- •Передмова
- •1.1.1. Завдання та наукові основи механічного обробітку ґрунту
- •1.1.2. Операції, способи, машини і знаряддя для обробітку ґрунту
- •1.1.3. Ґрунт як об’єкт обробітку
- •1.2.1. Теоретичні основи технологічного процесу оранки
- •1.2.2. Ножі та теорія різання ґрунту лезом
- •1.2.3. Плужні корпуси та взаємодія клину з ґрунтом
- •1.2.5. Визначення параметрів польової дошки
- •1.2.7. Особливості швидкісних робочих поверхонь плужних корпусів
- •1.2.8. Сили, що діють на плужний корпус
- •1.2.9. Тяговий опір плуга
- •1.2.10. Обґрунтування схеми розміщення робочих органів на рамі плуга
- •1.2.11. Умови рівноваги плуга
- •1.3. Теорія та розрахунок дискових ґрунтообробних машин і знарядь
- •1.3.1. Основні геометричні параметри дисків
- •1.3.2. Регульовані технологічні параметри та процес роботи дисків
- •1.3.3. Силова характеристика і тяговий опір дискових робочих органів
- •1.4. Теорія та розрахунок зубових борін
- •1.4.1. Робочі органи і процес роботи зубових борін
- •1.4.2. Розміщення зубів на рамі борони
- •1.4.3. Рівновага і тяговий опір зубової борони
- •1.5. Теорія та розрахунок культиваторів
- •1.5.1. Робочі органи культиваторів та їхні параметри
- •1.5.2. Дія полільних і універсальних лап на коріння бур’янів
- •1.5.3. Взаємне розміщення полільних і універсальних лап
- •1.5.4. Дія розпушувальних лап на ґрунт і їх взаємне розміщення
- •1.5.5. Система кріплення лап до рами та стійкість ходу по глибині
- •1.5.6. Визначення основних параметрів культиваторів
- •1.6.1. Робочі органи фрез, проріджувачів і штангових культиваторів
- •1.6.2. Процес роботи і траєкторія руху робочих органів фрези та проріджувача
- •1.6.3. Основні параметри роботи фрези
- •1.6.4. Витрати потужності для роботи фрези
- •1.6.5. Визначення основних параметрів фрези
- •1.7. Теорія та розрахунок котків
- •1.7.1. Процес дії котка на ґрунт
- •1.7.2. Визначення параметрів котка
- •1.7.3. Опір перекочуванню котка
- •Основи теорії та розрахунку машин для сівби і садіння
- •2.1. Основні властивості насіння
- •2.1.1. Технологічні властивості насіння
- •2.1.2. Закономірності руху насіння
- •2.2. Типи робочих органів сівалок
- •2.2.1. Основи розрахунку котушкових висівних апаратів
- •2.2.2. Основи теорії та розрахунку дискових висівних апаратів
- •2.2.3. Основи теорії та розрахунку пневматичних висівних апаратів
- •2.2.4. Основи теорії сошників
- •2.3. Типи робочих органів машин для садіння
- •2.3.1. Основи теорії картоплесадильних машин
- •2.3.2. Основи теорії машин для садіння розсади
- •Основи теорії та розрахунку машин для внесення добрив
- •3.1. Способи внесення добрив, види добрив та їхні технологічні властивості
- •3.2. Типи робочих органів машин для внесення мінеральних добрив
- •3.2.1. Основи теорії дискових дозувальних апаратів
- •3.2.2. Основи теорії відцентрових розсіювальних дисків
- •3.3. Типи робочих органів машин для внесення органічних добрив
- •3.3.1. Вибір і обґрунтування параметрів конвеєрного дозувального апарата
- •3.3.2. Вибір і обґрунтування параметрів розкидального апарата органічних добрив
- •Основи теорії та розрахунку машин для захисту рослин
- •4.1. Основи теорії розпилення рідин і порошків
- •4.1.1. Механічне розпилення рідин
- •4.1.2. Утворення електрично заряджених аерозолів
- •4.1.3. Розпилення порошків
- •4.1.4. Конденсаційне утворення аерозолів
