Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav zemědělské, potravinářské a environmentální techniky
Stroje pro chemickou ochranu rostlin Diplomová práce
Brno 2008
Vedoucí diplomové práce: doc. Ing. Jan Červinka, CSc.
Vypracovala: Bc. Markéta Mertlíková
2
Prohlášení
Prohlašuji, že jsem diplomovou práci na téma: „Stroje pro chemickou ochranu rostlin“ vypracovala samostatně a použila jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém soupisu literatury. Souhlasím, aby práce byla uložena v knihovně Mendelovy zemědělské a lesnické univerzity v Brně a zpřístupněna ke studijním účelům.
V Brně, dne ………….
Podpis diplomanta……………………
3
Děkuji doc. Ing. Janu Červinkovi, CSc. za odborné vedení při zpracovávání informací a dat k této diplomové práci a za vstřícný a ochotný přístup při častých konzultacích. Děkuji Petru Kupcovi a Ing. Jaroslavu Šafářovi a jeho firmě Agram, a.s. za možnost provedení pokusu s četnými měřeními a za využití jejich technického zázemí k této diplomové práci a za odbornou spolupráci s těmito osobami. Dále bych chtěla poděkovat především rodičům, že mi umožnili studium na MZLU a že mě finančně a psychicky podporovali po celou dobu mého studia.
4
Annotation The Aim of this Thesis was find out how big influence has abrasion of nozzels on flow rate of spray in nozzels with change the pressuer and speed of power take-off traktor. Variants, witch were examined, had feign reality - in a landscape is custumary occurance the asperity and this things could have big influence.
Key words: Nozzel, Chamical Plant Protection, Spray Pressure, Air Injection
5
SEZNAM OBRÁZKŮ, GRAFŮ A TABULEK Tab. 1 - Průtok opotřebených trysek při 540 ot.min-1 vývodového hřídele Tab. 2 - Průtok opotřebených trysek při 420 ot.min-1 vývodového hřídele Tab. 3 - Průtok nových trysek při 540 ot.min-1 vývodového hřídele Tab. 4 - Průtok nových trysek při 420 ot.min-1 vývodového hřídele Tab. 5 – Popisné statistiky Tab. 6 – Vícefaktorová analýza dat, ANOVA Obr. 1 – Samojízdný postřikovač HARDI Alpha Plus Obr. 2 – Nástavbový postřikovač Agrio Obr. 3 – Návěsný postřikovač HARDI New COMMANDER Obr. 4 – Grafické znázornění - Průtok opotřebených trysek při 540 ot.min-1 vývodového hřídele Obr. 5 – Grafické znázornění - Průtok opotřebených trysek při 420 ot.min-1 vývodového hřídele Obr. 6 – Grafické znázornění - Průtok nových trysek při 540 ot.min-1 vývodového hřídele Obr. 7 – Grafické znázornění - Průtok nových trysek při 420 ot.min-1 vývodového hřídele
6
POUŽITÉ ZKRATKY Zkratka
Význam
VMD
Volume Median Diameter (střední objemový průměr)
AirMix 110 - 03
Štěrbinová tryska modré barvy, vyrábí firma Agrio
AAMS
Přístroj pro měření průtoku kapaliny tryskou
Hardi LX 600 (NK)
Postřikovač, vyrábí firma Hardi, o objemu nádrže 600 l
Case MXU 135
Traktor Case s výkonem motoru 99 kW
7
OBSAH 1.
ÚVOD ...................................................................................................................................................... 8
2.
LITERÁRNÍ REŠERŠE ...................................................................................................................... 10 2.1
HISTORIE A SOUČASNOST ............................................................................................................ 10
2.1.1
Ochrana rostlin ....................................................................................................................... 10
2.1.2
Historie strojů pro ochranu rostlin......................................................................................... 11
2.2
CHARAKTERISTIKA POSTŘIKOVAČŮ ........................................................................................... 12
2.3
KALIBRACE .................................................................................................................................. 21
2.3.1
Měření velikosti kapiček ......................................................................................................... 21
2.3.2
Příprava a kalibrace polních postřikovačů............................................................................. 21
2.4
PRAKTICKÉ POUŽÍVÁNÍ POSTŘIKOVAČŮ V ZEMĚDĚLSTVÍ ......................................................... 22
2.4.1
VÝBĚR POSTŘIKOVAČE ................................................................................................................ 22
2.4.2
VÝBĚR TRYSEK PRO POLNÍ PLODINY ........................................................................................... 22
2.4.3
DÁVKOVÁNÍ .................................................................................................................................. 22
2.3.5
KVALITA PRÁCE POSTŘIKOVAČE ................................................................................................ 23
2.3.6
VLIV NA KVALITU OŠETŘENÍ PLODIN .......................................................................................... 25
2.3.7
ZAŘAZENÍ POSTŘIKOVAČŮ DO LINEK PRO OCHRANU ROSTLIN .................................................. 26
2.5
BUDOUCNOST POUŽÍVÁNÍ STROJŮ A CHEMICKÝCH LÁTEK V ZEMĚDĚLSTVÍ ............................. 27
3. 4.
