монодисперсных капель растворов пестицидов на растения, исключающий распространение аэродисперсного капельного потока распыливаемой распылителями жидкости во внешнее пространство и обеспечивающий экологическую безопасность при применении пестицидов в интересах защиты растений.

Сформулированы аналитические выражения:

- для определения расхода воздуха в зазоре между эллиптическим основанием пневматического устройства и приемной площадкой пьезокристалличе-ского кварцевого датчика счета числа семян, являющегося составной частью суммарного расхода воздуха в устройстве и обеспечивающего пневмотранс-портирование высеваемых ВА семян, и их единичное взаимодействие с площадкой датчика;

- для определения скорости воздушного потока, обеспечивающего транспортирование семян в пневматическом устройстве с учетом их размерно-массовых характеристик, нормы высева и скорости движения сеялки;

- для определения величины механических шок-импульсов, создаваемых семенами при их соударении с площадкой датчика, используемых в разработке схемы электронного блока преобразования их в электрические сигналы;

- для расчета длины спирального аэрозольного потока в слое зерна и расчета расхода воздуха через него, позволяющие проводить расчет эффективности осаждения капель пестицида на семенах из аэродисперсного потока в пневматическом устройстве для фильтрации капель распыливаемой распылителями жидкости в этом слое;

- для расчета расхода воздуха в пневмомеханических устройствах с дисковыми и щелевыми распылителями жидкости для обеспечения снижения затрат материальных средств и экологической безопасности при проведении мероприятий по обработке растений растворами пестицидов;

- для расчета высоты подъема неизотермических АС, позволяющие проводить расчет и осуществлять прогнозирование распространения в атмосфере аэрозоля с требуемой концентрацией частиц для необходимой защиты растений.

Новизна технических решений подтверждена четырьмя авторскими сви-

детельствами СССР, одним патентом Российской Федерации на изобретение и 17 патентами на полезную модель.

Научная н практическая значимость полученных результатов.

Результаты теоретических и экспериментальных исследований послужили основой научного обоснования новых технологий и технических решений, большинство из которых доведены до практического применения на машинно-испытательных станциях (МИС). Реализация рекомендуемых научных принципов в макетных и опытных образцах стендового и полевого оборудования позволяет решить проблему качества функционирования и испытаний ВА, распылителей опрыскивателей и протравливателей семян.

Личный вклад соискателя. Автор являлся научным руководителем и исполнителем научно-исследовательской тематики по основным направлениям работ. Им лично выполнены следующие работы: обоснование тематики, постановка задач исследований, разработка методик проведения НИОКР, разработка математических моделей и анализ процессов пневматического транспортирования семян и аэрозольных частиц, создание экспериментальных и опытных средств для новой техники, проведение исследований и испытаний образцов, оценка их эффективности с рекомендациями по внедрению в производство.

Настоящая работа является обобщением теоретических и экспериментальных исследований, проведенных лично автором по плановой тематике КубНИИТиМ за 2004-2010 гг.

Реализация результатов исследований. Разработанные методы и средства управления дисперсными системами использованы при формировании «Технических и технологических требований к перспективной сельскохозяйственной технике», подготовленных Минсельхозом России и Россельхозака-демией, в соответствии с поручением Президента Российской Федерации Д.А. Медведева ПР - 2334 от 11.08.2010г., рассмотрены и одобрены научно-техническим советом Минсельхоза России (протокол №4 от 26.11.2010г.).

Пневматические устройства для испытаний ВА точного высева и распылителей опрыскивателей внедрены в стендовом оборудовании КубНИИТиМ и ФГУ «Кубанская МИС».

Пневматические устройства для штангового опрыскивателя объемного принципа действия и протравливателя семян камерного типа прошли проверку в ГНУСКСВИМРоссельхозакадемии и рекомендованы в производство.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

- методология пневмотранспорта дисперсных систем для совершенствования технологий протравливания, посева семян и опрыскивания растений при возделывании сельскохозяйственных культур;

- конструкционные решения устройств, обеспечивающих пневмотранспор-тирование высеваемых ВА семян пропашных культур к средствам их регистрации и капель распыливаемой распылителями жидкости к объектам назначения;

- технологические режимы работы пневматических устройств контроля точного высева семян ВА в рядок и переноса капель распыливаемой распылителями жидкости к объектам назначения;

- методики определения конструкционно-технологических параметров пневматических устройств, обеспечивающих пневмотранспортирование высеваемых ВА семян пропашных культур к средствам их регистрации и капель распыливаемой распылителями жидкости к объектам назначения;

- результаты теоретических и экспериментальных исследований;

- технико-экономическая эффективность выполненных исследований.

Апробация работы.

Исследования по теме диссертации осуществлялись в рамках научно-исследовательской и опытно-конструкторской работы, проводимой РосНИИ-ТиМ. Результаты исследований были неоднократно доложены и одобрены на научно-технических советах РосНИИТиМ (2004- 2007 гг.).

Основные положения диссертационной работы неоднократно были доложены, обсуждены и получили положительную оценку на международных научно-технических конференциях: всероссийских научно-технических конференциях ВНИПТИМЭСХ: г. Зерноград, 2005 г., 2007 г. (лучший доклад, связанный с практическими рекомендациями для внедрения в производство) и 2009 г.; XIII Международной научно-практической конференции ГНУ ВИИТиН, г. Тамбов, 2005 г; XIII Международной научно-практической конференции ГНУ ВИМ (Москва), 2005 г.; IX и X международных научно-практических конференциях ГНУ ВИМ (Москва) 2006, 2008 и 2010 гг., ФГНУ "Росинформагротех": п. Правдинский Московской обл., ул. Лесная, 60, 2006 г.; IV Международной научно-практической конференции ГНУ Сиб-ФТИ, п. Краснообск Новосибирской обл., 2009 г.; Ученом совете ФГНУ "Росинформагротех", п. Правдинский Московской обл,ул. Лесная, 60, 2011г.

Публикации. По теме диссертации опубликована 51 печатная работа, в том числе: монография, 17 статей по перечню ВАК Министерства образования и науки Российской Федерации, 6 статей без соавторства. По результатам исследований получено 4 авторских свидетельства, 1 патент на изобретение и 17 патентов на полезную модель.

Стругаура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, общих выводов и рекомендаций, списка литературы и приложений. Работа изложена на 352 страницах машинописного текста, включает в себя 136 рисунков, 64 таблицы, библиографический список из 257 наименований и 5 приложений на 36 страницах.

Автор выражает искреннюю благодарность научному консультанту д-ру техн. наук, проф., чл.-корр. Россельхозакадемии В. Ф.Федоренко и д-ру техн. наук, проф. И.Г. Голубеву за оказанную помощь при подготовке материалов диссертационной работы и монографии, а также д-ру техн. наук, проф. В.П. Лялякину за ценные советы и рекомендации.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность решаемой научно-технической проблемы, формулируются цель, задачи исследований, научная гипотеза и основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе «Состояние проблемы. Цель и задачи исследований» проведен анализ возможностей существующих методов и средств оценки качества функционирования и испытания В А, распылителей опрыскивателей и протравливателей семян. Для определения качества высева семян и функционирования распылителей в опрыскивающей технике и оборудовании используются различные методы и средства. Разработке методов и средств контроля высева семян посвящены исследования ученых М.Д. Пархоменко, JI.А. Борошок, А.Б. Лурье, В.В. Логина, Н.Д. Руфсеева, Г.М. Бузенкова, В.К. Хорошенкова, Славкина В.И., Измайлова, А.Ю., М.Л. Тамирова и др. Качество функционирования опрыскивающей техники оценивали ученые: И.Н. Белецкий, Н.С. Лепехин, А.К. Лысов, В.А. Санин, С.П. Старостин, К.В. Новожилов, В.Ф. Дунский, Н.В. Никитин, Ю.М. Веретенников, Д.Г. Скалов, A.A. Ковальский, К.П. Куценогий, В.М. Сахаров, В.Ф.Федоренко, B.C. Григорьев и др. Исследования в области обработки семян защитно-сгимулирующими препаратами проводили ученые Л Л. Степук, H.H. Горбунов, Н.И. Кленин, ИЛ. Масло, B.C. Будько, В.Г. Егоров, В.А. Богомягких и др.

Вместе с тем проведенный анализ патентных материалов, литературных источников и данных экспериментальных исследований показал, что применяемые в настоящее время оптические и емкостные методы и средства контроля работы ВА обеспечивают регистрацию только единичных семян, а вместе с ними и регистрацию примесей. Погрешность регистрации семян при этом, в отдельных случаях, составляет более 30 %. Наряду с недостатками методов и средств регистрации высева семян существующие полевые методы и средства оценки характеристик рас-пыпиваемой жидкости трудоемки, а лабораторные - не обеспечивают процесс моделирования работы распылителей по скорости их движения в составе современной опрыскивающей техники.

В настоящее время отсутствуют методы и средства оценки концентрации мелкодисперсного аэрозоля, имеющего место при полидисперсном и монодисперсном распыли вании жидкостей для перспективного применения ультрамалообьемного (УМО) опрыскивания растений. В недостаточной степени удовлетворяют современным требованиям существующие методы и средства нанесения капель рабочей жидкости на растения и семена. Капли распыливаемой жидкости «помнят» начальные условия на незначительном расстоянии от средств их образования и неуправляемо под влиянием гравитационных сил или метеоусловий продолжают свое движение, что вынуждает производственников применять крупнодисперсный аэрозоль при значительных экономических затратах и экологической опасности д ля окружающей среды.

В соответствии с содержанием сформулированной научно-технической проблемы и научной гипотезы ее решения настоящая работа посвящена исследованию методов и средств пневмотранспортирования семян и капель распыливаемой жидкости для обеспечения качества испытаний и функционирования ВА, распылителей опрыскивателей и протравливателей семян.

Во второй главе «Теоретическое обоснование методов и средств пневматического транспортирования семян и капель распиливаемой жидкости к средствам их регистрации и объектам назначения» приведено обоснование параметров пневматических устройств транспортирования семян и капель распиливаемой жидкости к средствам их регистрации и объектам назначения.

Для регистрации семян из ВА предложена схема пневматического устройства с датчиком числа семян, приведенная на рис. 1.

