Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Исследование и разработка устройств для слива воды многоопорных дождевальных машин "Днепр", "Фрегат" и "Кубань"

ВАК РФ 06.01.02, Мелиорация, рекультивация и охрана земель

Автореферат диссертации по теме "Исследование и разработка устройств для слива воды многоопорных дождевальных машин "Днепр", "Фрегат" и "Кубань""

о*

. „л,^ Украинская акадом.чя аграрных наук

' . институт гидроткшки и мшор/да

На правах рукописе Гамр-зцкчй Игорь Анатольевич

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА УСТРОЙСТВ ДЛЯ СЛИЗА воды многоепсрких ДОЖДГ-ЬАХЬННХ ИАШН "ДНЕПР",1"ОДГЛГ И "КУБАНЬ"

Спеииадьность 06.01.02- мелиорация и орсааемос земледелие

Автореферат ■

диссертации на соискание научной степени кандидата технических наук

I лев - 1995

; Диссертация является рукописью

Работа выполнена в Институте гидротехники и мелиорации

Украинской академии аграрных наук (УААЮ

Научный руководителе:

кацэчч&'г Технических каук,старший научный сотрудник -Гринь Г^рий Иванович

Официальные оппоненты:

доктор технических ниук,профессор ' Пивовар Н.Г,

кандидат технических наук Сидоренко A.M.

__ . ' Ведущее предприятие: АО "Херсонские :;омбайны"

З-жита диссортации состоится 29 марта 1995 г. в ТО00 на заседании специализированного Ученого совета К.020.Ьб.01 по присуждению ученой степени кандидата наук а Институте *ид-ротехники и мелиорации Украинской академий аграрных наук. Отзггзн и замечании на автореферат в двух экземплярах,заверенных печатью,просим направить по ьдресу:2Ь2022,г.КиеБ-22,ул.Е8сильковс-кал,Ъ7,ШЖ

С диссертацией можно ознакомиться и библиотеке ИГиМ УААН. Автореферат резослан "■21" г.

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат сельскочсаяйсгвеш/ых

наук.сгарш.чй научный сотрудник Л.М.ФЕНЕНКО .

СЩАЯ ХЛГАКТЕШетаКА РАБОТЫ

Актуальность TewK.Ofr.ua я ппомадь орошаемых земель на Украине составляет 2561,6 тыс.га.Из них в неудовлетворительном состоянии (при уровне грунтовых вод 'юнге 3 м^ находится 408,2 тыс.га, или 15^,а плспадь засоленных земель составила 1&0,7 тыс.га,или (Й.

Такая тенденция в мелиорации вызывает необходимость разработок новых концепций геологически безопасной уелчорации почв.Однако наравне с поизками новых путей необходимо дальне№;ее совершенствование существующих ррссительнь.х. систем с целью повышения 'их экологической,, безопасности и эктиглности.

Одним из ваяных элементов оросительных систем являются доидева^ьпые машины,так как оказывает непосредственное воздействие на почву и растеш»" при поливе,передвижении и других тохно-логических операпикх.В настоящее ярицч на Украине эксплуатируются 5189 дождевальных калин "Днепр" ,ПГОО-"Оре',ат'' и К39-"Куёань", которыми а обием орошается 1257,5 тыс.га.При выполнении технологических операций производятся сливы воды из трубопиооодоо и гидроприводов дождеаальччх машин,а также другие сбросн поды.Это приводит к непродуктивному использованию оросительной аоды,локальному переувлажнению и эрозии почеы,повреждению растений.

Таким образом,при эксплуатации доидева|Ьнмх ыаитч значи-тельнув актуальность приобретает вопрос рационального использования воды и снижения негатчвного воздейстзип на почву и растения. Решением атпго вопроса является дальнейшее совершенствование конструкций дсэдевальчой техники,тэхнологии поливов и эксплуатации оросительных систем.

Диссертационная работа выполнялась в рамках отраслевой тематики Института гидротехники и мелиорации по теме:"Разработать оросительные системы с модификациями киэконалорных мгиоэьер;'о?.м-ких м«шин кругового действия с гидроприводом" (ши{р теш С,02.ЮТ), "Разработать и внедрить конструкции внутрихозяйственных закрытых, оросительных систем,о^еспечньаюиих экономию материалов.енергети-ческих и людских рее;/ сов,исключающих отрицательное вездейстпие на окружающую среду" (ош^р темы 0.04.07).

Цель работы- ожижение обьемов технологических сбросов, не-, производительных потерь водь и отрицательного воздействия на почву и растения при работе устройств для слиза йоды многоолорных долдззьльних машин.

Для достижения поставленной пели решены следующие задачи: определены причины и обьеиы непроизводительных потерь воды при эксплуатации ыногоопорных доидевальных малин;

исследована работа существующих конструкций слитых устройств,выявлено их влияние на гидравлический режим трубопроводов • маэин и закрытой оросительной сети,определены зекономерности распределения сливаемой воды;

разработана к исследован! математическая модель процг?сса работа гливних кпапанив во взаимосвязи с работой трубопровода до^еиЕВьлой машины;

разработаны и исследок&нл новые конструкции сливнмх устройств многоопорных дождевальных машин;

разработаны рекомендации по повышению эффективности многооперных дождевальных машин с применением разработанных сливнюс устройств.

