Общее устройство опрыскивателей

Опрыскиватели предназначены для уничтожения вредителей, возбу­дителей болезней, сорняков путем нанесения на растение жидких мелкораспыленных ядохимикатов.

Типовой технологический процесс опрыскивателя заключается в следующем. Рабочая жидкость непрерывно перемешивается в баке машины с целью сохранения ее однородного состава и под давлением выбрасывается на растение в мелкораспыленном виде.

Основные базовые сборочные единицы опрыскивателей унифи­цированы. Путем их разного сочетания и применения дополнитель­ных рабочих органов созданы различные модификации опрыскива­телей.

Основные сборочные единицы опрыскивателя: насос, перемешива­ющее устройство, регулятор давления, распыливающее и заправочное устройства.

Насосы служат для подачи рабочей жидкости в напорную коммуникацию и создания давления, необходимого для распыливания жидкости и сообщения ее частицам определенной скорости. Насосы используются также для самозаправки, подготовления и перемешивания рабочей жидкости в напорной коммуникации. На опрыскивателях устанавливают поршневые, центробежные, шестеренчатые и роторные насосы. Основными характеристиками насоса являются подача (л/мин) и создаваемое давление (МПа).

Мешалки предназначены для непрерывного перемешивания рабо­чей жидкости, чтобы не допустить расслоения эмульсии или осажде­ния твердых частиц в суспензии.

Гидравлическая мешалка (рис. 7.6, а) снабжена корпусом 1 со смесительной камерой и соплом 2. Мешал­ку присоединяют к патрубку бака опрыскивателя при по­мощи втулки 3. Ядохимикат, накачиваемый в бак, выхо­дит из сопла с большой ско­ростью, и в баке образуется турбулентное движение жид­кости.

Рис. 7.6. Мешалки опрыскивателей: а – гидравлическая;

б – винтовая; 1 – корпус; 2 – сопло; 3 – втулка; 4 – вал; 5 – винт

На валу 4 винтовой мешалки (рис. 7.6, б) закреплен винт 5, который, вращаясь с большой скоростью в баке опрыскивателя, создает потоки жидкости, непрерывно перемешивающие содержимое.

Рис. 7.7. Сдвоенный регулятор давления: 1 – манометр; 2 – колпачок; 3 – диафрагма; 4 – корпус демпфера; 5 – фильтр; 6 – коробка; 7 – пре­дохранительный клапан; 8 – регу­лировочный винт предохранитель­ного клапана; 9 – пломба; 10 – маховичок; 11 – регулировочный винт редукционного клапана; 12 – тарелка; 13 – пружины; 14 – ре­дукционный клапан; 15 – седло клапана; 16 – отверстие для венти­ля эжектора; 17 – отверстие для выхода ядохимиката

Регулятор давления выравнивает давление жидкости в напорной коммуникации опрыскивателя. Сдвоенный регулятор давления составлен из редукционного 14 (рис. 7.7) и предохранительного 7 тарельчатых клапанов. Пружины 13 прижимают клапаны к сед­лам 15. Ядохимикат проходит сквозь цилиндрическую сетку фильтра 5 в коробку 6 и выходит из нее через отверстие 17 в распыливающее устройство. Как только давление жидкости в коробке 6 превысит заданное, редукционный клапан 14 открывается и избыточная жидкость сбрасывается в бак.

Редукционный клапан устанавливают на требуемое давление винтом 11. Предохранительный клапан регулируют винтом 8 на максимальное давление (2 МПа) и пломбируют.

Регулятор давления снабжен демпферным устройством в виде колпачка 2 и диафрагмы 3, изолирующим манометр от действия ядохимиката.

Регулятор расхода жидкости снабжен редукционно-предохранительным 4 (рис. 7.8, а) и дроссельным 6 клапанами. Жидкость от насоса поступает в полость В, а из нее при открытом клапане 6 в полость А и далее в штангу.

Рис. 7.8. Схемы регулятора расхода жидкости и пульта управления: а – регулятор расхода жидкости; б – пульт управления; 1 – регулировочный винт; 2 – пружина; 3 – манометр; 4, 6, 7 – клапаны; 5 – корпус; 8 – гидроцилиндр

Давление в полости В зависит от степени сжатия пружины 2. Клапан 4 периодически открывается, пропуская избыток жидкости в резервуар, и поддерживает в полости В установленное давление. Давление в полости А и подача жидкости к штанге зависят от размера кольцевого зазора между клапаном 6 и его седлом. Этот зазор регулируют винтом 1. Давление в полости А и штанге контролируют по показаниям манометра 3.