- •4.1.5. Вплив розмірів краплин на ефективність обприскування і обґрунтування оптимальної дисперсності
- •4.2. Технологічний розрахунок робочих органів обприскувачів
- •4.2.1. Розрахунок параметрів баків і мішалок
- •4.2.2. Розрахунок параметрів насосів
- •4.2.3. Розрахунок параметрів розпилювальних пристроїв
- •4.3. Технологічний розрахунок робочих органів протруювачів
- •4.4. Технологічний розрахунок робочих органів обпилювачів
- •5.1. Подільники і стеблепідіймачі
- •5.1.1. Основи теорії, призначення, типи і застосування подільників
- •5.1.2. Основи теорії, призначення, типи і застосування стеблепідіймачів та гичкопідіймачів
- •5.2. Мотовила
- •5.2.1. Призначення, типи і застосування мотовил
- •5.2.2. Основи теорії та розрахунку мотовил
- •5.3. Різальні апарати
- •5.3.1. Призначення, типи і застосування різальних апаратів
- •5.3.2. Параметри, що впливають на різальну здатність ножа
- •5.3.4. Ротаційні різальні апарати з вертикальною віссю обертання. Типи. Основи теорії та розрахунку
- •5.3.6. Ротаційні різальні апарати з горизонтальною віссю обертання. Основи теорії та розрахунку
- •5.4. Вальцьові апарати
- •5.4.1. Типи і призначення вальцьових апаратів
- •5.4.2. Основи теорії та розрахунку вальцьових апаратів
- •5.5. Подрібнювальні апарати
- •5.5.1. Призначення, типи і застосування подрібнювальних апаратів
- •5.5.2. Основи теорії та розрахунку подрібнювачів кормозбиральних комбайнів
- •5.6. Транспортувальні пристрої жаток
- •5.6.1. Призначення, типи і застосування транспортувальних пристроїв жаток
- •5.6.2. Основи теорії та розрахунку транспортувальних пристроїв жаток
- •5.7. Обчісувальні пристрої
- •5.7.1. Призначення, типи і застосування обчісувальних пристроїв
- •5.7.2. Основи теорії та розрахунку обчісувальних пристроїв
- •5.8. Підбирачі
- •5.8.1. Призначення, типи і застосування підбирачів
- •5.8.2. Основи теорії та розрахунку підбирачів
- •Основи теорії та розрахунку робочих органів молотарок зернозбиральних комбайнів
- •6.1. Молотильно-сепарувальні пристрої
- •6.2. Соломовідокремлювачі
- •6.2.1. Призначення і типи соломовідокремлювачів
- •6.2.2. Основи теорії та розрахунку соломовідокремлювачів
- •6.3. Очисники зерна
- •6.3.1. Призначення, типи, параметри і режим роботи очисників зерна
- •6.4. Домолочувальні пристрої
- •6.4.1. Призначення, типи, параметри і режим роботи домолочувальних пристроїв
- •6.5. Бункери для зерна
- •6.5.1. Елементи конструкції і параметри бункерів для зерна
- •6.5.2. Тривалість заповнення і розвантаження бункера
- •6.6. Продуктивність і пропускна здатність комбайна
- •Основи теорії та розрахунку робочих органів для згрібання і пресування сіна
- •7.1. Типи робочих органів і процес згрібання сіна
- •7.2. Обґрунтування параметрів і режимів роботи поперечних граблів
- •7.4.1. Типи робочих органів пресів
- •7.4.2. Обґрунтування параметрів пресувальної камери
- •Основи теорії робочих процесів машин для збирання кукурудзи на зерно
- •8.2. Основні робочі органи кукурудзозбиральних машин
- •8.4. Пропускна здатність і швидкість обертання відокремлювальних вальців
- •8.5.1. Вибір розмірів і частоти обертання очисних вальців
- •Основи теорії та розрахунку машин для післязбиральної обробки зерна
- •9.1. Принципи очищення і сортування зерна
- •9.2. Способи очищення і сортування зерна
- •9.3. Фізико-механічні властивості зернових сумішей
- •9.3.1. Геометричні розміри насіння
- •9.3.2. Аеродинамічні властивості зернових сумішей