1 - направляющая трубка; 2 - О, • - открытые и закрытые отверстия; 3 - трубка для уноса семян; 4 - приемная площадка датчика; И, — зазор между устройством и площадкой датчика; а, Ь - большая и малая полуоси эллипса, образованного соединением трубок

Рисунок 1 - Схема пневматического устройства с пьезокристаллическим кварцевым датчиком счета семян

Уравнение движения тела в нисходящем воздушном потоке имеет вид

тГ = тё+ткп(Ув-Г)2, (1)

где т - масса тела, кг;

Ув - скорость воздушного потока, м-с"1;

У - скорость семени, м-с"; Ко

к =———- коэффициент парусности, 1/м; т

К- коэффициент сопротивления; рв - средняя плотность воздуха, кг/м3;

миделево сечение тела, м2; £ — ускорение свободного падения, м/с2.

При обозначении Y,=yq уравнение (1) записывается в форме Коши У = уох

(2)

Y'^ = yo\=g + kn{Vb-yox)2 Решение уравнений проводилось с применением системы \lathCAD. С учетом нормы высева семян Мвыс.сем., шт./м пог., а также скорости движения сеялки V сетки, км/ч, интервал времени между высевом семян ячеями с, определялся по формулам 3,6

V ■ N

' сеялки " выс.сем.

=—' А

где/- частота вращения высевающего диска, с"1; 2 - число ячеек на высевающем диске.

Уравнения (1), (2) и формулы (3), (4) позволяют осуществить решение задачи по обоснованию параметров устройства.

Для получения данных о начальном распределении семян из ВА разработано пневматическое устройство, схема которого показана на рис. 2.

1 — корпус; 2 — пьезокристалличе-ский кварцевый датчик числа семян;

3 - инерционный сборник семян;

4 - вентилятор

Воздух

.......

Выход электрических сигналов

Рисунок 2 - Схема пневматического устройства для оценки рассеивания семян из ВА

При высеве семян высе-

вающим диском на семена действует сила давления /V, кг-м/с (Н), сносящего семена воздушного потока, эквивалентного скорости движения сеялки

ср.возд.

(5)

К =

где 4с = 0,44 - коэффициент лобового сопротивления семян; 5С - миделева площадь поперечного сечения семян, м2; °сР. еозд - средняя скорость воздуха в устройстве, м-с'1. При движении по горизонтали, линейная скорость присасывающих отверстий высевающего диска Утн отв диска, м-с"1, рассчитывается по формуле

лин. отв. диска

60

(6)

Текущее значение частоты вращения/, мин-1 определяется выражением

£ _ ^в^вые.сем Усеялки. 9

N

отв.выс.диска

где Ивыс, сеж - норма высева семян, шт./м пог.; Кеядт — скорость движения сеялки, м-с"1;

Нотв. выс. ¿им - количество высевающих отверстий на диске, шт.; В - диаметр окружности, образованной высевающими отверстиями, м. Два движения семян определяют их начальную скорость У0, м-с"1,

К = №инжшска + 2gh , (8)

где И - высота между отверстием высева семян и датчиками числа семян, м. Время падения семян г, с, определяется из уравнения

т = ------(9)

N V

выс.сем. сеялки

Приравняв силу гравитационного притяжения семян и силу давления воздушного потока на семена, с учетом времени их действия, получим выражение для скорости воздушного потока в устройстве, обеспечивающей моделирование технологического режима работы ВА в составе сеялки

« «,■„*.= 2,83Jk^ У , , (Ю)

где ms — масса семени, кг;

ds.3Ke. - эквивалентный диаметр семян, м; к - коэффициент.

Величина импульса Ри.и„., Н-с, при соударении семян с площадкой датчика

Римп. = mSVUMn. cos" ' (п)

где а - угол между нормальной составляющей силы реакции и направлением движения семян перед их взаимодействием с приемной площадкой датчика.

Величина импульсной скорости семян VUMn, м-с"1, в области соударения семян с площадкой датчика находится как результирующая средней скорости воздушного потока иср возд и скорости движения семян ит — ах ■ При уско-

2h , 2 -i рении а = — > м/с , выражение для скорости движения семян о, м-с , име-

т

ет вид

9 ? о

i) = Ah N V (\2\

ит выс. сем. сеялки • к >

С учетом уравнений (9), (10) и (12), в соответствии с формулой (11) величина импульса определяется выражением

Р =2 m ¡2 к_TjJL_+ h1 N2 V2 cosa- (l^)

г и«. '"'i, Г* , ,2 выс сем/ сеялки ^" а "

V te* d¡3K.p

Для моделирования технологических режимов работы распылителей в составе опрыскивателя предложены метод временного воздействия воздушного потока на факел распыливаемой жидкости и устройство пневматического принципа действия, схема которого приведена на рис. 3.

Длина рабочей камеры устройства рассчитывается как отношение векторных сил Fe03Ó и FT, действующих на капли распыливаемой жидкости.

Feo3d _ РвоздРср.возд.

FT Smg

Распиливаемая

1 - рабочая камера с решеткой, желобками для сбора жидкости и кассетным отсеком;

2 - распылитель жидкости; 3 - решетчатый корпус; 4 - кожух; 5 - вентилятор; 6 - каретка; 7 - мерные стаканчики

Рисунок 3 - Схема устройства для испытаний распылителей

где = 0,44 коэффициента лобового сопротивления;

с1к — диаметр капель, м;

Аюх)-=1,21 - плотность воздуха, кг/м3;

Оср.возд. - скорость воздуха в устройстве, м-с"1;

т ~ Рж У— масса капли, кг;

рж— плотность жидкости, кг/м3;

V— объем капли, м3;

у9шА=15,06-10^ - кинематическая вязкость воздуха, м2/с.

Для контроля концентрации частиц аэрозоля предложена конструкция динамической аэрозольной камеры (ДАК), схема которой приведена на рис. 4.

Для обеспечения пневмотранспорта аэрозольных частиц в пространстве между турбулизирующими решетками должна быть рассчитана по известному уравнению критическая скорость воздушного потока Укр, м-с"1,

^=5

"10,5

а

43,75

(15)

1 - корпус; 2 - приемная камера с отверстием для входа аэрозоля; 3 - турбулизирующая решетка; 4 - подвижный цилиндр с фланцем, 5 — оптический фильтр в оправе; 6 — турбулизирующая решетка; 7 - выпускная камера с отверстием для выхода аэрозоля; 8 - подвижный цилиндр с фланцем; 9 - оптический фильтр в оправе выпускной камеры; 10 - регулировочные винты; 11 - пружины сжатия; 12 - фотодиодная камера; 13 - фотоприемная камера

Рисунок 4 — Динамическая аэрозольная камера

где И - диаметр аэрозольного потока, м;

С1! - весовой расход дискретной фазы, кг;

(?2- весовой расход непрерывной фазы, кг.

Если ослабление потока ЭМИ отнести к весовой концентрации аэрозоля с, г/м3, то закон Бугера-Ламберта можно представить в виде

(16)

где .]ц - поток излучения падающего на аэрозоль, Вт;

J - поток излучения, прошедший через монодисперсный аэрозоль с радиусом частиц г (м), их счетной концентрацией п (шт/м3) и длиной пути в аэрозоле I (м), Вт;

а - сечение ослабления аэрозоля, м2/г.

Для замкнутого технологического процесса фильтрации капель распыли-ваемой жидкости в зернистом слое разработана схема пневматического принципа действия, приведенная на рис. 5.

Эффективность осаждения капель пестицида на семенах из аэродисперсного потока г] оценивается с использованием известного уравнения

4

т] = 1 - ехр

Л

где Нф.=г2— Г[ — глубина зернового слоя, м;

г2 - радиус внешней кромки цилиндрического потока зерна, м; у~1 - радиус раструба в зоне схода зерна, м; ¿Экв.п - эквивалентный диаметр поровых каналов, м; / - длина спирального аэрозольного потока в слое зерна, м; - критерий Стокса.

плстмнндя

1 - бункер; 2 - воздуховод;

3 — нагнетатель воздуха;

4 - цилиндр с раструбом;

5 - распылитель жидкости;

6 - воронкообразный сборник семян; 7 - переходный цилиндр;

8 - кассетная емкость; 9 - перегородка; 10 и 11 - заслонки

Рисунок 5 - Схема пневматического устройства для фильтрации капель распы-ливаемой жидкости в слое зерна

Транспортировка <ю наша1

Длина аэрозольного потока /, м, в слое зерна определяется уравнением

Ыяфы+Л V-—

V /-Ч ЭКв.П/\ 1 1

2 ,, +с1_ .

(18)

Расход воздуха через внутренний цилиндрический фильтрующий слой зерна определяется произведением площади его сечения на скорость аэрозольного воздушного потока Уел, м-с"1, по формуле

(19)

где /г - высота падения семян, м.

Для повышения качества опрыскивания растений предложен метод пневмотранспорта капель распиливаемой жидкости в воздушном потоке с применением пневматического устройства с распылителем растворов пестицидов, схема которого приведена на рис. 6.

Расход воздуха через кольцевое сечение устройства Ов, м3/ч, определяется по формуле

где Я2— радиусы оснований усеченного конуса 2 и конуса 3, м;

Ь - ширина кольцевого сечения струи, образованная внешними кромками оснований усеченного конуса 2 и конуса 3, м;

«о - скорость воздуха на выходе из сопла устройства, м-с"1.

Ьиг

(20)

1 - цилиндр; 2 - усеченный конус; 3 - конус; 4 - вращающийся распылитель жидкости

Рисунок 6 - Схема устройства с монодисперсным распылителем

ЛЗГ/ВДиЬ

Кроме ротационных дисковых и сетчатых распылителей жидкости в пневматическом устройстве возможно применение щелевых распылителей.

При использовании термомеханических генераторов аэрозоля для защиты растений наиболее целесообразно применение аэрозольных генераторов, работавших ранее по дезинсекции местности и дезинфекции помещений, обеспечивающих получение аэрозолей с регулируемой дисперсностью. Схема такого распылителя жидкости показана на рис. 7.