• Научная новизна. В работе впервые: определены причины и обьемы непроизьодительных потерь йоды на .толе,возникающих при эксплуатации многоопорних до»деваль-них маяим "Днепр" ,"?>регат","Кубань";

разработана и исследозана математическая модель.отражающая взаимосвязь изменения давления в трубопроводе машины с работой сливиъх клапанов;

разработаны и исследованы принципиальна новые сливные сис-. дождевателя ДФ-120"Днелр" и гидропривода ДМ"Фрегат" ,а такте л дизные клапаны-отстойники ДМ"Фрегатя и "Кубань".

В диссертации защищаются следующие основные положения.полученные лично автором:

Обоснованные результатами исследований причины и збьеш/, технологических сбросов и непроизводительных- потерь воды и их взаимосвязь с эксплуатационными и конструктивными, параметрами дождевальных машин;

математическая модель.изменений величин давления в трубопроводе дождевальной машина "Днепр" при работе сливных клапанов и результата ее исследований;

закономерности распределения сливаемся воды серийными и разработанными сливнши системами ДФ-120 "Днепр" и гидропривода да "Фрегат".

'■'етод-иkg исg,юп,оей'-иР.Лабораторные исслецопог.ия в лабора- ' торных усчоиинх проводятся на аттестованных стендах с использованием стандартного лабораторного оборудования по общепринятым, методикам.Иссле,.эпания на оросительных системах Уураини проводятся активным методом в условиях нормальной эксплуатации обьек-та по общепринятым методикам в соответствии с. ССГ 70.11.1-87 "Машины и установки дождевальные.Программа и методы испытаний". Статистическая обработка полученных данных проводится о использованием математического аппарата исследований и электронно-вычислительных машин.

Практическая ценность.Разработанная сливная система ДФ-120"Днепр" позвЬляет исключить отрицательное влияние на гидравлический режим закрытой оросительной сети,уненьиить сбьемы сбросов воды гтри заполнении трубопровода мамны,.улучшить равномерность распределения (...иваемой воды на поле.

Разработанный концевой клапан-отстойник дождевальных ма-шн "Фрегат" и "Кубань" периодического действия улучшает промывку трубопровода машины и качество дождя в консольной части, . исключает резкие изменения давления г> трубопроводе,размыв и переувлажнение почвы под клапаном.

В результате исследования разработанной сливной системы гидропривода ДМ"Фрегат" определены ее технические параметры.характеристик;! образуемого дождя.

Математическая модель,взаимосвязи изменения давления в трубопроводе машины с работой сливных клапанов.позволяет определить оптимальное время заполнения трубопровода марьины' и время закрытия клапана,при котором не возникает его аитоколобаний.Результаты расчетов использованы при.проектировании новых конструкций слипньгх клапанов.

Реализация работы.Результаты исследований включены п "Рекомендации по эксплуатации ЭДШ>"Кубань" в прирсдно-хозяйст-пенных условиях юга УССР",которые утверждены и внедрены в хозяйствах Госводхоза Украины.

Разработанные сливная система ДФ-120"Днепр" и концевой клапан-отстойник ДМ"^рвгат" и "Кубань" эксплуатируются на дождевальных машинах е г:овхозе "Каменка" Каненско-Днепровского района Запорожской с^ласти.в колхозе им.Крупской Каховского района Херсонской обл ети •• других хозяйсгепх.

1ш данные устройства разработана техническая документация.

Сливная система гидропривода ДМ"фрегат" внедрена е производство Лервомайским маизаводом "Фрегат".

Апробация работы.Основные положения работы и результаты исследований.допояены и одобрены на Конференции молодых ученых и сп%гиал!5стпв (г.Киев.Укргипроаодхоз^ЭВ? г. ^ .Всесоюзной конфе-' ренгии молодых учег.ьу "Пути повышения эффективности использования водных ресурсов в условиях их нарастающего дефицита" (г. 'Гаа-:<ент,СА1ЖИ1,1938 г. 1.Республиканском семинаре "Рациональное использование водных ресурсов и проблемы мелиорации" (г.Ровно, }W18X,I939 г.4,Научно-практической конференции "Эксплуатация и перспективы применения ниэконатюрных дождевальных машин в орошаемом земледелии" (г.Ставрополь,СтавШИГиМ, 1991 г. 1.

Публикации.Результаты исследований вошли ь "Рекомендации го эксплуатации ЭДЦ5"Кубень" в природно-хоэяйственных уеювипх юга УССР",опубликованы в 4 научных статьях.Разработанные устройства защищены 4 авторскими свидетельствами.

Обьэм работы.Диссертационная работа состоит из введения, шести разделов,выводов,списка использованной литературы й приложений .Изложена на 143 страницах машинописного текста,илллстри-роьана оЗ рисунками .содержи1* 10 таблиц и о приложений.Список литературы составляет 35 гешкеноьакий.

