автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Совершенствование технологического процесса полива дождеванием применением электромеханических распылителей

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ МОЛДОВЫ

р Г Б ОД

1 6 ВИВ 1В95

На правах рукописи

ВОЛЕНТИР Иван Михайлович

УДК 626.862.7:631.5.537.212

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ПОЛИВА ДОЖДЕВАНИЕМ ПРИМЕНЕНИЕМ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ РАСПЫЛИТЕЛЕЙ

Специальность 05.20.01 — Механиза,; -сельскохозяйственного производства

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Кишинев * 1994

Работа выполнена на кафедре «Электрификация сельского хозяйства и -электропривод» Государственного Технического Университета и Государственного Аграрного Университета Молдовы за 1989—1994 г.

' Научные руководители — доктор технических наук Н. П. Коваленко, доктор технических наук И. Г. Лакуста.

Официальные оппоненты:

академик, доктор ха'билитат технических наук, профессор Г. Е. Топилин.

доктор хабнлитат технических наук, профессор Г. П. Лышко.

доктор наук, южфсренциар Л. И. Коваль.

Защита диссертации состоится » <Э1995 г.

//1 0С

—часов на заседании специализированного совета ДН 05.92.22 в Государственном Аграрном Университете Молдовы л о адресу: 277049, г. Кишинев, ул. Мирчешть, 44.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГАУ Молдовы. >

Автореферат разослан А7/ 1994 г.

Ученый секретарь специализированного совета

доктор технических: наук БУМАКОВ

Примечание: "Согласно решению ВАК Республики Молдова, степень Доктора наук соответствует степени кандидата наук, доктора хабили-тат — степени доктора наук.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

Актуальность темы. Мелиорация земель наряду с химизацией, .передавши! агротехническими приемами, механизацией и селекцией вы.стутает как один из главных факторов обеспечения устойчивости сельского хозяйства.

В решении такого паленого вопроса как оптимальное обеспечение растений влагой основную роль занимает поливная техника, исходным показателем при выборе которой является допустимая норма полнгаа, являющаяся функцией интенсивности дождя и диаметра капель.

Согласно апротребованиям интенсивность должна регулироваться в зависимости от вида почвы, уклона местности, вида растений, фазы их развития и др. в пределах 0,025...0,8-5 мм/мин.

Существующие дождевальные машины поливают с постоянной 'интенсивностью, в результате чего при дождевании появляются такие отрицательные факторы как: сток, водная эрозия, смыв плодородного слоя почвы, уплотнение почвы, повреждение растений, которые в конечное итоге отрицательно сказываются на урожайности.

На IX Международном конгрессе по ирригации и дренажу (Москва, 1975 г.) каж отдельный способ орошения, позволяющий наиболее оптимально решить эти вопросы, было .выделено мелкодисперсное дождевание (дождевание с диаметром капель 100..3500 м-км), которое, из-за отсутствия эффективных технических средств, не нашло широкого применения в сельском хозяйстве.

Проблемы .регулирования параметров дождя нельзя решись на основе -напорных дождевальных аппаратов, 'которые исчерпали свои .технологические -возможности. Перспективным в этом отношении представляется до.ждевание-при помощи вращающихся механических распылителей, распыляющих жидкость, подаваемую безнапорло, которые приводятся во вращение электродвигателям«. В то же время эти распылители малопроизводительны, для- получения мелких

¡капель необходимы -большие обороты дисков. Поэтому исследование процесса дождевания электромеханическими распылителями является актуальной задачей « входит в комплексный план по теме 074.02.04 «Разработка технических средств для моделирования слагообесиечепно'сти сельскохозяйственных культур на опорно-тестовых участках» номер государственной регистрации 01880005477.

Цель работы. Повышение качественных и технико-экономических 'показателей техники полива .применением электромеханических распылителей жидкости. ' ■

Задачи исследования:

обосновать возможность полива дождеванием при безнапорной подаче /лшщкости и целесообразность применения в этих целях электромеханических распылителей с приводом от асинхронных -электродвигателей общепромышленного назначения;

разработать и провести теоретические и экспериментальные исследования механических распылителей, приводимых во .вращение электродвигателями;

оптимизировать основные технологические и конструктивные параметры электромеханических распылителей;

разработать методику расчета .механических распылителей .и провести сравнительный анализ с другими типами распылителей.

