Многоопорные электрифицированные дождевальные машины «Днепр» , «Кубань», «Коломенка», а также колесные трубопроводы ДКН-80 и ТКС-90 представляют группу машин оборудованных электроприводом.
Колесные трубопроводы ДКН-80, ТКС-90 и дождевальная машина «Днепр» работают позиционно, а от позиции к позиции перемещаются фронтально. Такие условия работы позволяют эффективно использовать электропривод. Так как в этом случае используется один передвижной источник электропитания в комплексе с несколькими машинами, рационально используется земля, а отсутствие у машин насосного агрегата обеспечивает высокую экономическую эффективность топлива. Разобщенность процесса полива и передвижения практически исключают опасность в работе оператора.
Перспективен электрический привод на многодвигательных машинах, работающих с забором воды из открытого канала («Кубань»). В этих машинах для создания требуемого напора ставятся дизель-насосные установки. Логическим добавлением к дизель-насосной установке является генератор для выработки электроэнергии, обеспечивающей питанием двигатели опорных тележек. Электромеханические передачи имеют ряд преимуществ по сравнению с другими приводами, применяемых в дождевальных машинах. Использование электродвигателей в многоопорных дождевальных машинах позволяет повысить надежность в работе, улучшает тяговые качества машины, создает благоприятные условия для автоматизации управления ими.
В последующих разделах приведены технические характеристики, технологические схемы работы, элемента привода и автоматизации вышеперечисленных машин с электрическим приводом.
Вопросы, связанные с энергосбережением, улучшением условий труда оператора, а также с охраной окружающей среды, ставят под сомнение использование дизельных двигателей в многоопорных дождевальных машинах с электроприводом, т.е. необходима их замена на электродвигатели, подключенные к центральной энергосистеме страны. Многообещающим представляется применение постоянного тока, а также движителей высокой проходимости на базе мотор-колеса.
Дождевальный фронтальный с механизированным перемещением «Днепр» ДФ-120.
«Днепр» ДФ-120 является одной из первых отечественных электрифицированных машин. Дождевальная машина ДФ-120 предназначена для полива зерновых и технических культур, лугов и пастбищ. Водопроводящий трубопровод машины расположен над поверхностью поля на расстоянии 2,1 м, что позволяет поливать и высокостебельные культуры. Машина ДФ-120 «Днепр» имеет фронтальное перемещение и работает позиционно. Основные конструктивные элементы машины «Днепр» отмечены на рис.1-2
Дождевальная машина «Днепр» состоит из водопроводящего пояса, расположенного на опорных тележках, ферм, на каждой из которых два среднеструйных дождевальных аппарата, передвижной электрической станции.
Рис. 1 Дождевальная машина «Днепр» :
а - конструктивная схема; б - начальная часть; 1 - опорная тележка; 2 - подсоединительтельный трубопровод; 3 - водопроводящий трубопровод; 4 - дождевальные аппараты; 5 - фермы-открылки; 6 - гидранты; 7 - передвижная электрическая станция; 8 - мачта; 9 - стремянка; 10 - соединительная труба; 11 - сливной клапан; 12 - система раскрепляющих тросов
Водопроводящий пояс представляет собой трубопровод, собранный из соединительных труб, оборудованных сливными клапанами, двух подсоединительных трубопроводов с опорами. Трубопровод поддерживается системой раскрепляющих тросов, уголками и мачтой на каждой опорной тележке. На выходной патрубок закрытой оросительной сети, от которой работает дождеватель, устанавливаются гидранты, служащие переходным соединительным звеном между водопроводящим поясом машины и оросительной сетью.
Рис.2 Дождевальная машина ДФ-120 «Днепр».
а - общий вид; б - схема водоподачи при поливе.
Техническая характеристика дождевателя фронтального ДФ-120 «Днепр».
Тип машины Многоопорная машина с фронтальным
механизированным перемещением на позиции.