краткое содетшз работы

Б первой главе излагается современное состояние изученности ропроса.анализ работы ороситечышх систем с многоопорными дождевальным' машинами "Днепр" /'Фрегат" ."Кубань" .сделан аналитический обзор сливных устройств.сформулированы цели и задачи исследований. Вопросы повышения эффективности дождевальной тзхникц освещаются в работах Лебедева Б.М. ,Гус.ей-заде С.X.,Турина Б.А.,Носенко B.i..„Ваяобоя В.й. ДеБченхс А.З.,Гриии Ю.И. .Савуыкчна С.С., Сидоренко A.M..Итачгел А.И. и др. Однако существует ряд факторов, сникающих эффективность оросительных систем.Внедрение асбестоце-меЬтмых и келезобэтонннх трубопроводов в строительство оросительных сетзй обострило вопрос -надежности их эксплуатации.По данным исследований,or гидравлических ударов и колебаний давления повреждается в сродном 2$ от общей протнкенчости есбесгоцекзитных трубопроводов, о

■ Недостаточная равномерность полчка дождевальными мааинами

b

приводит к возникновению на г;оло переувлажненных и недоувлак- _ • ценных участков,в результате чего возникают фильтрационные сбросы воды.К таким сбросам приводят и многочисленные утечки,возникающие в процр-хе работы многоопорных доздеппльных машин.На-' ттие переувлажненных участков ухудиает проходимость малин,что приводит к искривлению всцопроБсднаего пояса,увеличенив икрини колэи и,как следствие,снижению коэффициент? земельного исполь-зования.На участках с повышенной влажиоотьэ впитывающая способ-кость почвы уменьшается,в результате чего возникает ловсрхност-кнй сток и эрозия.

Изучению влияния искусственного деждя на структуру почеы посвяьены работы Гаврилицы А.О..Пенькова М.С..Сластихина В.В., Снегового B.C. и др.Установлено,что значительное воздействие на почву оказывает размер капель дождя,вызывая уплотнение и снижение инфильтрата о иной юсобности тточеы.Одной из приник возникновения крупные капель являются сливные устройства трубопроводов машин и гидропривода ДУФрегат".

Аналитический обзор устройств для слива воды позволил более детально выявить недостатки конструкций и разработать схему их классификации.

Ка основании проведенного анализа сделаны вкаоды.что сливные устройства многоопорньгх догдевалькых машин по своим парэ-! метрам не соответствуют уровню дождевальной техники,вызывая такие отрицательные явления,как значительные объемы сливаемой воды при заполнении трубопровода машины,генерирование колебаний давления в трубопроводах машин и сети¡искривление трубопровод« машин,увеличение ширины колеи и уменьпение коэффициента земельного использования;локальное переувлажнение лочви,эрозия и еынос ■'итательних веществ;значительнее время,затрачиваемое на обслуживание. '

Разработаны оенэзние требования,которым должны отвечать устрг^ства для слива воды многоопорных дождевальных машин,определены цель и задачи исследований.

Вторая глава "Исследование системы "оросительная сеть-док-девапьная мгшина-поч:..1и посвящена изучению работы су^эствухяих конструкций сливных устройств в лабораторных и полевых условиях.

В лабораторных условиях изучались переходные процессы, происходящие в трубопроводах при закрытии и открытии сериЯга« сливных клапанов ДФ-120 "Днепр" и кчапанов-отстойниксз ДМ "ipe-

е

гат" и "}^-бань". Определено, что закрытие клапанов происходит скачкообразно,в течение 0,01 сек.При этом,возникает резкое по-Еышение давления со скоростью нарастания 0,3-0,4 ¡..Ла/с (рис. Л.

В полевых условиях изучались переходные процессы в трубопроводах дождевальных маикн при их включении и отключении.Выявлено наличие колебаний давления,вызванных срабатыванием клапанов со скоростью нарастания 0,1-0,2 МПа/с (рис.2).При этом,колебания из водопроводя'цего пояса машины передаются в трубопроводы сети.Аналогичная ситуация наблюдается при отключении дождевальной машины.В это время трубопроводы сети находятся под воздействием воин повышенного давления,что увеличивает вероятность порыва трубопроводов и нарушения герметичности стыков.

Аналогичные исследования проведены на дождевальных машинах "•фрегат" и ''Ц/бань".Установлено,что при закрывании кошевого клапана-отстойинка возникает резкое повышение давления со ско-ростьс нарастания 0,4-0,5 МПа/с.

Возникновение колебаний давления в трубопроводе маиины приводит к многократному срабатыванию с.пивних клапанов дождеьа-теля "Днепр",их ускоренному износу и снижению эксплуатационных показателей дождевальной техники.

После I года эксплуатации 23$ слипних клапанов имеют повреждения резинового уплотьения ^следствие чего возникают постоянные утечки воды при поливах со средним расходом 5,0о л/с по одной машине.Это приводит к локальному переувлажнении почвы, ре размыгу направленным») струями и повреждению растений.

Снижение жесткости пружины клапана ведет к неполному опо--режнению трубопровода,нарушению синхронности двикенид опорных тележек,искривлению ьодогроводяцего поясэ и увеличении ширину колой.Установлено,что при этом ширина колеи дождевателя достигает 1-1,2 м.

Многократные срабатывания клапанов в процессе заполнения майины приводят к увеличению продолжительности этой операции и концентрированным сбросам воды на поле.Устаноьлено,что при этом • через один клапан сливается в среднем 62 л -или'в целом по машине около 2 м3 воды.