1

1 — цилиндр; 2 - завихритель; 3 - кожух; 4-труба для подачи жидкости (аэрозолеобразующего состава) в цилиндр

Рисунок 7 - Схема распылителя

Исследователями НИИХИММАШа (г. Тамбов) выведена формула расчета диаметра капель с1, м, водных растворов

6,75 -10 6 Ь(^-У'74

с! -...........■ (21)

В

■■»•'(яг,)1

Дисперсность капель в формуле (21) определяется параметрами распылителя (длина цилиндра Ь, м, его диаметр Б, м), и режимом работы генератора (соотношение расходов жидкости Ож и газа кг/с, скорость м-с"1, и температура Т, К, газа).

Создаваемый генератором аэрозоль распространяется в атмосфере, при этом концентрация частиц аэрозоля С, г/м3, определяется уравнением

С(х,у,2) =

2 л и ( г )<г у и .

2 <г$

2<?Ъ

(*-Я э У 2

(22)

где- Саж - расход аэрозолеобразующего состава, г/с;

и(г) — средняя горизонтальная скорость переноса аэрозоля, м-с"'; бу, 6г — абсолютные дисперсии, м2;

у — координата точки, отсчитываемая в горизонтальной плоскости перпендикулярно к оси X, м;

г - координата точки, в которой определяется концентрация аэрозоля, отсчитываемая по вертикали от уровня земли, м;

х - координата точки, в которой определяется концентрация аэрозоля, отсчитываемая от начального сечения аэрозольной струи по направлению ветра, м; Нэ — эффективная высота источника, м.

Нэ = Иг+Н,

(23)

где Ьг - геометрическая высота, отсчитываемая для горизонтальных источников аэрозоля от уровня земли до оси начального сечения АС, м;

Н— высота подъема АС, как функция начальных параметров источника, м. Для расчета высоты подъема неизотермической АС получены уравнения

М

а'

Н = 143 г-

0,49

4,6

+ 5,9

Т., - Т.

+ Л,

(24)

IV

у = Н=2Я0—^

Г.

39 Тв бш а

спТпг

-+ 1 ->0,5

1п -

10 + -

7Г0в'та

(25)

С»Т „

п пз

где с п коэффициент аэродинамического сопротивления АС;

х - расстояние от источника аэрозоля до сечения струи с максимальной высотой подъема, м.

В третьей главе «Программа и методики экспериментальных исследований» изложены программа и методики экспериментальных исследований разработанных и изготовленных пневматических устройств для единичной регистрации и начального распределения семян в рядок из ВА, а также для нанесения капель распыливаемой распылителями жидкости на объекты обработки. Для всех технологических режимов В А по высеву семян пропашных

культур расход воздуха в пневматических устройствах определялся по перепаду давления с применением микроманометра ММН-240. Исследование технологических режимов пневматических устройств на примере регистрации семян кукурузы, подсолнечника, сои и сахарной свеклы (дражированной и недражированной) проводилось с учетом агротехнических требований, а обработка результатов экспериментов осуществлялась с применением специальной компьютерной программы Vysev.

Скорость воздушного потока в устройстве для испытания распылителей опрыскивателей определялась чашечным анемометром. Расход жидкости через распылитель определялся электронными датчиками расхода и давления жидкости в нагнетательной магистрали. При установившемся режиме работы распылителя производилось освещение и фотографирование факела распиливаемой жидкости с использованием цифрового фотоаппарата типа Power Shot А400. Определение углов факела распыливаемой жидкости по видимым изображениям границ осуществлялось с помощью программы AutoCAD. Определение размеров отпечатков капель на объектах обработки (учетных карточках) производилось методом их сканирования, преобразования полученных графических файлов в формат BMP и последующей обработкой по специально разработанной программе. В опытах использовалась чистая вода с добавлением анилинового красителя черного цвета. Коэффициент растекания капель на учетных карточках определялся как отношение диаметра пятна к сферическому диаметру однородной капли. Диаметр водных капель определялся микроскопическим методом при их нанесении пистолетом Чабанова в чашки Петри с иммерсионной средой.

Работа ДАК оценивалась по показаниям ослабления излучения и весовой концентрации аэрозоля, определяемой с применением фильтров АФА и аналитических весов.

Эффективность осаждения аэрозольных частиц в зернистом слое после его обработки в пневматическом устройстве определялась по влажности семян, взятых из разных мест зернового объема, влагомером Фауна.

Эффективность пневмотранспорта капель распыливаемой жидкости к объектам обработки с применением пневматического устройства оценивалась по результатам определения размера и числа капель, осаждаемых на объектах обработки.

Определение пространственных характеристик АС по визуальным начертаниям границ осуществлялось с применением метода фотограмметрии.

Определение параметров воздушного потока и расхода жидкости, режимов работы пневматических устройств, а также условий проведения опытов проводилось с использованием специального поверенного оборудования.

Кратность повторностей экспериментов осуществлялась в соответствии с нормативной документацией. Данные исследований обрабатывались статистическим методом.

Четвертая глава «Результаты экспериментальных исследований применяемых методов и пневматических устройств оценки качества функционирования и испытания высевающих аппаратов, опрыскивателей и протравливателей семян» посвящена экспериментальному подтверждению основных результатов исследований по конструктивному и техноло-

гическому исполнению пневматических устройств и эффективности методов пневмотранспорта семян и капель распыливаемой жидкости.

Результаты применения пневматических устройств с пьезокристалличе-ским кварцевым датчиком счета числа семян иллюстрируются агротехническими показателями, приведенными в табл. 1.

Таблица 1- Агротехнические показатели при лабораторных испытаниях

Показатели Средние значения (из трех-шести повторностей) показателей высева семян пропашных культур по данным испытаний

скорость движения посевного агрегата

1,9 м/с при высеве семян кукурузы Круча М элит. 1,9 м/с при высеве семян подсолнечника Джаззи F 1 1,9 м/с при высеве семян сои ДуарРС-1 1,5 м/с при высеве семян сах. свеклы Кубанская МС-83 F

Норма высева, шт/м пог. 3 5 7 3 5 7 16п 23 30 6 8 10

Фактическая длина рядка, м 220 132 94,28 220 132 94,28 112,5 78,26 60 150 112,5 90

Число высеянных семян, шт. 657 703 651 646 666 658 1758 1700 1670 857 860 818

Фактический высев семян, шт/м пог. 2,99 5,33 6,97 2,93 5Д5 6,98 15,63 21,73 27,83 5,72 7,64 9,09

Отклонение фактического высева от заданного, % 0,44 6,6 1,33 2,22 4,93 0,29 2,31 5,54 7,24 4,72 4,46 9,07

Средний интервал, см 34,41 18,83 14,34 33,11 18,91 13,74 6,35 4,32 3,53 17,14 13,01 10,88

Стандартное отклонение, ± см 0,26 1,28 0,28 2,7 1,52 1,17 0,19 0,18 0,18 0,63 0,49 0,45

Коэффициент вариации, % 0,76 6,81 1,98 8,15 8,06 8,54 3,02 4,21 5,19 3,68 3,8 4,16

Из приведенных в табл. 1 результатов видно, что отклонение фактического высева семян пропашных культур от заданного и коэффициент вариации для указанных режимов работы ВА 10Н220 и норм высева не превышают 10%.

Приведенный к нормальным условиям суммарный расход воздуха в пневматических устройствах для обеспечения единичной регистрации семян пропашных культур приведен на рис.8.

Из рис. 8 следует, что суммарный расход воздуха для транспортирования семян подсолнечника, кукурузы и сахарной свеклы в отражающей трубке в зависимости от создаваемого разрежения находится в пределах от 10 до 90 м3/ч.

Результаты испытаний пневматического устройства для получения исходных данных о неравномерности распределения ВА семян в рядок на примере высева семян свеклы приведены на рис. 9.

Из рис. 9 видно, что устройство пневматического принципа действия по сравнению со статическим вариантом позволяет получать сведения о неравномерности распределения семян ВА. Аналогичные распределения семян характерны для семян подсолнечника, кукурузы и сои. Расход воздуха в устройствах для оценки неравномерности распределения семян пропашных культур из ВА с учетом агротехнических показателей приведен в табл.2.

Ряд 1 - транспортирование семян подсолнечника с нормой высева (1-3 шт./м пог., 2 — 5 шт./м пог., 3 — 7 шт./м пог.);

ряд 2 - транспортирование семян кукурузы с нормой высева (1-3 шт./м пог., 2 — 5 шт./м пог., 3—7 шт./м пог.);

ряд 3 — транспортирование семян сахарной свеклы с нормой высева, (4 — 6 шт./м пог., 5-8 шт./м пог., 6-10 шт./м пог).

Рисунок 8 - Суммарный расход воздуха в зависимости от разряжения

в устройстве

Распределение семян в рядке,си |-»-ГИ —*—Рщд2|

Ряд 1 — условная скорость движения сеялки 1,5 м с"1 (высевающий диск: п = 30 отверстий, диаметр отверстий 2,25 мм); норма высева - 10 шт./м;

ряд 2 - условная скорость движения сеялки 1,5 мс"'(высевающий диск: п = 45 отверстий, диаметр отверстий 2 мм); норма высева -10 шт./м

Рисунок 9 - Общий вид распределения семян в рядке (в статическом и в пневматическом вариантах слева направо соответственно)

Таблица 2 - Характеристики пневматических устройств по расходу воздуха в зависимости от режимов работы ВА по высеву семян пропашных культур

Семена (культура) Норма высева семян ^ЙЫС, шт./м пог. Скорость сеялки Усеялки, М'С Коэффициент к Скорость воздуха в устройстве V, м с"1 Перепад давления на рабочем участке устройства, ДР, Па Расход воздуха в устройстве (Увозд.устр., М /ч

Семена кукурузы 3 1,94 2,35 21,64 132,7 74,94

5 1,39 16,64 102,1 57,63

7 0,98 13,97 85,7 48,38

3 2,5 1,80 18,94 116,2 65,59

5 1,12 14,94 91,6 51,74

7 0,83 12,86 78,9 44,54

Семена подсол-неч-ника 3 1,94 2,35 13,53 82,9 46,86

5 1,39 10,41 63,8 36,05

7 0,98 8,74 53,6 30,27

3 2,5 1,80 11,84 76,2 41,00

5 1,12 9,34 57,3 32,35

7 0,83 8,04 49,3 27,84

Семена сои 16 1,5 0,56 10,00 61,3 34,63

23 0,42 8,66 53,1 29,99

30 0,28 7,07 43,4 24,48

16 1,94 0,42 8,66 53,1 29,99

23 0,28 7,07 43,4 24,48

30 0.24 6,55 40,2 22,68

Семена свек лы 6 1,5 1,52 11,83 99,4 24,36

8 1,11 10,65 89,5 21,93

10 0,98 9,50 79,8 19,56

6 1,94 1,25 10,73 90,1 22,10

8 0,97 9,45 79,4 19,59

10 0,70 8,03 67,4 16,54

Приведенный в табл. 2 расход воздуха в устройствах для оценки неравномерности распределения семян находится в пределах от 16,54 до 74,94 м3 /ч, который обеспечивался в опытах вакуумной установкой мощностью 1200 Вт.

