Мелиоративные машины

| Категория реферата: Рефераты по ботанике и сельскому хозяйству
| Теги реферата: аристотель реферат, скачать изложение
| Добавил(а) на сайт: Колвецкий.

Одновременно работают два дождевальных крыла—одно слева, другое справа от магистрального трубопровода. Два других крыла в это время разбирают, переносят и подготавливают к работе. После выдачи поливной нормы их выключают, а включают подготовленные к работе крылья, присоединенные к распределительным трубопроводам с противоположных концов. Передвигая крылья навстречу одно другому, поливают всю площадь по обе стороны распределительных трубопроводов, после чего разбирают распределительные трубопроводы, переносят и присоединяют их к следующим гидрантам магистрального трубопровода. Присоединив к ним крылья, поливают другую часть участка. За один полив каждый распределительный трубопровод последовательно обслуживает три позиции. Аналогично устроены и поставляемые из ЧССР в нашу страну дождевальные установки «Сигма-Ирис-50». Основной недостаток таких установок—большие затраты ручного труда на переноску труб и связанная с ними низкая производительность труда.
Многоопорные дождевальные машины позиционного действия. Для устранения больших затрат ручного труда при переноске труб дождевальных установок конструкторы пошли по пути установки оросительных трубопроводов на колеса.
В результате появились, по существу, новые высокопроизводительные машины, требующие минимальных затрат ручного труда (присоединение к гидранту).
Однако при этом они утратили основные положительные качества установок с разборными трубопроводами: способность работать на участках с неровным рельефом, в садах, виноградниках и т. п. Установки такого типа, получившие название- дождевальных колесных трубопроводов, нашли широкое применение как в нашей стране, так и за рубежом.

Наиболее просты по конструкции машины, в которых оросительный трубопровод одновременно служит и валом привода опорных колес. Машина отечественного производства такого типа («Волжанка») состоит из магистрального трубопровода 10 и двух независимых дождевальных крыльев 1...8 (рис. 3, а).
Крылья располагают по обе стороны от магистрального трубопровода со" смещением на одну позицию одно от другого. Каждое крыло состоит из оросительного трубопровода длиной от 150 до 400 м, собранного из отдельных секций 7, и приводной тележки 3. Секция представляет собой трубу, посредине которой установлено разъемное опорное колесо 6. Секции соединены между собой с помощью присоединительных фланцев. На корпусе присоединительного фланца установлен среднеструйный дождевальный аппарат кругового действия и автоматический сливной клапан. Дождевальный аппарат присоединен к поливному трубопроводу с помощью механизма самоустановки, который в процессе перемещения удерживает дождевальный аппарат в вертикальном положении.
Сливные клапаны предназначены для рассредоточенного слива воды из трубопровода перед переездом на новую позицию. Клапан (рис. 3, б) состоит из овальной резиновой пластины 12, установленной внутри фланца каждого звена

[pic]

Рис. 3. Многоопорная дождевальная машина позиционного действия: а—схема машины; б—автоматический сливной клапан; 1—концевая заглушка; 2—- среднеструйный дождевальный аппарат; 3 — приводная тележка; 4 — ведущее колесо; 5 — секция трубопровода; 6 — опорное колесо; 7—узел присоединения;
8 — гидрант; 9 — водопод водящий трубопровод; 10 — двигатель; 11 — болт; 12
— резиновая пластина; 13 — стальная планка.

трубопровода с помощью болта 11 с гайкой, и планки 13. При нормальном напоре резиновая пластина плотно прижимается водой к внутренней стенке фланца, плотно закрывая отверстия. При падении давления пластина отгибается и вода через сливные отверстия выходит из секции трубопровода. Приводная тележка 3 установлена в середине крыла. Вращение от двигателя внутреннего сгорания 10 через реверс-редуктор передается на два дополнительных ведущих колеса 4 и водопроводящий трубопровод с ходовыми колесами.