Аналогичные исследования,проведенные на дождевальных машинах "Фрегат" и "Кубань" ,шэволчли определить,что утечки через концевой клаган-отстсйник наблюдаются в ЗОЙ случаев,при этом

График переходного процесса закрытия серийного сливного клапана ДФ-120 "Днепр"'

qЗ 012 О*

О

График изменения давления в трубопроводе Д5-120"Днепр" при заполнении

«А

о:;

не &

чч 43 чг о.<

о

— /

1

у

г

) }

У

/ г 3 А з 6 7 1,с

Рис. I

Ямп а

■—

Л /

4 к Г

4 V

! V ¿,с

■ю го .о 3» лэ. то

Рис.9

объели потерь воды изменяются от I л/с до 6 л/Ь.Вызвано это ке только повреждением уплотнения,но и засорением запорного органа. Постоянные концентрированные уточки приводят " отрицательным воздействиям на почьу и растения.

По результатам исследования равномерности распределения сливаемой воды при опоротаоьщи трубопровода Д<Г-120"Днепр" построена кризая распределения слоя воды "Ь" пед клапаном (рис.3>.

Распределение слоя " Ь " слитой воды под серийным слипннм клапаном при сг.орокненик трубопровода машины

Инн

Ас

/

30

га

/ ю

У / К

/ ч

• 2 I О { г /?, м

Рис.3

Анализируя график,необходимо отметить,что максимальный слой воды мод клапаном достигает >55 мм,что соответствует интенсивности дожил 4,5 + 9 мч/мин.За короткий промежуток времени вся иода не успевает впитаться,вызыьая тем самый вымыв растений и эрозии почвы.

Для исследования пронесся заполнения и работы дождевального трубопровода машины при наличии слинньс: клапанов составлена математическая модель,отражающая взаимосвязь изменения давления в трубопроводе »«азины с работой клапана.За основу вэяг серийный сливной клапан пружинного типа с тарельчатом запорным сргансч дождевальной ывсганы "Днепр". ,'

Уравнение,движения запорного органа сливного клапана имеет

ф = Рс(ч,,

где Ш, Ц .-соотнетстве" чо приведенная масса и перемещение запорного органа; Ру -дьижудая сила, Ру = / (£,р) ' рс -сила сопротивления {(^¡ё) ,где/Э-давлоние в трубопроводе; ^ -расход воды через клапан; С.'-жесткость пружины.

Подставляя значения Ру > Ре в уравнение (I) и преобразуя его,получим передаточную {ункпию \л/ ( Я ) запорного органа сливного клапана в виде,удобному для исследования переходных процессов:

, , У «,,ип & I

~ 1Р ~ ^е-а.п.^^ ? ( 2 V

где К3~козйициент усиления; Т-постоянная времени; £ -коэффициент затухания; $ -оператор Лапласа, 3 .

Для гидравлического канала,представляющего собой трубопровод дождевальной машины с переменным расходом (^передаточную функцию можно представить в виде

■«,(*) =$1 = "'(Ъз + 0- > <э>

где К|--коз!?.{ициент передачи; Т^-постоянная времени,^ (3) и О (?) -соответственно функции давления и расхода э операторной £орме.

Так как при э^элнении трубопровода в нем находится воздух, передача давлен.. •• происходит с запаздыванием.поэтому передаточную функцию V/, (3 ^,отражающую взаимосвязь ме-жру девле-

нием на входе Ар и выходе л р' моино представить последовательны»; соединением звена чистого запаздывания и апериодического звена первого порядка:

> (41

где Т -время запаздываниякоэффициент пропорциональности; Ту -постоянная времени.

«функциональная и соответствующая ей структурная схемы ьза-имосвяэи между изменениями'расхода Ч',давления р в трубопроводе-' • шиинк и работой сливного клапана приведены на рис.4.

- Схзмы взаимосвязи трубопровода доидевальноГт магаиш и славного клапана

а Р' . Г с/1 и 8но Л

А<?

Л______

лР 1 < 1

\ 1

в)

а -функциональная: б-структурьая Рис.4

Исследуя передаточьук функцию (2^.получено относительное перемещение запорного органа сливного клапана в зависимости оу времени Ь .максимально? значение которого происходит при Ь -0,15 е..

Исследование амплитудной и разовой частотных характеристик слиьного клапане проводилось с учетом изменения упругости пружины в процессе эксплуатации,наличия столба зеды над Каманин' и ьоздуха в трубопровода.

С учетом расстояния от гидранта до сработавшего сливнрго клапана и скорости распространения ударной вопны в трубопроводе пр-/. наличии воды и воздуха определено .что диапазон возможиь'х , ^ частот колебаний давления при этом изменяется от 6 с до 130 с" . При этом наиболее вероятностной для возникнопения автоколебаний язлясчся частоты в д/агшзоне от 16 до 60

Исходя из анализа математической модели.сделаны въводы: когебения сливных клапанов минимальны при изменениях деч-ления в трубопроводе с частотой меньше Iii с~* и бэльие 65 с"*;

открытия гидранта при заполнении малины необходимо производить с перерывами в 2-3 сен после каждого оборота для выхода воздуха m трубопровода мзиины с минимальной скоростью;

конструкция.сливных клапанов должна обеспечивать их плавное закрытие за время не менее 0,5 с.

