Культиватор

- фильтр, всасывающий с клапаном  и кронштейном крепления к  раме;

Фильтр всасывающий

производительность, л/мин - 60...260

 тонкость фильтрации, мкм - 365

 

- 3…6 секционный регулятор-распределитель  со встроенным напорным фильтром  с манометром и кронштейном  крепления;

Регулятор-распределитель 4 секционный со встроенным напорным фильтром с манометром

производительность ( макс), л/мин - 160

рабочее давление ( макс.), бар - 20

d патрубка входного, мм - 25

d патрубка сбросного, мм- 25 или 30

d патрубка секции, мм- 13

- гидросмеситель эжекторный для  перемешивания рабочей жидкости  в ёмкости с деталями крепления;

- шланги для соединения бака, насоса, фильтров и регулятора- распределителя между собой;

- 4-х секционный гибкий коллектор,  состоящий из соединённых шлангами  распылвающих устройств(форсунок) с  отсечными клапанами и распылителями,  кронштейны для крепления коллектора  к штанге;

- шланги для подачи рабочего раствора от регулятора-распределителя к секциям коллектора и гидросмесителю;

- хомуты, метизы и ЗИП;

- инструкцию по сборке, установке  и регулировке.

Форсунки оснащаются современными распылителями фирмы «LECHLER» (Германия), обеспечивающими расход рабочей жидкости в диапазоне 50…400 л/га.

Форсунки 3; 4; 5 позиционные

         для шлангового коллектора и 

         трубчатого  коллектора

 

 Ёмкость предлагается расположить  на раме культиватора путём  крепления его с помощью кронштейна, а привод насоса осуществить от гидромотора.

 Для установки предложенного  оборудования на базовую модель  культиватора необходимо разработать  и провести расчёт: кронштейна  крепления ёмкости. А так же  провести гидравлический расчёт  системы опрыскивания с целью  выбора насосного агрегата. Произвести выбор насосного агрегата.

 

Рис. 2. Схема культиватора-окучника КНО-2,8 с разработанным опрыскивателем

1-опорные колёса; 2-кронштейн крепления  регулятора-распределителя; 3-регулятор-распределитель со встроенным напорным фильтром и манометром; 4- мембранно-поршневой насос с кронштейном крепления; 5-ёмкость; 6-всасывающий фильтр с клапаном; 7- кронштейн крепления ёмкости; 8-кронштейн крепления штанги опрыскивателя;9-форсунки в сборе с распылителями; 10-штанга; 11- задний и передний грядили; 12-пружинные предохранители переднего и заднего грядилей; 13- ротационные бороны; 14- стрельчатая лапа с отвалами;

 

 

 

 

3. Технологические, кинематические  и энергетические расчеты

Рассчитаем следующие показатели для опрыскивателя - минутный расход жидкости на один распылитель, площадь, обрабатываемую опрыскивателем при одной заправке бака, количество концентрированного ядохимиката необходимого для одной заправки.

Для примера рассчитаем  операцию обработки  посевов картофеля 80% купрозаном, норма внесения препарата от 2,4 до 1,9 кг/га действующего вещества, расход рабочей жидкости составит 300 - 400 л/га.

Площадь, обрабатываемая при одной заправке агрегата, находится по формуле:

,

где S – площадь, обрабатываемая за одну заправку, га;

V_Б – объем бака, V_Б = 300 л;

N – норма внесения раствора, N=300 л/га.

  га.

Минутный расход жидкости на один распылитель найдем как:

,

где v – скорость движения агрегата, v = 8 км/ч;

В – ширина захвата машины, В = 2,8 м;

n – количество распылителей на штанге n = 4.

По определенному расходу жидкости одним распылителем определяем по таблице  распылителя и рабочее давление в системе.

 

 

 

 

 

Таблица 2. - Характеристики распыливающих насадков

Рабочее давление жидкости, МПа	Щелевые красные (ОЦУ.11.220-02)	Щелевые синие (ОЦУ.11.220-03)
0,2	0,79	1,22
0,3	0,98	1,44
0,4	1,17	1,63
0,5	1,37	1,82
0,6	1,45	2,02
0,7	1,55	2,18
0,8	1,66	2,34
0,9	1,79	2,50
1,0	1,81	2,67

 

Следовательно, наиболее подходящим является применение щелевого синего распылителя при давлении жидкости  0,7МПа.

Если на штангу установить распылители другого типа с известным минутным расходом, то по данным таблицы устанавливают рабочее давление в нагнетательной системе и рассчитывают требуемую скорость движения агрегата по формуле:

.

Для приведенного выше типа распылителя  рабочая скорость агрегата составит:

км/ч.

 Определим количество заправок опрыскивателя, которые можно провести при применении агрегата для приготовления жидкостей АПЖ-12. Емкость основного бака  агрегата для приготовления жидкости имеет вместимость основного бака 3200 л. Таким образом, количество заправок, К составит:

В зависимости от применяемой технологии, обрабатываемой культуры, цели опрыскивания могут применяться различные  форсунки и распыливающие наконечники.

Расчет трубопровода

Исходя из определённого расхода  всех наконечников, определим диаметр нагнетающей магистрали по формуле:

,

где - расход жидкости через наконечники, м³/с;

 - скорость потока жидкости, v =1,5 м/с, [12, стр.186].