Работает машина позиционно с фронтальным перемещением с одной позиции на другую. После присоединения к гидранту под напором воды сливные клапаны автоматически закрываются и дождевальные аппараты начинают работать. После пуска первого крыла присоединяют и запускают второе. Выдав поливную норму, отъединяют крыло от гидранта, запускают двигатель и, перекатив крыло к следующему гидранту, включают его в работу. Оба крыла могут работать одновременно. Машина предназначена для полива низкостебельных культур высотой не более 1, 0 м. Для полива высокостебельных культур применяют другую дождевальную машину такого же типа (ДФ-120 «Днепр»), в которой оросительный трубопровод поднят на высоту 2, 1 м и установлен на двухколесных самоходных тележках с помощью ферм и растяжек. Многоопорные дождевальные машины, работающие в движении. Для полива в движении отечественная промышленность выпускает машины двух разновидностей: с движением по кругу; с фронтальным движением. Примером машины первого типа может служить дождевальная машина «Фрегат» ДМУ; второго — двухконсольный дождевальный агрегат. Дождевальная машина кругового движения (рис. 4, а) представляет собой движущийся по кругу многоопорный трубопровод на колесах.
Основные узлы: неподвижная опора 1, водопроводящий трубопровод 2 со среднеструйными дождевальными аппаратами 3 кругового действия, самоходные тележки 5 с гидравлическим приводом, дальнеструйный дождевальный аппарат 4 секторного полива, система регулирования скорости движения тележек, механическая и электрическая системы защиты от поломок. Центральная неподвижная опора собрана из угловой стали и представляет собой ферму, имеющую вид усеченной пирамиды. Ее устанавливают над гидрантом водопроводящей сети. С помощью неподвижного колена, стояка, расположенного по вертикальной оси опоры, и поворотного колена водопроводящий трубопровод соединяют с гидрантом. Водопроводящий трубопровод составлен из стальных оцинкованных труб с фланцами для их соединения и имеет переменное сечение: первый участок, расположенный ближе к центру, составлен из труб большего диаметра, чем второй, распо-ложенный на периферии. Он установлен на А- образных рамах тележек с помощью растяжек на высоте 2, 2 м, что позволяет поливать высокостебельные культуры, например кукурузу.

[pic]