Б третьей главе описаны разработайте сливные устройства для дождевателя ДФ-120"Днепр".конструкции концевого клапана-отстойника дли ДМ"Фрегат" и "Кубань".слипнсй системы гидропривода ДМ"Фрегат" и системы управления многоопорной дождевачьной машиной.

Оивнэл система ДФ-120"Днепр" (A.G 1344287* состоит но слчьчых клапанов мембранного типаjötodkö управляется посредст- ' всм импульсной трубки,подключаемой « водозаборной колонке,вспомогательных клапанов и водовоздуиной емкости ь концзвпй части управлявшей трубки.Отличие от серийной сливной системы заключается в применении клапанов с мембранным заборным органом и возможностью дистанционного гидравлического .управления ими по импульсной трубке,что позволяет перекрывать сливные отверстия трубопровода мадннк до начала заполнения и ликвйдироватч абрисы води, а также иск точить колебательные процессы при этом.

Разработанная конструкция сливного клапана мембранного типа с управляющим поплавком.расположенным в пэдьембраньой полости (А.С.Т428304).может применяться как для сливной системы ДФ-120 "Днепр",так и в качестве концевых клапанов-отстойников ДМ"Фре-гат" и "Кубань".

В отчичие от в' пеописанпой сливной система.данные клапаны срабатывают Непосредственно при гаполнпнии «рубоироводр машины, что позволяет упростить, конструкцию и устранить колебательные процессы при этом путгм плавного ¿ачрыткя мембранного запорного органа. При приме но; гиг клагачов на ДМ"Фрегат" и "Кубань" на хвостовике управляющего поплавка крепится специальная пригруэоч-

пая емкость со сливчьм отверстием,позволяющая осуществлять периодическое закрывание клапана при опорожнении трубопровода машины.

• Сливная система гидропривода ДМ"5регат" с ускоренным сливом (А.С.1519ЬУЗ> состоит из управляющего работой гидроцилиндра распределительного крана,пр:<,соединенного к нему патрубка с дождевальной насадком на конце.ьоздуаного насоса вне«торного типа, • воздушной емкости,пневмопроводов и воздушных кранов,отличающаяся от анепогишюй тем,что для увеличения скорости истечения воды через мочдеьал'_.кую насадку и дальности разбрызгивания в патрубок через сопло подается снятый воздух из воздушной емкости, куда он заначивается посредством воздушного насоса эжзкгорного типа.установленного на дождевальной машине и совмещенного с до-к-девальным аппаратом.

Для устранения потерь воды из гидроприводов и исключения критических изгибов трубопровода машины при ее заполнении разработана система управления многоопорной дочдеьальной машиной (1.С.1379952).принцип работы которой заключается ь том,что гид-рсцилиндры приводов опорных тележек начинают работать только после полного заполнения трубопровода мааиим.

В четвертой главе приведены результаты лабораторные исследований разработанных устройств:

с ли б но Л системы ДМйОГДнепр" с мембранными клапанами с управляющий поплавком,а такде с дистанционным гидравлическим управлением;

концевого клапяна-отстойника ДМ"Фрегат" и ЭДМФ" Кубань"; сливной системы гидропривода ДМ"9>регат". При ятем изучались переходные процессы,происходящие в трубопроводе при срабатывании сливных клапанов мембранного типа,-определялись время срабатывания сливных систем,распределение слоя сливаемой воды,уточнялись конструктивные параметры.

Методика исследований разработана на основе ОСТ 70.TI.I-, -87 с использованием стандартного лабораторного оборудования. Полученные данные обрабатывались с использованием математического аппарата исследований и электронно-вычислительных машин. Лабораторные исследования сливной системы ДФ-120"Днепр" ■ с иембранными клапанами с дистанционным гидравлическим управлением проводились на модели в натуральную величину.При этом ис-

следовались варианты без вспомогательных клапанов в цепи управления ,а также с I и 2 вспомогательными клапакьш.Мембранные клапаны с. управляющим поплавком,исследовались на сгендс с конллеп-том лабораторных прибороз и оборудования.

Сливная система'гидропривода ДМ"$регат" исслегошлась н? стенде, представлявшим еобоЧ копию б натуральную величину опорной телепни с установленными на ней гидроприводом и исследуемой системой.Слой до«щя определялся г.ри помоги дождемеров,расставленных по схеме вокруг стенда.

В результате исследований сливкой систе'*ы Д®-120"ДнэГ|р" с дистанционным гидравлическим управлением клапанами в количестве 32 ит. для базовой модели дождевателя определено,что среднее время их закрытия составляет 400 с, или 6,6 минуты.Изучение ди- -намики процесса заполнения слчвной системы и определение време-. ни очередности закрытия клапанов позволило выбрать оптимялькый режим заполнения трубопровода по времени и сократить протяженность этой операции до 4 мин.

Продолжительность опорот.нения сяиеной систе!-;,! и открытия клапанов составляет 540 с,или 9 минут.Однако,яри венкчиье давления в подмембранной полости клапана в 0,05 1.!Ла,уплотнения слизно-го отверстия уже не происходит,слив из трубопровода .машины начинается раньде на 4 минуты. • - .

