Дождевальные установки, машины и агрегаты

Дождевальные установки представляют собой простейшие устройства, в состав которых входят переносные быстроразборные трубопроводы и рабочие органы, разбрызгивающие воду. В отличие от дождевальных установок, машины оборудованы ещё и средствами механизированного передвижения. Кроме того, агрегаты оборудуются всеми элементами системы, навешиваемыми на тракторы, а также функционируют в движении. По технологии дождевания (принципу действия) устройства подразделяются на:

1) – позиционного действия;

2) – функционирующие в движении.

По виду перемещения они подразделяются на:

1) – с фронтальным перемещением;

2) – с перемещением по кругу.

Дождевальные устройства позиционного действия в свою очередь делятся на:

1) – переносные установки;

2) – машины с механизированным перемещением трубопроводов;

3) – дальнеструйные машины.

Переносные установки используются для полива участков малой площади, рельеф местности которых сложный. В их состав входят: насосная станция, трубопроводы (тонкостенные стальные, лёгкие алюминиевые либо пластмассовые трубы), а также среднеструйные дождевальные аппараты. Данные дождевальные установки расходуют до 50 л/с. Повышение расхода невозможно ввиду последовавших бы за этим изменений: увеличение толщины стенок и диаметра труб, как следствие возросла бы и их масса, а значит, их ручное перемещение стало бы невозможным.

Основным недостатком подобных установок являются малая производительность и повышенные затраты ручного труда.

Дальнеструйные навесные машины могут оснащаться собственным двигателем либо получать привод от трактора, иметь навесное либо прицепное исполнение. Широкое применение нашли дождевальные машины, привод которых реализован от ВОМ (вала отбора мощности) трактора, а забор воды – из оросительной сети открытого типа. Они служат для полива всевозможных полевых культур, деревьев в лесопитомниках, садах и прочее. Интенсивность дождя (средняя) – 0,27-0,38 мм/мин, тогда как у короткоструйных машин данный показатель ниже в 2-5 раз. За счёт этого возможен полив тяжёлых почв (без возникновения стока и формирования луж) и участков с неровным рельефом.

Дальнеструйные машины отличаются компактностью, в отличие от прочих дождевальных машин они имеют меньшие габаритные размеры. К преимуществам также можно отнести невысокую металлоёмкость и лёгкость перемещения с участка на участок. Посредством дальнеструйных машин возможен полив полей различной конфигурации. Недостатками дальнеструйных машин являются повышенная энергоёмкость, высокая интенсивность дождя, крупность капель, равномерность полива имеет прямую зависимость от скорости ветра.

Широкое распространение получили дождевальные машины ДДН-70, а также ДДН-100. Рабочий процесс и общеустройство у данных машин практически аналогичное.

Навесная дождевальная дальнеструйная машина ДДН-70

Рис. 1. Навесная дождевальная дальнеструйная машина ДДН-70.

А) – Общий вид;

Б) – Кинематическая схема;

1) – Вакуумный аппарат;

2) – Вакуумный трубопровод;

3) – Подкормщик;

4) – Ствол;

5) – Тормоз;

6) – Раскос;

7) – Хомут;

8) – Лебёдка;

9) – Всасывающий трубопровод;

10) – Червячный редуктор;

11) – Шарнирный валик;

12) – Редуктор насоса;

13) – Рама;

14) – Разгрузочные цепи;

15) – Карданный вал;

16) – Храповой механизм;

17) – Кривошипно-кулисный механизм;

18) – Водомер;

19) – Водозаборник.

Рабочий процесс машины ДДН-70. Она производит забор воды из открытой либо закрытой оросительных сетей, из разборных трубопроводов. Полив осуществляется позиционно по сектору либо кругу.

В состав машины входит дождевальный аппарат, изготовленный в форме ствола (4) [рис. 1, А)], насос с редуктором (12), всасывающий трубопровод (9), механизм вращения ствола, гидроподкормщик (3) для минеральных удобрений, устройство для предпускового заполнения водой насоса. Навешивание рамы (13) машины на трактора Т-74, ДТ-75 осуществляется по трёхточечной схеме.

