СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ РАСПЫЛИТЕЛЕЙ

Полезная модель относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности, к устройствам для настройки и исследования распылителей.
Известен стенд для испытания и калибровки распылителей АС №41149 [1], имитирующий полевые испытания, который содержит ленточный транспортер с регулируемой скоростью движения и штангу, установленную с возможностью свободного перемещения на гибких гидрокоммуникациях как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскости, и расположенную над «бегущей» поверхностью (транспортером), на которой помещаются карточки для исследования распылителей в соответствии с ОСТом 10 6.1-2000. Согласно методу, описанному в ОСТе 10 6.1-2000, густота покрытия и дисперсность распыла жидкости определяется следующим образом. В качестве рабочей жидкости используют 1...2% раствор нигрозина или другой интенсивный водорастворимый краситель. Густоту покрытия и дисперсность распыла определяют на карточках из мелованной бумаги размерами 50х70 мм, обработанных 3...5% раствором парафина в толуоле (ортоксилоле) для уменьшения растекания улавливаемых капель. При обработке каждую
карточку отдельно погружают в раствор, вынимают из раствора и помещают в сушилку. Перед проведением опытов учетные карточки размещают по соответствующей схеме в зависимости от сельскохозяйственной культуры. После высыхания карточки снимают, аккуратно укладывают и отправляют на анализ.
2
При оценке густоты покрытия обработанной поверхности карточки распределяют по 5 группам в процентном отношении к общему числу карточек по ширине захвата: I - необработанные; II - с густотой менее допустимой по ТЗ; III - с густотой в пределах ТЗ; IV - с густотой более 150 шт/см; V - залитые.
Карточки IV и V группы не анализируют. Густоту покрытия определяют путем подсчета капель на карточках посредством микроскопа. При этом должно быть просмотрено не менее 5 полос длиной 20 мм. Просматриваемые полосы должны располагаться в различных участках карточки. При подсчете капель учитывают просмотренную площадь. Густоту покрытия определяют по формуле:
,
где По - густота покрытия, шт/см;
No - общее число учтенных капель, шт;
2
Fo - просмотренная площадь, см.
Дисперсность осевших капель на карточках определяют следующим образом. Карточки всех повторностей визуально распределяют в процентном отношении на три группы: условно мелкие - до 150 мкм, средние - 150...300 мкм, крупные - свыше 300 мкм.
Из каждой группы крупности анализу подвергают по две характерные карточки для определения массового медианного диаметра капель. При обработке карточек формируется капельная выборка, состоящая из определенного количества измеренных капель, распределенных по классам размеров. Методика определения дисперсности распыла состоит из
обработки карточек, расчетов и статистической обработки полученных результатов. При обработке карточку просматривают полосами длиной L=50...60 мм. Ширину полосы определяют количеством делений миллиметровой сетки. При просмотре фиксируют количество капель в каждом классе размеров капель, количество просмотренных полос для каждого класса размеров капель. Далее проводят математическую обработку полученных результатов.
Результатом испытаний является показатели, основными среди которых являются степень покрытия каплями обрабатываемой поверхности и диаметр капель.
Недостатком данного метода обработки является то, что он основан на использовании ручного микроскопирования, что значительно увеличивает трудоемкость обработки результатов испытаний. Недостатком устройства является отсутствие средства, имитирующего скорость ветра на поле.
Другой метод обработки карточек [2] заключается в том, что после высыхания капель поверхность карточек сканируют на компьютере, увеличивают масштаб изображения и, нанеся миллиметровую сетку на увеличенное изображение, получают информацию для оценки качества работы распылителя. Далее все расчеты ведутся в соответствии с методом по ОСТу 10 6.1-2000, описанном в предыдущем аналоге, но без ручного микроскопирования.
Недостатком данного метода является трудоемкость ручного подсчета. Недостаток устройства такой же, как и в предыдущем аналоге.
Общими недостатками описанных устройств и методов обработки результатов являются: отсутствие средства, имитирующего естественную скорость ветра на поле для получения более точных и объективных данных степени покрытия каплями обрабатываемой поверхности и большая трудоемкость процесса обработки полученных данных.
Целью предлагаемого технического решения является усовершенствование процесса получения объективных результатов
испытаний распылителей (учет влияния скорости ветра на работу распылителя) на стенде АС №41149 и снижение трудоемкости процесса обработки карточек.
Достигается поставленная цель установкой центробежного вентилятора с направляемым воздушным потоком на раме, который имитирует естественную скорость ветра и применения планшетного сканера, компьютера и его программного обеспечения при обработке карточек.
На фиг.1 изображена схема устройства. Стенд состоит из электродвигателя 2, насоса 3 и фильтра 4, соединенных с баком 5 и гидромешалкой 6. Давление, создаваемое насосом, контролируется манометрами 7 и 8, и регулируется регулятором давления 9. Управление устройством осуществляется через пульт управления 10. Жидкость, находящаяся в баке 5, по гидрокоммуникациям 11 поступает к штанге 12 с распылителями 13 и распыливается над столом-классификатором 14, стекает по носикам 15 в мерные цилиндры 16 и по желобу 17 возвращается обратно в бак 5. Штанга с распылителями установлена над «бегущей» лентой 18 на вертикальных стойках 19 регулирования штанги по высоте. На «бегущей» ленте 18 согласно ОСТу 10 6.1-2000 расположены карточки 20. Для имитации ветра в лабораторных условиях на раме 1 установлен передвижной центробежный вентилятор с направляемым воздушным потоком 21, работающий от пульта управления 10.