Предмет исследования: Технологический процесс полива дождеванием при безнапорной подаче жидкости, осуществляемый Механическими распылителями с приводом от электродвигателей.

Научная новизна

'1. Обосновала возможность полива дождеванием лрл безналорной подаче жидкости к распылителям, целесообразность применения в этих целях электромеханических распылителей, возможность применения ® качестве привода электродвигателей общепромышленного назначения.

'2. Разработана методика исследования и расчета .механического .распылителя новой модификации — кассетного (многодискового) с концентрическими канавками на дисках, позволяющими увеличить производительность, и получены, их ■математические модели. . . - - - - . „--,-•

3. Оптимизированы осномше технологические и конструктивные параметры кассетного распылителя с концентрическими канавками на них.

Практическая значимость: Применение технологии безнапорной подачи жидкости ш распыление ее кассетными электромеханическими распылителями с концентрическими канавками позволяет:

.— регулировать подачу воды, а пропорционально ей — и интенсивность дождя;

— увеличить производительность установки в 2 раза по сравнению с распылителем с гладкнмш дисками, а при той же ..производительности — уменьшить энергоемкость в 1,4... 2 раза;

— получить мелкие капли при угловой скорости 314~' 1! подаче воды до 1,3 м3/ч, диаметром 130...'180 мкм;

— проводить поливы специального назначения (освежительные, противозамороз'кавые и др.), экономить пресную воду, увеличивать норму полива;

— экономить высоконапо'р'ные трубы;

— автоматизировать технологический ¡процесс .полива.

Полученные теоретические зависимости и практические результаты могут быть использованы при разработке перспективной техники полива и создании высокопроизводительных универсальных дождевальных машин.

Реализация результатов исследования

Научно-технический совет Министерства сельского хозяйства и продовольствия Республики Молдова (секция механизации, энергетики и транспорта) рекомендовала к внедрению электромеханические р'аспыл'ители для полива дождеванием при безнапорной подаче жидкости в хозяйствах республики с орошаемыми землями.

Разработанные технологические схемы, установка для аэрозольного полива сельскохозяйственных культур на агро-полигоне, а также результаты теоретических и экспериментальных исследований различных электромеханических распылителей переданы Институту Экологической Генетики АН Молдовы для дальнейших исследований влияния мелко-капельного орошения на урожайность сельхозкультур при наименьшем 'потреблении оросительной воды.

Результаты исследовании были использованы научно-исследовательской лабораторией ЭЛАТ для выращивания сельскохозяйственных культур и грибов.

Апробация работы. Результаты работы докладывались в 1989 г. в Кишиневе та республиканской НТК, посвященной 25-летшо образования Государственного Технического Университета Молдовы и на 4-сш всеооюз-ном совещании по электрической обработке материален в 1990 т. в Кишиневе.

Публикации. По теме диссертационной,работы опубликовано семь печатных работ, получено три авторских свидетельства.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и приложений. Ра'бота изложена иха 189 стр. машинописного текста, содержит 66 рисунков, 16 таблиц, и £3 приложения иа 69 страницах.

Содержание работы:

Во введении обоснована актуальность темы исследования' необходимостью совершенствования техники полива, включающей технологию и технические средства полива, сформулированы практическая значимость и основные »положения, выносимые -на защиту.

В первой главе «Состояние вопроса и задачи исследования» на основе анализа литературных источников выявлены особенности поливе®, дана оценка существующим способам полива.

Основной способ .полива в Молдове — это способ дождеванием — более ЭО^Ьрошае.мых территорий. В то же (время, дождь, выдаваемый ^существующими дождевальными машинами ке в полной мере соответствует предъявленным к ним • агротехническим требованиям, в связи с чем способы и техника полива нуждаются е дальнейшем совершенствовании.