Ствол дождевального аппарата снабжён двумя соплами. Струя из малого сопла орошает внутреннюю часть круга, а из большого – внешнюю. Возможна замена насадки большого (основного) сопла: её меньший диаметр приводит к большему распылу струи и каплям меньшего размера. Лопатка, смонтированная над малым соплом, приводит к частичному разбрызгиванию струи. Введение лопатки в струю позволяет изменять равномерность полива около машины. Рядом с насадками расположены откидные щитки-заглушки, посредством которых перед пуском машины закрываются отверстия сопел. Резьбовое отверстие, снабжённое ввёрнутой пробкой, имеющееся на стволе, служит для контроля давления воды.

Привод дождевателя осуществляется посредством ВОМ трактора, а также карданного вала. Одноступенчатый редуктор (12) насоса снабжён парой выходов. Привод насоса производится не только первичным, но и вторичным валами с шестернями. Червячный редуктор (10), в состав которого входят червячное колесо и однозаходный червяк, соединён с первичным валом. Связь выходного вала червячного редуктора с механизмом вращения дождевального аппарата выполнена посредством шарнирного валика (11). В состав механизма вращения аппарата входит эксцентрик, планка с собачкой, а также храповое колесо, напрессованное на стакан аппарата, с жёстко закреплённым к нему стволом дождевателя. Соединение вала механизма вращения со счётчиком-водомером (18) реализовано с помощью конических шестерён.

Забор воды из временных оросителей осуществляется всасывающим трубопроводом (9). В его основе лежит металлическая труба, один конец которой (в форме колена, снабжённого вертикальным шарниром) соединён с всасывающим патрубком насоса, а второй (в форме колена, снабжённого заборником) присоединён к основной трубе, за счёт чего возможен забор воды не только при левом, но и при правом расположении машины по отношению к оросителю. С целью предотвращения попадания в дождеватель мусора, в водозаборнике (19) смонтирована сетка.

Чтобы производить перевод всасывающего трубопровода из транспортного положения в рабочее и назад, дождеватель ДДН-70 имеет ручную лебёдку, а ДДН-100 – снабжён гидрофицированным механизмом подъёма.

Предпусковое заполнение насоса водой происходит с помощью вакуумной системы. В её состав входит эжектор (смонтирован на выпускной трубе трактора) и вакуумный привод. Малое и большое сопла имеют откидные хлопушки, которые в процессе заполнения насоса водой посредством эжектора перекрывают поступление воздуха в машину.

Гидроподкормщик используется для совместного с поливной водой внесения удобрений. Он изготовлен в форме цилиндрического бака с горловиной (в верхней части) для засыпания удобрений. Также в нем имеется шнек с рукояткой, с помощью которого размешивают удобрения. Соединение бака с напорной, а также всасывающей линиями, реализовано с помощью трубопроводов и вентилей, которые служат для регулировки подачи воды, подающейся в бак, и раствора, отсасывающегося из него. После засыпания минеральных удобрений в горловину бака, она закрывается крышкой, кран напорной линии открывается, бак наполняется водой, а затем шнек проворачивается вручную. По окончании растворения удобрений следует открыть вентиль, расположенный на всасывающей линии, центробежный насос пропускает через себя раствор удобрений, при этом происходит их перемешивание с поливной водой и последующее распределение по площади полива.

Дождевальные машины оснащаются соплами, выходные отверстия которых имеют диаметр 35/45/55 мм. Один оборот ствола совершается за 4,5 мин. В процессе обратного хода собачки его положение фиксируется тормозом. Изменение площади полива производится за счёт перестановки упоров в отверстиях фланца. Для замера прошедшего через дождеватель объёма воды используется водомер. Полив производится по кругу либо сектору. При круговом поливе расстояние между стоянками  равно 145 м – при агрегатировании дождевальной машины с тракторами Т-4А, Т-150К (110 м трактор ДТ-75М), а при секторном поливе – 72 и 55 м соответственно.

Многоопорные дождевальные машины с позиционным принципом действия являются оросительными трубопроводами на колёсах. Данные машины подразделяются по высоте поливаемых растений:

1) – для низкостебельных культур (высота до 1,2 м);

2) – для высокостебельных культур (высота до 2,1 м).