Для семян кукурузы, сои и подсолнечника ширина корпуса устройства составляет 22 мм, а для семян свеклы - 15 мм. Длина рабочей части устройств для технологических режимов высева семян свеклы равна 0,25 м, а для семян кукурузы, подсолнечника и сои - 0,32 м.

Приведенные результаты оценки качества высева семян свидетельствуют о правомерности теоретических исследований и конструктивных разработок пневматических устройств и определения режимов их работы, позволяющих проводить оценку работы ВА на соответствие агротехническим требованиям.

Результаты испытаний пневматического устройства для испытаний распылителей опрыскивателей представлены графическими зависимостями густоты покрытия каплями обрабатываемой поверхности карточек, расположенных по ширине факела распыла жидкости на расстоянии 10 см друг от друга (рис. 10).

Ряд 1 - распределение числа капель по ширине факела распыла жидкости при скорости воздушного потока в рабочей камере пневматического устройства 2 мс"1;

ряд 2 - распределение числа капель по ширине факела распыла жидкости при отсутствии скорости воздушного потока в рабочей камере пневматического устройства;

ряд 3 - распределение числа капель по ширине факела распыла жидкости при скорости воздушного потока в рабочей камере пневматического устройства 3,5 м с'1;

Рисунок 10 — Характер распределения густоты покрытия каплями обрабатываемой поверхности по ширине факела распыла

Полученные зависимости проиллюстрированы данными при использовании щелевого распылителя, расположенного на высоте 0,6 м над поверхностью карточек. Давление жидкости через щелевой распылитель с пластиковым соплом производства ПО «Львовхимсельхозмаш» (тип 02, код цвета -оранжевый) составляло 0,6 МПа. Приведенные на рис. 10 результаты свидетельствуют о том, что моделированием технологических режимов работы распылителей в предлагаемом устройстве пневматического принципа действия возможно получение информационных сведений для разработки рекомендаций по рациональным режимам функционирования опрыскивателей практически для любых технологий их применения.

Результаты испытаний ДАК проиллюстрированы сравнительными данными о концентрации аэрозоля, полученной в результате измерения прошедшего через него монохроматического ЭМИ, и методом осаждения аэрозоля на фильтрах АФА (рис.11). Дисперсность капель в рабочей области камеры определялась методом их улавливания на предметные стекла импактора МЭЯ и микроскопирования отпечатков на силиконовом покрытии. Точки на графике располагаются по обе стороны прямой, что указывает на отсутствие систематических расхождений между сравниваемыми величинами, т.е. на наличие согласия между ними в пределах точности их измерения. Значительный разброс точек на графике обусловлен микроструктурой капель, которая

s 450

Ьп 400

ь <D CJ

к I о 350

§ I S 300 Й 2 n

S- S s. 250

Я ф

I I I 200

я § I 150

I I 5 «О

! g I SO * c 0

0 100 200 300 400 500 Концентрация аэрозоля, г/м3, измеренная фильтрами АФА -Ряд1 в Ряд2

Рисунок 11 - Сопоставление данных о концентрации аэрозоля, полученной в результате ослабления монохроматического ЭМИ и определенной в результате взвешивания фильтров АФА с осажденным аэрозолем

не является основной помехой при определении концентрации частиц аэрозоля с применением ДАК.

Равномерность осаждения капель жидкости на семенах при их фильтрации в зернистом слое пневматического устройства протравливателя семян представлена данными о влажности навесок зерен пшеницы, взятых из разных мест обработанного объема семян, приведенными в табл. 3.

Таблица 3 - Влажность семян в различных местах обработанной ___аэрозолем пшеницы_

Номер навески Масса навесок семян, не обработанных аэрозолем,г Удельный расход семян пшеницы в устройстве, кг/с Расход рабочей жидкости, л/мин Влажность семян, не обработанных аэрозолем,% Влажность семян, обработанных аэрозолем, %

1 203,51 1,96 0,382 14,5 15,0

2 203,78 1,95 0,380 14,5 14,9

3 202,96 1,94 0,383 14,5 15,1

Полученные результаты свидетельствуют о достаточно равномерном распределении капель распыливаемой жидкости в объеме обрабатываемого зерна, свидетельствующем об эффективности применяемого метода и разработанного пневматического устройства к камерному протравливателю семян.

Результаты нанесения капель распыливаемой жидкости на объекты обработки с применением разработанных пневматических устройств со щелевыми и дисковыми распылителями подкрашенной жидкости представлены графическими данными на рис. 12.

Ряд 1 - распределение числа капель, создаваемых устройством со щелевым распылителем; ряд 2 - распределение числа капель, создаваемых устройством с дисковым распылителем

Рисунок 12 — Распределение числа капель по ширине обрабатываемой полосы

Приведенные на рис. 12 данные свидетельствуют о том, что оснащение опрыскивателя пневматическими устройствами со щелевыми распылителями приведет к снижению расхода рабочей жидкостью до 25 л/га, что более чем в 2 раза меньше существующих норм. Применение пневматических устройств с дисковыми распылителями приведет к снижению расхода рабочей жидкости до 10 л/га. При этом требования по числу и размерам капель на единице обрабатываемой площади будут выполняться при скорости движения опрыскивателя 14,4 км/ч и 7 км/ч соответственно.

Результаты экспериментальных исследований по оценке влияний начальных параметров генератора аэрозоля на высоту подъема АС, определяющей распространение частиц аэрозоля в приземном слое атмосферы, представлены сопоставлением теоретических и экспериментальных данных на рис. 13.

Ригржкпс шсвгошркобрабтшсиншкн

Рисунок 13 - Сопоставление

теоретических и экспериментальных данных по высоте подъема АС

1 ДТ/Т„ тв/т„г а

□ 24 1,3 - 13...46 0

д 30 1,3 - 27... 74 0

о 49 1,4 - 42...123 0

X 24...49 - 0,53...0.66 14...56 12

0 11...36 - 0,42...0,50 19. ..75 30

Из данных рис. 13 следует, что наилучшее согласование результатов теории и экспериментов получается, когда начальный угол возвышения генератора аэрозоля а,был в опытах 12° и 30°, а также при отношении начальной скорости истечения к скорости ветра И^о/й в пределах от 27 до 77.

В области подъема АС от 30 до 60 м наблюдается хорошее согласование теоретических и экспериментальных данных при опытных соотношениях расхода газа и аэрозолеобразующего состава /', температур газа Тг, °К , воздуха Т„ °К (АТ = Тг - Тв) и парогазовой смеси Тпг, °К.

Опытами установлено также, что расстояния от источника аэрозоля, после которых АС уже не «помнит» начальных условий, и рассеяние частиц аэрозоля осуществляется под влиянием только естественной турбулентности, в зависимости от скорости ветра находятся в пределах:

- от 20 до 30 м - для генераторов аэрозолей малой мощности;

— от 300 до 500 м - для высокопроизводительных генераторов.

В пятой главе «Экономическая эффективность методов и средств оценки качества функционирования и испытаний высевающих аппаратов, опрыскивателей и протравливателей семян» приведены расчеты сравнительной экономической эффективности технологических процессов пневмотранспорта семян и капель распыливаемой жидкости к средствам их регистрации и объектам назначения с применением разработанных пневматических устройств по отношению к базовым вариантам.

Экономия и степень улучшения показателя от применения разработанных методов оптимизации конструкционных параметров и режимов работы средств пневмотранспорта дисперсных систем для сельскохозяйственной техники точного высева семян, опрыскивателей растений и протравливателей семян по отношению к базовым вариантам приведены в табл. 4.

Степень улучшения показателя при эксплуатации нового стендового оборудования для испытания ВА, достигается за счет изменения затрат труда, затрат средств, расхода топлива и электроэнергии, потребности в рабочей силе. Экономическая эффективность метода применения пневмотранспорта и осаждения капель распыливаемой жидкости на поверхности семян в фильтрующем слое зерна в пневматическом устройстве достигается за счет снижения затрат денежных средств на воду, материалы и оборудование, а также на потребление электроэнергии. При протравливании семян в течение 1 ч с агротехническим расходом препарата экономия составляет 21,0 руб., а с уменьшенными расходами (за счет применения мелкодисперсного аэрозоля) - 2914,0 руб.

Эффективность нового варианта опрыскивателя с воздушным рукавом при условии оснащения его пневматическими устройствами с дисковыми или со щелевыми распылителями достигается снижением мощности вентилятора в 1,61 раза и производительности насоса от 151 л/ч до 12 л/ч и 23 л/ч соответственно по сравнению с базовым вариантом. Кроме того, снижается потребность в оснащении штанги распылителями (в 3 раза - дисковыми распылителями, в 2 раза - щелевыми), а также в дозаправке в течение рабочей смены.