Рис. 4. Дождевальные машина и агрегат, работающие в движении: а—кругового движения; б—фронтального движения; 1 — неподвижная опора;- 2 — секция тпубопровода с фланцевым соединением; 3 — среднеструйный дождевальный аппарат; 4 — дальнеструйный дождевальный аппарат секторного полива; 5 — самоходные тележки с гидроппиводом; 6 — гидродомкрат; 7 — раскосы; 8 — панели; 9 — верхний пояс; 10 — концевая панель; 11 — стойки;
12 — плавучий клапан; 13 — трактор; 14 — поворотный круг; 15 — распорки;
16 — дождевальные насадки; 17 — растяжки; 18 — концевая насадка; 19 — открылки;
Машина составлена из отдельных секций. Каждая секция со стоит из звена
(пролета), водопроводящего трубопровода и тележки с двумя колесами, расположенными одно за другим. Каждая труба снабжена двумя штуцерами: верхним—для установки дождевального аппарата и нижним—для сливного клапана.
Для равномерности полива применяют среднеструйные дождевальные аппараты четырех типоразмеров с различным расходом воды и дальностью струи: чем дальше расположен аппарат от центральной неподвижной опоры, тем больше расход воды и дальность струи. На концевой секции, кроме среднеструйного, установлен и дальнеструйный аппарат секторного полива. Машина передвигается при поливе за счет энергии (напора) воды в трубопроводе. Гидропривод тележки состоит из клапана-распределителя, гидроцилиндра, двупле-чего рычага и толкающей штанги с двумя концевыми выступами. Вода из трубопровода через клапан-распределитель поступает в гидроцилиндр. Под действием напора воды гидроцилиндр поднимается (шток неподвижен) и через двуплечий рычаг приводит в движение толкающую штангу, которая своими концевыми выступами упирается в почвозацепы колес и толкает их в направлении движения. Скорость движения тележек различна и по мере удаления от неподвижной центральной опоры возрастает. Необходимое соотношение скоростей различных тележек устанавливается автоматически с помощью механизма синхронизации, состоящего из дроссельных клапанов с приводами и тяг, укрепленных на водопроводящем трубопроводе. Когда скорость той или иной тележки изменяется, то трубопровод изгибается, при этом тяги через привод воздействуют на дроссельный клапан, увеличивая или уменьшая расход воды, поступающей в гидроцилиндр до тех пор, пока тележка не станет в одну линию с другими тележками. Скорость движения машины задается установкой вручную крана- задатчика, установленного на последней тележке. При этом время одного оборота машины можно изменять от 37...51 мин (для разных модификаций машины) до 10 суток. Обычно поливная норма выдается за один оборот машины поэтому, изменяя скорость машины, регулируют поливную норму.
Машину выпускают в десяти модификациях, отличающихся различной длиной водопроводящего. трубопровода (от 335 до 453 м). Машина высокопроизводительная. Она орошает с одной позиции от 40 до 72 га; один человек может обслуживать несколько машин. Однако машина имеет высокую материалоемкость, ее трудно перемещать с одного участка на другой, и, кроме того, она оставляет неполитой до 12...17% площади при прямоугольной форме участка. Двухконсольный дождевальный агрегат представляет собой совокупность всех элементов дождевальной системы, навешенных на трактор, оборудованный ходоуменьшителем. Основные узлы: водозаборный узел с плавающим водозаборным клапаном, центробежный насос с редуктором, двухконсольная пространственная ферма с короткоструйными дождевальными насадками, гидросистема для управления фермой и водозаборным узлом, эжектор. Плавучий всасывающий клапан. 12 (рис. 4 б) соединен со всасывающим патрубком насоса при помощи двух труб и двух шарнирных муфт
(вертикальной и горизонтальной), которые дают ему возможность перемещаться в пространстве. Двухконсольная ферма служит не только несущей конструкцией, но и выполняет роль оросительного трубопровода, подводящего воду к дождевальным насадкам. Она смонтирована из отдельных панелей 8. Каждая промежуточная панель состоит из двух водопроводящих труб
20 нижнего пояса, двух стоек 11, одного стержня 9 верхнего пояса, распорки
15, двух раскосов 7, двух растяжек 17 и двух открылков 19 с насадками 16.
Натяжение раскосов и растяжек регулируют стяжными гайками. Каждая панель в поперечном сечении имеет форму равностороннего треугольника, размеры которого от панели к панели по мере удаления от трактора уменьшаются, соответственно уменьшается и диаметр водопроводящих труб нижнего пояса и сечение стержня верхнего пояса. Чтобы создать постоянную интенсивность дождя по ширине захвата, учитывая падение напора по длине водопроводящих труб, диаметр отверстий в насадках по мере их удаления от середины к концам постепенно увеличивают. Дождевальные насадки 16 промежуточных панелей— короткоструйные дефлекторные, а насадки 18 концевых панелей— струйные с отражательными лопатками. Консоли фермы соединены одна с другой при помощи поворотного водопроводящего круга 14, предназначенного для поворота фермы вокруг вертикальной оси при переводе в транспортное положение. Поворотный круг опирается на гидродомкрат 6, состоящий из четырех гидроцилиндров двухстороннего действия, снабженных опорными роликами для поворотного круга. Гидродомкрат устроен таким образом, что при подъеме штоков одной пары цилиндров штоки другой пары опускаются. Это позволяет быстро выравнивать консоли при поперечных наклонах трактора в работе и продольных в транспортном положении.
Для работы дождевального агрегата нарезают временные оросительные каналы с расстоянием один от другого, равным ширине захвата агрегата (120 м). При поливе агрегат медленно движется по дороге, проложенной вдоль оросителя.
Плавучий клапан перемещается на поплавке, забирая воду, которую насос подает через. напорный трубопровод в поворотное кольцо, откуда она поступает в водопроводящие трубы нижнего пояса и дождевальные аппараты.
Агрегат может быть оборудован гидроподкормщиком. Недостатки агрегата — громоздкость, высокая материалоемкость, снижение коэффицйента использования земель (на 2...3%) за счет отвода част их под временные оросители.

Дальнеструйные дождевальные машины по сравнению с другими дождевальными машинами отличаются малой удельной материалоемкостью, компактностью, большой маневренностью и высокой проходимостью. Они способны поливать однолетние и многолетние растения, в том числе сады, лесопитомники и т. п., без их механического повреждения. При этом средняя интенсивность дождя дальнеструйных машин в 2...5 раз ниже, чем короткоструйных, что позволяет вести полив тяжелых почв без образования луж, а также поливать почвы с неровным рельефом. Однако на равномерность распределения дождя сильно влияет ветер. Энергоемкость этих машин высокая, что связано с необходимостью создания высоких напоров воды.

Основное направление совершенствования систем дождевания сводится к стремлению обеспечить непрерывное в течение всего вегетационного периода водоснабжение растений в соответствии с ходом их водопотребления. Это позволяет постоянно поддерживать оптимальную влажность активного слоя почвы и оптимальный водный режим растений, что приводит к повышению урожайности сельскохозяйственных культур в 1, 5...2 раза по сравнению с обычным дождеванием. Добиться этого можно лишь путем рассредоточения поливного тока по орошаемой площади и во времени, т. е. за счет увеличения числа одновременно работающих дождевальных аппаратов и резкого снижения интенсивности дождя. К числу таких систем дождевания относятся импульсная, капельная и тонкодисперсная (аэрозольная).