Главными направлениями. являются:

— значительное п&вышение производительности труда и качества полива на основе механизации и автоматизации процесса полива;

— снижение затрат оросительной воды на получение прироста единицы сельскохозяйственной продукции;

— возможность непрерывного обеспечения растений водой в соответствие с ходом их водопотребления;

— 'создание технологий и техники, обеспечивающих наряду с проведением увлажнительных поливов поливы специального назначения (освежительные, противозаморозковые);

— сохранение верхнего плодородного слоя почвы;

— проведение 'комбинированных поливов.

Основными направлениями непосредственно дождевальной техн»ии являются:

улучшение структуры « качества искусственного дождя за счет совершенствования конструкции насадок; снижение металлоемкости дождевальной техники; разработка и осуществление технических решений, позволяющих вносить удобрения вместе с поливной водой, уменьшить влияние ветра на качество дождя;

полная механизация и автоматизация процесса полива; ¡повышение производительности полива за сезон на одного человека обслуживающего персонала;

снижение напорности в оросительной сети с целью экономии высокаяаиорных труб;1

разработка и внедрение агротехнических и мелиоративных приемов и технолотических схем полива, применение которых позволит повысить впитывающую способность почв, качество полива и расширить условия применения дождевальной техники.

В большой море данный вопрос может быть решен при наличии дождевальных аппаратов, регулирующих интенсивность дождя и диаметр капель до мелкодисперсного дождя.

Проведенный анализ .позволяет заключить, что для Молдовы дождевальные аппараты, в зависимости от вида почвы, уклона местности, вида растений, фазы их развития и др. должны обеспечить регулирование интенсивности дождя в соотношении 1:Ф2, диаметра кашель — 1:15, нормы полива 1:117. Существующие дождевальные машины этого не выполняют, более того, данные .параметры у них практически постоянны. Из 'всех возможных распиливающих устройств наиболее полно удовлетворяют этим требованиям вращающиеся механические распылители, распыляющие жидкость при безнапорной ее подаче. Однако, несмотря- на их достоинства, широкого практического применения Для дождевания не получили из-за ряда ¡причин, к которым в первую очередь необходимо отнести их малую производительность, отсутствие теоретического изучения и рекомендаций по ним.

На IX конгрессе по мелиорации и дренажу (Москва 1976 г.) аэрозольное .(мелкодисперсное) орошение было выделено как отдельный вид орошения.

В сочетании с влагозарядковыми поливами мелкодисперсное распыление обеспечивает получение высоких урожаев всех культур .гари экономии воды в несколыко раз.

Однако эти поливы, хотя и имеют определенный эффект -в повышении урожая, не нашли пока широкого применения из-за отсутствия эффективных технических средств. Вопрос может быть'разрешен при.помощи механических распылителей. ядна<ко они Обеспечивают мелкскательный распыл пр.и высоких оборотах дисков. Такие обороты могут быть получены от низкооборотното источника при (помощи мультипликатора, высокочастотными электродвигателями со специальным источником питания, что усложняет конструкцию, или коллекторными двигателями, что снижает надежность привода. Асинхронные электродвигатели, являются наиболее простыми и надежными в эксплуатации, но не .могут быть использованы в этих целях из-за низких оборотов — до 3000 об/ мин, которые не обеспечивают получение мелких капель при больших подача* и относительно малых радиусах дисков.

Проведенный анализ позволил сформулировать целы: задачи исследования.

Во второй главе «Обоснование необходимости совершенствования механических распылителей для дождевания сельскохозяйственных культур и теоретические исследования режимов его работы» с учетом тенденций в орошаемом земледелии, а тао<же агротехнических требований, обоснована необходимость совершенствования механических распылителей для полива.

Проанализированы возможные методы увеличения производительности, уменьшения числа оборотов дисков, предложены новые технические решения. Проведены сравнения между распылителями как однодиоковых, так и кассетных ('многодисковых) с гладкими дисками и с дисками с кенцен-тричеокими канавка.ми на них, а также между гидравлическими распылителями, исследован процесс распыления жидкости при безнал о р-н ой ее подаче.