Водозабор Из открытой оросительной
сети
Привод Электрический
Источник электроэнергии Передвижная электрическая
станция-генератор ЕСС5-82-42 с приводом от ВОМ
трактора ЮМЗ-6л ( ЮМЗ-6КЛ/6КМ)
Мощность электродвигателя мотор-редуктора, кВт 1,1
Габаритные размеры машины в рабочем и транспортном
положении, м:
длина 448
ширина 27
высота 5,3
Количество секций, шт. 17
Расстояние между гидрантами, м 54
Расход, л/с 120
Напор на гидранте, м.вод.ст. 45(5
Средняя интенсивность дождя, мм/мин 0,3
Количество дождевальных аппаратов, шт.:
а) с механизмом секторного полива и
с соплами Д=7; 4 мм 4
б) без механизма секторного полива и
с соплами Д=7; 12 ; 4 мм 30
Марка дождевальных аппаратов «Роса-3»
Производительность за 1 час основного времени при норме
600 м3/га, га/ч 0,71
Ширина захвата с учетом перекрытия, м 460
Рабочая скорость передвижения машины, км/ч 0,49
Допустимый уклон поля 0,02
Количество опорных тележек, кг 13700(1,5%
Привод машины и автоматизация технологических процессов полива
Передвижение машины с позиции на позицию осуществляется с помощью электропривода. В состав электропривода входят мотор-редукторы, смонтированные на каждой из семнадцати опорных тележках, системы управления и сигнализации, а также силовые кабели. На рис. 3 показан основной элемент привода машины - опорная тележка.
Рис. 3 Опорная тележка:
1 - стеблевод; 2 - колесо; 3 - ось; 4 - кожух мотор-редуктора; 5 - рама; 6 - желоб; 7 - мотор-редуктор; 8 - звездочка натяжная; 9 - цепная передача; 10 - передача зубчатая цилиндрическая.
Опорная тележка представляет собой сварную пространственную раму из элементов трубчатого профиля, опирающуюся на два металлических колеса. Мощность мотор-редуктора каждой тележки 1,1 кВт, напряжение 230 В. Вращение колес осуществляется через пару цилиндрических зубчатых колес от промежуточного вала. Промежуточный вал, в свою очередь, приводится в движение от звездочек, расположенных на валу мотор-редуктора, при помощи цепных передач, смонтированных на тележке.
Электроснабжение привода обеспечивается от электрогенератора с ходоуменьшением, установленного на тракторе ЮМЗ-6М, с номинальной мощностью 44 кВт. Электрогенератор приводится в движение от вала отбора мощности трактора. Напряжение в сети 220 В, частота 50 Гц.
Для сохранения прямолинейности поливного трубопровода имеются специальные электрические синхронизирующие устройства с напряжением в сети 120 В, включающие конечные выключатели, магнитные пускатели и блоки ртутных переключателей. Механизм управления подсоединен ко всем тележкам, за исключением первой и последней.
Выравнивание движения промежуточных тележек выполняется автоматическим механизмом синхронизации, изображенном на рис. 4.
Рис. 4. Механизм управления машины «Днепр»:
1 - проводящий трубопровод; 2 - штанга; 3 - опорный ролик; 4 - трос; 5 - тяга штанги; 6 - барабан; 7 - подвеска; 8 - пружина; 9 - ртутный прерыватель; 10 - кулачок; 11 - рычаг сигнализирующего устройства; 12 - кулачковый вал; 13 - концевые выключатели. Стрелкой показано направление движения машины.
Если какая-либо тележка опережает соседние, то штанга смещается относительно изогнувшегося водопроводящего трубопровода в сторону, противоположную направлению движения машины, и с помощью троса поворачивает барабан, а вместе с ним и кулачковый вал, выключая тем самым верхний конечный выключатель. Выключатель отключает магнитный пускатель двигателя-редуктора и тележка останавливается. После выравнивания трубопровода штанга под действием пружины смещается вперед по ходу движения машины, двигатель-редуктор включается и тележка вновь начинается двигаться.
Если в результате нарушения работы электропривода тележки изгиб трубопровода становится недопустимым, то штанга поворачивает ртутный прерыватель и цепь размыкается. При этом на пульте управления гаснет лампочка и включается звуковой сигнал, требующий вмешательства машиниста-оператора.
Модификация машины «Днепр» ДФ-120.
Базовая модель машины имеет 17 опорных тележек. Производственные условия иногда требуют уменьшения рабочей длины дождевателя. Для этих случаев промышленность выпускает четыре модификации машины, в которых рабочая ширина захвата сокращена до 352 м, расчетный расход уменьшен до 92 л/с, а потребляемая мощность уменьшена с 18,7 кВт до 14,3 кВт. Указанные минимальные параметры соответствуют машине с 13 рабочими секциями.
Использованная литература:
1. В. Ф. Озерин « Автоматизация и привод дождевальных и поливных машин», Москва 1988, Ротапринт МИИСП им. Горячкина