4 Возможные улучшения систем дождевания

4.1 Импульсные дождевальные системы отличаются от обычных тем, что работают в режиме прерывистой (импульсной) подачи воды на орошаемую поверхность поля. Основные элементы такой системы: напорообразующий узел (насосная станция), магистральный, распределительные и оросительные трубопроводы, импульсные дождевальные аппараты. Импульсный дождевальный аппарат («дождевальная пушка») отличается от обычного тем, что его рабочий цикл состоит из двух непрерывно чередующихся периодов: периода накоп ления воды в аппарате, периода выплеска (выброса) ее под действием сжатого воздуха.

Рис. 5. Схема импульсного дождевального аппарата:
1 — ствол; 2 — поршень; 3 и 4 — клапаны;
5 _ пружина; 6 — гидроаккумулятор.
Известны импульсные дождевальные аппараты двух типов: автоколебательного действия; принудительного действия. Первые способны обеспечить лишь такой режим работы, при котором период накопления только в
5...10 раз больше периода выброса воды, вследствие чего расход воды не может быть меньше 0, 5...1 л/с; вторые обеспечивают режим работы, при котором период накопления в 50...200 раз больше периода выброса, вследствие чего подводимый расход воды может быть снижен до 0, 1 л/с и менее, а средняя интенсивность дождя может находиться в пределах 0, 01 ...0, 002 мм/мин. Наибольшее распространение получили дождевальные аппараты второго типа, работающие в «ждущем режиме» по сигналам понижения давления в трубопроводной сети.

Система дождевания с аппаратами принудительного действия, помимо перечисленных выше основных элементов, включает еще и генератор командных импульсов, работающий в автоматическом режиме. Импульсный дальне- или среднеструйный дождевальный аппарат, работающий по сигналам понижения давления в трубопроводной сети (рис. 5), состоит из трех основных элементов: резервуара (гидроаккумулятора) 6, запорного устройства 2, 3, 4 и
5 и ствола 1 с соплом. Вода под высоким давлением, но с малым расходом подается в гидроаккумулятор 6, где постепенно накапливается. В период накопления воды клапаны 3 и 4 закрывают проход в ствол 1, и вода не может выйти через него. По мере поступления воды находящийся в гидроаккумуляторе воздух сжимается, давление его повышается. При достижении верхнего давления
Ящах генератор командных импульсов сбрасывает давление в напорной сети, вследствие чего под действием сжатого воздуха клапаны 4, а затем 8 открываются и происходит выброс накопленного объема воды— «выстрел». В момент выстрела срабатывает механизм вращения, и корпус аппарата поворачивается на заданный угол. Срабатывание всех дождевальных аппаратов происходит синхронно. Клапан 4 закрывается под действием пружины 5 при падении давления в гидроаккумуляторе до нижнего предела Нмин. Клапан S закрывается под действием поршня 2 при повышении давления в сети, после чего цикл повторяется. Продолжительность периода накопления воды в гидроаккумуляторе составляет от 50 до 300 с. Давление Нмакс и Нмин и. диаметр выходного отверстия сопла d выбирают, исходя из необходимой дальности полета струи R и отношения Hмакс/d, определяющего диаметр капель, на которые распадается струя.

При импульсном дождевании дальность полета струи значительно больше, чем при непрерывном истечении. Она зависит от Hmax, d, угла наклона ствола к горизонту, вместительности гидроаккумулятора, продолжительности выстрела.
Вместимость гидроаикумуляторов составляет от 15 до 500 л, верхний предел давления Нмакс—от 0, 4 до 1, 0 МПа, радиус действия (дальность полета струи) —от 20 до 70 м. По объему выброса воды за один рабочий цикл различают аппараты малого (до 3 л), среднего (от 3 до 10л) и большого
(более 10 л) объемов выброса. Наиболее распространены аппараты среднего объема выброса. Так как импульсные дождевальные аппараты работают с подводимыми расходами (0, 1...2 л/с), во много раз меньшими, чем обычные
(10...40 л/с), то это позволяет в 5...8 раз уменьшить диаметры водоподводящих трубопроводов и применить насосно-силовое оборудование малой мощности, в результате чего капитальные затраты на строительство снижаются более чем в 3 раза. Так как диаметр водоподводящих трубопроводов составляет
12...30 мм, то возможно применение пластмассовых труб с укладкой бестраншейным способом.

Резкое снижение интенсивности дождя позволяет использовать импульсные дождевальные системы для орошения склонов с почвами низкой водопроницаемости, исключает эрозию; так как почва не переувлажияется, то почвенная корка не образуется и отпадает необходимость в послеполивной обработке почвы.