CÍL PRÁCE ......................................................................................................................................... 30 METODIKA ......................................................................................................................................... 31
4.1 4.1.1
Použitá technologie ................................................................................................................. 31
4.1.2
Použitá technika ...................................................................................................................... 31
4.1.3
Stav použité techniky............................................................................................................... 31
4.2 5.
CHARAKTERISTIKA POKUSU ........................................................................................................ 31
METODIKA POKUSU ..................................................................................................................... 33
VÝSLEDKY.......................................................................................................................................... 35 5.1
5.3
PRŮTOK OPOTŘEBENÝCH TRYSEK .............................................................................................. 35 STATISTICKÉ VÝSLEDKY......................................................................................................... 42
6.
DISKUSE .............................................................................................................................................. 45
7.
ZÁVĚR.................................................................................................................................................. 48 8.
SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY ........................................................................................................ 50
9.
PŘÍLOHY............................................................................................................................................ 52
8
1.
ÚVOD
Ochrana rostlin před nežádoucími vlivy jako jsou plevele, škůdci a choroby můžeme do určité míry ovlivnit na rozdíl od klimatických podmínek, počasí a vlivu dalších abiotických činitelů na plodiny. Omezení vlivu nežádoucích činitelů na výnos a kvalitu nejen hospodářských plodin můžeme pomocí různých aplikačních strojů na chemickou ochranu rostlin. Stroje na chemickou ochranu rostlin jsou nedílnou součástí dnešního způsobu hospodaření v podmínkách ČR s výjimkou ekologických způsobů hospodaření. Tato technologie velmi pomohla snížit časovou náročnost na obdělávání hospodářských plodin a jejich zvýšení výnosu. V minulosti docházelo k aplikacím chemických látek na ochranu rostlin v příliš vysokém a pro životní prostředí nežádoucímu množství. Chemická ochrana rostlin nebyla tolik kontrolována, jak je tomu v dnešní době a některá rezidua přetrvávají v půdě dodneška. V dalších letech se lidé naopak snažili omezovat látky nebezpečné pro životní prostředí a zároveň také snižovat dávky chemických přípravků na ochranu rostlin. To vedlo k zefektivnění ochrany rostlin, snížení provozních nákladů na ochranu rostlin a zároveň také ke snížení reziduí v půdě a vyšší zodpovědnosti v přístupu k životnímu prostředí. Začínaly se objevovat na trhu aplikačních strojů nové technologie pro přesnější dávkování chemických přípravků a také chemické přípravky došly zdokonalení a začínala se snižovat i dávka těchto přípravků, což velmi pozitivně začalo ovlivňovat životní prostředí. Dalším významným krokem v chemické ochraně rostlin je precizní zemědělství, které pracuje s chemickými přípravky na ochranu rostlin velmi šetrně. Používají se jen minimální dávky postřiků a to pouze na plochách napadených nežádoucími činiteli, což v konvenčním zemědělství zatím není tolik běžné. Zde se ošetřují ve většině případů celé plochy plodin, i v případě, že je část nenapadená. Bohužel s novými technologiemi minimalizace dochází zároveň ke zvyšování napadení porostů nežádoucími činiteli jako je vyšší zaplevelení pozemků, zvyšování počtu a druhů škůdců a v neposlední řadě také zvyšování napadení chorobami v důsledku nezapravování posklizňových zbytků, což opět vede ke zvyšování potřeby chemické ochrany rostlin.