Устройство первых более простое: оросительный трубопровод – это ещё и вал привода опорных колёс. Устройство вторых значительно сложнее ввиду того, что оросительный трубопровод размещён высоко над колёсами в желобах, которые установлены на кронштейнах, в свою очередь опирающихся на двухколёсные тележки самоходного типа. Чтобы передвигаться с позиции на позицию данные дождевальные машины оснащаются ДВС (гидравлическими либо электрическими), получающими энергию водяного напора из трубопровода.

Колёсная широкозахватная дождевальная машина «Волжанка» применяется для полива методом дождевания низкостебельных (не более 1,2 м) зерновых, технических и овощных культур, лугов. Машина позиционно-фронтального действия функционирует с использованием водозабора из гидрантов оросительной сети закрытого типа. Базовая модель дождевальной машины «Волжанка» - ДКШ-64-800 расходует 64 л/с, а ширина её захвата 800 м. Модификации данной машины реализованы с применением однотипных сборочных единиц, различия лишь в количестве дождевальных аппаратов, секций и опорных колёс.

Машина снабжена парой поливных крыльев, размещённых по обеим сторонам оросительной сети. В состав каждого крыла входят: оросительный трубопровод; опорные колёса; дождевальные аппараты; узел присоединения; приводная тележка с ДВС, концевая заглушка. Дождевальная машина «Волжанка» комплектуется 45-ю гидрантами, которые монтируются на стояках оросительной сети, и парой колонок, посредством которых к гидрантам подключаются поливные крылья.

В состав водопроводящего трубопровода (диаметр 130 мм) входят 32 алюминиевые трубы (длина каждой – 12,6 м). Одно крыло имеет общую длину 395,8 м. На концах всех труб имеются фланцы, которые фиксируются четырьмя болтами. Резиновые кольца, устанавливаемые в пазы фланцев, обеспечивают герметичность соединений. На концах каждого трубопровода имеются патрубки с фланцами, снабжёнными отверстиями под дождевальные аппараты. 32 дождевальных аппарата среднеструйного типа смонтированы на трубопроводе. Узел присоединения расположен на трубопроводе со стороны гидранта сети орошения, а другой конец оросительного трубопровода закрывает заглушка.

Опорные колёса выполнены из двух скреплённых болтами половин. Все колёса имеют почвозацепы и смонтированы в середине каждой из труб. Крепление колёс к трубопроводу реализовано с помощью болтов и разъёмных ступиц. Материалом изготовления опорных колёс является профилированная сталь.

Приводная тележка дождевальной машины «Волжанка»

Рис. 2. Приводная тележка дождевальной машины «Волжанка».

1) – Ведущее колесо;

2) – Цепная передача;

3) – Кожух;

4) – Реверс-редуктор;

5) – Двигатель;

6) – Ведомый вал.

Приводная тележка размещается по центру крыла. Реверс-редуктор (4) [рис. 2] обеспечивает перемещение дождевального крыла в прямом и обратном направлении. Рукоятка реверса имеет три положения: нейтраль, прямой и обратный ход.

Передача вращающего момента от двигателя посредством редуктора (4) и цепных передач (2) идёт на пару ведущих колёс (1) тележки, а также на поливной трубопровод.

Привод тележки реализован с помощью двухтактного карбюраторного одноцилиндрового двигателя (5) с принудительным охлаждением, аналогичным бензопиле «Дружба-4».

Технологический процесс дождевальной машины «Волжанка». Смонтированное на краю поля поливное крыло подключается к гидранту, а затем открывается задвижка. Давление воды приводит к автоматическому закрытию сливных клапанов – вода посредством дождевальных аппаратов разбрызгивается по полю. По окончании подачи требуемой поливной нормы происходит закрытие задвижки, при этом в трубопроводе снижается давление и происходит слив из него воды с помощью специальных клапанов. Далее узел присоединения к гидранту отключают, запускают двигатель и перекатывают машину на следующую позицию. Затем двигатель глушится, узел присоединения к гидранту вновь подключают, задвижка открывается. Данные операции повторяются на всех позициях.

Дождевальная машина работает с водозабором не только из оросительных систем стационарного типа, но и от разборного трубопровода, а также  производит поливы следующих типов:

- предпосевные;

- посадочные;

- вегитационные;

- противозаморозковые.

Полив «Волжанкой» ведётся на участках с ровным рельефом (уклон до 0,02) и отсутствием препятствий (ямы, столбы и прочее). Для внесения минеральных удобрений вместе с поливной водой данная машина используется в паре с гидроподкормщиком ГПД-50.