Пульт управления снабжен редукционно-предохранительным 4 (рис. 7.8, б), дроссельным 6 и отсечным 7 клапанами. Назначение и принцип действия клапанов 4 и 6 аналогичны описанным ранее. Отсечный клапан служит для включения и отключения подачи жидкости к штанге. Клапан 7 соединен с поршнем гидроцилиндра 8, включенного в гидросистему трактора. Гидроцилиндр открывает и закрывает клапан 7.

Под действием распыливающих наконечников (распылителей) струя жидкости принимает форму сплошного или полого конуса, веера, сплошной пленки.

Распылители – наиболее ответственные части опрыскивателя, от правильного подбора которых зависит равномерность нанесения химиката на растение. Их размещают на трубах-коллекторах распределительных систем, в которые насос нагнетает рабочую жидкость. В коллекторах выполнены отверстия, через которые жидкость поступает в полость распыливающей головки (рис. 7.9, а, б) или ниппеля 9 (рис. 7.9, г), закрепленных на трубе-коллекторе 2. К головкам или ниппелю 9 колпачком 4 присоединены вкладыши 3 распределителей, снабженных отверстиями для распыла жидкости. Распыливающие головки снабжены отсеченным клапаном 6. При нормальном давлении в напорной магистрали жидкость поднимает клапан, проходит через фильтр, вкладыши 3 распределителя и в дискергированном виде наносится на объект обработки.

Рис. 7.9. Распыливающие наконечники опрыскивателей: а, б – распыливающие головки; в – дефлекторный наконечник; г – полевой; д – центробежный унифицированный; е – садовый; ж – щелевой; з – центробежно-дисковый; и – дисковый с электрозарядкой капель; 1 – скоба; 2 – коллектор; 3, 12 – вкладыши; 4, 20 – колпачки; 5, 17 – корпуса; 6 – клапан; 7 – поворотная обойма; 8 – каналы;

9 – ниппель; 10 – сердечник; 11 – резиновая прокладка; 13 – дефлектор; 14 – вставка; 15 – труба; 16 – шток; 18 – сердечник; 19 – сменные дозирующие шайбы; 21, 22, 25, 26 – диски; 23 – крышка (кожух); 24 – двигатель; 27 – источник высокого напряжения; 28 – трубопровод

В момент выключения подачи жидкости в напорную магистраль (на краю поля и остановках) давление в коллекторе 2 снижается, клапан 6 под действием пружины закрывает проход жидкости к распылителю и предотвращает тем самым самопроизвольное вытекание жидкости и загрязнение окружающей среды.

Одинарная распылительная головка (рис. 7.9, а) имеет один распылитель, а комбинированная (рис. 7.9, б) – два, три или четыре. Поворотом обоймы 7 на корпусе 5 один распылитель устанавливают в нижнее рабочее положение до совмещения его канала 8 с выходным отверстием корпуса 5. Применение таких головок сокращает время на перестройку опрыскивателя на новый режим работы.

По конструкции вкладышей и принципу действия различают распылители полевые, центробежные, щелевые, дефлекторные, эжекционные, центробежно-дисковые и дисковые с электрозарядкой капель.

Дефлекторный распылитель устроен так. В корпусе 5 (рис. 7.9, в) просверлен цилиндрический канал 8 для выхода ядохимиката. На пути струи находится шайба-отражатель (дефлектор) 13. Ударившись о шайбу, жидкость растекается по ее поверхности, образуя плоскую пленку, распадается на капельки и образует плоский факел распыла.

Полевой распылитель (рис. 7.9, в) составлен из пластмассового колпачка 4 с выходным отверстием и сердечника 10 с винтовой канавкой. Диаметр отверстия колпачка 1,5 и 2 мм.

Колпачки, предназначенные для работы при давлении выше 0,5 МПа, армируют металлокерамическими вставками. Полевые наконечники образуют струю распыленного ядохимиката длиной 1...2 м. Их используют при опрыскивании низкорослых культур.

Унифицированный центробежный распылитель образован из капронового корпуса 5 (рис. 7.9, д), армированного ниппелем из нержавеющей стали, и вставки 14 из твердого сплава с выходным отверстием.

