Лабораторна робота №12 обприскувачі. Аерозольний генератор

1. Мета роботи: вивчити будову, процес роботи і регулювання обприскувачів та аерозольних генераторів. Ознайомитись з підготовкою їх до роботи.

2. Тривалість заняття – 2 академічні години.

3. Обладнання робочого місця: лабораторна установка на базі обприскувача ОН-400-3, аерозольний генератор РАГ-2, стенд з робочими органами обприскувача, комплект плакатів.

4. Місце проведення заняття: лабораторія №2 ґрунтообробних та посівних машин кафедри с.-г. машин, майданчик (ангар) для зберігання сільськогосподарської техніки.

5. Загальні відомості

Обприскувачі призначені для розпилювання і нанесення отрутохімікатів у дрібнорозпиленому стані на рослини з метою боротьби із шкідниками та хворобами, знищення бур^’янів та для дезинфекції приміщень.

За призначенням обприскувачі поділяються на спеціальні (для обробки садів, виноградників, плантацій хмелю, польових культур) та універсальні. За типом розпилювальних пристроїв розрізняють гідравлічні, вентиляторні та аерозольні обприскувачі, а за способом приведення у дію – ручні, тракторні, автомобільні та авіаційні. Обприскувачі виготовляються ранцеві, причіпні, начіпні, авіаційні та самохідні.

Базовою моделлю вітчизняних серійних штангових обприскувачів є машини серії ОПШ-2000, який випускається в семи модифікаціях, а для вентиляторних обприскувачів – ОПВ-2000. Експлуатуються також штангові обприскувачі ОПШ-15-03, ОП-2000-01, ОМ-630-2, ОМ-320-2, вентиляторні – ОПВ-1200-01, ОУМ-4, ОМ-630, ОМ-320 та ін.

Обприскувачі складаються з робочих та допоміжних органів. До робочих належать насоси, розпилювальні та заправні пристрої, мішалки; резервуар, фільтри, регулятори тиску, всмоктувальна та нагнітальна магістралі, до допоміжних – рама, органи керування і контролю, ходова частина.

Насоси призначені для подавання робочої рідини з резервуара до розпилювального пристрою під тиском, необхідним для розпилення струменя робочої рідини на дрібні краплинки і надання їм певної швидкості, а також для самозаправлення обприскувачів, приготування і перемішування робочої рідини в резервуарі. Польові культури обприскують під тиском 2…10 бар, виноградники і сади 10…20 бар. Насоси бувають гідравлічні і пневматичні. За принципом дії їх поділяють на швидкісні (відцентрові, вихрові) та об’ємні (мембранно-поршневі, плунжерні, поршневі, шестеренні). Залежно від створюваного тиску насоси бувають низького (5…6 бар), середнього (20…25 бар) і високого (до 50 бар) тиску. Вихрові, відцентрові та шестеренні насоси застосовують в обприскувачах з низьким робочим тиском, а мембранно-поршневі, плунжерні, поршневі — в обприскувачах із середнім і високим тиском.

Мембранно – поршневий насос (рис. 12.1, а) складається з корпусу 1, в якому на підшипниках установлено вал 2 з ексцентриком 9, а радіально до осі в корпусі розміщено шість циліндрів 13 з поршнями 12, які з’єднуються з шатунами 11, а вони, у свою чергу, з ексцентриком 9 вала 2 за допомогою голчастих підшипників 10. Над поршнями встановлено мембрани 14, над якими влаштовано клапанні коробки зі всмоктувальними 4 і нагнітальними 6 клапанами, об’єднаними у всмоктувальний 3 та нагнітальний 7 колектори.

Рис. 12.1. Схема роботи насосів:

а – мембранно-поршневого; б – трипоршневого; в – відцентрового; г – шестеренного.

Під час роботи від вала відбору потужності за допомогою карданної передачі в обертання приводиться вал 2 насоса. Ексцентрик 9 через шатуни 11 приводить у зворотно зворотно-поступальний рух поршні 12, які надають мембранам 14 коливного руху, змінюючи робочий об’єм у клапанних коробках. При збільшенні об’єму в кожній коробці відкривається всмоктувальний клапан 4, а при зменшенні – нагнітальний клапан 6.

Оскільки процеси всмоктування і нагнітання рівномірно чергуються по всьому колу обертання ексцентрика, відбувається безперервне рівномірне засмоктування робочої рідини через вхідний канал 15 і рівномірне подавання рідини в нагнітальну магістраль через нагнітальний канал 8.

