Классификация испытаний распределительной системы опрыскивателей сельскохозяйственных культур

КЛАССИФИКАЦИЯ ИСПЫТАНИЙ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ОПРЫСКИВАТЕЛЕЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР

© Герасименко И.В.*, Шошин А.А.*

Оренбургский государственный аграрный университет, г. Оренбург

В статье предлагается классификация испытаний распределительной системы опрыскивателей сельскохозяйственных культур, рассматриваются вопросы, связанные с определением качественных и количественных характеристик процесса внесения рабочей жидкости, а также влияния на них различных внешних факторов.

Эффективность мероприятий по защите растений на сегодняшний день является основным критерием выбора опрыскивающей техники и комплектующих. Технология внесения, особенности объекта обработки, технические возможности насоса и характеристики гидроарматуры, условия окружающей среды являются теми факторами, которые в совокупности определяющим образом влияют на качественные показатели внесения пестицидов. Применение различных распылителей на практике ограничено как метеорологическими условиями, так и агротехническими требованиями. Однако качество обработки будет зависеть не только от технических характеристик, но и от технического состояния компонентов распылительной системы.

Для определения качественных и количественных характеристик распылительной системы опрыскивателей необходимо проведение комплексных исследований, важной составляющей которых является организация испытаний соответствующих объектов.

В соответствии с ГОСТ 16504-81 под испытанием понимается экспериментальное определение количественных и (или) качественных характеристик свойств объекта испытаний как результата воздействия на него, при его функционировании, при моделировании объекта и (или) воздействий [1]. В основе видового многообразия испытаний положены различные признаки, отражающие преимущественно цели и задачи эксперимента.

Научно-практический интерес при изучении влияния различных факторов на процесс опрыскивания представляют:

1. Разработка конструкторско-технологических решений компонентов распылительной системы.

* Старший преподаватель кафедры «Механизация технологических процессов в агропромышленном комплексе», кандидат технических наук.

* Преподаватель кафедры «Механизация технологических процессов в агропромышленном комплексе».

2. Повышение или поддержание на заданном уровне качества обработки.

3. Оценка качественных показателей по установленным критериям.

С целью систематизации и упрощения подхода к определению принадлежности испытаний к той или иной классификационной группе мы предлагаем следующую классификацию испытаний распылительной системы опрыскивателей (рис. 1). В основе данной классификации лежат материалоемкость и технологичность проводимых экспериментальных исследований.

Рис. 1. Классификационная группировка испытаний распылительной системы

Из всех вышеназванных видов испытаний наименьшей информативностью, как правило, обладают экспресс--испытания. На практике они заключаются в основном в определении расходных характеристик распылителей при фиксированном давлении, при помощи мерной емкости или же экспресс-тестеров (рис. 2).

Рис. 2. Определение расходных характеристик распылителей а) с помощью мерного цилиндра и секундомера; б) с помощью экспресс-тестера

Ввиду малой информативности, экспресс-испытания представляют ограниченный интерес для изучения влияния различных факторов на процесс опрыскивания. Применяются они преимущественно для калибровки и выявления изношенных распылителей на штанге опрыскивателя.

К категории производственных испытаний мы предлагаем отнести испытания распылительной системы опрыскивателей, которые проводятся на

60

сельскохозяйственные науки и агропромышленный комплекс

стадии разработки, конструирования, изготовления и сборки рабочих узлов опрыскивателя. В частности, при монтаже распылителей на штангах опрыскивателя, проводятся испытания на выявление неравномерности внесения рабочей жидкости по ширине захвата, позволяющей выбраковывать распылители, не соответствующие расходным характеристикам (рис. 3).

Рис. 3. Производственные испытания распылительной системы опрыскивателя

В ходе проведения производственных испытаний штангу опрыскивателя с распылителями фиксируют на заданной высоте над сборной приемной емкостью, представляющей горизонтальные каналы, которые не сообщаются между собой [2]. По этим каналам жидкость поступает к мерным цилиндрам. По истечении заданного временного интервала необходимо произвести замеры, позволяющие судить о степени неравномерности распределения рабочей жидкости по ширине захвата штанги опрыскивателя (рис. 4). На приведенной схеме показано существенное отклонение расхода рабочей жидкости от нормали 1-1 на участке штанги опрыскивателя B. При этом на участке А отклонение находится в пределах нормы. Для определения степени неравномерности при этом удобно воспользоваться методами математической статистики [3], рассчитав среднеквадратическое отклонение:

где д -расход рабочей жидкости /-м распылителем, л/мин; п - количество распылителей на штанге; д - средний расход, л/мин.

