Скоростна кутия за пръскачка: Задвижване на помпа за полева пръскачка

Видове помпи за пръскачки: центробежни срещу диафрагмени срещу бутални

Пръскачките за щанги използват три основни типа помпи, всяка с различни изисквания за скорост, които определят Скоростна кутия на ВОМ съотношение. Центробежните помпи доминират пазарния сегмент на помпите с висок дебит и ниско налягане — пръскачките за зърнени култури, пръскане на пасища и общо приложение на хербициди обикновено работят с налягане на дюзата от 3 до 8 бара с дебит от 150 до 500 литра в минута, разпределени в ширина на щангите от 12 до 36 метра. Центробежната помпа за тази задача работи с 3000 до 4000 об/мин, което изисква скоростна кутия с увеличаване на скоростта от 1:5,5 до 1:7,5 от ВОМ с 540 об/мин или увеличение на скоростта от 1:3 до 1:4 от ВОМ с 1000 об/мин. Предимствата са висок дебит, плавен изход без пулсации и плавно поведение, когато изпускането е ограничено (налягането се повишава, но помпата не спира).

Мембранните помпи са най-често срещаният избор за пръскане със средно налягане - прилагане на фунгициди, контактни хербициди и пръскане с регулатори на растежа, което изисква налягане на дюзата от 8 до 25 бара, за да се постигне необходимото качество на пръскане. Тези обемни помпи осигуряват постоянен дебит, независимо от налягането на изпускане (ограничено от настройката на предпазния клапан) и могат да се справят с абразивни химични формулировки, които биха ерозирали работното колело на центробежната помпа в рамките на един сезон. Мембранните помпи работят с 400 до 900 об/мин - изисквайки съотношение 1:1 (директно задвижване) или умерено увеличение на скоростта от 1:1,5 до 1:1,7 от ВОМ с 540 об/мин. Компромисът е пулсираща мощност: 6-цилиндрова диафрагмена помпа произвежда 6 импулса на налягане на оборот при 8 до 15 Hz, което изисква акумулатор, който да намали пулсацията, преди тя да достигне до пръскащата щанга.

Буталните помпи осигуряват най-високото налягане (25 до 80 бара), използвано за специализирани приложения: приставки за почистване на плевели, приложения за кореново поливане и системи за почистване с високо налягане, интегрирани в пръскачката. Буталните помпи работят с 300 до 700 оборота в минута и използват или директно задвижване (1:1), или умерено намаляване на скоростта (1:0,6 до 1:0,9) от ВОМ с 540 оборота в минута. Много високото изходно налягане изисква внимателно оразмеряване на скоростната кутия - дори малки дебити при 50+ бара консумират значителна мощност (1 литър в минута при 50 бара изисква приблизително 0,1 к.с. при ефективност на помпата 100% или 0,15 к.с. при типична ефективност на помпата 65%).

Избор на предавателно число за увеличаване на скоростта за задвижване на центробежна помпа

Центробежните помпи за пръскане следват същите закони за афинитет като напоителните помпи: дебит, пропорционален на скоростта, налягане, пропорционално на скоростта на квадрат, и мощност, пропорционална на скоростта на куб. 5-процентна грешка в скоростта на входа на скоростната кутия се превръща в 5-процентна грешка в скоростта на помпата на изхода, което се превръща в 10-процентна грешка в налягането на дюзата и 16-процентна грешка в мощността на скоростната кутия. Взаимоотношението на куба означава, че работата на центробежна помпа за пръскане с 10% над номиналната ѝ скорост (опит за увеличаване на дебита) изисква 33% повече мощност - което потенциално може да претовари както скоростната кутия, така и силоотводния вал на трактора.

