Типы насосов для штанговых опрыскивателей: центробежные, диафрагменные и поршневые.
Штанговые опрыскиватели используют три основных типа насосов, каждый из которых имеет свои требования к скорости, определяющие их характеристики. редуктор ВОМ Центробежные насосы доминируют в сегменте рынка высокопроизводительных насосов низкого давления — штанговые опрыскиватели для зерновых культур, опрыскивания пастбищ и общего применения гербицидов обычно работают при давлении в форсунке от 3 до 8 бар с расходом от 150 до 500 литров в минуту, распределенным по ширине штанги от 12 до 36 метров. Центробежный насос для этой задачи работает со скоростью от 3000 до 4000 об/мин, требуя редуктора с передаточным отношением 1:5,5–1:7,5 от ВОМ с частотой вращения 540 об/мин или 1:3–1:4 от ВОМ с частотой вращения 1000 об/мин. Преимуществами являются высокая производительность, плавная работа без пульсаций и стабильная работа при ограничении напора (давление повышается, но насос не останавливается).
Диафрагменные насосы являются наиболее распространенным выбором для опрыскивания под средним давлением — для внесения фунгицидов, контактных гербицидов и регуляторов роста, требующих давления в форсунке от 8 до 25 бар для достижения необходимого качества распыления. Эти объемные насосы обеспечивают стабильный поток независимо от давления на выходе (ограниченного настройкой предохранительного клапана) и могут работать с абразивными химическими составами, которые в течение сезона изнашивают рабочие колеса центробежных насосов. Диафрагменные насосы работают со скоростью от 400 до 900 об/мин — что требует передаточного отношения 1:1 (прямой привод) или умеренного увеличения скорости на 1:1,5–1:1,7 по сравнению с ВОМ 540 об/мин. Компромисс заключается в пульсации выходного давления: 6-цилиндровый диафрагменный насос создает 6 импульсов давления за один оборот с частотой от 8 до 15 Гц, что требует наличия аккумулятора для подавления пульсаций до того, как они достигнут распылительной штанги.
Поршневые насосы обеспечивают самое высокое давление (от 25 до 80 бар), используемое в специализированных областях: насадки для удаления сорняков, системы корневой обработки и системы очистки под высоким давлением, интегрированные в опрыскиватель. Поршневые насосы работают со скоростью от 300 до 700 об/мин и используют либо прямой привод (1:1), либо умеренное понижение скорости (от 1:0,6 до 1:0,9) от ВОМ со скоростью 540 об/мин. Очень высокое выходное давление требует тщательного подбора редуктора — даже небольшие скорости потока при давлении более 50 бар потребляют значительную мощность (1 литр в минуту при 50 бар требует примерно 0,1 л.с. при КПД насоса 100% или 0,15 л.с. при типичном КПД насоса 65%).
Выбор передаточного отношения для привода центробежного насоса
Центробежные распылительные насосы подчиняются тем же законам подобия, что и ирригационные насосы: расход пропорционален скорости, давление пропорционально квадрату скорости, а мощность пропорциональна кубу скорости. 5-процентная ошибка скорости редуктора на входе приводит к 5-процентной ошибке скорости насоса на выходе, что, в свою очередь, приводит к 10-процентной ошибке давления на форсунке и 16-процентной ошибке мощности на редукторе. Согласно кубическому закону, работа центробежного распылительного насоса на 10 процентов выше номинальной скорости (попытка увеличить расход) требует на 33 процента большей мощности, что потенциально может привести к перегрузке как редуктора, так и ВОМ трактора.