  = 0,009  м

Принимаем диаметр (внутренний) 10мм. Выбираем гибкий металлический рукав по Р1-Ц-Х-15×1600 ГОСТ 3575-82, [12, т.3, с.400].

         Диаметр  всасывающей магистрали:

,

где - скорость потока жидкости, v =1,0 м/с, [12, стр.186].

 м

Принимаем диаметр (внутренний) 15мм, выбираем гибкий металлический рукав  Р1-Ц-Х-22×900 по ГОСТ 3575-82, [12, т.3, с.400].

Определим действительную скорость на участках всасывания и нагнетания.

На участке нагнетания: м/с

На участке всасывания: м/с

Определим общие потери давления, МПа:

,

где - суммарные путевые потери, МПа;

- суммарные местные потери, МПа;

- суммарные потери в гидроагрегатах, МПа;

,

где , - путевые потери нагнетательного и всасывающего трубопроводов соответственно;

Путевые потери давления нагнетательного и всасывающего трубопроводов  вычисляем при оптимальной температуре гидросистемы 20 ⁰С. Определим коэффициент гидравлического сопротивления трения:

,

где - число Рейнольдса.

,

где м²/с – кинематическая вязкость раствора пестицида, [13].

для нагнетательного  участка:

,

.

для всасывающего участка:

,

.

Потери давления трубопровода:

,

где = 1010 кг/м³ – плотность рабочего раствора,  [13].

- длина  магистрали, принимаем  длину нагнетательной магистрали – 3,1 м, всасывающей – 0,3 м;

для нагнетательного  участка:  , МПа.

для всасывающего  участка:  , МПа.

Местные потери давления трубопроводе:

,

где – суммарное сопротивление коэффициента местных сопротивлений.

Таблица 3.

Расчетные   значения потерь давления в местных сопротивлениях.

Наименование гидролинии	Наименование местного сопротивления		Кол-во	, Па
Нагнетательный трубопровод	Штуцер, соединение Поворот трубопровода	0,1 0,16	8 5	1282
Всасывающий трубопровод	Штуцер, соединение Гибкий трубопровод	0,1 0,32	1 1	33

 

По рекомендации [11, табл. 10.26, стр. 280], принимаем: для крана регулирования подачи ; для отсечного и редукционного клапанов , для фильтра . Тогда потери в гидроагрегатах нагнетательного трубопровода равны:

,

, МПа

Суммарные потери давления:

, МПа

Определим требуемый напор, с учетом потерь в нагнетающем рукаве по формуле:

,

Па

Определим мощность необходимую на привод насоса по формуле:

, Вт,

 кВт

Таблица 4.

 Характеристика мембранно-поршневой насос марки AR-303

Показатель	Значение
Производительность, л/мин	10
Производительность, л/мин	30
Максимальное рабочее давление, МПа	2
Рабочие обороты вала,  об/мин	540
Мощность на привод, Вт	390
Вес,  кг	4,5
Диаметр всасывающего патрубка, мм	25
Диаметр нагнетающего патрубка, мм	13
Потребляемая мощность, кВт	1,76

Для привода насоса выбираем гидромотор шестеренный ГМШ- 10ВА:

Рабочий объём, см. куб …………………………………………….10

Давление на выходе, МПа:

номинальное ……………………………………………………….16

максимальное  ………………………………………………………21

Частота вращения,

номинальная ……………………………………………………….25

максимальная  ……………………………………………………...50

минимальная ………………………………………………………8,3

Номинальный крутящий момент, не менее ……………108,8

Объёмный КПД, не менее………………………………………..0,8

Номинальная мощность, кВт не менее  ………………………….8,4

Масса, кг  …………………………………………………………2,35

4. Конструкторские  расчеты

4.1. Расчёт реакций в узлах кронштейна крепления ёмкости

Рис. 3. Схема  кронштейна.

Кронштейна состоит из полки  « », стойки « » и подкоса « ». Подкос может быть выведен в точку « ».

На рис. 3.1 показана схема кронштейна. Стойка крепится с помощью болтов точках « » и « ». Целью расчёта является определение размеров сечения элементов металлоконструкции кронштейна, проверки прочности сварных швов и выбор размеров резьбового соединения.

Для решения конкретной задачи считаем, что на конце полки кронштейна, в точке « » закрепляется грузовая скоба грузоподъёмностью 600 кг., т.е. кН.

Примем размеры элементов:

 мм; мм; мм; ;

Тогда:

 мм;

 мм.

Условимся активные силы обозначать сплошным вектором, а реактивные пунктирной линией, а у названия вектора ставить  индекс «¢». Используя приёмы статики, а конкретно метод составления моментов и силовых многоугольников находим силы, действующие в характерных узлах.

Узел «

»

Рис. 4. Узел «

»

Составляем уравнение моментов относительно точки « ».

;

.

Находим силу :

 кН.

Используя метод силового многоугольника, находим силу .

 кН.

 кН.

Узел «

»

Составляем уравнение моментов относительно точки « ».

;   .

Находим силу :

 кН.

Рис. 5. Узел «

»

Сила  кН была определена в узле « ».