- •9.3.3. Інші властивості зернових сумішей
- •9.4. Робота плоских решіт
- •9.4.1. Умови переміщення матеріалу на решеті, що коливається
- •9.4.2. Умови проходження зерна крізь отвори решета
- •9.4.3. Повнота розділення зерна і режим роботи решіт
- •9.4.4. Кінематичний режим роботи решіт
- •9.4.5. Навантаження на решета та їх продуктивність
- •9.5. Робота циліндричного трієра
- •9.5.1. Теоретичні основи роботи трієра
- •9.5.2. Випадання зерна з комірки трієра і установлення приймального лотока
- •9.5.3. Режим роботи циліндричного трієра
- •9.5.4. Продуктивність трієра
- •9.6. Фрикційне очищення
- •9.7. Повітряні системи
- •9.7.1. Робочий процес у вертикальному каналі з нагнітанням повітря
- •9.7.2. Робочий процес похилого повітряного потоку
- •9.8. Теорія та розрахунок вентиляторів
- •9.8.1. Типи вентиляторів
- •9.8.2. Основне рівняння вентилятора
- •9.8.3. Вибір вентилятора
- •9.9. Основи теорії сушіння зерна
- •9.9.1. Властивості зерна як об’єкта сушіння
- •9.9.2. Загальна схема процесу сушіння
- •9.9.3. Режим роботи і продуктивність сушарок
- •Основи теорії та розрахунку бурякозбиральних машин
- •10.2. Основи розрахунку параметрів апаратів для зрізування гички та очищення головок коренеплодів
- •10.2.1. Апарати для зрізування гички
- •10.2.2. Очисники головок коренеплодів цукрових буряків на корені
- •10.3. Типи та основні параметри викопувальних робочих органів
- •10.3.1. Лемішні викопувальні робочі органи
- •10.3.2. Дискові викопувальні робочі органи
- •10.3.3. Роторні викопувальні робочі органи
- •10.4. Вибір, обґрунтування і розрахунок основних параметрів очищувальних робочих органів
- •Основи теорії та розрахунку машин для збирання картоплі
- •11.1. Машини і способи збирання картоплі
- •11.3. Типи та основні параметри підкопувальних робочих органів
- •11.4. Вибір та обґрунтування основних параметрів пруткового елеватора і грохота
- •11.5. Типи сортувальних робочих органів
- •11.6. Визначення основних параметрів сортувальної роликової поверхні
- •Основи теорії та розрахунку машин для збирання льону
- •12.1. Характеристика льону як об’єкта збирання
- •12.2. Машини і способи збирання льону
- •12.3.1. Типи бральних апаратів
- •12.3.2. Основи теорії бральних апаратів
- •12.4. Льонозбиральні комбайни
- •12.4.1. Типи і робочий процес льонозбиральних комбайнів
- •12.4.2. Вибір та обґрунтування основних параметрів обчісувальних апаратів
- •Список використаної літератури
Основи теорії та розрахунку машин для захисту рослин
Розділ 4
ОСНОВИ ТЕОРІЇ ТА РОЗРАХУНКУ МАШИН ДЛЯ ЗАХИСТУ РОСЛИН
4.1. Основи теорії розпилення рідин і порошків
Технологічний процес машин для хімічного захисту рослин складається з розпилення робочої рідини або порошку, доставки розпилених часточок до об’єкта обробки і осідання їх на оброблю- ваний об’єкт.
На ступінь розпилення робочої рідини обприскувачами і ефек- тивність осідання крапель на оброблювані об’єкти впливають робо- чий тиск у системі, технологічні властивості пестициду, конструк- тивні особливості розпилювальних пристроїв і спосіб доставки крап- линок (вільний або за допомогою турбулентних струменів) до об’єктів обробки.
Основні закономірності процесу при механічному розпиленні, утворенні електрично заряджених аерозолів, розпиленні порошків, конденсаційному і термомеханічному способах утворення аерозолів ґрунтуються на законах гідро- і аеромеханіки та термодинаміки.