Дождевальный колёсный трубопровод ДКГ-80 «Ока» с поочерёдной работой среднеструйных аппаратов используется для позиционного полива сельхозкультур низкостебельного типа во всех областях орошаемого земледелия.

Машина реализована на базе трубопровода типа «Волжанка» с длиной крыла 400 м. Отличительной особенностью является гидропривод ведущих колёс центральной тележки.

Колёсный дождеватель ДКН-80 служит не только для обычного, но и для удобрительного полива (посредством животноводческих стоков) кормовых культур, пастбищ и лугов, уклон участков которых не превышает 0,02.

Машина функционирует от оросительной сети закрытого типа. Базой для разработки дождевателя послужила машина ДКШ-64 «Волжанка». Изменения были внесены только в конструкцию сборочных единиц, которые отвечают за обеспечение полива животноводческими стоками, прошедшими подготовку. В составе удобрительной смеси допускается присутствие (до 2%) частиц сухого вещества, чей размер не превышает 10 мм.

Дождевальная машина ДМУ «Фрегат»

Рис. 3. Дождевальная машина ДМУ «Фрегат».

А) – Общий вид;

Б) – Схема гидропривода;

1) – Гидрант;

2) – Стояк;

3) – Трубопровод;

4) – Тележка;

5) – Дождевальный аппарат;

6) – Сливные клапаны;

7) – Дождевальный аппарат;

8) – Клапан-регулятор;

9) – Рукав;

10) – Рукав;

11) – Фильтр;

12) – Штырь;

13) – Тяга;

14) – Рычаг;

15) – Пружина;

16) – Толкатель;

17) – Подпружиненный тормозок;

18) – Сливной кран;

19) – Вилка;

20) – Клапан-распределитель;

21) – Шток;

22) – Гидроцилиндр;

23) – Сливная труба.

Самоходная дождевальная машина ДМУ «Фрегат» реализована в виде многоопорного трубопровода (3) [рис. 3], смонтированного на двухколёсных тележках (4), передвигающегося по кругу. Трубопровод подсоединяется к стояку (2) гидранта (1), который находится в центре поливаемого участка. Трубопровод оснащён среднеструйными аппаратами (5) кругового действия. У каждой тележки имеется гидропривод, функционирующий посредством давления оросительной воды.

Процесс работы механизма гидропривода колёс. Вода из трубопровода (3), проходя через фильтр (11), рукав (10), а также клапан-регулятор (8), подаётся в клапан-распределитель (20), откуда посредством трубчатого штока она направляется в рабочую полость гидроцилиндра (22). При подъёме цилиндра происходит поворот связанного с ним двуплечего рычага (14), который растягивает пружину (15), перемещая толкатели (16) вперёд. Толкатели осуществляют поворот колеса до момента подъёма верхнего плеча рычага (14) к верхнему ограничительному штырю (12) на тяге (13).

Подъём тяги приводит к поворачиванию вилки (19) и переводу штока клапана-распределителя (20) в нижнее положение, при этом прекращается поступление воды в полость цилиндра. Действие пружины (15), а также силы тяжести гидроцилиндра (22), приводит к повороту рычага (14) в обратном направлении. Вода выталкивается гидроцилиндром в сливную трубу (23). Регулировка частоты вращения машины от 0,47 до 0,11 об/сут и поливной нормы 240-1250 м3/га производится вручную, посредством крана-задатчика скорости, расположенного на последней тележке, изменяющего объём воды, который подаётся в её гидропривод. Кран имеет стрелку и шкалу.

Увеличение скорости движения самоходных тележек происходит в процессе увеличения расстояния от них до неподвижной опоры трубопровода. Во время работы случается пробуксовывание колёс тележек, причиной которого являются различные препятствия, переувлажнённость почвы и прочее. Для предотвращения пробуксовывания каждая тележка (исключая последнюю) снабжена элементами механической системы автоматической регулировки скорости движения.

Трубопровод машины ДМУ «Фрегат» выполнен из стальных оцинкованных тонкостенных труб. Базовая модель дождевальной машины ДМУ-454-100 имеет трубы диаметром178 мм (до 7-ой опоры) и 152 мм (с 7-ой по 16-ую опору). На всей длине трубопровода расположены дождевальные аппараты среднеструйного типа (под каждым из них имеется сливной клапан), а в конце дождевальный аппарат дальнеструйного типа.