Канал для поступления ядохимиката расположен в корпусе 4, входит в конусную камеру завихрения по касательной к ее диаметру. В результате завихрения жидкость выходит из наконечника пустотелой струей, снаружи образуется полый конус в виде тонкой пленки, распадающейся на мелкие капельки.

Садовый наконечник (рис. 7.9, е) применяют для опрыскивания высоких деревьев, для чего необходима сильная струя и, следовательно, повышенное давление в нагнетательной магистрали. Сердечник 18 наконечника имеет винтовую нарезку, поэтому проходящая под давлением жидкость приводится во враща­тельное движение. Выйдя из отверстия шайбы 19, ядохимикат распы­ляется, образуется конусообразный факел. Дальность распыла воз­растает с повышением давления в магистрали. Садовые наконечники используют при давлении 2...2,5 МПа. Расход жидкости регулируют установкой шайб с различными диаметрами отверстий. Обычно садовым наконечником оборудуют брандспойт.

Щелевой распылитель (рис. 7.9, ж) снабжен распыливающим вкладышем 12, отверстие в котором выполнено в виде узкой щели, расширяющийся в сторону выхода жидкости. Проходя под давлением через такое отверстие, жидкость распыливается, образуя плоский факел расплыва в форме веера с углом α, равным 80…120º. Щелевые распылители дают грубую дисперсность распыла (приблизительно 300 мкм), но обеспечивают высокую равномерность распыла по ширине захвата. Поэтому их применяют для сплошного или ленточного внесения гербицидов, располагая распылитель так, чтобы плоскость факела распыла была поперек направления движения агрегата и составляла с ним угол 80…85º.

Центробежно-дисковый распылитель (рис. 7.9, з) представляет собой вращающуюся головку, составленную из одной, двух и более пар дисков 21 и 22. Каждая пара дисков образует между собой узкий канал шириной 2,5 мм. Жидкость по напорной магистрали поступает в центр диска 21, под действием центробежной силы перемещается по каналу к наружным кромкам дисков и дробится на капли диаметром 60…150 мкм. Такие распылители применяют на вентиляторных мало- и ультрамалообъемных опрыскивателях, обеспечивающих внесение жидких химикатов дозой от 1 до 100 л/га.

Дисковый распылитель с электрозарядкой капель (рис. 7.9, и) снабжен распыливающим конусным диском 25, индуцирующим диском – электродом 26, включенным в сеть источника высокого напряжения 27, и подводящим трубопроводом 28. Жидкость по трубопроводу 28 подается на внутреннюю поверхность вращающегося диска 25, под действием центробежной силы перемещается к наружной кромке и дробится на мелкие капли. В момент отрыва от диска капли получают электрический заряд. Заряженные частицы движутся по силовым линиям электрического поля, генерируемого вращающимся электродом, и надежно осаждаются на листовой поверхности растений. Заряженные частицы меньше сносятся ветром.

Распределительные устройства опрыскивателей (штанги, брандспойты, вентиляторные системы) служат для распыливания ядохимиката и направления распыленной струи на обрабатываемый объект.

Опрыскиватели оборудуют горизонтальными, вертикальными и арочными распределительными штангами.

Горизонтальные штанги верхнего распыла и ярусные используют для опрыскивания полевых культур.

Трубчатая полевая штанга 1 (рис. 7.10) верхнего опрыскивания расположена горизонтально поперек направления движения машины. Штанга составлена из нескольких секций, соединенных шарнирно. К штанге приварены штуцера для крепления распылителей. Концы штанг опираются на самоустанавливающиеся колеса и удерживают­ся тросовыми расчалками.

Рис. 7.10. Распределительные устройства опрыскивателей: 1 – штанга верхнего опрыскивания; 2 – двухъярусная штанга; 3 – трехъярусная штанга; 4 – вертикальная штанга; 5 – арочная штанга; 6 – вентиляторный распределитель

Для опрыскивания наружной и внутренней поверхностей растения служит двухъярусная штанга 2. В ней верхний ярус распылителей размещен в горизонтальной части, а нижний – в трубчатых подвесках у поверхности почвы. Угол наклона распылителей можно регулировать.

Трехъярусная штанга 3 снабжена дополнительным средним ярусом распылителей, предусмотрено изменение угла их наклона.