У теорії розпаду струменів ідеальної (нев’язкої) рідини, що має поверхневий натяг, основою є уявлення про розпад рідкого струме- ня внаслідок його нестійкості під дією малих випадкових збурень з певною довжиною хвилі. Ця теорія узгоджується з експерименталь- ними даними, але придатна лише для ламінарних струменів, тобто для тонких струменів, які повільно рухаються.
Розвиток теорії поки що не привів до переконливого кількісного аналізу процесів розпилення рідини при невпорядкованому, турбу- лентному руху рідини та середовища і до створення прийнятних методів розрахунку розпилювачів. Тому, щоб задовольнити потребу практики, дослідники створювали емпіричні або напівемпіричні методи розрахунку щодо конкретних типів розпилювачів і певного діапазону зміни параметрів розпилювача, розпилюваної рідини і навколишнього середовища.
Згідно з домінуючими чинниками, в результаті яких відбуваєть- ся розпилення, розрізняють механічне, електричне і газове розпи- лення. До механічних розпилювачів належать такі форсунки: стру- меневі (з циліндричним чи щілинним соплом, ударного типу, зі
171
Розділ 4
струменями, що вдаряються); відцентрові; акустичні з підведенням енергії через рідину; обертові.
Газовими розпилювачами є повітроструменеві і акустичні з під- веденням енергії через газ.
4.1.1. Механічне розпилення рідин
У машинах для хімічного захисту рослин найбільше застосовують відцентрові, струменеві зі щілинним соплом, повітроструменеві, обер- тові й комбіновані (гідравлічно-повітроструменеві) розпилювачі.
Теорію відцентрових розпилювачів для ідеаль-
них рідин найповніше роз- робив Г.Н. Абрамович.
У результаті аналізу по- току рідини в розпилювачі (рис. 4.1) з використанням «принципу максимальної витрати» (згідно з яким у соплі відцентрового розпи- лювача утворюється повіт- ряний вихор такого радіуса, за якого коефіцієнт витрати при такому напорі набуває максимального значення) отримано систему з трьох рівнянь. Ця система дає
змогу визначити коефіцієнт витрати відцентрового розпилювача µ, кут при вершині його факела α і коефіцієнт заповнення сопла ϕ. При цьому під факелом розпиленої рідини розуміють двофазний струмінь (рідина + газ), який утворюється внаслідок розпаду рідин- ної плівки струменя і взаємодії потоку краплин з навколишнім га- зовим середовищем.
Основні характеристики відцентрових розпилювачів визначають за такими залежностями:
|
|
µ = |
ϕ3 / (2 − ϕ); |
|
(4.1) |
|
|
|
(1 − ϕ) 2 = A; |
|
(4.2) |
||
|
|
|
|
ϕ ϕ |
|
|
tg |
α |
= |
|
2µA |
, |
(4.3) |
2 |
|
(1 + S)2 − 4µ2 A2 |
||||
|
|
|
|
|
172
Основи теорії та розрахунку машин для захисту рослин
де A = LR / nr2 |
— геометрична характеристика розпилювача; |
c вх |
|
S = rm / Rc — безрозмірний радіус вихору на зрізі сопла; п — кіль- кість вхідних каналів (тут п = 1); rm — внутрішній радіус вихору.
Якщо перерізи вхідних каналів не круглі, то вираз для геомет- ричної характеристики набирає вигляду
A = |
LRc sinβ |
, |
(4.4) |
nf |
|||
|
вx |
|
|
де fвх — площа поперечного перерізу вхідного каналу; β — кут між
напрямком вхідного каналу і віссю сопла.
Витрату рідини (продуктивність відцентрового розпилювача) ви- значають за такою залежністю, л/хв:
q = µ0,06fc 2gр, |
(4.5) |
де µ — коефіцієнт витрати; fс — площа перерізу вихідного сопла
розпилювача, мм2; g — прискорення вільного падіння, м/с2; р — тиск рідини, м вод. ст.
Струменеві щілинні розпилювачі (типу Teejet) широко вико-
ристовують у сільськогосподарських обприскувачах. Розрахунок їх- ніх основних параметрів ґрунтується на експериментальних дослі- дженнях, що розкривають механізм розпилювання — утворення нестійкої плоскої плівки, яка розпадається на краплини різних роз- мірів.
