|
К обоснования модификаций ЭДМФ «Кубань-Л»
УДК 631.347.2
Л.А.Перевезенцев, канд. техн.наук;
А.А.Митрюхин, канд. техн.наук;
Г.В.Лалетин, инж.;
Г.Е.Боровенникова, инж.
В соответствии с решениями октябрьского (1984 г.) Пленума ЦК КПСС, в ближайшие годы и в перспективе получат дальнейшее широкомасштабное внедрение ЭДМФ «Кубань». Для определения конкретных объемов их применения В/О «Союзводпроект» совместно с подведом-ственными проектными институтами провело анализ мелиоративного фонда, в результате которого установлено, что из общей потребности в ЭДМФ «Кубань» только 50 % должны иметь ширину захвата 800 м (2x400 м). Остальные машины желательно поставлять в модификациях с меньшей шириной захвата, в том числе 600-метровой (2x300) — 20 % 500-метровой (2x250 м) — 20 % и 400-метровой (2x200 м) — 10 %.
В этой связи в ВНПО «Радуга» выполнена работа по выявлению технически и технологически целесообразных модификаций ЭДМШ «Кубань-Л» , которая с 1967 г. будет выпускаться серийно взамен поставляемой ЭДМФ «Кубань-М». При выполнении этой работы учитывалось, что сборочные единицы, из которых комплектуются модификации, должны быть полностью унифицированы с базовой моделью. Иначе говоря, следует комплектовать модификацию по потребности из стандартных модулей непосредственно в процессе монтажных работ. Основными модулями должны быть: энергетическая тележка, ферменные пролеты, ходовые тележки, узлы и системы автоматики. Дополнительно у модифицированных машин могут быть применены открылки, регуляторы расхода на отдельных насадках и др.
Основным двигателем для машины типа «Кубань» в настоящее время является дизельный двигатель ЯМЗ-238НБ, которым оснащаются все машины выпуска после I98I г. Этот же двигатель применяется и на новой модели машины «Кубань-Л». В настоящее время к ней разработан специальный центробежный насос консольного типа K-250-175-360, рассчитанный на компоновку с двигателем ЯМЗ-238НБ. При разработке модификаций машин целесообразно сохранить в качестве энергетического модуля дизель-насосный агрегат, применяемый на машине «Кубань-Л». Путем подрезки рабочего колеса и регулировки частоты вращения вала двигателя возможно изменение рабочих параметров насоса применительно к той или другой модификации.
Водопроводящий трубопровод базовой модели ЭДМФ «Кубань-Л» комплектуется из четырех типоразмеров труб: 203x2,65 мм, 168х2,65 мм, 152x2,65 мм и 102x2,5 мм и соответствующих им длин пролетов: 38,5 м — 6 шт., 48,7 — 6, консоль 25,9 м — 2 шт.
В целях максимальной унификации модифицированные машины следует комплектовать из тех же стандартных пролетов путем соответствующей их комбинации.
Таким образом, при разработке модификаций ЭДМФ «Кубань-Л» водопроводящий пояс машины предлагается комплектовать из стандартных секций, а конструкцию энергетической тележки и ее подвеску к машине в основном сохранить, однако целесообразно предусматривать и возможность использования 2...3 типов двигателя.
С учетом перечисленных условий подготовлены варианты компоновки водопроводящего пояса модификаций из стандартных пролетов ЭДМФ «Кубань-Л» (табл.1).
Таблица 1.
Варианты компоновки модификаций «Кубань-Л»
Модификация |
Условная
ширина
захвата,
м |
Число пролетов, исключаемых из основной модификации |
Примечание |
2x200 |
400 |
4 по 48,7 м; 2 по
51,6 м
2 по 38,6 м;
консоль 2 по 4,5 м |
Машина укорочена
на 384 м |
2x250 |
500 |
2 по 38,6 м; 2 по
48,7 м 2 по 51,6 м |
-
на 267,9 м |
2x200 |
600 |
2 по 38,6 м; 2 по
51,6 м |
-
на 180,3 м |
2x350 |
700 |
2 по 38,6 м |
-
на 77,2 м |
Расходно-напорные характеристики водопроводящих трубопроводов модифицированных машин, комплектация которых приведена в табл.1, насоса K — 250-175-360 с рабочим колесом диаметром 370 мм даны на рис.1 (кривая I). Серия таких насосов с рабочими колесами различных диаметров была разработана и изготовлена институтом ВНИИ Гидромаш по техническому заданию в 1983 г.
Рис. 1. Расходно-напорные характеристики модификаций «Кубань-Л» и насосов K250-I75-360 с обрезкой по Dz рабочих колес и различной частотой вращения: 1 — 2х200 м; 2 — 2x250 м; 3 — 2x300 м; 4 — 2x350 м; i =0,00:- - - - - i =0,02; I — K250-I75-360 Dz =370мм; II — K250-175-360 Dz =333 мм; III — то же при n =1630 об/мин; IV — то же при п =1500 об/мин.
Из рис. 1 видно, что рабочий точки при совместном подключении насоса с трубопроводами рассматриваемых модификаций соответствуют большим расходам, создающим избыточную интенсивность дождя.