4.2 Системы капельного орошения дают еще большее рассредоточение поливного тока, так как позволяют локально подводить воду к каждому растению в виде отдельных капель с помощью точечных микроводовыпусков—капельниц. В систему капельного орошения (рис. 399) входят: контрольно-распределительный блок 1...8, магистральный трубопровод
9, распределительные трубопроводы 10, капельницы 11. Контрольно- распределительный блок, как правило, включает в себя мотор 1, насос 2, задвижку 3, фильтр 4, водомер 5, манометр 6, бак-смеситель 7 и инжектор 8.

Системы капельного орошения проектируют обычно с напором 0, 07...0, 28
МПа. Низконапорные системы считаются предпочтительнее, так как в них можно применять более дешевые трубы и капельницы большего диаметра, что уменьшает вероятность их забивания. Для создания необходимого напора используют насосы небольшой мощности и производительности, водонапорные башни, а иногда и просто перепад отметок между источником во-

[pic]

Рис. 6. Схема системы капельного орошения:
1—двигатель; 2—насос; 3— задвижка; 4 — фильтр; 5 — водомер; 6 — манометр; 7
— бак-смеситель; 8 — инжектор; 9 — магистральный трубопровод; 10 — распределительный трубо провод; 11—капельница; 12—растение.

доснабжения и орошаемой площадью (самотечные системы). Магистральный 9 и распределительные 10 трубопроводы монтируют, как правило, из полиэтиленовых труб обязательно черного цвета (для предотвращения развития водной растительности), первые-диаметром 38...51 мм, вторые—от 6 до 19 мм.
Трубопроводы в низконапорных системах монтируют без соединительных муфт, встав ляя трубы одна в другую. Расстояние между распределительными трубопроводами — от 0, 8 м для полевых культур до 6 м для плодово-ягодных и соответствует ширине междурядий.

Капельницы изготавливают из пластмассы темного цвета с расходом от 1 до
15 л/ч. Их конструкции весьма разнообразны. Наиболее простая представляет собой микротрубку из полиэтилена высокой плотности с внутренним диаметром от 0, 3 до 2, 0 мм; регулирование расхода — за счет изменения потерь на трение, т. е. путем изменения длины микротрубки. Более надежна в смысле предотвращения забивания капельницы с отверстием большого диаметра, состоящая из цилиндра и ввернутой в него пробки. Пространство между нарезкой пробки и внутренней резьбой цилиндра образует спиральный проход, по которому идет вода.
Вворачивая или выворачивая пробку, изменяют длину пути, а следовательно и расход воды. Вытекая каплями, вода увлажняет почву в виде зоны эллипсовидной формы глубиной около 1 м и шириной до 2, 6 м с выходом на поверхность у основания ствола дерева. При этом почва в междурядьях поддерживается в сухом состоянии, что создает неблагоприятные условия для роста сорняков. Уменьшение объема увлажняемой почвы позволяет экономить воду и приводит к формированию менее разветвленной корневой системы, дающей возможность уплотнить посадки и повысить продуктивность. Этот способ обеспечивает наиболее высокую отдачу урожая на единицу затраченной воды и удобрений, так как обеспечивает оптимальный водный и питательный режим почвы, позволяет полностью автоматизировать подачу воды в соответствии с потребностями сельскохозяйственных культур. В рассматриваемых системах, однако, пока еще высока первоначальная стоимость и есть вероятность закупорки капельниц из-за естественного загрязнения воды.

Качество и надежность полива зависят от конструкций капельниц 19. Они могут быть выполнены в виде полиэтиленовых микротрубок диаметром 0, 3...2 мм и нарезных пробок, а также диафрагменными, мембранными и поплавковыми.
Наиболее совершенные капельницы снабжены несколькими водовыпусками и оборудованы устройствами для стабилизации расхода при переменном давлении в сети и самоочистки микроканалов от взвешенных наносов. Применение капельного орошения особенно перспективно в районах с ограниченными водными ресурсами, а также на участках с изрезанным рельефом и крутыми склонами с большими перепадами высот (до 60 м).

Машины для внутрипочвенного орошения. Вода с помощью труб-увлажнителей или специальных рыхлительных рабочих органов вводится непосредственно в корнеобитаемый слой почвы. Системы с использованием труб-увлажнителей могут быть безнапорными и напорными. В первом случае система действует без машин, во втором - используются насосные установки общего назначения.

Машинный способ основан на применении рыхлительных рабочих органов с водопроводящими каналами, через которые вода попадает в междурядья на глубину рыхления, соответствующую глубине расположения корневой системы растений.