Универсальный навесной опрыскиватель
UNIVERSAL MOUNTED SPRAYER

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению и может быть использовано при обработке плодовых садов, виноградников, посевов и посадок сельскохозяйственных растений химическими и биологическими препаратами для уничтожения вредных насекомых, сорняков и болезней.
В настоящее время плодовые сады, виноградники и сельскохозяйственные растения обрабатываются против насекомых, сорняков и болезней химическими препаратами различными видами опрыскивателей.
На основе проведенных научных исследований при химической обработке плодовых садов, виноградников и сельскохозяйственных растений ученые подтвердили, что вредные насекомые живут и размножаются на нижней стороне листьев растений, что является значимым фактором, влияющим на эффективность обработки.
Изучив структуру листьев растений, можно увидеть следующее. Листья растений состоят из верхней и нижней поверхности. Верхняя поверхность листьев растений твердая и плохо впитывает в себя жидкие вещества. Нижняя часть листьев шероховатая, пористая, мягкая и хорошо впитывает в себя жидкие вещества. Таким образом, процесс фотосинтеза в растениях происходит, в основном примерно на 90-95% на нижней стороне листьев и на 5-10% на верхней поверхности листьев. Поэтому вредные насекомые живут и размножаются на нижней стороне листьев растений, где для них доступны корм и кислород.
Кандидатом технических наук Джураевым Д. разработана эффективная технология химической обработки плодовых садов, виноградников и сельскохозяйственных растений, в которой обрабатываемые растения по геометрическому и технологическому параметру разделены на три группы:
- высокорослые (высокоствольные) деревья с высотой до 6 метров (абрикосы, яблони, айва и другие);
- посаженные в плантациях с высотой до 3 метров (виноградники, интенсивные сады и другие);
- плотно посаженные сельскохозяйственные растения (хлопчатник, зерновые и другие).
Известен опрыскиватель для химической обработки сельскохозяйственных растений, содержащий емкость для химического препарата в виде жидкости, подключенный к емкости насос для подачи жидкости к распылителям, вентилятор для создания воздушного потока, размещенный в кожухе для направления потока воздуха, установленное на кожухе устройство для смешения жидкости с потоком воздуха и подачи на объект, включающее стойку с распылителями. Съемные устройства для смешения жидкости с потоком воздуха и подачи на объект выполнены сменными для обработки садов высокоствольных деревьев, плантационных садов, плотно засаженных растений средней высоты, плотно засаженных растений большой высоты (Патент UZ № FAP 00857, зарегистрирован 15.11.2013 г.).
Опрыскиватель позволяет обрабатывать все виды выше указанных групп растений путем смены устройства для смешения жидкости с потоком воздуха (насадки). На основании данной технологической схемы разработана конструкция универсального навесного опрыскивателя PJG'-10 (Сертификат №1624417 UZ. SMT. 01. 046-1752869). Опрыскиватель вентиляторного типа PJG'-10 обрабатывает плодовые сады, виноградники и сельскохозяйственные растения с помощью рабочей жидкости (суспензия химических или биологических препаратов), распыляемой воздушной струей, создаваемой вентилятором.
Недостатками известного устройства являются:
1. При работе вращающееся колесо вентилятора через входное окно всасывают наружный воздух. Придавая воздушному потоку кинетическую энергию, лопатки и перемещают его внутри кожуха до выходных окон, расположенных на противоположной стороне кожуха и направляют к насадкам. В технологическом процессе работы во внутреннем пространстве кожуха вентилятора создается определенное давление, которое направляется в выходные окна. Это ведет к увеличению аэродинамических потерь в вентиляторе, в результате чего уменьшается его КПД и производительность.
2. Высокая трудоемкость монтажа и демонтажа сменных устройств для смешения жидкости с потоком воздуха (насадок).
Исходя из анализа недостатков были сделаны следующие выводы:
- для повышения производительности и КПД опрыскивателя параметры вентилятора требуют корректировки;
- для уменьшения аэродинамических потерь воздушного потока в вентиляторе требуется изменение конструкции насадок и кожуха;
- для обеспечения универсальности опрыскивателя требуется создание конструкции универсальной насадки, позволяющей обработку всех видов растений по принятой технологии.
- для снижения материалоемкости и стоимости опрыскивателя требуется корректировка кинематической схемы привода опрыскивателя.
Технической задачей изобретения является обеспечение универсальности, высокой производительности, малой материалоемкости, энергоемкости и стоимости опрыскивателя.