Пользуясь законом гидравлического подобия и учитывая коэффициент быстроходности насоса пs, равный порядка 170 [1,3], определено, что обрезка рабочего колеса по наружному диаметру не должна превышать 12 %. Теоретический расчет расходно-напорной характеристики (кривая 2) приведен с учетом обрезки рабочего колеса на 10%, то есть до 333 мм, и скорости вращении 28,3 с-1; рабочие точки при ее пересечении с характеристиками модификаций «Кубани» имеют расходы, при которых превышается допустимая интенсивность дождя. Воз-можность получения необходимой интенсивности дождя не исчерпывается только обрезкой рабочего колеса. Изменение частоты вращения в определенных пределах возможно и при сочетании насоса с двигателем внутреннего сгорания. При этом расчет ведется также по закону гидравлического подобия.
Точки пересечения с расходно-напорными характеристиками водопроводящих трубопроводов модифицированных машин образуют рабочие точки соответствующих систем «водопроводящий трубопровод-насос», то есть определяют расход и соответствующий ему напор для каждой модификации в сочетании с рассмотренными методами регулирования режима работы насоса (табл.2).
Модификация |
Параметры насоса К-250-175-360 |
Максимальное значение средней
интенсивности дождя,
мм/мин |
Примечание |
Частота вращения вала двигателя,
с-1 |
Расход, л/с |
Давление, МПа |
Потребляемая мощность, кВт |
i=0,01 |
i=0,02 |
i = 0 |
i = 0,02 |
i = 0 |
i = 0,02 |
2x200 |
27,2 |
181 |
169 |
0,27 |
0,30 |
65,5
|
64,6
|
2,47 |
Неприемлема |
|
25,0 |
158 |
142 |
0,25 |
0,26
|
51,3
|
49,8
|
2,15 |
-"- |
2x250 |
27,2 |
178 |
162 |
0,28 |
0,31
|
65,3
|
64,0
|
1,92 |
Неприемлема |
|
25,0 |
154 |
135 |
0,26 |
0,29
|
51,0
|
48,5
|
1,68
(1,1) |
Требуются открылки на 3 насадки |
2x300 |
27,2 |
172 |
153 |
0,29 |
0,33
|
65,0
|
63,9
|
1,56 (1,0)
|
* -"- |
|
25,0 |
149 |
127 |
0,27 |
0,31
|
50,5
|
47,5
|
1,35 |
Может применяться без открылков |
2x350 |
27,2 |
167 |
146 |
0,30 |
0,35
|
64,5
|
61,7
|
1,3 |
-"- |
|
25,0 |
145 |
120 |
0,27 |
0,32
|
50,2
|
46,5
|
1,13 |
-"- |
* интенсивность дождя с учетом открылков.
При условии наличия отрицательного уклона у обоих крыльев машины работа энергетической установки будет облегчена. Если же одно крыло будет иметь положительный, а другое отрицательный уклоны, то это практически не отразится на работе энергетической установки. Наибольшее влияние на работу энергетической установки оказывает наличие у обоих крыльев машины положительных уклонов, именно этот вариант, как наиболее неблагоприятный для работы энергетической установки, и рассматривается в расчетах. На рис.1 пунктирными линиями показаны расходно-напорные характеристики рассматриваемых модификаций при уклоне обоих крыльев +0,02. Полученные параметры насоса приведены в табл.2.
В основу отбора вариантов положено получение максимальной производительности и интенсивности дождя, не превышающей интенсивность у основной модели машины [1, 3] , а также возможность установки на коротких модификациях открылков не более чем на три насадки.
Таким образом, для технико-экономического обоснования отобраны следующие варианты: 2x250 с расходом 135...154 л/с; 2x300 - 127... 149 д/с; 2x350 - 146...167 л/с.
При технико-экономическом обосновании стоимость модифицированных машин определена пропорционально стоимости основной модели ЭДМФ «Кубань-Л», равной 85,0 тыс. руб. В качестве участков орошения приняты восьмипольные севообороты. Оросители — открытые каналы с уклоном 0...0,0001 в монолитной облицовке толщиной 0,1 м и шириной по верху 2,55 м, шириной по дну 0,35 м, строительной глубиной 1,1 м. Распределители (при уклонах местности от 0...0,007) — открытые каналы в монолитной облицовке шириной по дну 0,8 м, строительной глубиной 0,87 м, с откосами 1:1,5, а при уклонах 0.007...0,02 — закрытые железобетонные трубопроводы с уклоном не более 0,006, диаметром 600...800 мм.
Расчет проведен при работе не более 6 машин. За базовую машину взят ДФ-120 «Днепр», производящий полив при фронтальном передвижении. Значения эксплуатационных показателей модифицированных машин, используемые в экономических расчетах, в том числе сезонные нагрузки, приняты по аналогии с ЭДМФ «Кубань-М».
Технико-экономические показатели эффективности модифицированных машин приведены в табл.3.