Известно, что жадность, поданная на вращающийся диск безнапорно, под действием центробежных сил стремится к периферии в виде тонкой пленки, которая у кромки диска но всему периметру разрывается на мелкие капли. . Следовательно, увеличением .периметра (геометрическою места то-

чек срыва) возможно увеличение производительности. С этой целью .исследованы распылители с увеличенным количеством точек срыва, т.е. с концентрическими канавками. . При определенных допущениях, а именно: расстояние между двумя ближайшими радиусами каиа'вок 4Н .величина постоянная, количество жидкости, срываемой с кромок каждой канавки 0 равно между собой, при радиусе диска и количестве канавок, стремящихся к бесконечности, получено:

Р=3- Рк, (1)

где, Р — потребляемая мощность распылителем, индекс к указывает ш .наличие канавок ла дисках.

- (2) У2 _ к '

где, с1 — диаметр .капель.

Однако, так как распределение жидкости на каждую ¡канавку в равных пропорциях труднодостижимо, исследованы кассетные распылители с концентрическим«! канавками, верхние диски у которых являются в то же время доизмельчн-т елями капелек, срываемых с .каждой канавки, позволяющие увеличить производительность увеличением количества дисков.

В результате образования большого 'Количества капелск-спутников, находящихся во взвешенном состоянии, уменьшается количество жидкости, соприкасающейся с дисками, нагрузка на валу и соответственно потребляемая мощность распылителем. Причем потребляемая мощность зависит от местонахождения .кана-вск на дисках: с верхних или с обеих их сторон, Срсднекубический диаметр кашель в этом, случае меньше, чем .для гладких дисков, и -составляет:

с!к~0,55- б, (3)

а благодаря вентиляторному эффекту распылителя (воздушному потоку) эти капли выводятся наружу.

Выявлены отношения между параметрами распылителей ¡с гладкими диадами и с концентрическими канавками и получены зависимости:

Р Р Р' Р' И' ¿к

~рГ' -р-' "рг- тЬ -Т—

где, К' —' условный радиус дисков, необходимый-для получения того же диаметра капель при помощи кассетного

распылителя с гладкими дискам« при тех же остальных параметрах, Р' — мощность, необходимая для получения одного и того же диаметра капель при увеличенном радиусе дисков И', индекс к — указывает на наличие канавок только с верхних сторон дисков, индекс кк — с обеих сторон дисков.

У1 = 0,97-Х+0,031 (4)

где У,=с1к/с1; Х=(?к/р

где ф — подача, — количество жидкости, соприкасающейся с дисками.

У2 = 31 =-\-= (5)

И (сЫё)2 V

У^-Р-^-1___(6)

Рк у,* (У,-0,03) У,—* — °'97 , (7)

Рк У,-о,оз

^ ___1,94

Ркк У14-(У1+0,94)

(8)

Р 1 94

у6= -Я- =-(9)

Ркк У!+0,94

Построены прафижи и определено, что для кассетных распылителей с концентрическими канавками и распылителей с гладкими дисками при с1к = 0,Э5с1 существуют следующие соотношения:

Рк=0,54-Р, (10)

Ркк = 0,71 -Р, (11)

дк=о,54-<э. (12)

Доказана .возможность получения мелких капель при угловой скорости 314 с-1 и применения в качестве привода асинхронных электродвигателей с короткозамкнутьш ротором общепромышленного назначения. Доказана совместимость по механическим характеристикам электродвигателя и рабочего органа.

Обоснован оптимальны и радиус дисков для получения аэрозолей, определены основные конструктивные параметры

распылителя, дальнобойность распылителе в зависимости от высоты расположения распылителя над поверхностью распыла.

В третьей главе «Экспериментальные исследования технологического процесса дождевания электромеханическими распылителями» дается описание лабораторного стенда, системы управления >и дополнительного оборудования, необходимых для проведения экспериментов. Изложена методика эиопери ментального исследования, определения параметров ■ диспергируемой жидкости, а также качества работы распылителей, дается алгоритм обработки данных на ЭВМ, проведены экспериментальные исследования и анализ их результатов, составлены математические модели.

Эксперименты проводились на специально разработанном стенде, -представляющем собой каркас длиной в 3 метра, обшитый по бокам листовой жестью. Внутри стенда, вдоль его длины на тросовых оттяжках с .возможностью регулирования по высоте расположена рама, предназначенная для ус-тансз'та на ней ванночек-'накопителей, -а также исследуемых карточек.