Сливные клапаны задействуются при прекращении подачи воды и падении давления в системе ниже 0,2 МПа, производя автоматический слив воды из водовода. Они смонтированы в штуцерах трубопровода, в нижней его части. В состав клапана входит корпус, крышка и резиновая мембрана. Давление воды, имеющееся в трубопроводе, прогибает мембрану и прижимает её к конусной части крышки. Как только давление воды в системе снижается, происходит выпрямление мембраны, при этом вода начинает проходить через сливное отверстие, расположенное в крышке.

Дождевальная машина «Фрегат» вместе с поливом способна производить подкармливание сельхозкультур растворёнными минеральными удобрениями. Подаваемый к насосу гидроподкормщика раствор должен содержать не более 5% твёрдых частиц, чей размер не превышает 0,2 мм. Концентрация (максимально допустимая) минеральных удобрений в трубопроводе ДМУ составляет 0,04%. По завершении каждого полива удобрениями, машине требуется промывка чистой водой длительностью порядка 10-15 мин.

Дождевальные машины с фронтальным принципом действия подразделяются на:

1) – двухконсольные;

2) – навешиваемые на тракторы;

3) – многоопорные самоходные.

Двухконсольный дождевальный агрегат ДМА-100МА применяется для полива методом дождевания овощных, зерновых, технических и кормовых культур, плодовых питомников, ягодных кустарников, пастбищ и лугов. Полив осуществляется в движении, а забор воды происходит из оросителей открытого типа, размещённых через 120 м.

Базовым шасси для дождевального агрегата ДМА-100МА служит трактор ДТ-75М-ХС-4. В состав агрегата входят: двухконсольная пространственная рама с дождевальными насадками и открылками, рама для фиксации фермы на тракторе, гидроподкормщик, насосная установка, система освещения, гидросистема управления. Трактор (мощность двигателя – 66,2 кВт) является не только самоходной опорой, но и энергетическим источником функционирования машины. Чтобы понизить скорость перемещения дождевального агрегата, произведена модернизация трансмиссии трактора – увеличитель вращающего момента заменён на ходоуменьшитель.

Двухконсольная ферма выполняет роль несущей конструкции, а также является оросительным трубопроводом. Для соединения консолей фермы использован водопроводящий круг, который служит для поворота фермы (вокруг её вертикальной оси) в процессе перевода в транспортное положение. В качестве опоры круга применён гидродомкрат, в состав которого входят четыре гидроцилиндра двустороннего действия, снабжённые опорными роликами. На промежуточных панелях дождевальные насадки короткоструйные, дефлекторного типа, на концевых панелях – струйные, оснащённые отражательными лопатками.

Поперечное сечение фермы – это равносторонний треугольник, чьи размеры уменьшаются по мере удаления от поворотного кольца. Ферма имеет длину 110,3 м; высоту (в её центре) 3 м, а на концах – 1 м; ширину 3,5 м (в центре) и 1,15 м (по концам). Опорой поворотному кольцу с четырьмя стойками служат четыре ролика, которые крепятся на штоках гидроцилиндров. Поворотное кольцо используется с целью фиксации двух консолей фермы и её поворота (относительно вертикально расположенной оси трактора) во время переездов агрегата. Опорные дуги, смонтированные на каждой консоли (на её концевых панелях) предохраняют фермы от возможных поломок вследствие ударов о землю.

Чтобы обеспечить постоянную интенсивность дождя на протяжении всей ширины захвата, принимая во внимание падение водяного давления по всему трубопроводу, по мере удаления насадок от центра к концам, диаметр их отверстий постепенно увеличивается.

В процессе полива агрегат ДМА-100МА медленно перемещается (скорость порядка 1 км/ч) по проложенной вдоль оросителя дороге. Водозаборный клапан движется по каналу с помощью поплавка. Вода от водозадорного клапана подаётся к центробежному насосу, направляющему её в поворотный круг, посредством которого она идёт в водопроводящие трубы (нижний пояс), открылки и затем разбрызгивается с помощью короткоструйных и концевых насадок.

Дождевальный агрегат ДМА-100МА может комплектоваться гидроподкормщиком и опрыскивателем.