9
V dnešní době začínají někteří zemědělci omezovat množství chemických látek na ochranu rostlin nebo v některých případech se snaží úplně vyvarovat používání chemických přípravků, díky dnešním pokrokům v biologické ochraně rostlin a zároveň také dbají na správné agrotechnické postupy a lhůty. Vše je ale stále ovlivněno možnostmi zemědělských podniků, kde hraje velkou roli hlavně vybavenost strojového zázemí a s tím související finanční prostředky, které velkou měrou ovlivňuji ochranu rostlin. Polně – laboratorní měření této diplomové práce bylo zaměřeno na průtok kapaliny tryskou. Průtok měřený při třech různých tlacích kapaliny v trysce byl ještě rozlišen dvěma různými otáčkami vývodového hřídele traktoru, abychom nasimulovali jízdu v terénu, kdy motor traktoru mění výkon se změnou terénu a mění se tak tlak v trysce. Současně byl tento pokus prováděn na dvou různě starých sadách trysek. Jedna sada trysek byla nová a druhá sada trysek byla používaná deset let, abychom porovnali, zda opotřebení trysek má vliv na průtok kapaliny tryskou.
10
2.
Literární rešerše
2.1
Historie a současnost
2.1.1 Ochrana rostlin Základním předpokladem pro správnou ochranu rostlin před chorobami, škůdci a plevely je důsledný a pravidelný monitoring stavu porostu. Základem je rozpoznat, zda se jedná o napadení škůdci či chorobami nebo jestli se jedná pouze o abionózy. Musí být stanovena míra napadení porostu a poté se rozhodné o dalším způsobu ochrany porostu, který by byl účinný a zároveň ekonomický zdůvodněný [23]. Ochrana rostlin může být prováděna čtyřmi odlišnými způsoby: •
Mechanická ochrana Patří mezi základní způsoby boje proti škodlivým organismům, především okopávání a plečkování porostu, dále reflexní lepové pásy, feromonové lapače apod. Dalšími způsoby jsou spalování rostlinných zbytků, odstraňování nemocných rostlin, ruční sběr napadených částí rostlin a jiné [21].
•
Chemická ochrana V současné době je nejvíce využívána a zároveň je nejúčinnější ochranou. Spočívá v cíleném uplatňování chemických přípravků proti jednotlivým druhům nebo skupině škodlivých organismů. Její hlavní výhodou je rychlost zásahu. Naopak nevýhodou je její nepříznivý vliv na přírodu a životní prostředí [7].
•
Biologická ochrana Spočívá ve využití přirozených nepřátel škodlivých organismů rostlin. Velkou výhodou biologického boje spočívá v nulovém riziku případného poškození plodiny a nenarušení rovnováhy ekologického systému přírody a životního prostředí [22].
•
Integrovaná ochrana Je systém regulace škodlivých činitelů, který využívá všechny ekonomicky, ekologicky a toxikologicky přijatelné metody pro udržení škodlivých organismů pod
prahem
hospodářské
škodlivosti
s přednostním
záměrným
využitím
přirozených omezujících faktorů. Zásadou je zachovat ekologicky vyvážené společenství organismů a zasahovat proti škodlivým organismům v okamžiku, kdy ničivost škodlivých organismů začíná dosahovat ekonomických prahů škodlivosti.
11
Využívá biologické a agrotechnické způsoby ochrany. Využívání integrované ochrany rostlin podstatně snižuje riziko poškození životního prostředí [7].
2.1.2 Historie strojů pro ochranu rostlin Dá se říci, že zakladatelem moderní aplikační techniky a technologií, které známe v dnešní podobě je jedna z nejznámějších a nejstarších firem na výrobu aplikační techniky Hardi GmbH, která byla založena roku 1957. Firma Hardi začínala vyrábět první membránové pumpy. A v roce 1988 byl vyroben první TWIN postřikovač – postřik s řízenou asistencí vzduchu.
12
2.2
Charakteristika postřikovačů
2.2.1 Rozdělení strojů na ochranu rostlin Základním rozdělením strojů na ochranu rostlin je následující: Traktorové plošné postřikovače, automobilní a samojízdné plošné postřikovače, traktorové postřikovače s podporou vzduchu, traktorové plošné postřikovače pro speciální plodiny, traktorové a samojízdné rosiče, speciální zařízení a drobná aplikační technika.