Вертикальная штанга 4 служит для опрыскивания высокорослых растений (виноградников, хмельников, кустарников). Штанга составлена из двух трубчатых вертикальных секций, к кото­рым можно присоединить верхнюю секцию для опрыскивания верху­шек растений. Для обработки нижних частей растений около почвы к вертикальным штангам прикреплены гибкие шланги с распыли­телями.

Арочная штанга 5 составлена из высоко расположенных горизонтальных труб с распылителями и двух-четырех пар вер­тикальных труб с распылителями, опущенных от горизонтальных труб в междурядья. Для опрыскивания прикорневых частей расте­ний нижние части секций оснащены гибкими шлангами с распыли­телями.

Рис. 7.11. Брандспойт: 1 – крышка; 2 – распыливающая шайба; 3 – резиновая шайба; 4 – завихритель; 5 – головка наконечника; 6 – стабилизатор; 7 – шток;

8 – труба; 9 – тройник; 10 – штуцер; 11 – уплотнительные кольца; 12 – рукоятка; 13 и 14 – штифт и шплинт; 15 – ниппель

Вентиляторный распределитель 6 представляет собой механический распылитель, около которого расположено сопло мощ­ного вентилятора. Воздушный поток дополнительно распыляет ядо­химикат и уносит его на значительное расстояние. Скоростной поток распыленного ядохимиката глубже проникает в загущенную крону.

Брандспойт (рис. 7.11) предназначен для опрыскивания вручную молодых садов, одиноких деревьев, различных посадок. Основой его служит труба 8, на одном конце которой закреплена го­ловка 5 наконечника, на другом – тройник 9. В трубе находится шток 7, на котором закреплена рукоятка 12 с внутренней винтовой нарезкой. Рукоятка навинчена на штуцер 10, конец которого ввернут в тройник 9. На штоке 7 закреплен завихритель 4 с винтовыми кана­лами и резиновой шайбой 3. Наконечник перекрыт шайбой 2 с отвер­стием для прохода ядохимиката, шайбу удерживает крышка 1.

Образовавшееся пространство между распыливающей шайбой 2 и завихрителем 4 называется камерой завихрения. Длину ее и, следовательно, вместимость регулируют вращением рукоятки 12, на­винчивая ее на штуцер 10 и тем самым перемещая шток 7 и завих­ритель 4.

С приближением завихрителя к распыливающей шайбе факел распыла становится шире и короче, дисперсность ядохимиката возрастает, расход сокращается. В зависимости от давления в нагнетательной системе и диаметра отверстия распыливающей шайбы высота струи может достигать 7...12 м. Чтобы прекратить опрыс­кивание, поворачивают рукоятку до отказа, и резиновая шайба 3 закрывает отверстие распыливающей шайбы 2.

Ядохимикат подается к брандспойту через рукав длиной 10 м, присоединяемый к ниппелю 15. Прилагаются сменные распыли­вающие шайбы с отверстиями диаметром 3, 4, 5 и 6 мм.

Рис. 7.12. Жидкоструйный эжектор для заправки закрытой струей: 1, 6 – рукава; 3 – камера смешивания; 4 – корпус; 7 – сопло

Брандспойтами комплектуются опрыскиватели многих марок. Брандспойты снабжаются насадками, образующими сосредоточен­ную струю большой высоты.

Эжектор для заправки открытой струей состоит из корпуса 4 (рис. 7.12) с насадкой, камеры смешивания 3 с диффузором, напорного рукава 6, соединенного с соплом 7, и заправочного рукава 1. Эжектор работает совместно с насосом опрыскивателя, от которого по рукаву 6 в него поступает жидкость под давлением 1,65…2 МПа. Поэтому перед заправкой в резервуаре опрыскивателя должно находиться 25…30 л жидкости. Корпус эжектора опускают в емкость заправщика и включают насос. Струя жидкости, выходящая из сопла 7, за счет вязкости увлекает с собой в рукав 1 соседние объемы жидкости, в камере смешивания создается разрежение, в результате которого жидкость из заправщика начинает поступать по рукаву 1 в бак с большей скоростью. Производительность такого эжектора составляет 120…150 л/мин.