Тиск робочої рідини в нагнітальній магістралі регулюють за допомогою блока керування і контролюють манометром.

Трипоршневий уніфікований насос (див. рис. 12.1, б) складається з корпусу 1 кривошипно-шатунної групи, клапанної коробки 10 та циліндрів 7.

До кривошипно-шатунної групи належать колінчастий вал 2, що обертається в корпусі 1 на двох шарикопідшипниках, шатуни 3 з металокерамічними вкладишами, повзуни 4, з’єднані з шатунами пальцями і поршні 8 з гумовими манжетами. Для запобігання потраплянню робочої рідини в картер насоса встановлено захисні екрани 5. Циліндри герметизовані прокладками. У клапанній коробці розміщено по три всмоктувальні і напірні клапанні групи. На корпусі насос має заливний, а в днищі зливний отвори, які закриваються пробками. Через вікна на корпусі насоса з поверхонь екранів 5 стікає рідина, яка може просочуватися з циліндрів.

Якщо під час роботи поршень 8 рухається вниз, то відкривається всмоктувальний клапан 9 і рідина надходить із резервуара, якщо він рухається вгору – всмоктувальний клапан закривається, відкривається нагнітальний 12, робоча рідина виштовхується в напірну магістраль.

Відцентровий насос (див. рис. 12.1, в) складається із завиткового корпусу з напірним патрубком, кришки, до центра якої приєднано всмоктувальний патрубок, і встановленого на валу лопатевого колеса.

Під час обертання робочого колеса рідина через всмоктувальний канал 1 надходить до центра колеса 2 і під дією відцентрованих сил відкидається в кільцевий канал, з якого під тиском через напірний канал 3 подається в напірну магістраль.

Шестеренний насос (див. рис. 12.1, г) складається з корпусу 2, в якому обертається дві шестерні – ведуча 4 і ведена 5. У корпусі є всмоктувальний 1 та напірний 3 канали. При обертанні шестерень у западини між зубцями потрапляє рідина і переганяється із всмоктувального каналу в напірний. У кришці насоса встановлено перепускний клапан. Шестеренний насос забезпечує безперервне подавання рідини в напірну магістраль і створює тиск не більше ніж 8…10 бар. Обертаючись в абразивному середовищі, шестерні насоса швидко спрацьовуються, що є істотним недоліком насосів цього типу.

Розпилювальні наконечники (розпилювачі, форсунки) призначені для дозування і диспергування робочої рідини. Розпилювання можна здійснювати гідравлічним (під дією тиску, створюваного насосом), пневматичним (під дією швидкісного повітряного потоку, створюваного вентилятором або компресором) або комбінованим способами, а також під дією на робочу рідину відцентрових сил, що виникають за великої швидкості обертання дисків або сітчастих циліндрів. Всі розпилювачі мають полідисперсний (краплі різних розмірів) спектр розпилу і тільки обертові – монодисперсний (краплі одного розміру).

Польовий відцентровий розпилювач (рис. 12.2, а) створює конусоподібний факел 1…2 м завдовжки з кутом конуса розпилювання 80…98°. Між торцем гвинтового осердя 2 і внутрішньою поверхнею ковпачка 1 утворюється простір-камера завихрення. В процесі роботи рідина, рухаючись під тиском по гвинтовому каналу, набуває обертального руху і виходить крізь сопло ковпачка у вигляді конусоподібної плівки. Під дією опору повітря плівка розпадається на дрібні краплини, розмір яких залежить від інтенсивності завихрення перед виходом із сопла. Чим менші діаметр різьби осердя і діаметр сопла,

Рис. 12.2. Типи розпилювальних наконечників:

а – г – відцентрові відповідно польовий, садовий, типу УН і РЦ; д – вихровий; е – дефлекторний; є – щілинний; ж – пневматичний; з – пневматичний пульверизаційний; і – обертовий дисковий; к – обертовий циліндричний.

тим більшою буде дисперсність розпилювання. Такі розпилювачі застосовують у ранцевих апаратах і обприскувачах для роботи в теплицях і оранжереях.

Садовий відцентровий розпилювач (див. рис. 12.2, б) створює більш потужний і регульований струмінь. У ньому передбачено також можливість регулювання під час роботи відстані від сопла розпилювального диска 5 дозавихрювального осердя 2. Це дає змогу змінювати кут розпилювання. Якщо осердя наближати до диска, то кут конуса і ширина захвату збільшуватимуться, а далекобійність зменшуватиметься.