Работает устройство следующим образом. Для измерения расхода жидкости, угла факела распыла и равномерности распределения рабочей жидкости по ширине захвата испытываемого распылителя штанга 12 помещена над распределительным столом-классификатором 14. Устройство включается на пульте управления 10. Начинает работать электродвигатель 2 и насос 3 через фильтр 4 и регулятор давления 9 подает рабочий раствор из бака 5 с гидромешалкой 6 по гидрокоммуникациям 11 к штанге 12, на которой, с определенным шагом, закреплены распылители 13. Жидкость из распылителя 13 распыливается над распределительным столом-
классификатором 14 и стекает с носика 15 в мерные цилиндры 16. После того, как результаты измерений зафиксированы, жидкость, поворотом мерных цилиндров 16 на 120°, сливается в бак 5 по желобу 17, что уменьшает затраты времени на подготовку нового опыта.
Для измерения диаметра капель и степени покрытия обрабатываемой поверхности, штанга с распылителями помещается над «бегущей» лентой. Штанга 12 располагается на стойке 19 на необходимую высоту обработки над «бегущей» лентой 18. На «бегущей» ленте располагаются карточки 20. Для получения более объективных результатов включается центробежный вентилятор 21 в пульт управления 10 и направляется образовавшийся воздушный поток. Включается электродвигатель 2 и, при установившемся режиме и работающем вентиляторе, рабочая жидкость, находящаяся в баке 5, наносится на карточки при перемещении ленты в горизонтальной плоскости. После высыхания собираются и обрабатываются карточки. Направленный воздушный поток необходим для того, чтобы капли диаметром менее 100 мкм уносились ветром, а не оседали на карточках, искажая результаты. «Бегущая» лента, на которой дискретно расположены карточки, имитирует скорость перемещения агрегата при опрыскивании, а вентилятор - скорость ветра на поле.
После того, как карточки высохли, их сканируют при помощи планшетного сканера, и полученные изображения сохраняют в виде файла графического формата с расширением .bmp.Сканирование производят с помощью программного обеспечения, входящего в комплект сканера. При этом изображение сканируют в черно-белом спектре (в настройках могут быть оттенки серого цвета или черно-белая фотография). Сохраненный в компьютере файл с расширением .bmp, открывают в программе Paint (стандартное программное приложение к операционной системе Windows) и сохраняют как монохромный рисунок с исходным расширением. В ходе такого сохранения из рисунка автоматически удаляется серый оттенок, остается черный и белый оттенки. После чего полученное изображение
сохраняют еще раз в файле с расширением .bmp и с 256-цветным кодированием оттенков серого. В программе для работы с графикой имеющей функцию построения гистограммы (к примеру, программа Adobe Photoshop версии 7.0 или выше) открывают файл с расширением .bmp, имеющим 256-цветное кодирование оттенков серого и строят гистограмму оттенков серого с помощью стандартных инструментов. В программе «Adobe Photoshop» версии 9.0 для этого имеется окно «Гистограмма» (Histogram). На фиг.2 приведены примеры исследуемой карточки и построенной гистограммы. Спектр оттенков делится на 3 области. Первая область показывает количество оттенков в 0-ом уровне (по 256-цветной шкале оттенков серого гистограммы) и отражает содержание черного цвета (на карточке эта часть соответствует площади, покрытой рабочей жидкостью). Она находится в крайнем левом положении на шкале гистограммы. Вторая область показывает количество оттенков в 255-ом уровне (по 256-цветной шкале оттенков серого гистограммы) и дает информацию о содержания оттенков белого цвета (на карточке эта часть соответствует площади, непокрытой рабочей жидкостью). Она находится в крайнем правом положении на шкале гистограммы. Первая и вторая область на гистограмме выделяются на основании отсутствия оттенков серого в переходной части (в диапазоне уровней со 1-го по 254-й (по 256-цветной шкале оттенков серого гистограммы)). Средняя переходная часть на гистограмме соответствует отражению содержания различных оттенков серого цвета. Однако, по выше приведенному методу подготовки черно-белого изображения, содержание оттенков серого в переходной области отсутствует.
На последнем этапе определяют процентное содержание цвета в интересующей области гистограммы. Выделяют на гистограмме область, отражающую содержание черного цвета (в крайнем левом положении на шкале гистограммы количество оттенков в 0-ом уровне по 256-цветной шкале оттенков серого гистограммы), при этом в строке Percentile (Проценты для программы «Adobe Photoshop») отображается информация по
процентному содержанию оттенков черного цвета на всей площади изображения. Это значение (в приведенном примере на рисунке 40,83%) соответствует степени покрытия карточки раствором вследствие обработки. В графическом редакторе точность вычисления содержания оттенков на гистограмме составляет 0,01%, что позволяет повысить точность в сравнении с ручной обработкой по ОСТу 10 6.1-2000.
Предлагаемый стенд для испытания распылителей и метод обработки полученных результатов позволяет увеличить число исследуемых характеристик, которыми оценивается качество работы распылителя, подбирая режимы в зависимости от типа распылителя, на порядок сократить время по обработке карточек и получения результатов. Тем самым обеспечивается полнота исследования различных типов распылителей, и сокращаются трудозатраты.
Литература
1. АС № Голоцуцких В.И. Стенд для испытания и калибровки распылителей: А.с. №41149 (РФ) // Б.И. 2004. №28.
2. Голоцуцких В.И. Результаты сравнительных испытаний распылителей полевых опрыскивателей. В сб.: Агроэкологическая оптимизация земледелия. - Курск: ВНИИЗ и ЗПЭ, 2004. - С.257-259.