7.4. Опрыскиватель ОПШ-15

ОПШ-15 включает в себя (рис. 7.13) раму, установленную на колесах. На раме смонтированы бак 1 с мешалкой 3 и уровнемером 18, трехпоршневой насос 7, манометр 14, эжектор 8, демпферное устройство 15, регулятор давления 16, штанга 20 и механизмы при­вода. В верхней части бака расположена заливная гор­ловина с заливным фильтром и крышкой. Вал мешалки закреплен на коленчатом валу насоса 7. Эти валы при­водятся во вращение от ВОМ трактора. Всасывающая коммуникация предназначена для подачи рабочей жид­кости из бака через муфтовый кран 4 и фильтр 6 к насосу 7. Нагнетательная коммуникация состоит из регулятора давления 16 и демпферного устройства 15, которое умень­шает пульсации жидкости и стрелки манометра 14 и пред­отвращает контакт манометра с рабочей жидкостью. Штанга 20 состоит из пяти шарнирно соединенных между собой секций. Штангу переставляют по высоте при помо­щи гидроцилиндров, а складывают при помощи гидроцилиндров и канатов. Распылители крепят к коллекторам штанги.

Рис. 7.13. Технологическая схема опрыскивателя ОПШ-15: 1 – бак; 2 – корпус отстойника; 3 – мешалка; 4 – муфтовый кран; 5, 9, 10, 12 и 13 – рукава;

6 – всасывающий фильтр; 7 – насос; 8 – эжектор; 11 – вентиль эжектора;

14 – манометр; 15 – демпферное устройство; 16 – регу­лятор давления; 17 – вентиль; 18 – уровнемер; 19 – заливной фильтр; 20 – нагнетательный фильтр;

21 – фильтр

Бак заполняют рабочей жидкостью через горловину и автоматически. При самозаправке в бак заливают не менее 30 л воды, открывают вентиль 11 эжектора 8 и закрывают вентиль 17. Корпус эжектора помещают в ем­кость с раствором, а конец рукава 9 опускают в горловину бака. Рукав 10 эжектора соединяют с вентилем 11, от­крывают муфтовый кран 4. Плавно включают ВOM трак­тора и регулятором 16 устанавливают давление 1,8...2,0 МПа (18...20 кгс/см²) в нагнетательной коммуника­ции. После заправки выключают ВОМ трактора, закры­вают вентиль 11 эжектора 8 и закрепляют его в зажимах бака.

При работе опрыскивателя кран 4 и вентиль 17 откры­вают. Насос засасывает раствор из бака через фильтр 6 и подает его к регулятору 16 давления. От регулятора часть раствора поступает к распылителю штанги через фильтр 21, а часть – обратно в бак. Постоянная концент­рация жидкости в баке поддерживается за счет перемеши­вания ее мешалкой 3. Количество раствора в баке конт­ролирует уровнемер 18, а давление в нагнетательной коммуникации – манометр 14. Расход раствора через распылители зависит от их типа и рабочего давления.

Опрыскиватель агрегатируют с тракторами МТЗ и Т-70С. Ширина захвата до 15 м, вместимость бака 1200 л, норма расхода жидкости 75...300 л/га.

При подготовке опрыскивателей к работе определяют потребный расход жидкости q, л/мин:

, (7.3)

где Q – норма расхода ядохимиката, л/га;

В – ширина рабочего захвата, м;

v – скорость движения агрегата, км/ч.

Разделив q на число наконечников штанги, определя­ют расход жидкости через один наконечник. В вентиля­торных опрыскивателях расход жидкости при определен­ном давлении в напорной магистрали зависит от количе­ства трубок, устанавливаемых на рабочих органах.

Для определения фактического расхода жидкости в бак опрыскивателя заливают воду и редукционным кла­паном регулируют необходимое давление в напорной магистрали. Под один из распылителей подставляют ем­кость и собирают воду в течение нескольких минут. Раз­делив собранный объем жидкости на величину продолжительности опыта, находят ее фактический минутный расход через один распылитель. Если он отличается от расчетного, регулируют давление жидкости в нагнетательной маги­страли и опыт проделывают до тех пор, пока не будет установлен необходимый расход.

Фактическую норму расхода ядохимиката в полевых условиях проверяют так. Определенным количеством ядохимиката заполняют бак и, как только он опорожняется, останавливают агрегат. После этого замеряют обра­ботанную площадь, а фактический расход (л/га) получают делением количества израсходованной жидкости на обра­ботанную площадь. Если расход жидкости требуется увеличить, давление в нагнетательной системе повыша­ют, если уменьшить – понижают.