У тангенціальних розпилювачах типу УН (див. рис. 12.2, в) рідина у камеру завихрення, утворювану диском 5 і заглушкою 11, підводиться по дотичній, унаслідок чого набуває обертового руху, а при виході з сопла розпадається на краплинки.

Вихровий розпилювач (див. рис. 12.2, д) також є різновидом відцентрового. Проходячи через камеру завихрення, рідина виходить крізь сопло розпилювальної шайби, обертаючись у вигляді порожнистого конічного факела. Встановлюючи змінні камери завихрення, за умови однакового типорозміру і постійного тиску можна вдвічі змінювати витрату рідини і отримувати різні кути факела розпилювання (10…90° ).

У дефлекторних розпилювачах (див. рис. 12.2, е) струмінь рідини, виходячи під тиском із сопла круглого перерізу, вдаряється об стінку розміщеного проти нього заглиблення (дефлектора) і подрібнюється на краплинки, утворюючи плоский факел розпилювання.

Дисперсність одержуваного розпилу досить груба, тому такі розпилювачі застосовують для розпилювання рідких добрив.

Щілинний розпилювач (див. рис. 12.2, є) має вихідний отвір у вигляді вузької щілини, яка розширюється в бік виходу рідини. Проходячи під тиском такий отвір, рідина на виході розширюється і розпилюється, утворюючи плоский віялоподібний факел. Дисперсність розпилу у щілинних розпилювачах тонша, ніж у дефлекторних. Завдяки плоскому факелу розпилювання їх застосовують при стрічковому внесенні гербіцидів.

Мішалки призначені для забезпечення сталої концентрації розчину протягом спорожнення резервуара та запобігання осіданню на дно нерозчинних пестицидів. Вони бувають гідравлічними, пневматичними та механічними (лопатевими або гвинтовими).

Гідравлічна мішалка під час роботи подає робочу рідину з нагнітальної магістралі під тиском до жиклера, виходячи з якого підсмоктує рідину з резервуара, перемішуючи її. Гідравлічні мішалки бувають у вигляді штанг з суцільноструменевими насадками або соплами, розміщеними на відстані 25…50 мм над дном бака.

Пневматична мішалка – це труба з отворами, до якої підводиться повітря. Виходячи крізь отвори в резервуар, повітря перемішує рідину.

Лопатева мішалка має вигляд вала із привареними лопатями під певним кутом. Під час обертання вала лопаті перемішують рідину.

Гвинтова мішалка – це трилопатевий гвинт, який, обертаючись з великою швидкістю, інтенсивно перемішує рідину в резервуарі.

Резервуари (баки) призначені для розміщення робочої рідини (в окремих випадках і для її підготовки) та забезпечення робочого процесу обприскувача протягом певного часу. Місткість баків залежить від типу обприскувача та норм внесення, на які він розрахований. При цьому виходять з того, щоб місткості бака вистачало для роботи протягом півзміни або цілої зміни. Форму і розміри баків вибирають з таким розрахунком, щоб у них не було «мертвих зон», в яких міг би накопичуватись осад. У верхній частині бак має горловину з фільтром, у нижній – відстійник зі спускною пробкою. Баки обладнують, як правило, рівнемірами поплавкового типу. Баки малої місткості виготовлюють з поліетилену, великої – з склопластику або поліестера, армованого скловолокном.

Обприскувач ОП-2000-2-01 (рис. 12.3) призначений для обробки польових культур (в тому числі тих, що вирощуються за інтенсивною технологією) пестицидами, а також для внесення рідких комплексних мінеральних добрив (РНД) шляхом поверхневого обприскування.

Робочий процес обприскувача протікає таким чином. Насос 5 засмоктує робочу рідину із бака 16 через розподільник 8 і подає її в регулятор тиску 12. З нього робоча рідина через нагнітальні фільтри 4 поступає на штангу 2. На кожну половину штанги є окремий підвід від окремого фільтра. Надлишок робочої рідини поступає через гідравлічну мішалку 13 в бак 16.

Заправка обприскувача спеціальними підвізними заправочними засобами здійснюється через клапан 14 в кришці горловини бака.

Самозаправка обприскувача проводиться з резервуара 9 власним насосом 5 за допомогою заправочного пристрою 7, технологічно під’єднаного до розподільника 8.

Попереднє приготування робочої рідини та заправка обприскувача легкорозчинними концентрованими сухими і рідкими отрутохімікатами проводиться завантажувальним пристроєм 7 при включеному насосі.