Для того чтобы определить какую долю среднего расхода составляет ее средний разброс, находят коэффициент вариации расхода:

^•100,% Я

Поскольку коэффициент вариации - показатель относительный, его удобнее всего применять для оценки неравномерности распределения рабочей жидкости. Распределение будет равномерным, если коэффициент вариации будет менее 10 % [3]. Повышенное значение коэффициента вариации будет свидетельствовать о том, что распылители не соответствуют техническим требованиям, предъявляемым к технологическому процессу опрыскивания.

Рис. 4. Определение неравномерности распределения рабочей жидкости по ширине захвата опрыскивателя

При проведении производственных испытаний распылительной системы в качестве входных параметров задается высота установки штанги, рабочее давление в системе, расстановка распылителей по ширине захвата. Помимо статических испытаний, когда непосредственно штанга опрыскивателя неподвижна, проводятся и динамические испытания, позволяющие воссоздать реальные условия внесения рабочей жидкости. При этом естественный почвенный рельеф имитируют за счет колебаний штанги в вертикальной плоскости с изменяющейся амплитудой. Такие испытания позволяют с высокой степенью точности определять и корректировать количественные характеристики процесса опрыскивания, поддерживать высокий уровень качества монтируемых компонентов системы, однако они не позволяют судить о некоторых качественных показателях, которые в процессе химической защиты являются весьма существенными. К таким показателям относятся, например дисперсность распыла, отражающая размеры капельных фракций и плотность покрытия обрабатываемой поверхности. Данные показатели определяются в процессе полевых испытаний.

Полевые испытания распылительной системы проводят в соответствии с программой испытаний по ГОСТ Р 53053-2008 [4]. При этом фиксируются

метеорологические условия (температура и относительная влажность воздуха, скорость ветра и направление ветра по отношению к движению машины), рельеф и микрорельеф поля, влажность и твердость почвы и т.д.

Густота покрытия и дисперсность распыла определяется на карточках из мелованной бумаги, обработанных трех-, пятипроцентным раствором парафина в толуоле (ортоксилоле) для уменьшения растекания улавливаемых капель. В качестве рабочей жидкости используют одно-, двухпроцентный водный раствор красителя [4].

На рис. 5 представлена возможная схема проведения испытаний такого типа. При последовательном осуществлении рабочих проходов опрыскивателя, с кратностью, соответствующей регулируемым в ходе испытаний параметрам (как правило, шаг установки распылителей 5", высота установки штанги опрыскивателя к, давление в системе Р, скорость движения агрегата и т.д.) происходит покрытие улавливающих поверхностей.

Рис. 5. Размещение улавливающих поверхностей при проведении полевых испытаний распределительной системы опрыскивателя

Оценка качественных показателей работы опрыскивателя проводится на основе анализа и обработки информации, полученной в ходе эксперимента. Улавливающие поверхности подвергают микроскопированию или сканируют с последующей обработкой при помощи компьютера. По результатам обработки данных можно определить средневзвешенное значение медиан-но-массового диаметра осевших капель [4].

Густоту покрытия можно определить по формуле:

п=N

где N - общее число учтенных капель, шт.;

1—т 2

р - исследуемая площадь, см .

Явными преимуществами проведения полевых испытаний для определения качественных показателей работы опрыскивателей являются доступность, наглядность, полная приближенность к естественным условиям работы. Так, например, улавливающие поверхности можно располагать не только

на поверхности поля, но и на сельскохозяйственных культурах (деревьях, кустарниках и т.п. - в зависимости от условий проведения испытаний) [4].

Существенным недостатком полевых испытаний, безусловно, является повышенная трудоемкость процесса. Зачастую приходится многократно производить настройку опрыскивателя, устанавливая различные режимы, а затем вручную собирать и группировать обработанные карточки, не говоря уже о временных затратах на обработку полученных данных. Кроме этого с каждым введенным изменяющимся фактором (давление, скорость, высота установки и т.д.) возрастает кратность рабочих проходов машины. Поэтому, в зависимости от преследуемых целей, зачастую прибегают к лабораторным испытаниям отдельных компонентов распылительной системы с помощью специальных стендов.