К недостаткам агрегата относятся громоздкость, повышенная материалоёмкость,  а также пониженный (на 2-3%) коэффициент использования земли вследствие отведения под временные оросители части площади.

Дождевальная машина «Кубань-Л»

Рис. 4. Дождевальная машина «Кубань-Л».

1) – Фермы пролётов;

2) – Центральная ферма;

3) – Опорные тележки;

4) – Центральные тележки;

5) – Всасывающая линия;

6) – Оросительный канал;

7) – Дизель-генератор.

Самоходная многоструйная дождевальная машина «Кубань-Л» (фронтального действия) [рис. 4] состоит из энергетической тележки, снабжённой насосно-силовым оборудованием, а также поплавкового водозабора, водопроводящего пояса (включает 16 основных пролётов ферменного типа, которые шарнирно соединены между собой, и один центральных пролёт), опорно-ходовых тележек в количестве 18 шт. и пары консолей.

Пролёты ферм имеют разную длину и изготовлены из водопроводных труб различного диаметра. Длина первых трёх пролётов каждого из крыльев машины (отсчитывая от энергетической тележки) составляет 38,5 м, а сечение труб – 203х2,65 мм. Длина последнего и предпоследнего – 51,7 м, сечение труб – 152,4х1,9 мм. Длина консоли – 26 м, сечение труб – 152х1,9 и 102х2,5 мм.

Дождевальные насадки (в количестве 303 штук) монтируются на водопроводящий пояс дождевальной машины с помощью изогнутых коротких патрубков. При такой установке насадок на фермы исключается попадание на них дождя, а также снижается его снос ветром.

В состав каждой опорно-ходовой тележки входят: пилон, продольный брус и пара пневматических колёс, получающих привод через червячные редукторы и карданные валы от электромотора-редуктора.

Изменение скорости движения машины происходит вместе с изменением времени тактов пауз и движения на таймере коррекции и задающем таймере.

Посредством электрооборудования машины осуществляется:

1) – выбор направления движения;

2) – выбор перемещения;

3) – пуск и остановка;

4) – задание поливной нормы (средней скорости движения);

5) – остановка (автоматическая) на краю участка;

6) – синхронизация (автоматическая) перемещения самоходных опор не только при прямом, но и обратном направлениях;

7) – аварийная (автоматическая) остановка;

8) – ручная остановка машины с любой опоры;

9) – подача сигнала для остановки двигателя при ручном либо автоматическом отключении машины.

Дождевальная машина «Кубань-Л» снабжена автоматическими системами аварийной защиты и синхронизации движения. Система аварийной защиты производит остановку (автоматическую) машины в случае: излома в шарнирных соединениях водопроводящего пояса на критический угол; осевого смещения (критического) машины по отношению к направляющему тросу; подхода машины к краю поля; избыточного полива; нарушений в работе двигателя; прекращения подачи насосом воды и прочее. Система синхронизации перемещения тележек служит для прямолинейного перемещения машины. Система, стабилизирующая направление движения, соединена с тросом, который натянут по всей длине бровки канала и поддерживает заданный курс посредством его автоматической коррекции.

Водозабор производится из оросительного канала (облицовка из монолитного бетона) открытого типа.

Машина «Кубань-Л» снабжена реверсом, за счёт чего полив может осуществляться по технологическим схемам различного вида, включая холостые переезды, требующиеся при выборочных поливах. Максимальной эффективностью обладает схема с отсутствием холостых переездов, а также с избирательной выдачей нормы полива на протяжении всего участка. Преимущества данной поливной схемы: оптимальное поддержание влажности почвы в течение всего периода полива, исключение сброса оросительной воды; возможность проведения полива без формирования стока; увеличение коэффициента использования машины.

Преимущество отдаётся технологическим схемам, в которых начало полива осуществляется с середины поля.

Возможно изменение скорости движения дождевальной машины от 0,2 до 2 м/мин (интенсивность полива – 1,3 мм/мин), которая обеспечивает за один проход 8-70 мм слой дождя.

Дождевальная машина «Таврия» (аналог дождевальной машины «Кубань-Л») использует для питания воду от гидрантов оросительной сети закрытого типа. В процессе движения машины подключается к гидрантам, а также отключается от них в автоматическом режиме, посредством пары роботов.

Яндекс.Метрика