Возле одной из торцовых стен, на отдельной металлической стойке в целях уменьшения влияния дабрации электродвигателя на результаты измерений, смонтирован рабочий орган, представляющий собой электродвигатель, сочлененный со сменными рабочими дисками.

Жидкость на распылитель подавалась из специального резер!вуара и регулировалась посредством специального вентиля.

Для экспонирования карточек был изготовлен гидроэкс-поно.метр с выдержкой времени, пульт управления, позволяющий регулировать им, а также регулировать скорость вращения электродвигателя, измерить частоту вращения вала и энергетические ¡параметры.

Обработка карточек н методика определения параметров диспергированной жадкостн проводились согласно ОСТу 70.6.1—81. «Испытание сельскохозяйственно!"! техники. Опрыскиватели, опыливатели,, машины для приготовления и транспортировки рабочей жидкости. Программа и методы испытаний». - ..

Разработаны и . исследованы одподисксные и кассетные (;4-1дижо1вые) распылители различных модификаций: с гладкими дисками, с концентрическими канавками на дисках как с ре;рхних, так и с обеих сторон дисков при разных рлсстол-

ниях между дисками и кол« чес та ах канавок, и при разных высотах расположения распылителя над поверхностью распыла.

В результате математической обработки на ЭВ'М вычислялись и выдавались на печать следующие показателя:

Общая просмотренная площадь (S); приведенное количество капель (п); вес жидкости (к3); вес жидкости, содержащейся в каждом классе .размеров капель (п к3), т.е. вес жидкости, заключенный в каплях класса; для веса жидкости данного класса размеров капель в %; накопление значения доли веса жидкости для каждого следующего класса (Ь); густота покрытия каплями обрабатываемой поверхности (N): степень покрытия каплями обрабатываемой поверхности (М); среднеарифметический диаметр капель (d); среднеквадратичный диаметр капель (da); среднекубический диаметр капель (с!з); объем кашель in о их размерам (Si).

Программа составлена на языке БЕЙСИК и выполнена на ПП ЭВМ «ЕС 184.3».

Выявлено, что использование однодиоковых распылителей с концентрическими .калевками нецелесообразно из-за грубого выдаваемого распыла. Наиболее оптимальных™ являются кассетные распылители с концентрическими канавками на дисках. Потребляемая мощность кассетными распылителями с концентрическими .канавками до двух .раз меньше, в зависимости от наличия канавок, чем у тех, что с гладкими дисками, причем при регулировании подачи от 0 до 0,33 л/с диаметр капель меняется незначительно — 130... 180 мкм. 'Дальнобойность зависит от высоты расположения распылителей над поверхностью расшила.

■По результатам экспериментов по плану Бокса-Бенкина получены математические модели потребляемой мощности кассетными распылителями и их диаметров капель а закодированной и в натуральных формах.

YW=43+19X,—8,75Х3— 1,5Х1Х84-0,25Х2Х8+

-млзх^+г.звх^+^даз2, (13)

Yd= 175+5,375X,-f-7,75X2—58,125Х3— — 1,75Х,Х,— 15Х,Хв+1,25X2X3-

—13,5Xi2—7,25Х^-И1Х3г, (14)

где Yw j— потребляемая мощность, Вт; Yd — диаметр капель, мкм; Xi — подача (Q = 0,22±0,'ll л/с); Х2 — расстоя-

ние между дисками (Ьдод—16±5 мм); Х3 — количество Канавок (п=0/0, 3/2, 6/5).

Эти уравнения позволили в зависимости от потребляемой мощности и диаметра .капель оптимизировать' конструктивные параметры кассетного распылителя. При максимальной подаче (5=0,'33 л/(с, расстояние между дисками — 19 мм, количество кана'вок — 6/5.

Решением уравнении"! (|3) и (14) при оптимальных значения« количества канавок и расстояния между диадами, максимальной подаче и угловой скорости асинхронных электродвигателей получены потребляемая мощность и диаметр капель, которые равны соответственно 67 Вт н 138 мкм.