2.2.1.1 Typy postřikovačů Z hlediska konstrukčního řešení jsou u nás využívány pro aplikaci chemických přípravků na ochranu rostlin postřikovače nesené na tříbodovém závěsu traktoru, návěsné a samojízdné. •
Nesené postřikovače U neseného postřikovače musí splňovat veškeré technické nároky především podvozek traktoru. Výhodou stroje je vysoká manévrovací schopnost. Tyto postřikovače jsou většinou vyráběny s objemem nádrže o objemu do 1800 litrů a výložníky o délkách do 28 metrů
•
Návěsné postřikovače U návěsného postřikovače umožňuje vlastní podvozek zvýšení užitečného objemu nádrže. Moderní verze mají nastavitelný rozchod kol. Snížení poškození porostu je řešeno umístěním kloubu na připojovacím závěsu stroje nebo řízenou nápravou postřikovače. Nevýhodou oproti nesenému postřikovači je vyšší pořizovací cena. Návěsné postřikovače s objemem nádrže do 12 000 litrů mají výložník o délce až 51 metrů.
•
Samojízdné postřikovače Samojízdné postřikovače mají nádrže o objemu až 9000 litrů a výložník o délce až do 42 metrů [25]. Speciální konstrukce rámu a náprav samojízdného postřikovače zajišťuje velkou světlost stroje a tím je vyšší porost chráněn proti poškození při aplikaci chemických látek. Tři odlišné konstrukce řízení kol jsou významným faktorem při aplikaci chemických látek do porostu při nepříznivých klimatických podmínkách nebo nerovností terénu [7]. a) standardní řízení kol
13
b) řízení všech kol c) s vyosením zadní nápravy
Obr. 1 – (www.agrio.cz)
•
Nástavbové postřikovače Určené pro samojízdné nosiče.
Obr. 2 – (www-agrio.cz)
14
2.2.2 Konstrukce Základní části postřikovače: Zásobní nádrž Míchání Filtrace Čerpadlo Postřikovací rám Rozvod postřikové jíchy Trysky •
Zásobní nádrž Jsou vyráběny umělohmotné nebo laminátové. Design nádrží je vytvářen tak, aby nedocházelo k přílišným úsadám. V horní části je plnící a kontrolní otvor s minimální světlostí 300 mm. Nádrž je opatřena stavoznakem objemu naplnění se stupnicí pro lepší obsluhu a dobře těsnícím víkem zajištěním proti náhodnému otevření a ztrátě, pod kterým je umístěno síto proti zanesení nečistot [22].
•
Míchání Míchání obsahu nádrže je nezbytně nutné pro kvalitu rozmíchání postřikové jíchy v nádrži postřikovače a následné kvalitní aplikaci postřiku. Převládá hydraulický způsob míchání. Používá se míchacích trysek s ejektorovou hubicí nebo rozvodné trubky s tryskami [7].
•
Filtrace Velmi důležitou roli hraje filtrace při čistotě jíchy, které se věnuje velká pozornost. Nečistoty ucpávají trysky. Jícha prochází až pěti filtry, než se dostane k tryskám. Všechny filtry by měli být vyčistitelné i za plného provozu s plnou nádrží, aniž by uniklo více jíchy, než je ve vlastním tělese [7].
•
Čerpadlo Dopravuje jíchu pod určitým tlakem do trysek. U postřikovačů se používají čerpadla hydrodynamická (odstředivá) a hydrostatická (pístová, membránová) Hydrodynamická (Odstředivá čerpadla): Pracují s maximálním tlakem do 500 kPa, ale také dosahují vysokých průtoků, což je vítáno při plnění nádrží. Pracují s dostatečnou účinností jen při vyšších otáčkách, proto jsou poháněna hydromotorem nebo vývodovou hřídelí traktoru do rychla [7].
15
Hydrostatická čerpadla: (Objemová) Jejich průtok má téměř přímo úměrnou závislost na otáčkách. Vysoká životnost i spolehlivost. Výhodou membránových čerpadel je oddělení jíchy od pohyblivých mechanických částí membránou kvuli korozním a abrazívním účinkům [23]. •
Postřikovací rám Na rámu postřikovače je umístěný rozvod jíchy s tryskami. U nás jsou nejpoužívanější pracovní záběry 12, 18 a 24 m. Rám lze rozložit do pracovní polohy, výškově nastavit trysky. Je nejvíce namáhanou částí stroje. Výška rámu kromě jiného výrazně ovlivňuje hektarovou dávku [12].