Для ускорения открытия мембранных клапанов сливной системы разработана и исследована аналогичная,но со вспомогательными ква-панами вдоль управляющей трубки и воздушной емкость» в конце.Применение вспомогательных клапанов и воздутаной емкости псээо^ло сократить продолжительность процесса опорожнения с 540 с до 350 с. Однако при атом возросло время заполнения сливной системы с '¡00 с. до 540 с.

Применение разработанной сливнсй системы с вспомогательными клапанами и воздушной ёмкостью для дф-120"Днепр" целесообразно ьа машинах,работающих на полях со значительным уклоном и скоккик■ рельефом,т.е. в тех условиях,где затруднено опорожнение слинкоД системы из-за прогибой водопроводялего пояса машины. 1

В процессе исследования переходных процессов в трубопроводе мааин при работе слибшх клапанов мембранного тяга установлено, что закрытие клапана происходит плавно без резких повышений давления. . . .

Изменение давления в трубопроводе дождевальной машины при открквпнии клапанов мекбранного типа происходит аналогично серийным э течение того ке врэиени.что обусловлено подбором чувства-

' 1-1

тельности упривляюшэго поплавка.

С процессе лабораторных исследований экспериментальной сливной системы гидропривода ^''^регат** определены диаметр ка-гель доядя,интенсивность к слой доядя за один цикл хояос'иго хода,размеры факеле дождя при сливе воды из серийных гидрони-линдров 0 122 мм и низ ко напор ной модификации ¡л 172 мм с различными диаметрам дождевальных насадок для определения оптимального значения проходного отверстия.

Установлзно,что слив'чя система с дождевальной насадкой я 1С.& мм имеет наи'учиие показатели качества дездя (табч.1).

Таблица I

Результаты лабораторных исследований сливннх систем гидропривода ДМ"Фрегат" с дождевальной • насадкой я 12,5 ю»

TVin гидроци-:Средний диа-:Средняя ин-:Средн/й:Размеры факела дож-пи ндра :метр капель течепгность:слоР дя,м_

:А0ЖЛЯ'Ш iM*' аа":Бр'со-:шири-:дли-•

иикл, мм

:гл

: на

ц 122 мм 7,7 » 172 мм 1,8

2,0 0,2 2,2 7,2 4,5

2,0 0,43 2,2 7,0 4,5

Разработанная сливная система ьна«ите.1оно улучшает распределение на поле сливаемой воды,так как при этом образуется £а-кел дожпя со средним диаметром капель 1,7-1,8 мм в отличие ст серийной с пивной системы,где вода сливается струями через перфорированный щланг.

Пятая глава посЕящена исследоьашям разработанных устройств в полевых условиь?:.Исследования провог,ил"сь в хозяйствах Запорожской,Николаевской v Хэрсонский областей.При этом определялись продолжительность заполнение и опорокнения трубопровода машины, обьемы сливаемой при этом веди,равномерность распределения слоя дождя при опорежьенчи,изучались переходные процессы в трубопроводах машин.

.Установлено,что среднее время заполнения ведопрозодящего поясе мачжны Д'5-120"Днапр" с артоношаыми клапанами мембранного тина составляет 160 с 1для сорийной-237 с).0бьясняетсл это отсутствием автоколебаний игнСранного клапана и более надежным перекры-

тием сливных отверстий трубопровода маиины.При этом запорный орган постепенно перекрывает сливное отверстие,что приводит к увеличению скорости истечения и лучлеыу разбрызгиванию.

5 результате замерос обьсмов спиваемой при заполнении майник воды определено,чтс через один экспериментальный кмьпрн сливается в среднем 17 л (для серийного-02 л*.

Опорожнение трубопровода дождевальной машины п экспериментальной сливной системой происходит быстрее,чем с серийной и среднее время данной операции составляет 379 с, или 6,3 минуты. ' '

Распределение слоя слитой воды под трубопроводом ДФ-120 "Днепр".при опорожнении приведено на рис.5.

Распределение слоя " Ь " слитой ьоды под сливными клапанами при опо< оянении трубопровода мамны

Ь,м>* !

№ \ \

1 1 1. \ р-2

! .... М 1

1

л г / ю 1\

' / > \

> ч»

г I

г

1-иембранного типа; ?.-серийн&го.

• Рис.5

Максима 1ьннй слой доццл составляет для экспериментального клапана 20 ш.средьий г.ярй-9,8 мм (для серийного рлаланч соответственно мм и 22,3 ш\При этом максимальная интенсивность

цоядя при слива через мембранный клапан составляет 3,0 мц/мт (для серийного-9 ш/мин 1. Это способствует лучиему впитыванию бс-ды,уменьшению вероятности локального переувлажнения почвы и возникновения эрозии.

Сравнительные показатели серийной сливной системы и разработанной с мембранными клапанами приведены в таблице 2.

Таблица 2

Сравнительные показатели сливных систем ДФ-Х20"Днепр"

I!пиме-;Времл:ьремя;иоье'л сл*йьае-'.максималь-:Средней:средняя нова- :запол- опо-:мой при запоп- с ¡¡ой :слой интен-ние :нения:ро*- :нении всдм,л -.спитой во-:слитой :сивность поха-:мащи-:нения: :ды,мм :воды, дождя,

зате-:ны, мааи-: ; илм :м;у :.'.чн.