Для достижения скорости вращения насоса 3000 об/мин при частоте вращения ВОМ 540 об/мин требуется передаточное отношение 1:5,56 — близкое к практическому верхнему пределу для одноступенчатой конической зубчатой передачи. Для скоростей вращения насоса от 3500 до 4000 об/мин (типичных для центробежных опрыскивателей высокого давления) требуемое передаточное отношение от 1:6,5 до 1:7,4 превышает возможности одноступенчатой системы и требует двухступенчатой системы. редуктор штангового опрыскивателя Конструкция. Двухступенчатая конфигурация сочетает в себе коническую входную ступень (от 1:2,5 до 1:3) и косозубую выходную ступень (от 1:2,5 до 1:3), распределяя общее передаточное отношение между двумя зубчатыми зацеплениями и поддерживая каждую ступень в пределах ее эффективного диапазона передаточного отношения. Суммарный КПД двухступенчатой системы составляет от 91 до 95 процентов — немного ниже, чем 96–98 процентов, достижимых в одноступенчатом агрегате, но это оправданный компромисс ради обеспечиваемого запаса прочности конструкции при высокой скорости вращения.
При частоте вращения ВОМ 1000 об/мин требуемое общее передаточное отношение снижается до 1:3–1:4 при тех же скоростях насоса — что вполне соответствует возможностям одноступенчатой системы. Это существенное преимущество работы ВОМ со скоростью 1000 об/мин для опрыскивания под высоким давлением: более простая коробка передач, более высокая эффективность, меньшая стоимость и меньший уровень шума. Производители сельскохозяйственных редукторов, такие как... Редуктор отбора мощности Ever-Power Предлагаются как одноступенчатые, так и двухступенчатые конфигурации, что позволяет интегратору опрыскивателей выбрать оптимальный механический баланс для конкретной комбинации скорости ВОМ и скорости насоса.
Пульсация давления: стабильность выходной мощности редуктора и равномерность распыления.
Пульсация давления в распылительной форсунке имеет два различных источника: присущая объемным насосам пульсация (каждый ход поршня или диафрагмы создает импульс давления) и пульсация скорости, вносимая динамикой редуктора и трансмиссии. Первый источник устраняется с помощью демпферов-аккумуляторов в нагнетательном трубопроводе насоса. Второй источник — пульсация, вызванная редуктором, — это то, что можно напрямую контролировать с помощью конструктивных решений, влияющих на стабильность выходной скорости.
Пульсации скорости, вызванные работой редуктора, имеют три основные причины. Первая — это колебания скорости в шарнире Гука вала отбора мощности: стандартный карданный вал с U-образным шарниром, работающий под углом, создает двукратные колебания скорости за оборот на входе редуктора. Для вала отбора мощности с частотой 540 об/мин при угле наклона вала 10 градусов это колебание составляет приблизительно ±3 процента, и редуктор передает эти колебания скорости непосредственно на насос, вызывая колебания скорости насоса на ±3 процента, колебания давления на ±6 процентов и видимые изменения размера и формы капель распыления. Карданный вал с постоянной скоростью (CV) устраняет этот источник, исключая присущую ему геометрию шарнира Гука, но редко используется на штанговых опрыскивателях, поскольку геометрия их дышла обычно поддерживает углы наклона вала ниже 5 градусов, где допустимы стандартные U-образные шарниры. Вторая причина — возбуждение зацепления шестерен — небольшие периодические изменения геометрии зубьев шестерен, которые создают импульсы скорости на частоте зацепления зубьев (частота вращения шестерни × количество зубьев). Для зубчатой передачи AGMA Quality 10, работающей со скоростью 540 об/мин и имеющей 18 зубьев, частота зацепления зубьев составляет 162 Гц с изменением скорости менее 0,1 процента — что незначительно для целей распыления. Третья причина — неравномерность подшипников — пульсация, вызванная дефектами обоймы подшипника или шариков, которая может достигать 0,5–1 процента изменения скорости по мере износа подшипников до состояния поломки.