От ВОМ с 540 об/мин, постигането на скорост на помпата от 3000 об/мин изисква съотношение 1:5,56 - близо до практическата горна граница за конструкция с едностепенна спирална конусна предавка. За скорости на помпата от 3500 до 4000 об/мин (типично за центробежни пръскачки с по-високо налягане), необходимото съотношение от 1:6,5 до 1:7,4 надвишава възможностите на едностепенната предавка и изисква двустепенна предавка. скоростна кутия на пръскачката дизайн. Двустепенната конфигурация комбинира входен етап със скосяване (1:2,5 до 1:3) със спираловиден изходен етап (1:2,5 до 1:3), разпределяйки общото предавателно число между две зъбни зацепвания и поддържайки всеки етап в рамките на неговия диапазон на ефективно предавателно число. Кумулативната ефективност на двустепенния механизъм е от 91 до 95 процента - малко по-ниска от постижимите 96 до 98 процента в едностепенен агрегат, но е ценен компромис за структурния марж, който осигурява при високата изходна скорост.

От ВОМ с 1000 об/мин, необходимото общо съотношение пада до 1:3 до 1:4 за същите скорости на помпата — удобно в рамките на едностепенна мощност. Това е значително предимство на работата на ВОМ с 1000 об/мин за пръскане под високо налягане: по-проста скоростна кутия, по-висока ефективност, по-ниска цена и по-нисък шум. Производители на селскостопански скоростни кутии като Скоростна кутия Ever-Power PTO предлагат както едностепенни, така и двустепенни конфигурации, което позволява на интегратора на пръскачките да избере оптималния механичен баланс за специфичната комбинация от скорост на ВОМ и скорост на помпата.

Пулсации на налягането: Стабилност на изхода на скоростната кутия и равномерност на пръскането

Пулсациите на налягането при дюзата за пръскане имат два различни произхода: присъщата пулсация на обемните помпи (всеки ход на буталото или диафрагмата произвежда импулс на налягане) и пулсацията на скоростта, въведена от динамиката на скоростната кутия и задвижващия тракт. Първият източник се адресира чрез акумулаторни амортисьори в изпускателната тръба на помпата. Вторият източник - пулсацията, предизвикана от скоростната кутия - е това, което спецификацията на скоростната кутия може директно да контролира чрез конструктивни решения, които влияят върху стабилността на изходната скорост.

Пулсациите на скоростта, предизвикани от скоростната кутия, имат три основни причини. Първата е изменението на скоростта на шарнира на Хук на силоотводния вал: стандартен карданен вал, работещ под ъгъл, генерира двукратно изменение на скоростта на входа на скоростната кутия. За силоотводен вал с 540 об/мин и ъгъл на задвижващия вал от 10 градуса, това изменение е приблизително ±3% - и скоростната кутия предава това изменение на скоростта директно на помпата, което води до ±3% колебание на скоростта на помпата, ±6% колебание на налягането и видимо изменение в размера и модела на капките пръскане. Задвижващият вал с постоянна скорост (CV) елиминира този източник, като премахва присъщата геометрия на шарнира на Хук, но рядко се определя при пръскачки с щанга, тъй като геометрията на теглича им обикновено поддържа ъгли на задвижващия вал под 5 градуса, където стандартните U-образни шарнири са приемливи. Втората причина е възбуждането от зацепване на зъбните колела - малки периодични изменения в геометрията на зъбите на зъбните колела, които произвеждат импулси на скоростта при честотата на зацепване на зъбите (обороти на зъбното колело × брой зъби). За зъбно колело AGMA Quality 10, работещо с 540 об/мин и 18 зъба, честотата на зацепване на зъбите е 162 Hz с вариация на скоростта по-малка от 0,1% - пренебрежимо малко за целите на пръскане. Третата причина е неравномерността на лагерите - пулсации от дефекти на лагерния пръстен или сачмата, които могат да достигнат вариация на скоростта от 0,5 до 1%, тъй като лагерите се износват и се повреждат.