Новый вариант опрыскивателя с воздушным рукавом при условии оснащения его пневматическими устройствами с дисковыми или со щелевыми распылителями позволяет применять мелкодисперсный аэрозоль без ограничений

Таблица 4 — Экономия и степень улучшения показателя от применения разработанных методов оптимизации конструкционных параметров и режимов работы средств пневмотранспорта дисперсных систем для сельскохозяйственной техники точного высева семян, опрыскивателей растений и протравливателей семян по отношению к базовым вариантам_

Разработанные методы и средства Базовый вариант Экономия от применения разработанных методов и средств пневмотранспорта дисперсных систем, руб. Степень улучшения показателя, %

1 2 1 1 2 1 1 2

Метод пневмсггранспортирования семян и средство их регистрации, определяющие оптимальные режимы работы высевающего аппарата при его испытании, в соответствии с агротехническими требованиями. Стендовое оборудование ИУ 35 с оптрон-ным датчиком МТЗ 82 + СТВ-А 25155,89 89,16

Пневматическое устройство с элементами лабораторного стендового оборудования ИУ 92, определяющие оптимальные режимы работы распылителей опрыскивателей в соответствии с агротехническими требованиями Стендовое оборудование ИУ 92 МТЗ 82 + ОП-2000 60756,26 548004,14 17,42 65,55

Динамическая аэрозольная камера с излучателем и приемником светового потока в составе стендового оборудования с пневматическим устройством, определяющие оптимальные режимы работы распылителей мелкодисперсного аэрозоля Измерительный стенд Тее]« Распределительное устройство со стендовым оборудованием ИУ 92 2067254,19 48819,57 87,21 13,87

Метод и средство пневмотранспорта капель распиливаемой жидкости для их равномерного осаждения в зернистом фильтрующем слое Метод механического нанесения капель распиливаемой жидкости на падающий поток семян в протравителе камерного типа 80021,61 32,86

Метод и средства пневмотранспорта капель рас-пыливаемой жидкости к растениям для опрыскивателя с воздушным рукавом при условии его оснащения пневматическими устройствами с дисковыми и щелевыми распылителями жидкости Опрыскиватель с воздушным рукавом и системой воздушного сопровождения капель, создаваемых распылителями жидкости щелевого принципа действия 45507,05 50295,07 6,39 7,07

Устройства с дисковыми распылителями жидкости Устройства со щелевыми распылителями жидкости

метеоусловиями, что позволит сократить расход препарата до 6 раз.

Затраты денежных средств на защиту растений зерновых культур с применением генераторов аэрозоля на площади 100 га составляют 437797,20 руб.

В то же время при прогнозируемой урожайности пшеницы (например, в Краснодарском крае 50 i^ra), коэффициенте эффективности применения машины, равном 0,7, урожайность пшеницы составит 35 ц/га (на 100 га валовой сбор составит 350 т). При стоимости пшеницы, например, 3500 руб. стоимость полученного зерна составит 1225 тыс. руб., что и определяет экономическую эффективность, равную 787202,8 руб.

Суммарная экономическая эффективность от применения методов пневмотранспорта дисперсных систем и устройств для их осуществления при решении проблемы обеспечения качества испытаний и функционирования ВА, распылителей жидкости опрыскивателей и протравливателей семян составляет 3713016,58 руб.

Общие выводы

1 Анализ технологий протравливания, посева семян и опрыскивания растений, свидетельствует, что известные методы и средства не обеспечивают равномерное распределение рабочей жидкости по поверхности семян, вследствие этого не обеспечивается эффективная защита от вредителей и болезней или происходит угнетение из-за передозировки, в результате потери урожая достигают 10%; отклонение распределения семян в почве от агротехнических требований по глубине и ширине рядка вследствие ухудшения питания приводит к снижению до 15% урожайности; нанесение рабочей жидкости на растения, не устраняет негативного действия, не исключает снос мелких капель во внешнюю среду, что создает опасное влияние на экосистемы.

2. Изучением существующих методов по совершенствованию технологии протравливания, посева семян и опрыскивания растений при возделывании сельскохозяйственных культур установлено, что наиболее рациональным и эффективным является разработка средств управления дисперсными системами. При этом требуется разработка методов оценки мелкодисперсности аэрозоля при ультрамалообъемном опрыскивании растений. Не разработаны методологии моделирования скоростей движения распылителей.

3. На основании теоретических исследований разработаны математические модели расчета: скорости воздушного потока, обеспечивающего единичное транспортирование семян с учетом их характеристик и агротехнических режимов работы ВА, оценку распределения семян в рядок; величину механического импульса, создаваемого взаимодействием семени с приемной поверхностью датчика и последующего его преобразования кварцевым пье-зокристаллом в измерительные импульсы напряжения, их усиления микроэлектронным устройством первичной обработки и счета семян; длины спирального аэрозольного потока в зернистом слое и формулы расхода воздуха через слой зерна и в пневматических устройствах с дисковым и щелевыми распылителями; а также высоты подъема АС, создаваемой генераторами.

4. Математические модели и методы пневмотранспорта дисперсных систем позволят оптимизировать режимы работы высевающих аппаратов, распылителей, протравливателей, опрыскивателей в соответствии с агротехническими требованиями и осуществлять нанесение капель рабочего раствора на растения и семена с требуемыми характеристиками, обосновать и разработать технологические конструкционные параметры пневматических устройств, оптимизировать численное значение коэффициента аэродинамического сопротивления струи в условиях изотермии и интервале скоростей ветра от 4 до 7 м-с"1 для начального угла возвышения в пределах от 10 до 30° с коэффициентом аэродинамического сопротивления 12±1 на расстоянии от генераторов аэрозоля, на котором заканчивается ее подъем; снизить удельный расход препарата в 2 и 4 раза при применении метода фильтрации капель аэрозоля диаметром 100 мкм и 50 мкм в замкнутом технологическом процессе протравливания семян; на штанговом опрыскивателе объемного принципа действия пневматических устройств со щелевыми и дисковыми распылителями сократить количество щелевых распылителей в 2 раза, дисковых — в 3 раза с соответствующим снижением расхода рабочей жидкости до 25 л/га и 10 л/га, а также обеспечить снижение потребного суммарного расхода воздуха до 25 раз.

5. Конструкционно-технологические параметры разработанных пневматических устройств обеспечивают эффективную работу ВА точного высева на пропашных культурах с отклонением в пределах ± 3 см и коэффициентом вариации не более 10 %; выполнение агротехнических показателей опрыскивателями объемного принципа действия по дисперсности при ширине захвата обрабатываемой поверхности более 4 м; протравливателями семян камерного типа равномерность распределения жидкости 96% по объему; дальность действия струи для малопроизводительных генераторов - 30 м, для высокопроизводительных генераторов - ТМС - 65Д - 400 м.

6. Разработанные методы и средства управления дисперсными системами использованы при формировании «Технических и технологических требований к перспективной сельскохозяйственной технике», подготовленных Мин-сельхозом России и Россельхозакадемией, в соответствии с поручением Президента Российской Федерации Д.А. Медведева ПР - 2334 от 11.08.2010г., рассмотрены и одобрены научно-техническим советом Минсельхоза России (протокол № 4 от 26.11.2010г.).

7. Разработанные на основе исследований опытные образцы пневматических устройств для испытаний ВА точного высева и распылителей опрыскивателей внедрены в стендовом оборудовании КубНИИТиМ, Ф1У«Кубанская МИОирекомендованы к изготовлению опытных партий.

Пневматические устройства для штангового опрыскивателя объемного принципа действия и протравливателя семян камерного типа прошли проверку в ГНУ СКС ВИМ Россельхозакадемии и рекомендованы в производство.

Результаты исследований генераторов аэрозолей реализованы в нормативно-технических документах, регламентирующих совершенствование специальных технических средств.

8. Применение разработанных методов и средств пневмотранспорта семян на точное их распределение в рядок позволяет при работе ВА повысить урожайность высеваемых культур на 20% и более; при протравливании одной тонны семян пшеницы получить экономию 421,00 руб.

В опрыскивателях объемного принципа действия с дисковым или щелевыми распылителями сокращаются денежные затраты на применение препаратов на 100 га обработки зерновых культур: гербицидов - с 300000 руб. до 5000 руб., инсектицидов - с 72000 руб. до 12000 руб., фунгицидов- с 51400 руб. до 8530 руб. Суммарная экономическая эффективность предлагаемых методов и средств управления дисперсными системами, при решении проблемы обеспечения качества испытаний и функционирования ВА, распылителей жидкости опрыскивателей и протравливателей семян, составляет 3713016,58 руб.

Список основных публикаций по теме диссертации

Монография

1. Киреев, И.М. Научные основы совершенствования технологий протравливания, посева семян и опрыскивания растений. Монография. - М.: ФГНУ «Росинформагро-тех», 2011.-370 с.

Публикации в журналах по перечню ВАК РФ

2. Киреев, И.М. Стендовое оборудование для испытаний высевающих аппаратов точного высева [Текст] / И.М Киреев, З.М. Коваль // Естественные и технические науки. - М.: «Спутник +», 2009. - Двухмес. - ISSN 1684-2626. 2009, №4. - С. 450-454.

3. Киреев, И.М. Регистрация выхода семян из высевающих аппаратов сеялок точного высева [Текст] / И.М Киреев, З.М. Коваль // Тракторы и сельхозмашины. - М. -ISSN 0235-8573. 2009. -№ 12. - С. 7-11.

4. Киреев, И.М. Метод оценки протравливания семян с применением нового способа и устройства [Текст] / И.М Киреев, З.М. Коваль // Естественные и технические науки. - М.: «Спутник +», 2009. - Двухмес. - ISSN 1684-2626. 2009, №6. - С. 579-585.

5. Киреев, И.М. Устройство к стендовому оборудованию для испытания распылителей опрыскивателей [Текст] / И.М Киреев, З.М. Коваль // Тр. Кубанского государственного аграрного университета. - Краснодар: ФГОУ ВПО «Кубанский ГАУ», 2009. -Двухмес. №6. - С. 171-174.

6. Киреев, И.М. Аэрозольная камера для определения концентрации и размера частиц аэрозоля, создаваемого распылителями пестицидов [Текст] / И.М Киреев, З.М. Коваль // Тр. Кубанского государственного аграрного университета. - Краснодар: ФГОУ ВПО «Кубанский ГАУ», 2009. - Двухмес. №6. - С. 201-205.

7. Киреев, И.М. Устройство для оценки неравномерности высева семян [Текст] / И.М Киреев, З.М. Коваль // Тр. Кубанского государственного аграрного университета. - Краснодар: ФГОУ ВПО «Кубанский ГАУ», 2009. - Двухмес. №6. - С. 236-240.

8. Киреев, И.М. Стендовое оборудование для испытаний высевающих аппаратов точного высева [Текст] / И.М Киреев, З.М. Коваль // С.-х. машины и технологии. -М„ - ISSN 2073-7599. 2010. - № 2. - С. 36-40.

9. Киреев, И.М. Устройство для оценки неравномерности высева семян [Текст] /

И.М Киреев, З.М. Коваль //Тракторы и сельхозмашины. -М. - ISSN 0235-8573. 2010. - № 8. - С. 8-10.