Для редуктор штангового опрыскивателя При работе центробежного насоса целевая стабильность скорости составляет ±1% при всех условиях эксплуатации — изменении нагрузки, изменении температуры и изменении скорости вращения ВОМ. Эта стабильность позволяет системе регулирования давления распыления поддерживать точность давления на форсунках ±2%, что соответствует точности нормы внесения ±1% — в пределах агрономического допуска для применения химических веществ. Для более подробного изучения передаточных чисел привода насоса, повышающих скорость вращения, в различных областях применения сельскохозяйственных насосов см. наше техническое руководство. редуктор сельскохозяйственного опрыскивателя выбор и сопоставление.
Химическая стойкость: герметики и покрытия для условий распыления
В состав сельскохозяйственных химических составов входят органические растворители (ксилол, углеводородные носители в составах EC), кислые активаторы (сульфатные добавки), щелочные концентраты глифосата и высококонцентрированные смачивающие вещества, которые агрессивно воздействуют на стандартные нитрильные (NBR) уплотнения валов и стандартные оцинкованные крепежные элементы. Хотя сам редуктор не содержит химических веществ (редуктор передает крутящий момент на насос, который содержит химическое вещество), распыление и пролитие при заправке обычно приводят к осаждению химических веществ на внешней поверхности корпуса редуктора, а любое химическое вещество, контактирующее с изношенным или неправильно герметизированным валом, может проникать в масло редуктора вдоль поверхности вала.
В качестве уплотнения вала для химически стойкого редуктора опрыскивателя следует использовать фторэластомер (FKM, торговая марка Viton), а не стандартный нитрильный каучук (NBR). FKM устойчив к органическим растворителям, кислотам, щелочам и смачивающим веществам в концентрациях, которые разрушают NBR в течение нескольких месяцев. Двухкромочные уплотнения с промежуточной камерой, заполненной смазкой, обеспечивают дополнительную защиту: внешняя кромка исключает основной контакт с химическими веществами, барьер из смазки задерживает любые химические вещества, проходящие через внешнюю кромку, а внутренняя кромка предотвращает попадание загрязненной смазки в масло редуктора. Герметичные вентиляционные клапаны предотвращают попадание химического тумана в корпус во время термического цикла охлаждения редуктора после каждого сеанса опрыскивания.
Покрытие корпуса должно быть выполнено эпоксидной или полиэфирной порошковой краской минимальной толщиной 80 микрометров — стандартная акриловая краска быстро разрушается при многократном воздействии химических веществ и чередовании влажной и сухой обработок методом распыления и ополаскивания. Наружные крепежные элементы (болты корпуса, сливные пробки, смотровые крышки) должны быть изготовлены из нержавеющей стали или оцинкованной никелевой стали, а не из стандартной оцинкованной низкоуглеродистой стали, которая корродирует под воздействием химических веществ и заклинивает в резьбе корпуса. Качественное покрытие сельскохозяйственная коробка передач Поставщик предлагает пакеты спецификаций с повышенной химической стойкостью для опрыскивателей, которые включают эти усовершенствования в заводскую конфигурацию изделия, а не требуют дооснащения на месте эксплуатации. Совместимость смесей в баке — еще один фактор, косвенно влияющий на срок службы редуктора: когда в раствор для опрыскивания добавляется несколько химических веществ, их суммарная химическая активность может быть более агрессивной, чем у любого отдельного продукта, ускоряя деградацию стандартных уплотнений и покрытий сверх того, что можно было бы предсказать на основе их индивидуальных показателей химической стойкости.
Интеграция гидравлики стрелы: опциональный выход вспомогательного редуктора.
Современные широкие штанги опрыскивателей (от 24 до 36+ метров) используют гидравлические приводы для складывания штанги, регулировки высоты и самовыравнивания — функции, работающие за счет гидравлического потока под давлением от 100 до 200 бар. Большинство опрыскивателей получают этот гидравлический поток от собственной гидравлической системы трактора, что исключает необходимость в дополнительном приводе насоса от редуктора. Однако опрыскиватели, работающие с тракторами с ограниченной пропускной способностью гидравлической системы (старые тракторы, компактные тракторы, используемые для небольших специализированных опрыскивателей), могут оснащаться отдельным гидравлическим насосом, приводимым в действие от вторичного выхода на редукторе насоса опрыскивателя.