Витрату отрутохімікатів обприскувачем регулюють зміною тиску в нагнітальній магістралі, зміною діаметрів отворів розпилювачів та їх кількістю.

Витрату робочої рідини тракторним обприскувачем за 1 хв. визначають за формулою

, (12.1)

де Q – норма витрати рідини, л/га;

В – ширина захвату обприскувача, м;

V - робоча швидкість агрегати, км/год.

Витрату робочої рідини одним розпилювачем за 1 хв. при роботі з горизонтальною штангою визначають за формулою

, (12.2)

де п – кількість розпилювачів, шт.

Знаючи хвилинну витрату отрутохімікатів через один розпилювач та діаметр вихідного отвору розпилювача за таблицею А1 (дод. А) визначають робочий тиск в магістралі.

Отримані дані необхідно перевірити у стаціонарних умовах. Для цього в резервуар заливають воду, закривають крани нагнітальної магістралі і ежектора, включають передачу і регулюють редукційний клапан на заданий тиск. Після чого відкривають кран нагнітальної магістралі, підставляють під один розпилювач посудину і заміряють кількість рідини, що виливається за 1 хв. Якщо фактична витрата рідини відрізняється від розрахункової, змінюють тиск в магістралі.

Витрату рідини перевіряють на оброблювальній ділянці. У цьому випадку резервуар заповнюють заміряною кількістю води, а після його випорожнення заміряють оброблену площу. Фактичну витрату отримують шляхом ділення кількості витраченої рідини на оброблену площу. У разі потреби здійснюють необхідне коректування витрати рідини шляхом зміни тиску в магістралі.

Аерозольні генератори призначені для боротьби зі шкідниками сільськогосподарських культур, садів, лісосмуг, а також для оброблення складських і тваринницьких приміщень.

Генератор АГ-УД-2 (рис. 12.4) складається із станини, бензинового двигуна УД-2, повітронагнітача 14 з двома фільтрами 15, бензинового бачка 1, компенсатора 3, бензинового пальника 5 з регуляторами температури 4 і 16, камери згоряння 7, жарової труби 8, робочого сопла 9 з розпилювачем 11, приймача з фільтром 12, дозувального крана 10, а також змінного кутового насадка.

З а допомогою двигуна УД-2 приводиться в дію повітро-нагнітач 14, який створює високошвидкісний повітряний потік, що подається в камеру згоряння 7, яка має вигляд ци-ліндричної труби з привареними звуженими конусами і пере-хідниками з фланцями.

Бензиновий пальник 5 з регуляторами температури 4 і 16 установлений на початку камери згоряння і призначений для дозування й розпилювання бензину, утворення паливної суміші, регулювання за допомогою регуляторів 4 і 16 подачі повітря у пальник.

Робочий процес генератора за термомеханічного способу одержання аерозолів відбувається так. Запускають двигун УД-2, при цьому кран 2 пальника і дозувальний кран 10 мають бути закриті. Зменшують частоту обертання вала двигуна до мінімальної і поступово відкривають кран 2 бензинового пальника. Бензин через компенсатор 3 надходить у пальник 5. Одночасно швидкісний повітряний потік надходить у камеру згоряння через кільцеву щілину між дифузором пальника та горловиною камери згоряння. Частина повітряного потоку крізь отвори, величину яких можна змінювати регуляторами 4 і 16, потрапляє в пальник і розпилює бензин. При цьому утворюється паливна суміш, яка на виході з пальника загоряється від запальної свічки 13. Запалювання бензину визначають за звуком або через оглядове віконце 6. Температура газів на виході з пальника становить 1000 °С.

Повітряний потік, що надходить із повітронагнітача, сприяє повному згорянню палива в камері згоряння і частково в жаровій трубі та зниженню температури газів перед випаровувальним соплом до 380…580 °С залежно від режиму роботи генератора.

Після прогрівання камери згоряння протягом 20 с ручкою дистанційного керування відкривають кран 10 подачі пестицидів. Гарячі гази, проходячи через звужене сопло з великою швидкістю (250…300 м/с), засмоктують через розпилювач рідкі пестициди. Повітряним потоком вони розпилюються на дрібні краплини, які під впливом високої температури випаровуються в дифузорі сопла. При виході із сопла парогазова суміш змішується з навколишнім повітрям, охолоджується і конденсується в туман яскраво-білого кольору, що поширюється від сопла генератора на відстань 50…100 м залежно від метеорологічних умов.