10. Киреев, И.М. Способ и устройства для нанесения капель растворов пестицидов на растения [Текст] / И.М Киреев // Тракторы и сельхозмашины. - М. - ISSN 02358573. 2010. -№ 10.-С. 17-18.

11. Киреев, И.М. Совершенствование методов и средств испытаний высевающих аппаратов точного высева [Текст] / И.М Киреев, З.М. Коваль // Техника в сел. хоз-ве. -М., 2010.—№5-С. 25-27.

12. Киреев, И.М. Устройство для протравливания семян методом фильтрации частиц аэрозоля в зернистом слое [Текст] / И.М Киреев // Техника и оборуд. для села. -М,- ISSN2072-3642. 2010. -№ 11.-С. 18-19.

13. Киреев, И.М. Генераторы аэрозолей для защиты растений от засухи [Текст] / В.Ф. Федоренко, И.М Киреев // Техника и оборуд. для села - М. - ISSN 2072-3642. 2011, —№ 1.-С. 21-24.

14. Киреев, И.М. Устройство для оценки неравномерности высева семян [Текст] / И.М Киреев, З.М. Коваль // С.-х. машины и технологии. - М. - ISSN 2073-7599. 2011. -№ 1.-С. 32-34.

15. Киреев, И.М. Расчет концентрации частиц аэрозоля с учетом высоты подъема неизотермических струй [Текст] / В.Ф. Федоренко, И.М Киреев // Техника и оборудование для села. - М. - ISSN 2072-3642. 2011. - № 2. - С. 18-19.

16. Киреев, И.М. Результаты испытаний щелевых распылителей опрыскивателей [Текст] / В.Ф. Федоренко, И.М Киреев // Техника и оборуд. для села. - М. - ISSN 2072-3642. 2011. -№ 2. -С. 28-29.

17. Киреев, И.М. Высота подъема струй генераторов аэрозолей [Текст] / И.М Киреев // Техника и оборуд. для села. - М. - ISSN 2072-3642. 2011. -№ 3. - С. 30-32.

18. Киреев, И.М. Устройство для оценки качества работы щелевых распылителей [Текст] / И.М Киреев, З.М. Коваль // Тракторы и сельхозмашины. - М. - ISSN 02358573. 2011.—№3.-С. 16-18.

Авторские свидетельства и патент на изобретение

19. A.c. 147937 СССР МКИ3 G 01 21 / 03 Способ постановки аэрозольной завесы [Текст] / Ю.С. Батиев, Г.М. Жуковский, И.М. Киреев, К.А. Лазарев, А.Ф. Макиенко (СССР). - № 2266643; заявл. 02.11.1979; опубл. 07.08.1980. -3 е.: ил.

20. A.c. 178657 СССР МКИ3 G 01 21 / 03 Динамическая аэрозольная камера [Текст] / И.М. Киреев, К.А. Лазарев, К.А. Уразов (СССР). - № 3031949; заявл. 25.12.1981; опубл. 07.09.1982. - 3 е.: ил.

21. А.с.193779 дополнительное к авторскому свидетельству 178657 СССР МКИ3 G 01 21/03 Динамическая аэрозольная камера [Текст] / К.А. Лазарев, И.М. Киреев, Д.А. Логинов (СССР). 3054813; заявл. 06.12.1982; опубл. 04.10.1983. -3 е.: ил.

22. А.с.258197 СССР МКИ3 G 01 21 / 03 Способ получения аэрозоля [Текст] / К.А. Лазарев, Е.Д. Карташев, Ю.Н. Гончаров, В.П. Куляпин, И.М. Киреев (СССР). -№ 3170607; заявл. 23.05.1985; опубл. 01.07.1987. -3 е.: ил.

23. Пат. 2367153 Российская Федерация, МПК7 А 01 М 7/00 Способ нанесения монодисперсных капель растворов пестицидов на растения [Текст] / Киреев И.М., Скор-ляков В.И., Коваль З.М.; заявитель и патентообладатель ГНУ СКС ВИМ Россельхоза-кадемии. - № 2008130300; заявл. 22.07.2008; опубл. 20.09.2009, Бюл. № 26. - 3 е.: ил.

Публикации в других изданиях

24. Киреев, И.М. Способ и устройство для оценки качества работы высевающих аппаратов [Текст] / И.М. Киреев, З.М. Коваль, Н.К. Таригин // Машинно-технологическое

обеспечение производства сельскохозяйственной продукции: сб. науч. тр. — Новокубанск: ФГНУ «РосНИИТиМ», 2005. - С.86-98.

25. Киреев, И.М. Особенности применения кварцевых пьезокристаллов в конструкциях датчиков подсчета семян и измерения временных интервалов при ускоренных испытаниях высевающих аппаратов [Текст] / И.М. Киреев, З.М. Коваль, Н.К. Таригин // Машинно-технологическое обеспечение производства сельскохозяйственной продукции: сб. науч. тр. - Новокубанск: ФГНУ «РосНИИТиМ», 2005. - С.98-104.

26. Киреев, И.М. Аэрозольная камера для определения концентрации и размера частиц аэрозоля, создаваемого распылителями пестицидов [Текст] / И.М. Киреев, З.М. Коваль, Н.К. Таригин // Машинно-технологическое обеспечение производства сельскохозяйственной продукции: сб. науч.тр. - Новокубанск: ФГНУ «РосНИИТиМ», 2005. - С. 111-123.

27. Киреев, И.М. Аэрозольная камера для определения концентрации и размера частиц аэрозоля, создаваемого распылителями пестицидов [Текст] / И.М. Киреев, З.М. Коваль, Н.К. Таригин // Повышение эффективности использования ресурсов при производстве сельскохозяйственной продукции: сб. науч. докл. ХШ Междунар. науч.-практ. конф. «Новые технологии и техника для ресурсосбережения и повышения производительности труда в сельскохозяйственном производстве». -Тамбов: ГНУ «ВИИТИН», 2005. - С. 183-191.

28. Киреев, И.М. Способы и устройства для регистрации семян из высевающих аппаратов сеялок точного высева [Текст] / И.М. Киреев, З.М. Коваль, Н.К. Таригин // Повышение эффективности использования ресурсов при производстве сельскохозяйственной продукции: сб. науч. докл. ХШ Междунар. науч.-пракг. конф. «Новые технологии и техника для ресурсосбережения и повышения производительности труда в сельскохозяйственном производстве». - Тамбов: ГНУ «ВИИТИН», 2005. -С. 192-201.

29. Киреев, И.М. Применение аэрозольной камеры при испытании опрыскивателей [Текст] / ИМ. Киреев, З.М. Коваль, Т.И. Козлова // Исследование сельскохозяйственных технологий и машин: сб. науч. тр. - Новокубанск: ФГНУ «РосНИИТиМ», 2006. - С. 35-41.

30. Киреев, И.М. Стенд для ускоренных испытаний высевающих аппаратов сеялок точного высева [Текст] / И.М. Киреев, З.М. Коваль, Н.К. Таригин // Исследование сельскохозяйственных технологий и машин: сб. науч. тр. - Новокубанск: ФГНУ «РосНИИТиМ», 2006.-С. 41-55.

31. Киреев, И.М. Автоматизация и информационное обеспечение контроля качества работы высевающих аппаратов [Текст] / ИМ. Киреев, З.М. Коваль // Автоматизация и информационное обеспечение производственных процессов в сельском хозяйстве: сб. науч. докл. IX Междунар. науч.-пракг. конф., г. Углич. В 2 ч. Ч. 1 - М.: ГНУ ВИМ и ФГНУ «Росинформагротех», 2006. - С. 391-400.

32. Киреев, И.М. Автоматизация и информационное обеспечение контроля качества работы высевающих аппаратов [Текст] / Киреев И.М., Коваль З.М. // Организация и развитие информационного обеспечения органов управления, научных и образовательных учреждений АПК: сб. науч. докл.2-й науч.-практ. конф., п. Правдинский. В 2 ч. Ч.1.- М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2006. -С. 210-216.

33. Киреев, И.М. Результаты испытаний стендового оборудования для оценки качества работы высевающих аппаратов [Текст] / ИМ. Киреев, З.М. Коваль // Исследование сельскохозяйственных технологий и машин: сб. науч. тр. - Новокубанск: ФГНУ «РосНИИТиМ», 2007.-С. 72-80.

34. Киреев, И.М. Устройство к стендовому оборудованию для оценки равномерности высева семян [Текст] / И.М. Киреев, З.М. Коваль // Исследование сельскохозяйственных технологий и машин: сб. науч. тр. - Новокубанск: ФГНУ «РосНИИТиМ», 2007. - С. 86-99.

35. Киреев, И.М. Устройство к стендовому оборудованию для испытания распылителей опрыскивателей [Текст] / ИМ. Киреев, З.М. Коваль // Исследование сельскохозяйственных технологий и машин: сб. науч. тр. - Новокубанск: ФГНУ «РосНИИТиМ», 2007. -С. 108-117.

36. Киреев, И.М. Метод оценки протравливания семян с применением нового способа и устройства [Текст] / И.М. Киреев, З.М. Коваль, В.И. Вереницын // Исследование сельскохозяйственных технологий и машин: сб. науч. тр. - Новокубанск: ФГНУ «РосНИИ-ТиМ», 2007.-С. 117-127.

37. Киреев, И.М. Способ и устройство для регистрации семян из высевающих аппаратов сеялок точного высева [Текст] / И.М. Киреев, З.М. Коваль // Исследования и разработка современных технологий и средств механизации в полеводстве юга России: сб. науч. тр. Междунар. науч.-техн. конф. «Приоритетные направления исследований и разработка новых технологий и технических средств». - Зерноград: "ВНИПТИМЭСХ", 2007. -

С. 221-231.

38. Киреев, И.М. Метод оценки протравливания семян с применением нового способа и устройства [Текст] / И.М. Киреев, З.М. Коваль // Исследования и разработка современных технологий и средств механизации в полеводстве юга России: сб. науч. тр. Междунар. науч.-техн. конф. «Приоритетные направления исследований и разработка новых технологий и технических средств». - Зерноград: «ВНИПТИМЭСХ», 2007. - С. 231-238.