1
2
1
2
1
2
Техническая задача достигается тем, что в универсальном навесном опрыскивателе, состоящем из рамы, емкости, фильтра грубой очистки, насоса, регулятора давления, фильтра тонкой очистки, вентилей, стоек-трубок со штуцерами, распылителей, рабочих органов для смешения рабочей жидкости с потоком воздуха и направления на обрабатываемый объект, вентилятора, привода вентилятора, колесо вентилятора, имеющее цилиндрическую форму в передней части и форму усеченного конуса в задней части в зоне входного окна с лопатками криволинейного профиля и оснащенное обгонной муфтой в ступице, установлено в объединенном внутреннем пространстве кожуха полузакрытого исполнения и рабочих органов с возможностью двухстороннего выхода колеса с лопатками влево и вправо за пределы выходных окон кожуха, в конце выходного окна по направлению вращения колеса установлены делители, на выходных окнах кожуха установлены рабочие органы, содержащие среднюю часть в виде боковин, верхнюю и нижнюю части в виде направителей, выполненные с возможностью трансформирования, где для обработки высокорослых деревьев плодовых садов высотой до 6 метров угол установки α=70…75°, а нижней - α=10°, для обработки интенсивных плодовых садов высотой деревьев до 3 метров и виноградников угол раскрытия верхней части равен α=32…36°, а нижней части - α=32…36°, для обработки плотно засаженных сельскохозяйственных растений угол раскрытия верхней части равен α=0°, а нижней части - α=10°, на выходах которых установлены стойки-трубки с распылителями.
На фиг. 1 представлен общий вид разработанного универсального навесного опрыскивателя с установленным рабочим органом для обработки высокорослых деревьев плодовых садов высотой до 6 метров (вид сзади), на фиг. 2 - кинематическая и гидравлическая схемы устройства, на фиг. 3 - общий вид вентилятора, на фиг. 4 - вид по А по фиг. 3, на фиг. 5 - общий вид рабочего органа для обработки высокорослых деревьев плодовых садов с высотой до 6 метров, на фиг. 6 - вид Б по фиг. 5, на фиг. 7 - общий вид рабочего органа к опрыскивателю для обработки плодовых садов высотой деревьев до 3 метра и виноградников, на фиг. 8 - вид В по фиг. 7, на фиг. 9 - общий вид рабочего органа к опрыскивателю для обработки плотно засаженных сельскохозяйственных растений, на фиг. 10 - вид Г по фиг. 9.
Универсальный навесной опрыскиватель состоит из рамы 1, емкости 2, фильтра грубой очистки 3, насоса 4, регулятора давления 5, фильтра тонкой очистки 6, вентилей 7, стоек-трубок 8, 9, 10 и 11, 12, 13 со штуцерами, распылителей 14, рабочих органов 15 для смешения рабочей жидкости с потоком воздуха и направления на обрабатываемый объект, вентилятора 16, привода 17 вентилятора 16. Колесо 18, имеющее цилиндрическую форму в передней части и форму усеченного конуса в задней части в зоне входного окна 19 с лопатками 20 криволинейного профиля и оснащенное обгонной муфтой в ступице, установлено в объединенном внутреннем пространстве кожуха 21 полузакрытого исполнения и рабочих органов 15 с возможностью двухстороннего выхода колеса 18 с лопатками 20 влево и вправо за пределы выходных окон 22 кожуха 21. Со стороны цилиндрической части колеса 18 лопатки 20 закреплены на плоском диске круглой формы, а со стороны усеченного конуса - на коническом кольце (фиг. 4). Ступица колеса 18 оснащена обгонной муфтой. Колесо 18 с лопатками 20 установлено в объединенном внутреннем пространстве кожуха 21 и рабочих органов 15. В конце выходного окна 22 по направлению вращения колеса 18 установлены делители 23. На выходных окнах 22 кожуха 21 установлены рабочие органы 15, содержащие среднюю часть 24 в виде боковин, верхнюю 25 и нижнюю 26 части в виде направителей, изготовленные из листового материала и выполненные с возможностью трансформирования. На выходах рабочих органов 15 установлены стойки-трубки 8, 9, 10, 11, 12, 13 с распылителями 14.