В четвертой главе «Технико-экономическое обоснование технологического процесса полива дождеванием при безнапорной подаче жидкости» проведены сравнительные расчеты электрифицированной дождевальной .машины фронтального действия ЭДМФ «Кубань», имеющей наименьший диаметр кашель — 1000 мкм, энергоемкость которой в 2,1...2,3 раза ниже, чем у других широкозахватные машин, предназначенных для полива различных сельскохозяйственных культур на крупных орошаемых массивах с разными распылителями гри одной и той же подаче Р =-'180 л/с (табл. 1).

В (результате проведения технико-экономической сценки вариант с электромеханическими распылителями при безнапорной подаче жидкости имеет преимущественные даннь;е. Годовая экономия эксплуатационных затрат составляет 1351 лей.

Таблица 1

Показатели С насадками С электромеханическими распылителями

Расход води, м3/с 0,18 0,18

Полный напор, м 37 5

Ширина захвата, и 800 800

Длина захвата, м> 12 9

Число распылителей 294 200

! Гнтенсивиость, мм/мин 1,12 1,5

Диаметр капли, мкм 1000 150

Производительность, га/час 1,08 1,08

Норма полива, м3/гп Р/1,7 Р/1,-3

где Р — показатель безнапорного впитывания, зависящий от вида почвы.

П

Разработана методика расчета кассетных распылителей с ко н ц е н Т( Р'И ч-е с к» м и ;к а н а в к а м и.

Расчет таких распылителей заключается в определении конструктивных параметров дисков и выборе электродвигателя.

В качестве заданных параметре® выступают подача , а также целый .ряд коэффициентов и постоянных величин (р, К, о>, а, с и др.).

Наиболее выгодно с экономической точки зрения применять электродвигатели с макси-малиной синхронной угла-"воп скоростью, т.е. о —314

'В этом случае, при любых подачах Р оптимальный радиус дитгов кассетного распылителя К='(9...10)~2 м п;рн условии, что толщина пленки жидкости на дисках Ъпленк» не превышает 1...2 мм. Если данное условие не соблюдается, необходимо увеличить количество дисков N так, чтобы:

Ьпленкн 1 ,п /1С\

- =4..:2 мм. (15)

N

ГДе, Пилении рассчитывается по известной методике.

Количество канавок (п) берется в соотношении шесть канавок сверху и пять канавок снизу при равномерном их распределении на дисках: как с верхней, так и с нижней сторон.

Высота канавок берется на 10...15% больше толщины илен-ки

Ьк= (1Д...1,15) • Ьпленкн (16)

Ширина канавок выбирается по наибольшей возможной подаче О.

1к={4-д/М-Н12-лН-С08,ф, (17)

где 4-р/Ы-1?2-я — радиальная скорость жидкости, ф — угол между горизонталью к вектором скорости —0°, 1 — время, необходимое для опускания пленки жидкости на ее толщину плюс ('Ю...;20)% л равна:

1= .1/11^, (18) ¥ е

где 2 = 9,(8 м/с2, — радиус до первой канавки и равен:

Расстояние 'между дисками:

ЬДоп= " (20)

где, « —угол между касательной к траектории жидкости у кромки канадки и горизонталью, и (ра-вен при со= 314 с-1 70..75°, Бк — расстояние между двумя ближайшими точками ударения жидкости о нижнюю сторону верхнего диска.

Эк— (0,8...0,9) • ДИ, (21)

где АИ — разность между двумя ближайшими радиусами канаве«.

Дальнобойность распылителя:

Э = 5-Ьсоб ф, (22)

где ^'1/ с; Н — высота расположения распылите-

У &

ля над поверхностью распыла, ср — угол между вектором скорости и горизонталыо=0°.

■Мощность р аспылнтеля:

Р=а-р-д-1?а-<о8, W, (23)

где а — к-гг зависящий от наличия канавок на дисках: для гладких дисков а—0/502, для дисков с канавками только с верхних сторон а—0,271, для дисков с канавками с обеих сторон а —0,386,

Диаметр капелек (!« будет:

<1,; —с!|;ср/2,'25 (24)

где, сЗкер равен:

<!к.-р= (<1к1+<1м+...+ йкп+1)/(п-Ь1)==П2^к|/(п+1), (25)

¡-!