За скоростна кутия на пръскачката При задвижване на центробежна помпа, целевата стабилност на скоростта е ±1% при всички работни условия – вариации на натоварването, вариации на температурата и вариации на скоростта на ВОМ-а. Тази стабилност позволява на системата за регулиране на налягането на пръскане да поддържа ±2% точност на налягането при дюзите, което се изразява в ±1% точност на нормата на приложение – в рамките на агрономическия толеранс за прилагане на химикали. За по-задълбочено инженерство на задвижващите съотношения на помпата, увеличаващи скоростта, в различни приложения на селскостопанските помпи, вижте нашето техническо ръководство на скоростна кутия за селскостопанска пръскачка подбор и съпоставяне.

Химична устойчивост: Уплътнения и покрития за пръскаща среда

Формулировките на селскостопанските химикали включват органични разтворители (ксилен, въглеводородни носители в EC формулировки), киселинни активатори (сулфатни адюванти), алкални глифозатни концентрати и омокрящи агенти с високо натоварване, които агресивно атакуват стандартните NBR (нитрилни) уплътнения на вала и стандартните поцинковани крепежни елементи. Въпреки че самата скоростна кутия не съдържа химикал (скоростната кутия предава въртящ момент към помпата, която съдържа химикала), отклонението на пръски и разливането при пълнене рутинно отлагат химикал върху външната страна на корпуса на скоростната кутия - и всеки химикал, който е в контакт с износен или неправилно уплътнен вал, може да мигрира в маслото на скоростната кутия по повърхността на вала.

Спецификацията на уплътнението на вала за химически устойчива скоростна кутия на пръскачка трябва да бъде FKM (флуороеластомер, марка Viton), а не стандартният NBR (нитрилен каучук). FKM е устойчив на органични разтворители, киселини, основи и омокрящи агенти в концентрации, които разрушават NBR в рамките на месеци. Двуръзките уплътнения с междинна камера, прочистена с грес, осигуряват допълнителна защита - външната устна изключва по-голямата част от всякакъв химически контакт, маслената бариера улавя всеки химикал, който преминава през външната устна, а вътрешната устна предотвратява мигрирането на замърсената грес в маслото на скоростната кутия. Запечатаните вентилационни клапани предотвратяват навлизането на химическа мъгла в корпуса по време на цикъла на термично дишане, който се получава, когато скоростната кутия се охлажда след всяка сесия на пръскане.

Покритието на корпуса трябва да е епоксидно или полиестерно прахово покритие с минимална дебелина 80 микрометра — стандартната акрилна боя се влошава бързо при многократно химическо въздействие и редуващи се цикли на мокро-сухо пръскане и изплакване. Външните крепежни елементи (болтове на корпуса, дренажни тапи, инспекционни капаци) трябва да са от неръждаема стомана или цинково-никелово покритие, а не от стандартна поцинкована мека стомана, която корозира при химическо въздействие и се заклинва в резбите на корпуса. Качествена... селскостопанска скоростна кутия Доставчикът предлага пакети със спецификации за устойчивост на химикали за приложения с пръскачки, които обединяват тези подобрения във фабрично конфигуриран продукт, вместо да изискват допълнително оборудване на място. Съвместимостта със смесване в резервоара е друго съображение, което косвено влияе върху живота на скоростната кутия: когато множество химикали се смесват в резервоара в разтвора за пръскане, тяхната комбинирана химическа активност може да бъде по-агресивна от всеки отделен продукт поотделно, ускорявайки разграждането на стандартните уплътнения и покрития отвъд това, което биха предвидили техните индивидуални оценки за химическа експозиция.