Примером лабораторных испытаний распределительной системы опрыскивателей может служить испытательный стенд, оснащенный устройством сбора жидкости при установившемся испытательном давлении и обычной подаче к распылительным насадкам [5]. В соответствии с ГОСТ ИСО 56821-2004 компоненты стенда (рис. 6) должны соответствовать установленным требованиям, все эксплуатационные характеристики и параметры испытаний должны быть отражены в соответствующем протоколе.

Рис. 6. Примерный вид испытательного стенда при испытании распылительного оборудования

Наличие испытательного стенда, представленного на рис. 6, по ходу проведения лабораторных испытаний позволяет определить равномерность расхода насадок, в зависимости от положения, рабочего давления из установленного диапазона давлений, за фиксированный временной интервал (не менее 60 с.). Также для каждой комплектной насадки измеряют распыленный объем при испытательном давлении с погрешностью не более 1 % [5].

Для определения других качественных показателей при испытании распределительных систем можно воспользоваться дополнительным оборудованием, представленным на рис. 7. Назначение данного устройства заключается в следующем. Регулируя скорость движения транспортера V, имитируют различные скоростные режимы работы опрыскивателя. На ленте транспортера располагают улавливающие поверхности, которые в дальнейшем подвергаются обработке и микроскопированию (сканированию).

Рис. 7. Имитация движения штанги опрыскивателя над обрабатываемой поверхностью с помощью ленточного транспортера

Как видим, несомненным плюсом лабораторных испытаний распределительных систем опрыскивателей является возможность работы в ограниченных пространствах, а также раздельное испытание отдельных узлов. Однако в лабораторных условиях не всегда удается учесть некоторые факторы, которые напрямую воздействуют на качественные показатели работы опрыскивателей в естественных условиях. К ним следует отнести изменяющиеся метеорологические условия, скорость ветра, рельеф, испарение мелких капельных фракций и пр.

Анализируя представленные способы испытаний распределительных систем опрыскивателей сельскохозяйственных культур можно сделать вывод о том, что испытания являются неотъемлемой частью технического прогресса и позволяют вести работы по совершенствованию технологического процесса опрыскивания. В первую очередь для определения количественных и качественных характеристик внесения наиболее подходящими и доступными являются полевые и лабораторные испытания. В то же время эти

испытания наиболее полно отвечают целям и задачам исследований при разработке и совершенствовании конструкторско-технологических решений компонентов опрыскивателя. Для нас особый интерес представляют лабораторные испытания с применением универсальных стендов, позволяющих дать наглядное представление о рабочих параметрах компонентов распределительной системы опрыскивателей с возможностью сравнительного анализа. Мы считаем, что инженерам и специалистам в данной области, имеющим отношение к совершенствованию процесса химической защиты растений, следует уделить повышенное внимание разработке технологичных стендов, учитывающих и позволяющих регулировать факторы внешней среды, а также обладающих высокой информативностью о результатах проводимых испытаний.

Список используемой литературы:

1. ГОСТ 16504-81 Система государственных испытаний продукции. Испытания и контроль качества продукции. Основные термины и определения.

2. Catalog 51 Teejet Technologies [Электронный ресурс]. - Режим доступа: www.teejet.com (дата обращения: 01.02.2013).

3. Зажигаев Л.С. Методы планирования и обработки результатов физического эксперимента / Л.С. Зажигаев, А.А. Кишьян, Ю.И. Романиков. - М.: Атомиздат, 1978. - 232 с.

4. ГОСТ Р 53053-2008 Машины для защиты растений. Опрыскиватели. Методы испытаний.

5. ГОСТ ИСО 5682-1-2004 Оборудование для защиты растений. Оборудование распылительное. Часть 1. Методы испытаний распылительных насадок.

БЕСКОНТАКТНЫЙ ИНЕРЦИОННЫЙ МЕТОД ДИАГНОСТИКИ СОСТОЯНИЯ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ПРИВОДОВ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ТЕХНИКИ

© Фоминых А.М.*

Поволжский государственный технологический университет, г. Йошкар-Ола

Существующие методы измерения суммарного момента инерции и механической мощности гидравлического двигателя имеют большую погрешность измерения, громоздкость аппаратов средств измерения и низкую энергоэффективность. В данной статье описывается предлагаемый нами бестормозной метод инерционного измерения механиче-

* Аспирант кафедры Транспортно-технологических машин.