(¡я :мин. :ш,

: :мин. : :

Серийная Л 6,5 62 45' 22,3 9

с гидрэели- _9_

чески'л уп- 6,0 - 23 2,6

9 6 3,8

равлением

клапанами

С автономными

мембранным

клапанами 2,6 6,3 17 23 9,8 3,6.

х1примечание:в числителе указаны показатели для сливной системы без г помогатепьных клапанов,в знаменателе- с 2 вспомогательными клапанами.

В процессе половых исследований азработаннкх клапанов-от-стойникса для ДМ"1регат" и "Кубань" установлено,чго при заполнении трубопровода минимальное вр мя промывки составляет 30 с.

Применение мембранного клапана-отстойника позволяет осуществить качественную промывку трубопровода мавинн.Это. преимущество особенно важно для дождевальных мамин "Кубань".которые осуществляют водозабор из открытого кпалача,в связи с чем возможно попадание водорослей в трубопровод мааинк.При этом время промывки может варьировать в зависимости ит чувствительности управляющего поплав-

ка я применения специальной пригрузочной емкости,что позволяет избежать концентрированного слива в консольной чести,переувлажнения почвы и ее размыва.При исследовании переходных процессов в трубопроводе мяиины при его заполнении установлено,что за счет плавности срабатывания мембранного клапана устранены резкие колебания давления.

При исследовании разработанной сливиой системы гидропривода ДМ"^регат" определялись характеристики дождя при диаметрах докдэьальных насадок & 12,Ь мм и р 13 мм.Результаты полэвых исследований приведены в таблице 3.

Таблица 3

Результаты полевых исследований слиеной системы ДЫ"Фрегати с гидроцилицдрок & 153 ыы и дождевальной насадкой я 12,5 мм ,

Средний диа--.Средняя : Средний :Бремя хо-:Характеристика факела

метр капель, гинтексин- слой :лостого : _дождя.м___

ым- :нссть док- дождя,:хода,с :дя, , т :

: мм/глин.:

•ширина : длина : высота

1.8

0,91

■3,7

9,1

6,0.

5,2

2,0

Равномерность распределения дождя по длине факела приведе-. на на рис.6' Распределение сливаемой есды на значительной плошэ-дй с образов-: 'ием мелких капель довдя создает благоприятные условия для впитывания в почву.

Распределение слоя дождя сливной системой гидропривода ,'

ДМ"Фрегат"

1\ч* а

ю

9 а

7

е

7 у \ ч л * г

/ Ч . % ч /

р \-1 л • ч • —* у

Д О

40

Чо

1-цождевальн8я насадка 13 мм; 2- 0 12,5 мы Рис.З.

Сливная система гидропривода ДМ "Фрегат" внедрена в производстве и выпускается серийно на Первомайском заводе "фрегат" для оснащения дождевальных мааин.Подтвердиенньп* экономический эф$ект за 1988 - 1909 гг состарил 1,4 млн.руб.

ВЫВОДЫ

1.Установлено,что снижение эффективности дождевальных машин "Днепр" происходит из-за несовершенства конструкции сливных. клапенов,что приводит к непроизводительным потерям оросительной води,локальному переувлажнению и эрозии почвы,увеличению колеи я,как следствие,уменьшению коэффициента земельного использования.

2.Установлено ,что концевые клапаш-отбтойники ДМ "Фрегат," и "Кубань" некачественно выполняют промывку трубопровода машины, что ведет к забивание консольной части мусором и илсм,а также приводит к постоянным утгчкам воды от I л/с до о л/с по .Разине.

3.Выявлено возникновение автоколебаний сливных клапанов . при заполнении и опорожнении машины и их отрицательное елиянио

на гидравлический режим закрытой оросительной сети..

4.Установлено,что автоколебания сливных клапанов приводят к увеличенному сливу воды при заполнении трубопровода машины в обьсме 62 л через сливнсй клапан,износу уплотнения рабочего органа и,как следствие, постоянным угечкам воды в процессе полива с расходом 5,06 л/с по одной мата не.При опорожнении сливаемая вода распределяется с максимальнем слоем 45 ям.

б.Разработага математическая модель взаимосвязи работы сливных клапанов с'изменением давления в трубопроводе машины. Установлено,что овтоколебьния клапанов ДОГДнепр" возникают в диапазоне частот изменений даьления от 16 с-'"' до 65 с" .Для устранения этого явления необходимо плавное закрытие клапана в течение не менее 0,5 с.Определена скорость открытия водозаборной

колонки ДФ"Днепр" для создания оптимального ренима запслнеьия трубопровода (.-.оиины.при котором н» возникают автоколебания клапанов;

6.Разработанное сливные системы Д^"Днепр" с клапанами мембранного типа позволяют улучсить гидравлический реким трубопроводов сети,устранить утечки воды в процессе полива,уменьшить сбросы воды при заполнении трубопровода маиины с 62 л до 17 л или полностью устранить и более равномерно распределить сливаемую воду на поле со средней интенсивностью 2,6-3,3 шу'мин и умень- . шить слой осадков с 45 мм до 23 мм.