где, (1x1 — диаметр капель соответственно от каждой кромки с радиусом Кг, и — количество канавок; 1— конечная кромка диска.

—с—1/ —£_, (26)

Ь V Игр

где 1—1, 2, З...п, или при С канавках с!к будет:

(1к= _с__ Л/ -г-, (27)

2,25.(0 У 0,6-И-р

где с — константа—>2,0 — поверхностное натяжение жидкости.

Количество .дисков N беретеся произвольно в зависимости о,т подачи д гари условии, что при Р/М соблюдаются условия по толщине пленки Ьпленки— (1...2) мм.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ:

Необходимость полива различных сельскохозяйственных культур качественным мелкодисперсным дождем при отсутствии универсальной эффективной поливной техники, предопределила проведение ряда теоретических и экспериментальных исследований, позволяющих сделать следующие выводы.

, 1. Современные напорные дождевальные машины и аппараты сводам дождем не всегда удовлетворяют агротехнические требования полива. Они ограничены в возможностях по регулированию интенсивности и выдаче качественного дождя с нужными кашлями;

2. Наиболее перспективным в энергосберегающих технологиях полива при относительно высоком качестве дождя и меньшем потреблении энергии является процесс безнапорного дождевания электромеханическими распылителями;

3. Установлено, что наиболее эффективными являются кассетные электромеханические распылители с концентрическими канавками на дисках, приводимые в.о вращение электродвигателями общепромышленного назначения с угловой скоростью 314 с-1;

4. Доказана целесообразность применения концентрических канавок с обеих сторон дисков кассетных распылителей для получения мелкодисперсного распыла с диаметром капель 130... 150 мкм;

5. В результате измельчения жидкости концентрическими канавками и доизмельчения кашелек при ударе их о тыльные стороны верхних дисков, благодаря вентиляторному аффекту до 45% жидкости, состоящей из мелких капель-спутников, находящихся ¡во взвешенном состоянии, выводится за пределы распылителя, уменьшая при этом нагрузку на вал двигателя;

6. При оптимальном радиусе дисшв в 90...100 мм, и угловой скорости 314 с-1, на основе математической 'Модели и теоретических исследований, оптимизированы конструктивные параметры кассетного распылителя лри подаче на каждом диске до 0,С9 л/с; количество канавок 6 шт. с верхних сторон диоко.в и 5 — с нижних сторон; ширина их и высота — соответственно 5 и 2 мм; расстояние между дисками 19 м'М.

7. Экспериментальные исследования подтвердили теоретические предпосылки и достаточно высокую адекватность математических моделей расчета- потребляемой мощности, ¡производительности и диаметра • капель распыла механических распылителей. Максимальная погрешность не превышает 7 % ;1

8. Внедрение предлагаемого безнапорного технологического процесса полива дождеванием с электромеханическими распылителями позволит соблюдать агротехнические требования при поливе разных растении на разных фазах их развития, на разных почвах и уклонах местности, получить мелкодисперсный дождь, уменьшить энергоемкость полива на 23%, материалоемкость на 10%, эксплуатационные затраты на 10%. Годовая экономия эксплуатационных затрат составит р351 лей на одну дождевальную машину.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Коваленко Н. П., Волентирь И. М. Методы расчета механических распылителей оросительной воды.— Республиканская НТК, посшящ(енная 25-летаю образования КПИ им. С. Лазо. — Тезисы докладов. — Кшн.: Тип. КПИ им С. Лазо, 1989, с. 71.

2. Коваленко Н. П., Волентирь И. М. и др. Распылитель жидкости А. с. СССР № 1577853 МКИ. В 05 В 3/02 Б И №26, 1990.

3. Волентирь И. М. п др. Распылитель жидкости. А. с. СССР, № 1613179 МКИ. В 05 В 1/26, 3/4 БИ № 46, 1990.

4. Разработка технических средств для моделирования влагообеспеченностн сельскохозяйственных культур на опорно-тестовых участках. Руководитель— к. т. н.КоваленкоН. П. Отчет о научно-исследовательской работе. (Заключительный) № ГР 01880005477,— Кшн.: 1990,— 128 с.

