Русинова И.Н.
Саратовский государственный аграрный
университет, Россия
Система
автоматического регулирования поливной нормы
дождевальной машины «Фрегат»
работающей при
секторном поливе
В настоящее время в мелиоративном комплексе Саратовской области доля
дождевальных машин (ДМ) «Фрегат» составляет более 75 % от всего парка поливной
техники. Существующие технологии полива ДМ «Фрегат» имеют некоторый недостаток,
связанный с поливом постоянной нормой, которая не всегда соответствует значению
необходимой влаги на различных участках орошаемого поля, что может приводить к
неоправданному расходу оросительной воды и как следствие повышению цены на
сельскохозяйственную продукцию. Так же необходимо отметить тот факт, что с
развитием фермерских хозяйств в области зачастую орошаемые поля разбиты на
несколько частей, на которых посажены различные овощные культуры имеющих разное
водопотребление и поливные нормы. Следовательно, совершенствование технологии
полива ДМ «Фрегат» является актуальной и своевременной задачей.
Решить данную задачу возможно путем установки системы автоматического
регулирования поливной нормы машины. Предлагаемая
конструкция ДМ «Фрегат» отличается от существующих аналогов наличием управления
автоматизированной системой посредством использования интернета с выделенными
постоянными IP адресами. Для реализации данной
системы на машину устанавливается контроллер с выделенным фиксированным IP адресом любого оператора сотовой связи который
работает в месте, где установлена ДМ «Фрегат». Контроллер осуществляет
управление автоматизированной системой и обратную связь с оператором, рис. 1.
Для этого к контроллеру подключены датчик положения машины (устанавливается на
опорно-поворотной колонне), датчики влажности почвы (устанавливаются в каждом
секторе полива), шаговый гибридный двигатель соединенный с краном регулирующим
скорость движения последней тележки ДМ «Фрегат» (поливную норму).
Оператор
Датчик влажности почвы
Контроллер
Шаговый электродвигатель
Рисунок 1. Блок-схема автоматизированной
системы управления ДМ «Фрегат».
Так же автоматизированная система включает
в себя генератор электрического тока на постоянных магнитах, интегрированный в
напорный трубопровод, устройство выпрямления и стабилизации тока, аккумуляторные
батареи.
Автоматизированная система работает
следующим образом. Перед началом полива поле разбивается на сектора и
определяется требуемая поливная норма в зависимости от вида культуры. На
поворотной колонне устанавливается круг с вешками которые соприкасаются с
датчиком положения машины на начале каждого сектора. Сигнал с датчика поступает
в контроллер в котором заложена заранее программа по требуемой поливной норме в
каждом секторе. Контроллер подает сигнал на исполнительный механизм
регулирования поливной нормы. В качестве исполнительного механизма выступает
шаровый кран установленный на последней тележке с шаговым электрдвигателем.
Шаровый кран имеет внешний диаметр резьбы 25 мм,
внутреннее проходное отверстие диаметром 20 мм. В качестве запорного органа
выступает шар, диаметром 25 мм, способный перемещаться в теле крана вокруг вертикальной
оси на 90о. Поворот шара на фиксированный угол изменяет расход воды
проходящей через кран, тем самым изменяет скорость подъема гидроцилиндра
осуществляющего передвижение ходовой тележки, что обеспечивает выдачу требуемой
поливной нормы. Для поворота крана на фиксированный угол необходимо выбрать
шаговый электродвигатель. Для этого определим усилие, возникающее при повороте
крана
, Н, (1)
где Sтр – площадь трения запорного устройства в кране, м2; f –
статический коэффициент трения; Р – рабочее
давление в трубе дождевальной машины, МПа.
Так как запорное устройство выполнено в виде шара, то
его площадь трения равна
, м2, (2)
где R – радиус
запорного устройства, м.
Крутящий момент на шаровом кране будет равен
, Нм, (3)
где L – плечо
действия силы, равное 1/2 диаметра вала шагового электродвигателя, м.
Рассчитав усилие для поворота шарового крана и возникающий
крутящий момент (М=0,47 Нм) был выбран гибридный шаговый двигатель серии FL42STH60-1206A.
Предложенная автоматизированная система регулирования
поливной нормы может применяться на любой модификации дождевальной машины «Фрегат»,
обеспечивая максимально эффективный полив, с возможностью дистанционного
контроля за процессом работы. Автоматизированная система обеспечивает
экологическую безопасность полива, повышение производительности труда оператора
автоматизированной дождевальной машины, возможность полива по секторам поля,
снижает простои дождевальной машины, обеспечивает эффективность работы и
снижение водопотребления и энергопотребления.