Совершенствование качественных и технико-эксплуатационных показателей полива дождевателем консольным фронтальным

Общеизвестно, что агропромышленный комплекс РФ в 1990 г. был на уровне передовых государств, занимая ведущее место в объемах производства сельскохозяйственной продукции, в том числе благодаря широкому использованию орошения в технологиях выращивания сельскохозяйственных культур. Наиболее перспективным способом механизированного полива является дождевание. К достоинствам дождевания следует отнести: близость к природному выпадению осадков, равномерность полива, увлажнение не только почвы, но и приземного слоя воздуха, улучшение микроклимата и создание более благоприятных физиологических условий жизни растений.

В настоящее время 70 поливных площадей Ростовской области оборудованы поливной сетью под дождевальную машину ДДА-100МА, используемую для полива всех основных сельскохозяйственных культур, возделываемых в регионе. Однако данная дождевальная машина имеет ряд недостатков, основными из которых являются высокая металлоемкость и низкая ремонтопригодность двухконсольной фермы, недостаточная оптимизация схем расстановки дождевальных насадок и неудовлетворительная надежность их работы, что приводит к снижению показателей качества выполнения технологического процесса и технико-эксплуатационных показателей дождевальной машины.

Таким образом, проблема снижения металлоемкости дождевальной техники и повышения эффективности полива является актуальной, и в настоящее время требует дополнительных исследований, теоретических и конструктивных проработок.

Целью работы является повышение эффективности полива дождевателем консольным фронтальным за счет совершенствования качественных и технико-эксплуатационных показателей. Для выполнения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: определить требования к технике и технологиям орошения, выявить недостатки ДДА-ЮОМА и разработать направления совершенствования дождевальных машин этого типа; теоретически обосновать: оптимальные диаметры водопроводящего трубопровода с переменным сечением крыла ДКФ-Ш; выбор, расстановку и диаметры дождевальных насадок; скорость движения и эрозионно-безопасную длину бьефа при работе дождевальной машины ДКФ-Ш; исследовать показатели качества выполнения технологического процесса дождевальной машины ДКФ-Ш; определить технико-эксплуатационные показатели дождевальной машины ДКФ-Ш; экономически оценить эффективность применения дождевателя консольного фронтального ДКФ-Ш.

Объектом исследований является технологический процесс полива дождевателем консольным фронтальным. Методика проведения исследований. Предусматривает разработку теоретических предпосылок, их экспериментальную проверку в лабораторных и полевых условиях с последующей экономической оценкой. Теоретические исследования проводились на основе известных законов и методов математического анализа.

Экспериментальные исследования проводились в соответствии с действующими ГОСТами, ОСТами и частными методиками. Обработка результатов экспериментов осуществлялась методами математической статистики с применением ЭВМ. Научная новизна. Уточнена методика, позволяющая установить оптимальные диаметры трубопровода с уменьшающимся сечением труб при равномерно распределенном по длине и транзитном расходе, по которой были определены диаметры секций водопроводящего трубопровода крыла ДКФ-Ш. Определены параметры, характеризующие качество дождя, и расходно-напорные характеристики дефлекторной насадки секторного действия конструкции ФГНУ «РосНИИПМ». Предложена схема расстановки насадок по крылу ДКФ-Ш и определены необходимые диаметры сопел насадки. Научно обоснованы рабочие скорости движения машины и зависимости для определения эрозионно-безопасной длины бьефа.

Научные положения:

• теоретическое обоснование конструктивных и технологических параметров ДКФ-Ш, от которых зависят качественные и технико-эксплуатационные показатели полива;
  
• рабочие скорости движения машины и зависимости для определения эрозионно-безопасной длины бьефа;
• качественные и технико-эксплуатационные показатели полива ДКФШ. 

Практическая значимость и реализация основных результатов исследований. Использование полученных результатов исследований на стадии разработки и при эксплуатации дождевателя консольного фронтального позволит снизить металлоемкость машины, повысить эффективность полива и уменьшить негативное воздействие искусственного дождя на почву.

Полученные результаты положены в основу проектирования дождевальной машины ДКФ-Ш. В 2006 году в хозяйстве ЗАО «Нива» Веселовского района Ростовской области была внедрена дождевальная машина ДКФ-Ш. Годовой приведенный экономический эффект составил 176,17 тыс. руб.

Основные результаты докладывались и получили положительную оценку на научно-практических конференциях, проводимых в ФГНУ «РосПИИПМ» (Новочеркасск, 2003-2007 гг.) и на расширенном заседании отдела гидротехнических сооружений и гидравлики ФГНУ «РосНИИПМ» (2007 г.).

СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

Преимущества и недостатки доиедевання Об основных преимуществах дождевания сказал академик В.Р. Вильяме: «Идея дождевания покоится на двух принципиально правильных агротехнических предпосылках борьбе с причинами недостатка воды в почве и искусственным приведением недостающего количества ее в случае невозможности обеспечить почве этот запас из природных источников, и борьбе с причинами наступления атмосферной засухи. Главное отличие дождевания заключается в одновременном включении второго принципа в повышении в критические моменты развития растений относительной влажности воздуха» 

Еще более ясно и подробно эта мысль высказана академиком А.Н. Костяковым: «Кроме средства увлажнения и регулирования водного режима почвы, дождевание должно будет стать и могущественным средством увлажнения и регулирования водного режима атмосферы, именно тех ее слоев, где распространены испаряющие органы растений, и тем самым стать новым средством унравления урожаем в нашем социалистическом сельском хозяйстве».