5. Беженарь Г. С., Коваленко Н. П., Волентирь И. М., Пятак В. А. Исследование универсального дискового сельско-

хозяйственного распылителя.—Тезисы докладов 4-го всесоюзного совещания по электрической обработке материалов.— Кшн.: 1990, с. 191...192.

6. Коваленко Н. П., Волентирь И. М. Совершенствование машинной технологии, средств механизации и электрификации процессов в животноводстве. Межвузовский сборник научных трудов КСХИ им. М .В. Фрунзе.— Кшн., 1991, с. 13... 15.

7. Беженарь Г. С., Волентирь И. М., Коваленко Н. П.

Дисковый распылитель жидкости. А. с. СССР № 1759479. МКИ. В 05 В 3/02, 3/12 БИ № 33, 1992.

АННОТАЦИЯ

На основе проведенного анализа литературных источников, а также теоретических и экспериментальных исследований в диссертационной работе обоснована возможность полива дождеванием при безнапорной подаче жидкости усовершенствованием технологического процесса полива дождеванием с применением электромеханических распылителей, обеспечивающего снижение энергозатрат, а также регулирование интенсивности и получение мелкодисперсного дождя.

'Предложена методика экспериментального исследования электромеханических распылителей, выбрана наиболее оптимальная конструкция механических распылителей, обоснована необходимость применения кассетных распылителей с концентрическими канавками на дисках, а также возможность использования в качестве привода асинхронных электродвигателей общепромышленного назначения, оптимизированы технологические и конструктивные параметры.

Проведенный анализ выявил превосходство агротехнических и технико-экономических показателей разработанных кассетных электромеханических распылителей при безнапорной подаче жидкости на них по сравнению с гидравлическими.

Автор защищает:

возможность и целесообразность полива дождеванием при: безнапорной подаче жидкости электромеханическими

распылителями с приводом от асинхронных электродвигателей общепромышленного назначения;

методику теоретической и экспериментальной оптимизации технологических и конструктивных параметров кассетного (¡многодискового) распылителя с концентрическими ка-наюками на дисках;

результаты теоретических и экспериментальных исследований механических распылителей.

REZUMAT

In baza analizei surselor literare çi a cercetârilor çtiinti-fïce teoretice si experimental în tezâ este argurnentatâ po$i-bilitatea utilizariï tehnologiei de irigare pria stropire eu debit de licliid fàrâ presiune perfec(ionînd procesul tehnologic prin iolosirca pulverizatoarelor electromecanice, care permit redu-cerea consumului de energie, asigurînd posibilitatea reglârii intensitá(ii si obfinerea ploii artificíale fin dispersatâ.

Este propusâ metoda de cercetaré experimental^ a pulverizatoarelor electromecanice, e propusâ o construcfie optimalâ a pulverizatoarelor mecanice, demonstratà necesitatea între-buin(ârii pulverizatoarelor cu caseta de discuri canelate concentric si posibilitatea acfionarii lor cu motoare asincrone de uz general, sunt optimizati parametrii tehnologiei çi construc-tivi ai pulverizatorului.

Analiza efectuatâ demonstreazâ predominarea parametri-!or agrotehnici çi tehnico-economici aie pulverizatoarelor elec-Iromecanice cu caseta, la stropire de catre acestea eu debit fará presiune, fatà de cele hidráulico.

SUMMARY

The possibility of overhead sprinkling irigation when water is supplied without pressure, the impovement of technological process of sprinkling dy using of electromechanical sprayer, which ensures regulation of watering intensity, crushing of

water drops and cutting down of energy consumption are substantiated in this master's thesis on the basis of analysis of literature sourses, theoretical and experimental investigations.

A method of experimental investigation of the electromechanical sprayers is proposed; the necessity of using the cassette sprayers with concentric gutters on disks and the possibility of using the electric drive with asynchronous motors of general use are well founded; the most optimal design of mechanical sprayer was selected; their best technological and construction parameters are given.

Superiority of agrotechnical, technical and economical indexes of the elaborated cassette electromechanical sprayers as compared with hydraulic sprayers is demonstrated.