7.Разрабстан;ша клапаны-о'л:тойники ДМ"Фрегат" и "Кубань" позволяют устранить колебания давления в трубопроводе,возникающее при их срабатывании,улучшить промывку трубопровода.устранить утечки и концентрированный слив больших обьемоэ воды при остановке машины. ,

В.Исследованнаяссливнай система гидропривода ДМ"Фрегат" с насадками детекторного типа позволяет равномерно распределить на поле сливаемую Еоду со средней интенсивность С,91 мм/ммн, средним слоем доведя 8,7 мм за проход и средним диаметром капель 1,8 мм,что создает благоприятные условия для впитывания в почву и устраняет возможность юпадания в ко лею машины.

9.Использование разработанной сливной системы.ДФ-120 "Днепр" позволяет уменьшить сбросы воды при заполнении трубопровода машина за сезон на 370 м3 и снизить отрицательное вез- • действие на почву.Подтвержденный экономический в$4ект от внедрения комплектов сливной системы гидропривода ДМ"Фрегат" составил в 1988 г. 694,8 тыс.руб. и п 1939 г.-713.3 тыс.руб.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих печатных работах:

1.Гринь Ю. I, .Гаырецький 1.А.Удосконалення зливноТ системи дощу-' вальноТ машини "Днепр''.Ж.В1сник с1льськсгосподарськоТ науки, 1906,»10.

,2.Гринь Ю. I. ,1'амрецький 1.А.Десл1дження з лив них систем дошува ль-' нот машини "Фрегат".К.Вгсник сиьськогссподарзькоТ науки, 19Ш, .VII.

3.Гринь ЮЛ. .Гамрсцький I.А,Удоскспалена злнвнз система "Фрегата'^ К.Механ1з'ац1я зоьського госг1орарства,1988,.№.

4.Гринь Ю. 1..Гамрецкий И.А.Исследование переходных процессов в дождевальном трубопроводе машины"Днепр".Республиканский межве-

до.чстзенный тематический научно-технический сборник "Мелиорация

и водное хозяйство",К. .УкрШНГкМ, 190У.

б.Гринь Ю.И..Гамрецкий И.А.Многоопорная дождевальная машина. Авторсксз свидетельство М3442В7. Бюллетень "Открытия,изобретения .промышленной образцы ,'тозарные знаки" .ЦНИИШ.М. ,1937,№38.

6.Гринь Ю.И,,Гамрецкий И.А.Трубопровод дождевальной машины.Авторское свидетельство №1423304.Бюллетень ''Открытия .изобретения, промышленные образцы,товарные знаки".Ц1ШГИ,М., 198Ъ,.£37.

7.Гринь Ю.И. ,Г'амрецк;;й И.л.Ыногоопорная дождевальная маш:на.

' Авторское спиде 1-е льствс М519593.Бюллетень "Открытия.изобретения .промышленные образцы,товарные знаки".ЦНИИШ.М. ,1989.Г'41.

8.Гринь Ю.И..Гамроцкий И.А.Система управления многсопсрной дождевальной маши ней. Авторское свидетельство М3799Ь2.

Э.Тринь Ю.И. ,1итангей А.И. .Гамрецкий И.А. и др.Рекомендации по эксплуатации ЭДИЭТ'убань" б природнэ-хозяйсткенних условия* юга УССР. К. ,1'крШИГиМ, 1986.

Гамрецький 1.А."Досл1джеьня [ розробка пристроГв для зливу води багатсоП1;)Них дощувальнкх иааин "Днзпр'1 ."Фрегат" I "Кубань" (рукопией.

¿исертацгя ¿¡а здобуия наукооого стутзня кандидата Техн1чних наук по специальности 06.0Т.С2-мел1орац1Я 1 зроауване землзроб-

• стбс,ДГН1,Китв,1995.

Досчтддено взаемозо'пзок роботи зливних систем баг^тоопгр-них дащувалышх машин I закритоТ зрощувально! г реки ,визначен1 величин« чепродуктавних втрат води I голивань тиску в трубопроводах зролуъаяьно! мереж! 1 додувальних машин при робот! зливних клапанлв р^зьих конструкций. Бит^чен! законом{рност1 розпо-Д1лу мру дощу ¡снуючйх г роэроблених пристроТв для зливу води пхдршуючкх екилог¡чну безпеку дощувальних машин.

Gamrttoky I.A.,"Hosearch and Devalopraent of Water-Draining Devices for DUEPR,FREQVi and KUBAN ,t-1ulti-Carriage Spvinkling , Haoainca"(a typescript).A theaie submitted for a Candidate of Tscluiical Science deRree in speciality OG.01.OS,land-reclamation end irrigated farming.Institute of Hydrotechnique and Land Reclamation of Ukraine a AA3,Kiev,1995.

Тле operating relationship of multi-carriagu sprinkling machines weter-dreining devices and closed irrigation network was investigated,the values of unproductive water losses and thoae of pressure fluctuation in pipelines of irritation network and sprinkling raochinen,'/(ere determined for different types of drainage, valves uaed,The pattern of sprinkled vater distribution was determined for the existing water-draining devices and for . those proposed,the letter contributing to the increase of

с

sprinkling machine ecological safety.

Ключевые слсЕэ:оросителГзная система .многоспорная дождевальная майина .сливная система,сливной клапан,оросительная вода,, потери води,колебание дазлзкия.слой доадя.

о

1 Иь-т 'Уирггвроардлм' ISS^r. Заказ £6 Таре» iOO