Таблица 3 |
Технико-экономические показатели эффективности модификации
ЭДМФ «Кубань-Л» с различной шириной захвата |
Показатели |
Базовая машина |
Новая машина |
для равнинных безуклонных
участков i = 0 |
для участков с уклонами до 0,02 |
при длине машины |
500 |
600 |
700 |
500 |
600 |
700 |
Сезонная нагрузка, га |
94
|
149 |
144 |
164 |
131 |
123 |
142 |
Коэффициент использования
сменного времени |
0,84
|
0,89 |
0,89 |
0,89 |
0,89 |
0,89 |
0,89 |
Коэффициент эффективности
полива |
0,66 |
0,77 |
0,77 |
0,77 |
0,77 |
0,77 |
0.,77 |
Производительность
дождевальной машины, га/ч |
0,61
|
0,82 |
0,76 |
0,89 |
0,72 |
0,67 |
0,78 |
Число машин, обслуживаемых
одним оператором |
4
|
4 |
4 |
4 |
4 |
4 |
4 |
Затраты труда чел.-ч/га |
0,41 |
0,30 |
0,32 |
0,28 |
0,34 |
0,37 |
0,32 |
Затраты на доприселение
50 % рабочей силы, руб/га |
48,0
|
30,2 |
31,3 |
27,4 |
34,4 |
36,6 |
31,7 |
Прибавка урожая за счет
улучшения равномерности
распределения дождя, руб/га |
-
|
15 |
15 |
15 |
15 |
15 |
15 |
Общие капиталовложения
по оросительной системе,
руб/га |
1368,0
|
1442,9 |
1405,9 |
1324,1 |
1549,1 |
1628,6
|
1507,2
|
Общие эксплуатационные
затраты, руб/га |
150,51
|
149,9 |
142,8 |
135.6 |
164,3 |
165,0 |
151,2
|
Годовой экономический эффект
с учетом экономии
затрат на
доприселение рабочей силы и
увеличения
урожайности с.-х.
культур в результате улучшения
равномерности распределения
дождя, руб/га |
-
|
7.0 |
20,6 |
39,5 |
- 23,9 -36,9
- 4,1 |
По результатам выполненных исследований и технико-экономическому обоснованию можно сделать следующие выводы.
- Согласно проведенному анализу мелиоративного фонда земель, для освоения новых ирригационно подготовленных земель и оснащения реконструируемых оросительных систем необходимо поставить сельскому хозяйству около 10,0 тыс. дождевальных машин типа «Кубань», из них около 50 % должны составлять модификации с шириной захвата от 400 до 7.00 м.
- Учитывая небольшой объем предполагаемого среднегодового производства модифицированных машин (около 200 шт. в год) и требования максимальной унификации, целесообразно на данном этапе при разработке модификаций ЭДМФ «Кубань-Л» использовать узлы и элементы базовой машины, в том числе дизель-насосный агрегат, ферменные пролеты, систему автоматики и др.
- Модификации машины с шириной захвата 400 (2x200) и 500 м (2x250 м) в комплекте с двигателем ЯМЗ-238НБ без существенной переработки всего водопроводящего тракта, в том числе насоса, ввиду большой интенсивности создаваемого ими дождя, на данном этапе для использования не рекомендуется, т.к. требуется проверка работоспособности открылков.
- Модификация машины с шириной захвата 600 м (2x300) рекомендуется для использования при расходе 150 л/с, главным образом на безуклонных и малоуклонных участках орошения. Использование машины на участках с уклоном 0,02 при уменьшении расхода становится неэкономичным.
- Модификация машины с шириной захвата 700 м (2x350 м) рекомендуется для использования при расходе от 145 до 165 л/с, в основном на безуклонных и малоуклонных участках орошения. На участках с уклонами до 0,02 экономическая эффективность практически снижается до нуля.
- У модификаций с шириной захвата 600 и 700 м загрузка двигателя ЯМЗ-238НБ составляет 56 и 65%. Замена этого двигателя на двигатель ЯМЗ-236 или ЯАЗ-М206А будет способствовать повышению их загрузки соответственно на 67...77 и 75...87 %.
- При снижении стоимости базовой машины до 70,0...75,0 тыс. руб. и при оснащении ее модификаций соответствующими двигателями и насосами возможен пересмотр рекомендаций, в том числе и в отношении машин с шириной захвата 400 и 500 м.
По мнению специалистов В/О «Союзводороект», в ближайшие годы имеется возможность применения только одной модификации машины шириной захвата 600 м, так как по своим габаритам она соответствует принятым в настоящее время расстояниям между ветрозащитными лесополосами. При этом в целях повышения ее экономической эффективности стоимость ба-зовой машины не должна превышать 70,0 тыс. руб.
Список использованной литературы:
- Башта, Руднев, Некрасов и др. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы . Машиностроение, М., 1962, с. 185.
- Справочник по гидравлическим расчетам. Под редакцией П.Г.Киселева. М., Энергия, 1972, с.293.
- Центробежные насосы для нефтяной промышленности. Под редакцией И.Г.Есьмана. Госнаучтехиздат нефтяной и горно-топливной литературы. М., I95I, с.92...93.
перейти в раздел Статьи
|