РОЗДІЛ 2
ТЕОРЕТИЧНІ ДОСЛІДЖЕННЯ ПРОЦЕСУ ВЛОВЛЮВАННЯ ШКІДНИКІВ ПНЕВМАТИЧНОЮ НАСАДКОЮ ПНЕВМОДЕЗИНСЕКТОРА
2.1. Пневмодезинсектор для боротьби з шкідниками пасльонових культур
Існуючий парк сільськогосподарських пневматичних машин для збирання шкідників [7, 15, 50, 83, 103, 107] потребує удосконалення, спрямованого на підвищення ефективності зі зниженням енергоємності їх роботи.
По результатам проведеного аналізу існуючих конструкцій машин запропоновано пневмодезинсектор, який працює на основі принципу пневматичного збору шкідників з рослин спеціальною насадкою за допомогою всмоктую чого повітряного потоку [15].
Для забезпечення рівномірного тотального збору шкідників з кущів насадка виконується зі щілинами по всій внутрішній поверхні, яка має в перпендикулярному до напряму руху перерізі підковоподібну форму. Торцеві розміри передньої частини насадки більші, ніж торцеві розміри задньої її частини, а нижні торці насадки мають лотки. Дане технічне рішення захищено патентом України [58].
Пропонуємо насадку (рис. 2.1), що працює наступним чином. При русі агрегату по рядкам в робочій камері 2 через патрубок 1 за допомогою вентилятора створюється розрідження. У зв'язку з тим, що торцеві розміри передньої частини насадки більші за розміри рослини, насадка поступово находить на кущ рослини і не струшує жуків . Завдяки повільному зменшенню поперечного перерізу робочої камери (яка утворена внутрішньою поверхнею насадки) листки рослини з жуками по контуру починають дотикатися до внутрішньої поверхні і жуки всмоктуються у щілини 3 і через патрубок 1 з робочої камери транспортуються до спеціального збірника.
Рис. 2.1. Схема запропонованої пневматичної насадки пневмодезинсектора:
1 - робоча камера; 2 - щілини; 3 - патрубок
Загальний вигляд установленого на тракторі пневмодезинсектора для збору шкідників представлено на рис. 2.2.
Рис. 2.2. Пневмодезинсектор для збору шкідників пасльонових культур (загальний вигляд):
1 - пневмонасадка; 2 - пневморукав; 3 - патрубок виведення знищених шкідників вихлопними газами; 4 - газова камера; 5 - газоструменевий компресор; 6 - циклон; 7 - вентилятор
Ефективність роботи пневмодезинсектора залежить від багатьох факторів, пов'язаних з параметрами насадки, особливостями шкідника та будовою рослини, на якій знаходиться шкідник (рис. 2.3).
До основних параметрів пневматичної насадки можна віднести:
- геометричні (форма насадки, радіус R її округлення, висота встановлення насадки над рівнем ґрунту hо, кількість та розміри всмоктувальних щілин);
- кінематичні (швидкість руху агрегату Vагр);
- аеродинамічні (швидкість і тиск повітряного потоку :Vпов, Р);
Шкідники характеризуються морфологічними параметрами (розмір та масові характеристики шкідників залежно від фаз їх розвитку).
Для вибору режиму роботи насадки важливе урахування місць знаходження (координат) шкідників у момент їх відриву від листків рослини.
Рис. 2.3. Схема взаємодії пневматичної насадки зі шкідниками на кущі:
1, 2, 3...n - номери щілин
2.2. Обґрунтування вибору необхідної кількості всмоктувальних щілин
Зона вловлювання пневматичного пристрою може бути представлена у вигляді напівциліндра радіусом R (рис. 2.4). Враховуючи, що всмоктувальні отвори доцільно виконувати у вигляді щілин, орієнтованих під кутом ? до твірної циліндричної поверхні, постає завдання визначення необхідної кількості щілин, достатньої для забезпечення повного охоплення циліндричної робочої поверхні пристрою як по твірній, так і по направляючій лініям.
Рис. 2.4. Схема розрахунку необхідної кількості всмоктувальних щілин пневматичної насадки
Згідно вибраної конструктивної схеми пристрою зона уловлювання в перерізі перпендикулярному до центральної осі представляє собою напівколо з кутом охоплення ? (1800). Ця зона в процесі роботи пристрою повинна повністю перекриватися всмоктувальними щілинами з виконанням умови:
, (2.1)
де n - кількість щілин.
Відповідно, довжина дуги сектора, що охоплюється щілиною, дорівнює
. (2.2)
Довжину дуги сектора щілини можна визначити через загальну довжину насадки пристрою L і кут нахилу щілини ?.
В свою чергу, довжина насадки пристрою для повної обробки куща не повинна бути менше його розміру і залежати від швидкості руху агрегату Vагр і часу обробки куща tобр
, (2.3)
де r - радіус сфери, що описує кущ.
Ефективний захват шкідника всмоктувальною щілиною може відбуватися при умові, якщо час знаходження щілини над шкідником буде більше або рівним часу захвату жука:
.
Робочий шлях щілини Lщ (рис. 2.5) визначається як
, (2.4)
де h - ширина щілини.
Тоді час захвату жука буде дорівнювати
(2.5)
Рис 2.5. До визначення шляху роботи щілини
Відповідно, кут нахилу щілини складає
. (2.6)
З отриманої формули видно, що зі зменшенням часу захвату шкідника всмоктувальною щілиною їх кут розташування може бути збільшеним, і тим самим менше щілин буде потрібно в конструкції збирального пристрою.
З урахуванням достатньо малої кривизни циліндричної поверхні робочого органу насадки на відрізку довжини дуги ?l (рис. 2.4), для інженерних цілей трикутник ?АБС можна вважати плоским. Тоді
. (2.7)
Підставляючи у (2.7) значення кута нахилу щілини з рівняння (2.5), отримаємо:
. (2.8)
Після перетворення рівняння (2.1) і використання значення ?l з рівняння (2.8), отримаємо кількість щілин:
. (2.9)
Для аналізу отриманої залежності побудовані відповідні графіки (рис. 2.6).
Рис 2.6. Залежність кількості всмоктувальних щілин від конструктивних і технологічних параметрів робочої насадки:
1 - час захвату жука tзах; 2 - швидкість агрегату Vагр;
3 - ширина