Пневматичні (повітроструменеві, газові) розпилювачі (рис. 4.2) використовують на вентиляторних обприскувачах. Повітря на- гнітається високонапірним вентилятором через насадок Вентурі.
Рідина насосом подається через жик- |
|
||
лери 1 у вузький переріз 2 насадка, в |
|
||
якому повітряним потоком подрібню- |
|
||
ється на дрібні краплини. Із дифузо- |
|
||
ра 3 насадка виходить назовні тур- |
|
||
булентний повітрокрапельний стру- |
|
||
мінь, який спрямовується з похилом |
|
||
вгору в напрямку |
вітру |
(обробка |
|
польових культур з |
використанням |
Рис. 4.2. Схема повітроструме- |
|
енергії попутного потоку вітру). На |
невого розпилювача: |
||
відміну від гідравлічних у повітро- |
1 — жиклери; 2 — вузький переріз; |
||
струменевих розпилювачах |
значна |
3 — дифузор |
|
швидкість рідини відносно |
повітря |
|
забезпечується швидкісним потоком повітря, а рідина вводиться в
повітряний потік під невеликим надлишковим тиском, тобто з неве- ликою швидкістю.
173
Розділ 4
Для пневматичних розпилювачів, як і для відцентрових, поки що не розроблено теоретичних методів розрахунку, тому використовують емпіричні залежності.
Для невеликих пневматичних розпилювачів користуються фор- мулою японських учених Нукіями і Танасави:
|
|
|
|
|
|
0,5 |
|
|
|
0,45 |
|
1,5 |
|
|
|
d = |
585 |
|
σ |
+ 597 |
η |
|
1000 |
Qp |
|
, |
(4.6) |
||||
|
|
|
|||||||||||||
v |
−v |
|
ρ |
|
|
|
|
||||||||
s |
|
|
σρ |
|
|
Q |
|
|
|||||||
|
п |
р |
|
|
|
|
|
|
|
|
п |
|
|
|
|
|
k |
|
|
|
|
|
Σ n d3 |
||
де |
d |
= |
і=1 |
i і |
— об’ємно-поверхневий діаметр краплин (середній |
k |
|
||||
|
s |
|
|
|
|
|
|
|
Σ n d2 |
||
|
|
|
і=1 |
i і |
|
діаметр за Заутером), мкм; ni — кількість краплин даного розміру
di ; k — кількість розрядів, на які розбито спектр краплин; vп і vр —
швидкості відповідно повітря і рідини, м/с; σ — поверхневий натяг рідини, г/с2; ρ — щільність рідини, кг/м3; µ — в’язкість рідини, г/см·с; Qp /Qп — відношення об’ємних витрат рідини і повітря.
Обертові розпилювачі застосовують у протруювачах і обприс- кувачах для ультрамалооб’ємного обприскування. На відміну від гідравлічних і повітроструменевих розпилювачів вони можуть за дуже малих витрат рідини утворювати краплини приблизно одна- кового регульованого розміру (монодисперсне розпилення).
Діаметр основних краплин, приблизно однакових за розміром, визначають за формулою
c |
σ |
, |
(4.7) |
||
d = |
|
|
|
||
|
rρ |
||||
|
ω |
|
|
де с ≈ 2,9 — константа; ω — кутова швидкість обертання диска, с–1; σ — поверхневий натяг рідини, г/с2; r — радіус диска, см; ρ — щіль- ність рідини, кг/м3.
Двоступінчасте розпилення рідини («вторинне» подрібнення краплин у повітряному потоці) найчастіше спостерігається при авіаційному обприскуванні (рис. 4.3). При цьому перша стадія — розпилення при витіканні рідини під тиском із сопла 1 гідравлічно- го розпилювача або при скиданні її з периферії обертового розпилю- вача — зумовлює утворення «первинних» краплин. Друга стадія передбачає пневматичне подрібнення найбільших «первинних» краплин при їх швидкому русі (разом із літаком) відносно навко- лишнього повітря.
У першому наближенні розмір стійкого стану краплини визнача- ється критичним значенням критерію Вебера, який має певну конс-
174