Многовыходной редуктор опрыскивателя обеспечивает подачу мощности от основного центробежного или диафрагменного насоса с требуемой скоростью, а также вторичный выход (обычно со скоростью вращения ВОМ 540 об/мин или с небольшим передаточным отношением) для привода гидравлического насоса. Потребность во вторичной мощности невелика — обычно от 3 до 8 л.с. для функций складывания и выравнивания штанги, — но редуктор должен выдерживать эту дополнительную нагрузку без ущерба для стабильности работы основного насоса. Многовыходные конфигурации дороже, чем одновыходные агрегаты эквивалентной мощности основного насоса, но исключают зависимость от гидравлики трактора и позволяют опрыскивателю стабильно работать на широком диапазоне моделей тракторов в типичном парке подрядчика.
Техническое обслуживание и предсезонная калибровка
Применение опрыскивания зависит от календаря — как только численность болезней или сорняков достигает порогового значения для обработки, окно для применения закрывается в течение нескольких дней. Выход оборудования из строя в этот период напрямую влияет на урожайность, и никакой ремонт после поломки не сможет это исправить. Предсезонная подготовка должна включать замену масла (свежее масло с полной концентрацией присадок для интенсивной работы с повышением скорости), проверку подшипников, проверку сцепления на приводном валу отбора мощности и т. д. Вал отбора мощности Проверка смазки и износа карданного шарнира. Перед первым применением в полевых условиях проверьте давление и расход насоса в рабочих условиях, чтобы убедиться, что редуктор обеспечивает номинальную скорость вращения насоса и насос соответствует своей номинальной производительности.
В течение сезона опрыскивания ежедневные проверки включают в себя проверку уровня масла, визуальный осмотр на герметичность всех уплотнений вала (наиболее распространенным видом отказа является химическая деградация уплотнений, которая обнаруживается по подтеканию масла до катастрофического отказа уплотнений), а также проверку давления насоса с помощью манометра опрыскивателя. Падение давления насоса при постоянном расходе указывает либо на износ насоса (эрозия рабочего колеса в центробежных насосах или износ седел клапанов в диафрагменных насосах), либо на потерю скорости вращения редуктора из-за прогрессирующего износа подшипников или шестерен (износ трансмиссии, проскальзывание редуктора из-за сцепления или износ подшипников). Любая из этих причин требует диагностики и устранения до следующего применения — работа при пониженном давлении приводит к образованию капель слишком большого размера, уменьшению площади покрытия и неэффективному контролю сорняков или вредителей.
После окончания сезона крайне важно тщательно промыть весь опрыскиватель, включая внешнюю часть редуктора. Химические остатки на корпусе ускоряют коррозию в период хранения вне сезона, а любые химические остатки, оставшиеся в трубопроводе опрыскивателя во время зимнего хранения, могут вызвать коррозию компонентов насоса и уплотнительных материалов, а также загрязнить первую обработку в следующем сезоне. Для сельскохозяйственных редукторов опрыскивателей рекомендуется использовать синтетическое трансмиссионное масло (на основе полиальфаолефинов ISO VG 220) — его превосходная термостойкость и устойчивость к окислению лучше справляются с режимом работы с возрастающей скоростью, чем минеральное масло, а его лучшие водоотталкивающие свойства препятствуют проникновению влаги, которое происходит во время зимнего хранения в неотапливаемых помещениях для оборудования.
Часто задаваемые вопросы
Опрыскивайте эффективнее с помощью правильного привода.
От приводов центробежных штанг низкого давления до редукторов диафрагменных насосов среднего давления — наши редукторы с повышающей скоростью обеспечивают точную и стабильную подачу, необходимую для калиброванного распыления. Доступны пакеты исполнения с повышенной химической стойкостью, стандартно оснащаемые уплотнениями из FKM и корпусами с порошковым покрытием.
Редактор: Cxm