Рама 1 представляет собой цельную сварную конструкцию, выполненную с возможностью соединения с навесным устройством агрегатируемого трактора. На раме 1 установлена емкость 2 для набора воды, химического препарата и приготовления рабочей жидкости (суспензии). На раме 1 установлены фильтр грубой очистки 3 для очистки рабочей жидкости, насос 4 для создания требуемого давления в нагнетательной системе, регулятор давления 5 для создания, регулирования и поддерживания требуемого давления рабочей жидкости в нагнетательной магистрали, а также для подачи избыточной рабочей жидкости обратно в емкость 2 опрыскивателя для постоянного перемешивания и обеспечения однородной концентрации рабочей жидкости в емкости 2, фильтр тонкой очистки 6 для окончательной очистки рабочей жидкости. К нагнетательной магистрали через индивидуальные вентили 7 подсоединены стойки-трубки 8, 9, 10, 11, 12, 13, закрепленные на выходах средней 24, верхней 25 и нижней 26 частей рабочего органа 15, на которых с определенным шагом на одной оси расположены штуцеры с присоединенными распылителями 14.
Привод 17 вентилятора 16 (фиг. 2) содержит карданный вал, присоединяемый к ВОМу трактора, и клиноременную передачу, соединенную с валом вентилятора 16.
Для обоснования конструктивных параметров устройства на фиг. 3 и фиг. 4 приняты следующие рекомендации.
0
0
Диаметр D колеса 18 рекомендуется принимать в зависимости от требуемой производительности на основании расчетов по известным методикам в соответствии с ГОСТ 10616-2015 в пределах D=560-900 мм. Для вентиляторных опрыскивателей диаметр D входного окна 19 колеса 18 рекомендуем принимать в зависимости от диаметра D колеса 18 вентилятора 16 по выражению D=(0,55…0,57)D. Полученное значение округляется до ближайшего большего целого числа и принимаются.
0
1
1
Лопатки 20 криволинейного профиля установлены на колесе 18 под углом α=10…15° к радиусу от центра с изгибом назад против вращения. Ширина лопатки 20 на входе воздушного потока в колесо 18 (фиг. 4) составляет b=(0,48…0,52)D, а на выходе b=(0,74…0,76)b. Полученные значения b и b округляются с запасом до ближайшего большего числа.
0
0
0
max
min
0
Расстояние L (фиг. 3) между выходными окнами 22 кожуха 21 вентилятора 16 меньше, чем диаметр D колеса 18 и больше, чем диаметр D входного окна 19, то есть D>L>D. Максимальное и минимальное значения L определяются в зависимости от диаметра D колеса 18 и диаметра D входного окна 19 по выражениям L=(0,74…0,76)D и L=(1,15…1,18)D. При таких конструктивных параметрах кожуха 21 обеспечивается двухсторонний выход колеса 18 за пределы выходных окон 22 вентилятора 16.
1
0
1
0
Диаметр D входного окна 27 кожуха 21, равный диаметру D вершины усеченного конуса в задней части колеса 18, т.е. D=D.
1
0
Диаметры D, D принимают для конкретного условия на основании расчета с конструктивными соображениями.
2
2
Диаметр D кожуха 21, имеющий постоянное значение от центра вращения, в зависимости от диаметра колеса D составляет D=(1,14…1,21)D (фиг. 3).
0
1
Ширину b кожуха 21 определяют в зависимости от ширины лопатки b по выражению b=(1,15…1,25)b.
3
1
Ширину b окна на выходе рабочего органа 15 принимают в пределах b=80…100 мм.
На левом и правом выходных окнах 22 кожуха 21 установлены одинаковые по форме и размерам рамки 28, изготовленные из угольника, с отверстиями 29 на торцевых сторонах для установки одинаковых рабочих органов 15. Ширина рамки 28 равна ширине кожуха 21. Высота рамки 28, зависящая от диаметра D колеса 18, составляет h=(1,14…1,19)D.
В кожухе 21 (фиг. 3) в конце выходного окна 22 по направлению вращения колеса 18 установлены делители 23 для разделения и направления воздушных потоков от выходных окон 22 к рабочим органам 15. Величина зазора S между колесом 18 и делителем 23, влияющая на производительность вентилятора 16, составляет S=10…15 мм.
Для обеспечения прочности конструкция кожуха 21 изготовлена цельной сварной.
Рамка 30 рабочего органа 15 изготовлена из угольников по размерам рамки 28. Парные боковины средней части 24 одними концами соединены с рамкой 30, а другие концы установлены так, что сечение канала симметрично сужается к выходу. Это обеспечивает устойчивое движение, выход воздушного потока из рабочего органа 15 и направление на обрабатываемые растения.