39. Киреев, И.М. Устройство к стендовому оборудованию для испытания распылителей опрыскивателей [Текст] / И.М. Киреев, З.М. Коваль // Исследования и разработка современных технологий и средств механизации в полеводстве юга России: сб. науч. тр. Междунар. науч.-техн. конф. «Приоритетные направления исследований и разработка новых технологий и технических средств». - Зерноград: «ВНИПТИМЭСХ», 2007. -

С. 239-244.

40. Киреев, И.М. Результаты испытаний стендового оборудования для оценки качества работы высевающих аппаратов [Текст] / И.М. Киреев, З.М. Коваль // Исследования и разработка современных технологий и средств механизации в полеводстве юга России: сб. науч. тр. Междунар. науч.-техн. конф. «Приоритетные направления исследований и разработка новых технологий и технических средств». - Зерноград: «ВНИПТИМЭСХ», 2007. -С. 245-252.

41. Киреев, И.М. Аэрозольная камера для определения концентрации и размера частиц аэрозоля, создаваемого распылителями пестицидов [Текст] / И.М. Киреев, З.М. Коваль // Исследования и разработка современных технологий и средств механизации в полеводстве юга России: сб. науч. тр. Междунар. науч.-техн. конф. «Приоритетные направления исследований и разработка новых технологий и технических средств». — Зерноград: «ВНИПТИМЭСХ», 2007. - С. 252-260.

42. Киреев, И.М. Устройство к стендовому оборудованию для оценки неравномерности высева семян [Текст] / И.М Киреев, З.М. Коваль // Исследования и разработка современных технологий и средств механизации в полеводстве юга России: ей. науч. тр. Междунар. науч.-техн. конф. «Приоритетные направления исследований и разработка новых технологий и технических средств». - Зерноград: «ВНИПТИМЭСХ», 2007. - С. 261-270.

43. Киреев, И.М. Метод оценки протравливания семян с применением нового способа и устройства [Текст] / И.М. Киреев, З.М. Коваль П Повышение эффективности использования ресурсов в растениеводстве и животноводстве: сб. науч. тр. ХШ Междунар. науч.-пракг. конф. «Повышение эффективности использования ресурсов при производстве сельскохозяйственной продукции». В 2 ч. Ч. 1. - Тамбов: ГНУ «ВИИТИН», 2007. - С. 45-52.

44. Киреев, И.М. Устройство к стендовому оборудованию для испытания распылителей опрыскивателей (Текст] / И.М Киреев, З.М. Коваль // Повышение эффективности использования ресурсов в растениеводстве и животноводстве: сб. науч. тр. XIII Международной науч.-пракг. конф. «Повышение эффективности использования ресурсов при производстве сельскохозяйственной продукции». В 2 ч. 4.1. - Тамбов: ГНУ «ВИИТИН», 2007.-С. 52-56.

45. Киреев, И.М. Результаты испытаний стендового оборудования для оценки качества работы высевающих аппаратов [Текст] / И.М. Киреев, З.М. Коваль // Повышение эффек-

тивносги использования ресурсов в растениеводстве и животноводстве: сб. науч. тр. ХП1 Междунар. науч.-практ. конф. «Повышение эффективности использования ресурсов при производстве сельскохозяйственной продукции». В 2 ч. 4.1. - Тамбов: ГНУ «ВИИТИН» 2007.-С. 56-65.

46. Киреев, И.М. Устройство к стендовому оборудованию для оценки неравномерности высева семян [Текст] / И.М. Киреев, З.М. Коваль // Повышение эффективности использования ресурсов в растениеводстве и животноводстве: сб. науч. тр. XIII Междунар. науч.-практ. конф. «Повышение эффективности использования ресурсов при производстве сельскохозяйственной продукции». В 2 ч. 4.1. - Тамбов: ГНУ «ВИИТИН», 2007. - С. 65-73.

47. Киреев, И.М. Результаты испытаний информационно-измерительного стендового оборудования для оценки качества работы высевающих аппаратов [Текст] / И.М. Киреев,

3.М. Коваль // Автоматизация и информационное обеспечение производственных процессов в сельском хозяйстве: сб. науч. докл. X Междунар. науч.-пракг. конф., г. Углич. В 2 ч.

4. 1 - М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2008. - С. 282-290.

48. Киреев, И.М. Система контроля концентрации и размера частиц аэрозоля, создаваемого распылителями пестицидов [Текст] / И.М. Киреев, З.М. Коваль // Автоматизация и информационное обеспечение производственных процессов в сельском хозяйстве: сб. науч. докл. X Междунар. науч.-пракг. конф., г. Углич. В 2 ч. Ч. 1 - М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2008. - С. 290-301.

49. Киреев, И.М Конструктивно-технологические параметры пневматического устройства с пьезокрисгаллическим кварцевым датчиком для оценки качества высева семян [Текст] / И.М. Киреев, З.М. Коваль // Ресурсосберегающие технологии: возделывание и переработка сельскохозяйственных культур: сб. науч. тр. Междунар. науч.-техн. конф. «Ресурсосберегающие технологии и инновационные проекты в АПК». - Зерноград-«ВНИПТИМЭСХ»,2009.-С. 106-113.

50. Киреев, И.М. Способ и устройства для нанесения капель растворов пестицидов на растения [Текст] / И.М. Киреев // Ресурсосберегающие технологии: возделывание и переработка сельскохозяйственных культур: сб. науч. тр. Междунар. науч.-техн. конф. «Ресурсосберегающие технологии и инновационные проекты в ЛПК». - Зерноград: «ВНИПТИ-МЭСХ», 2009. - С. 113-124.

51. Киреев, И.М. Стендовое оборудование для испытаний высевающих аппаратов точного высева [Текст] / И.М. Киреев, В.Е. Таркивский, Н.В. Трубицын, З.М. Коваль.// Информационные технологии, системы и приборы в АПК: сб. науч. докл. IV Междунар. науч.-пракг. конф. «АГРОИНФО 2009», г. Новосибирск. В 2 ч 4.1. - Новосибирск: Сибирский физико-технический институт аграрных проблем СО Россельхозакадемии, 2009. -

С. 282-286.

52. Киреев, И.М. Стендовое оборудование для испытаний высевающих аппаратов точного высева [Текст] / И.М Киреев, З.М. Коваль // Техника и оборуд. для села - М. - ISSN 2072-3642.2009. - № 12.-С. 10-11.

53. Киреев, И.М. Способ и устройства для нанесения капель растворов пестицидов на растения [Текст] /И.М Киреев // Техника и технология. - М. - ISSN 1811-3532. 2010. -№1,- С. 51-58.

54. Киреев, И.М. Метод применения пневмотранспорта семян для энергосберегающих технологий при испытании высевающих аппаратов точного высева [Текст] / И.М. Киреев, З.М. Коваль // Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве: сб. науч. тр. VII Междунар. науч.-техн. конф., Москва В 5 ч. 4.2. - М.: ГНУ «ВИЭСХ», 2010. -

С. 113-119.

55. Киреев, И.М. Способ и устройства для нанесения капель растворов пестицидов на растения [Текст] / И.М. Киреев // Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве: сб. науч. тр. VII Междунар. науч.-техн. конф., Москва В 5 ч. 4.2. - М.: ГНУ «ВИЭСХ», 2010.-С. 166-171.

56. Киреев, И.М., Федоренко, В.Ф., Буклаган, Д.С., Ерохин, М.Н., Табашников, А.Т. Технические и технологические требования к перспективной сельскохозяйственной технике [Текст] / В.Ф.Федоренко, Д.С. Буклагин, М.Н. Ерохин, А.Т. Табашников, И.М Киреев и [др.]: науч. издание. - М.: ФГНУ «Росинформагрогех», 2011. - 248 с.

Патенты на полезную модель

57. Пат. на полезную модель 47163 Российская Федерация, МПК7 А 01 С 7/00 Устройство с пьезокристашшческим датчиком для контроля высева семян [Текст] / Киреев И.М., Коваль З.М., Таригин Н.К. и др.; заявитель и патентообладатель ФГНУ «Рос-НИИТиМ». -№ 2005105889; заявл. 02.03.2005; опубл. 27.08.2005, Бюл. № 24. - 3 е.: ил.

58. Пат. на полезную модель 50675 Российская Федерация, МПК7 в 01 N 21/05 Аэрозольная камера для определения концентрации и размера частиц аэрозоля, создаваемого распылителями пестицидов [Текст] / Киреев И.М., Коваль З.М., Таригин Н.К.; заявитель и патентообладатель ФГНУ «РосНИИТиМ». - № 2005120138; заявл. 28.06.2005; опубл. 20.01.2006, Бюл. № 02. - 3 е.: ил.

59. Пат. на полезную модель 49674 Российская Федерация, МПК7 А 01 й 7/00 Стенд для испытания высевающих аппаратов сеялок [Текст] / Таригин Н.К.,

Киреев И.М., Коваль З.М.; заявитель и патентообладатель ФГНУ «РосНИИТиМ». -№ 2005120140; заявл. 28.06.2005; опубл. 10.12.2005, Бюл. № 34. - 3 е.: ил.

60. Пат. на полезную модель 50363 Российская Федерация, МПК7 А 01 С 7/00, Н 01 Ь 41/00 Пьезокристаллический датчик числа семян [Текст] / Таригин Н.К., Киреев И.М., Коваль З.М.; заявитель и патентообладатель ФГНУ «РосНИИТиМ». -№ 2005126000; заявл. 15.08.2005; опубл. 20.01.2006, Бюл. №2.-3 е.: ил.

61. Пат. на полезную модель 54483 Российская Федерация, МПК А 01 С 7/00 Устройство с оптическим окном и фотодиодной матрицей [Текст] / Киреев И.М., Таригин Н.К., Коваль З.М.; заявитель и патентообладатель ФГНУ «РосНИИТиМ». -№ 2005126001; заявл. 15.08.2005; опубл. 10.07.2006, Бюл. № 19.-3 е.: ил.

62. Пат. на полезную модель 58285 Российская Федерация, МПК7 А 01 С 1/00 Устройство к установке для протравливания семян [Текст] / Киреев И.М., Верени-цын В.И., Коваль З.М.; заявитель и патентообладатель ФГНУ «РосНИИТиМ». -№ 2006108822; заявл. 20.03.2006; опубл. 27.11.2006, Бюл. № 33. - 3 е.: ил.