Интеграция на хидравликата на стрелата: Опционален изход за спомагателна скоростна кутия

Съвременните широки рамена (от 24 до 36+ метра) използват хидравлични задвижващи механизми за сгъване на рамена, контрол на височината и самонивелиране – функции, задвижвани от хидравличен поток при налягане от 100 до 200 бара. Повечето пръскачки получават този хидравличен поток от собствената хидравлична система на трактора, което елиминира необходимостта от допълнително задвижване на помпата от скоростната кутия. Пръскачките, работещи с трактори с ограничен хидравличен поток (по-стари трактори, компактни трактори, използвани за по-малки специализирани пръскачки), обаче могат да включват специална хидравлична помпа, задвижвана от вторичен изход на скоростната кутия на помпата за пръскане.

Многофункционалната скоростна кутия на пръскачката осигурява изхода на основната центробежна или диафрагмена помпа с необходимата скорост, плюс вторичен изход (обикновено при скорост на ВОМ от 540 об/мин или леко предавка) за задвижването на хидравличната помпа. Необходимата мощност на вторичния изход е скромна - обикновено от 3 до 8 к.с. за функциите за сгъване и нивелиране на щангата - но скоростната кутия трябва да поеме това допълнително натоварване, без да се прави компромис със стабилността на изхода на основната помпа. Многофункционалните конфигурации са по-скъпи от еднофункционалните с еквивалентен капацитет на основната помпа, но елиминират зависимостта от хидравликата на трактора и позволяват на пръскачката да работи постоянно в широката гама от модели трактори в типичен автопарк на изпълнителя.

Поддръжка и предсезонно калибриране

Приложението с пръскане се определя от календара — след като болестта по културите или популацията на плевелите достигне прага на третиране, прозорецът за приложение се затваря в рамките на няколко дни. Повредата на оборудването през този прозорец има директни последици за добива, които никакъв ремонт след събитието не може да възстанови. Предсезонната подготовка трябва да включва смяна на маслото (прясно масло с пълна сила на добавките за взискателната работа с увеличаване на скоростта), проверка на лагерите, проверка на плъзгащия се съединител на задвижващата линия на ВОМ-а и Карданен вал Проверка за смазване и износване на карданните шарнири. Преди първото приложение на място, тествайте налягането и дебита на помпата при работни условия, за да потвърдите, че скоростната кутия осигурява номиналната скорост на помпата и че помпата достига номиналната си мощност.

По време на сезона на пръскане, ежедневните проверки включват проверка на нивото на маслото, визуална проверка за течове на всички места на уплътненията на вала (химически предизвиканото разрушаване на уплътнението е най-често срещаният вид повреда и се открива чрез изтичане на масло преди катастрофална повреда на уплътнението) и проверка на налягането на помпата с помощта на манометъра на пръскачката. Спадът на налягането на помпата при постоянен дебит показва или износване на помпата (ерозия на работното колело при центробежни помпи или износване на седалката на клапана при диафрагмени помпи), или загуба на скорост на скоростната кутия поради прогресивно влошаване на лагерите или зъбните колела (износване на задвижващата система, приплъзване на скоростната кутия от съединителя или повреждане на лагера). И двете причини изискват диагностика и коригиране преди следващото приложение - работата при намалено налягане води до прекалено големи капчици, намалено покритие и неадекватен контрол на плевелите или вредителите.

След сезона е необходимо цялостно изплакване на цялата пръскачка, включително външната част на скоростната кутия. Химическите остатъци по корпуса ускоряват корозията по време на съхранение извън сезона, а всички химически остатъци, които останат във водопроводната система на пръскачката по време на зимно съхранение, могат да корозират компонентите на помпата и уплътнителните материали и да замърсят първото приложение през следващия сезон. За приложения със скоростни кутии на селскостопански пръскачки се препоръчва синтетично трансмисионно масло (на базата на PAO ISO VG 220) — неговата превъзходна термична стабилност и устойчивост на окисляване се справят по-добре с нарастващия работен цикъл на скоростта от минералното масло, а по-добрите му характеристики за водоотделяне устояват на проникването на влага, което се случва по време на зимно съхранение в неотопляеми навеси за оборудване.

Често задавани въпроси

Редактор: Cxm