Верхняя 25 и нижняя 26 части изготовлены в виде спаренных между собой соединенных секторов, копирующих формы боковин средней части 24 и соединенных посредством шарниров 31 со средней частью 24 с возможностью поворота относительно средней части 24.
1
2
Верхняя часть 25 рабочего органа 15 выполнена с возможностью изменения положения установки, обозначенные α, а нижняя часть 26 относительно средней части 24 под углом α в зависимости от высоты и густоты обрабатываемых растений.
1
1
2
Для обработки высокорослых деревьев плодовых садов высотой до 6 метров угол установки α верхней части 25 равен α=70…75°, а нижней части 26 - α=10° (фиг. 5).
1
2
Для обработки интенсивных плодовых садов высотой деревьев до 3 метров и виноградников угол раскрытия верхней части 25 равен α=32…36°, а нижней части 26 - α=32…36° (фиг. 7).
1
2
Для обработки плотно засаженных сельскохозяйственных растений, угол раскрытия верхней части 25 равен α=0°, а нижней части 26 - α=10° (фиг. 9).
Универсальный навесной опрыскиватель работает следующим образом.
Опрыскиватель присоединяют к навесному устройству трактора, а карданный вал - к ВОМ у трактора. Емкость 2 заполняют водой с добавлением установленной нормы препарата, после чего включают ВОМ трактора для приготовления рабочей жидкости (суспензии). При включении ВОМ трактора приводятся в рабочее движение вентилятор 16 и насос 4. Клиноременная передача, имеющая меньшую массу и стоимость по сравнению с редуктором, предохраняет механизмы привода вентилятора от ударных воздействий при включении ВОМа трактора. Насос 4 всасывает рабочую жидкость из емкости 2 через грубый фильтр 3 и рукава, создавая требуемое давление в нагнетательной магистрали, и подает ее через регулятор давления 5, тонкий фильтр 6, вентили 7 к стойкам-трубкам 8, 9, 10, 11, 12, 13 и распылителям 14. С помощью регулятора давления 5 создается и регулируется требуемое давление рабочей жидкости в нагнетательной магистрали, а избыточная рабочая жидкость обратно направляется в емкость 2 опрыскивателя для постоянного перемешивания и обеспечения однородной концентрации рабочей жидкости в емкости 2. При работе колесо 18 вентилятора 16 всасывает воздух через входное окно 19. Воздушный поток создается в объединенном внутреннем пространстве вентилятора 16 и рабочих органов 15 и через выходы рабочих органов 15 направляется на обрабатываемые растения. Форма усеченного конуса колеса 18 в задней части позволяет увеличить напор воздушного потока на выходных окнах 22 кожуха 21 и увеличить дальность распространения препаратов в пространстве. При такой работе внутренние аэродинамические потери уменьшаются, в результате чего повышаются КПД и производительность вентилятора 16. Распылители 14 производят мелкодисперсное распыление рабочей жидкости в проходящем через рабочие органы 15 воздушном потоке, который направляется на обрабатываемые растения.
1
2
Технологическую регулировку углов установки α и α верхней части 25 и нижней части 26 рабочего органа 15 опрыскивателя выполняют в следующей последовательности.
1
2
Верхнюю часть 25 поворачивают и устанавливают по отношению к средней части 24 под требуемым углом α (фиг. 5, 7, 9). Нижнюю часть 26 таким же образом устанавливают под углом α (фиг. 5, 7, 9). Установленное положение верхней 25 и нижней 26 частей относительно средней части 24 закрепляют фиксаторами (условно показаны в виде отверстий).
Обгонная муфта, установленная в ступице колеса 18 и передающая вращение только в одном направлении, предохраняет элементы трансмиссии трактора и привода вентилятора от перегрузок, возникающих от сил инерции вращающегося колеса 18, при выключении ВОМа трактора.
Предлагаемые технические решения обеспечивают выполнение агротехнических требований при химической и биологической обработке высокорослых деревьев плодовых садов высотой до 6 метров, интенсивных плодовых садов высотой деревьев до 3 метров и виноградников, плотно засаженных сельскохозяйственных растений, на выходах которых установлены стойки-трубки с распылителями, а именно, равномерность распределения установленной нормы на поверхности растений от их подножия до верхушки по всему объему растения.
Универсальный навесной опрыскиватель обеспечивает универсальность, высокую производительность, малую материалоемкость, энергоемкость, стоимость и трудоемкость технологических регулировок опрыскивателя.