63. Пат. на полезную модель 60300 Российская Федерация, МПК7 А 01 С 7/00 Стенд для контроля работы высевающих аппаратов сеялок [Текст] / Киреев И.М., Коваль З.М., Таригин Н.К. и др.; заявитель и патентообладатель ФГНУ «РосНИИТиМ». - № 2006124820; заявл. 11.07.2007; опубл. 27.01.2007, Бюл. №3.-3 е.: ил.

64. Пат. на полезную модель 61501 Российская Федерация, МПК7 А 01 С 7/00 Устройство для преобразования шок-импульсов пьезокристаллического кварцевого датчика [Текст] / Таригин Н.К., Киреев И.М., Коваль З.М.; заявитель и патентообладатель ФГНУ «РосНИИТиМ». - № 2006134355; заявл. 27.09.2006; опубл. 10.03.2007, Бюл. №7.-3 е.: ил.

65. Пат. на полезную модель 62495 Российская Федерация, МПК7 А 01 М 7/00 Система контроля аэрозоля для испытания опрыскивателей [Текст] / Киреев И.М., Таригин Н.К., Сыса В.И., Коваль З.М.; заявитель и патентообладатель ФГНУ «РосНИИТиМ». -№ 2006108823; заявл. 20.03.2006; опубл. 27.04.2007, Бюл. № 12. - 3 е.: ил.

66. Пат. на полезную модель 72814 Российская Федерация, МПК7 А 01 М 7/00 Устройство для испытания распылителей опрыскивателей [Текст] / Киреев И.М., Коваль З.М., Нефедов А.А.; заявитель и патентообладатель ФГНУ «РосНИИТиМ». -№ 2007106262; заявл. 19.02.2007; опубл. 10.05.2008, Бюл. № 13. -3 е.: ил.

67. Пат. на полезную модель 69372 Российская Федерация, МПК7 А 01 С 7/00 Устройство для оценки неравномерности высева семян высевающими аппаратами [Текст] / Киреев И.М., Коваль З.М.; заявитель и патентообладатель ФГНУ «Рос-

НИИТиМ». -№2007119284; заявл. 23.05.2007; опубл. 27.12.2007, Бюл. № 36. - 3 е.: ил.

68. Пат. на полезную модель 73162 Российская Федерация, МПК7 А 01 М 7/00 Устройство для фотографирования и измерения углов факела распыливаемой жидкости [Текст] / Киреев И.М., Коваль З.М.; заявитель и патентообладатель ФГНУ «РосНИИ-ТиМ». - № 2007140660; заявл. 01.11.2007; опубл. 20.05.2008, Бюл. № 14. - 3 е.: ил.

69. Пат. на полезную модель 78406 Российская Федерация, МПК7 А 01 М 7/00 Пневмомеханический распылитель растворов пестицидов [Текст] / Киреев И.М., Скор-ляков В.И., Коваль З.М.; заявитель и патентообладатель ГНУ СКС ВИМ Россельхозака-демии. - № 2008125712; заявл. 24.06.2008; опубл. 27.11.2008, Бюл. № 33. - 3 е.: ил.

70. Пат. на полезную модель 86066 Российская Федерация, МПК7 А 01 С 1/00 Устройство к установке для протравливания семян (Текст] / Ревенко В.Ю., Киреев И.М., Коваль З.М., Скорляков В.И.; заявитель и патентообладатель ГНУ СКС ВИМ Россельхоза-кадемии. - № 2009100877; заявл. 11.01.2009; опубл. 27.08.2009, Бюл. № 24. - 3 е.: ил.

71. Пат. на полезную модель 87324 Российская Федерация, МПК7 А 01 М 7/00 Пневмомеханический распылитель растворов пестицидов [Текст] / Ревенко В.Ю., Киреев И.М., Коваль З.М., Скорляков В.И., Воробьев В.И.; заявитель и патентообладатель ГНУ СКС ВИМ Россельхозакадемии. - № 2009106632; заявл. 25.02 2009-опубл. 10.10.2009, Бюл. № 28. - 3 е.: ил.

72. Пат. на полезную модель 92293 Российская Федерация, МПК7 А 01 С 7/00 Устройство для оценки неравномерности высева семян высевающими аппаратами [Текст] / Киреев И.М., Коваль З.М.; заявитель и патентообладатель ФГНУ «РосНИИ-ТиМ». - № 2009140927; заявл. 05.11.2009; опубл. 20.03.2010, Бюл. №8.-3 е.: ил.

73. Пат. на полезную модель 91807 Российская Федерация, МПК7 А 01 М 7/00 Пневмогидравлический распылитель растворов пестицидов [Текст] / Киреев И.М., Коваль З.М., Ревенко В.Ю.; заявитель и патентообладатель ГНУ СКС ВИМ Россельхозакадемии. - № 2009136839; заявл. 05.10.2009; опубл. 10.03.2010, Бюл. №7.-3 е.: ил.

Подписано в печать 20.09. 2011. Формат 60/84/16. Уч. - изд. п.л.2,0. Тираж 100 экз. Заказ № 77 КубНИИТиМ

352243 г. Новокубанск Краснодарского края, ул. Кутузова, 5

/

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ НАУЧНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ «РОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ИНФОРМАЦИИ И ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ИНЖЕНЕРНО-ТЕХНИЧЕСКОМУ ОБЕСПЕЧЕНИЮ АГРОПРОМЫШЛЕННОГО КОМПЛЕКСА»

(ФГБНУ «РОСИНФОРМАГРОТЕХ») НОВОКУБАНСКИЙ ФИЛИАЛ - КубНИИТиМ

РАЗРАБОТКА СРЕДСТВ УПРАВЛЕНИЯ ДИСПЕРСНЫМИ СИСТЕМАМИ ДЛЯ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЙ ПРОТРАВЛИВАНИЯ, ПОСЕВА СЕМЯН И ОПРЫСКИВАНИЯ РАСТЕНИЙ

Специальность 05.20.01 - Технологии и средства механизации сельского

хозяйства (по техническим наукам)

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук

Экз. №

На правах рукописи

КИРЕЕВ ИВАН МИХАЙЛОВИЧ

Научный консультант:

член-корреспондент Россельхозакадемии, доктор технических наук, профессор Федоренко Вячеслав Филиппович

Новокубанск

2011

/

Reeum - число Рейнольдса для витания семян

S — учетная длина рядка, м

S3 - площадь сечения зазора, м2

л

Some• — площадь отверстия, м

л

Smp. — площадь поперечного сечения трубки, м Т - период вращения диска высевающего аппарата t (г) — интервал времени между высевом семян ячеями, с Ux - продольная составляющая скорости Vsl семени до удара, м'с1;

U2 - поперечная составляющая скорости семени после удара, м-с"1; Vx - продольная составляющая скорости семени до удара, мх"1;

V2 - поперечная составляющая скорости семени после удара, м-с"1

У в (Уъ) ~ скорость воздушного потока, м * с"1 Кит. (Vbit) - скорость витания, м ♦ с"1 Усеялки - скорость сеялки, М*с"' v - скорость, М4 с"1

W - относительная скорость, м * с"1

2 2

WM - механическая энергия импульса, кг-м -с"

w 1 - тепловая энергия импульса, рассеиваемая на положке датчика, Дж

w2 — тепловая энергия импульса, рассеиваемая в теле семени, Дж

w3 - звуковая энергия, излучаемая в воздушную среду при ударе, Вт • м'2

w4 — энергия, расходуемая на формирование электрического импульса, Дж

Y — координата, м

Y — скорость семени, м • с"1

z - число рабочих ячеек на диске

АРоте. — перепад давления в направляющей трубке, Па

s — коэффициент восстановления при ударе

Я - коэффициент сопротивления воздушной среды

/1 - динамическая вязкость воздуха, кг/м-с

jug - коэффициент расхода отверстия

V — кинематическая вязкость воздуха, м2 • с"1

р - плотность воздуха, кг * м"3

Ф - коэффициент скорости

^рез. ~ резонансная частота, Гц

со0 - циклическая частота свободных колебаний системы, Гц

ВЕРХНИЕ ИНДЕКСЫ

0 - градус

' - производная первого порядка " — производная второго порядка

5 - коэффициент затухания

1 - время, с

НИЖНИЕ ИНДЕКСЫ Ь - воздушный поток

/ - й интервал

/ - длина

N - нормальная

Т - касательная

6 - базовый вит.(Ьк) - витания возд. - воздух выс. сем. — высев семян

др. сем. - дробленые семена з {зазор) - зазор

лин. - линейная

м - механическая

н - новый

п — парусность

о - начальный

об. - оборотов

отв. — отверстия

расч. — расчетное

рез. - резонансная

сем. (б) - семян;

ст. - стеснение воздушного потока

тр. (Чг) - трубка

ф — фактический

э - электроэнергия

же. — эквивалентный

конструктивно-технологические параметры пневматического устройства.............................................................................74

2.1.2 Схема высевающего аппарата с пневматическим устройством

и пьезокристаллическим (кварцевым) датчиком регистрации семян.....82

2.1.3 Параметры инерционного сборника семян для сбора отраженных от поверхности датчика семян...................................................88

2.1.4 Исследования закономерностей транспортирования высеваемых семян и их взаимодействия с пьезокристаллическим кварцевым датчиком........................................................................90

2.2 Конструктивно-технологические параметры пневматического устройства для оценки неравномерности распределения семян

В А в рядок.............................................................................106

2.3 Исследования методов и средств пневматического транспортирования капель распыливаемой жидкости к объектам назначения..........113

2.3.1 Исследование и разработка стендового оборудования для испытания распылителей опрыскивателей...................................113

2.4 Обоснование конструктивно-технологических параметров аэрозольной камеры пневматического принципа действия для контроля концентрации частиц аэрозоля, создаваемых распылителями..............121

2.5 Обоснование конструктивно-технологических характеристик устройства пневматического принципа действия для нанесения капель распыливаемой жидкости на семена при их протравливании..............129

2.6 Обоснование конструктивно-технологических характеристик пневмомеханического распылителя жидкости.................................139

2.7 Исследование пневмотранспортирования дисперсных систем для повышения качества функционирования аэрозольных генераторов

в интересах защиты растений.....................................................146

2.8 Выводы............................................................................165

3 Программа и методики экспериментальных исследований............166

3.1 Цель экспериментальных исследований.....................................166