Во многих отечественных и зарубежных литературных источниках приводятся разнообразные показатели и характеристики искусственного дождевания, показывающие его преимущества по сравнению с поверхностными способами полива и подпочвенным орошением. Отсутствие же какой-либо классификации этих данных затрудняет их учет и анализ. Нам кажется, что более целесообразным будет, хотя бы в первом приближении, все эти преимущества.

Заключение:

1. Проведенные исследования показали, что дождевальная машина ДДА-100МА не соответствует современным требованиям к технике и технологиям орошения. Для проведения эффективного полива необходимо совершенствовать качественные и технико-эксплуатационные показатели технологического процесса.
2. В результате уточнения методики, предназначенной для установления оптимальных диаметров трубопровода с уменьшающимся сечением труб при равномерно распределенном по длине и транзитном расходе, были определены диаметры секций водопроводящего трубопровода крыла ДКФ-Ш, которые составили: 133, 133, 127, 127, 121, 121, 114, 114, 108, 104, 95 мм со ответственно 1, 2, 3 и т.д. секции. Для установки на ДКФ-Ш выбрана дефлекторная насадка секторного действия конструкции ФГНУ «РосНИИПМ». Расстановка насадок по крылу машины была произведена через одинаковые расстояния с равным расходом, что достигается применением насадок с раз личными диаметрами сопла. Диаметры сопел насадок составили: 1-6 секции крыла ДКФ-Ш — 13 мм; 7-11 секции — 13,5 мм; концевая насадка — 19 мм. В результате теоретического обоснования установлено, что эрозионно безопасная скорость движения ДКФ-Ш при поливе составляет: вперед 0,7 км/ч с расчетным слоем осадков за проход 4,3 мм, назад — 0,6 км/ч и 5,0 мм. Выведена зависимость для расчета эрозионно-безопасной длины бьефа от водопроницаемости почв для ДКФ-1П. Расчетная эрозионно-безопасная дли на бьефа для условий проведения исследований составила 73 метра.
3. Полевыми исследованиями установлено, что величина эрозионно безопасной длины бьефа зависит от поливной нормы. На основании анализа полевых исследований получена зависимость эрозионно-безопасной длины бьефа при поливе ДКФ-Ш от поливной нормы. Анализ полученных показателей качества выполнения технологического процесса показал следующее: расход воды по дождемерам дождевальной машиной ДКФ-Ш больше, чем ДДА-ЮОМА на 8,6 %, что достигнуто подбором оптимальных диаметров секций консоли ДКФ-Ш; за счет использования дефлекторной насадки секторного действия конструкции ФГНУ «РосНИИПМ» средний диаметр капель на 32,6 % меньше у ДКФ-Ш; за счет более рациональной расстановки подбора диаметров дождевальных насадок по длине поливного крыла коэффициент эффективного полива на 16,2 % выше у ДКФ-Ш; ширина захвата разработанной машины составляет 125 м, что свидетельствует о применимости ДКФ-Ш на поливной сети под ДДА-ЮОМА,
4. Анализ производственных исследований технико-эксплуатационных показателей позволяет сделать следующие выводы: производительность за час основного времени больше у ДКФ-Ш, чем у ДДА-ЮОМА, что достигается большим расходом; коэффициент надежности технологического процесса больше у ДКФ-Ш вследствие меньшего количества отказов и меньшего времени на их устранение; за счет меньшего количества отказов и уменьшения времени на подготовку дождевальной машины к работе и переездам, коэффициенты использования сменного времени и эксплуатационного времени выше у разработанной дождевальной машины.
5. Годовой приведенный экономический эффект от эксплуатации ДКФ-Ш составил 176,17 тыс. руб. при годовой экономии труда при эксплуа тации 256,32 чел.-час.
   

ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВУ

1. Разработанная дождевальная машина ДКФ-Ш рекомендуется к внедрению эксплуатационным организациям с целью повышения эффективности полива.
2. Для уменьшения негативного воздействия дождя на почву и недопущения образования поверхностного стока рекомендуется эксплуатационным организациям производить полив дождевальной машиной ДКФ-Ш при движении вперед на первой ступени коробки передач на втором диапазоне ходоуменьшителя, а при движении назад — задний ход коробки передач на втором диапазоне ходоуменьшителя, на которых скорость движения машины составит соответственно 0,7 и 0,6 км/ч., на длине бьефа, которая должна быть больше или равна эрозионно-безопасной длине бьефа, определяемой по полученным зависимостям.
3. Определенные технико-экономические показатели ДКФ-Ш рекомендуются эксплуатационным организациям для составления технологических карт полива.
4. Уточненная методика для определения оптимальных диаметров стального трубопровода с переменным сечением рекомендуется конструк торским бюро для проектирования дождевальной техники.