•
Rozvod postřikové jíchy Rozvod je složen ze spojovacích hadic, potrubí, armatur, držáků trysek, bezpečnostního přetlakového ventilu a ovládacích ventilů. Propojuje jednotlivé funkční části postřikovače a umožňuje spouštět jednotlivé funkční okruhy postřikovače. Plnění trysek u plošných postřikovačů je rozděleno minimálně na dvě části. Součástí rozvodu je držák trysek s ventilem proti odkapávání jíchy a posledním stupněm filtrace [7].
•
Trysky Tryska může výrazně ovlivnit práci postřikovače. Všechny součásti postřikovače jsou
důležité pro bezpečnou a efektivní aplikaci, ale je to tryska, která může mít hlavní vliv na účinnost přípravků na ochranu rostlin, které budou aplikovány [4]. Tryska ovlivňuje: o Průtok (z toho vyplývající dávku) o Kvalitu distribuce o Kapičkové spektrum a pokryvnost o Distribuci postřiků na cíl o Zachycení kapiček postřiku nebo jejich odraz o Stupeň úletu postřiku a spad
2.2.3
Trysky Používané trysky na plošných postřikovačích dělíme podle energetického způsobu
rozptylu na hydraulické, mechanické (rotační) a pneumatické. Mezi trysky využívající hydrostatické energie kapaliny před tryskou patří kuželové, vířivé, štěrbinové, nárazové a víceotvorové. Trysky rotační a pneumatické se používají pro speciální aplikace.
16
•
Mechanická (rotační) tryska Kapalina je rozmetána rotujícím kotoučem. Kapičky vznikají působením odstředivé
síly. U nás se příliš nepoužívají, zřejmě kvůli vysoké ceně [4]. •
Pneumatická tryska Vzniká jemné kapkové spektrum, které je na hranici mezi rosiči a postřikovači.
Kapalina je vystřikována do proudu vzduchu, který ji dále rozptyluje na menší kapičky. Bývá kombinován s rozptylem hydraulickým [7]. •
Hydraulická tryska Jsou u nás nejčastější. Kapalina přivedená do trysky pod tlakem zvětšuje svoji rychlost na úkor snižování vnějšího tlaku. Pokles je tak velký, že na výtoku z trysky je menší než atmosférický tlak [13]. Tryska u plošných postřikovačů patří mezi klíčové prvky, které podmiňují kvalitu práce stroje. Materiály pro jejich výrobu: nerezocel, tvrzená nerezocel, otěruvzdorné umělé hmoty, keramická hmota vysoce odolná otěru a mosaz. Nejrozšířenější trysky na plošných postřikovačích: štěrbinové, nárazové, víceotvorové a vířivé [7].
Běžně užívané trysky v nízkotlakých zemědělských postřikovačích jsou: •
Trysky s plochou charakteristikou Jsou rozšířené pro obecný postřik kvůli jejich dokonalé rovnoměrnosti distribuc postřikové kapaliny. Vytváří plochý postřikový obrazec a proto jsou ideální pro překrývání. V tom případě může být použita nižší výška ramen nad porostem. Tím je možné redukovat úlet. Vyrábí se v různých postřikových úhlech, 80° – 110° (120°) [14].
•
Nízkoúletové trysky Aplikují
postřik se stejnou
přesností
jako standardní
trysky s plochou
charakteristikou a navíc ještě redukují úlet tím, že minimalizují vytváření nejmenších kapiček, které jsou náchylné na úlet (rychlost větru 3-5 m.s-1) [14]. •
Injektorové trysky Jsou
používány
pro
postřik
v nepříznivých
podmínkách, kdy aplikace již nemůže být odložena. Používají se pro aplikaci při rychlosti větru 5-7 m.s-1. Konstrukce trysek používá venturi efektu (vzduch je vtahován do trysky a smíchán s postřikovou kapalinou před jejím výtokem ze štěrbiny trysky [1].
17
•
Trysky pro pásový postřik Umožňují rovnoměrné pokrytí po celé šířce postřikového obrazce. Jsou používány pro postřik na řádky nebo mezi řádky a neměli by být použity plošně. Šířka postřiku může být kontrolována pomocí úhlu a výšky trysek. Rovnoměrnost distribuce je menší a kapky jsou často velmi velké, což způsobuje snížení využití aplikovaných chemických prostředků [21].
•
Trysky pro aplikaci tekutých hnojiv Tyto trysky vytváří velké kapky s nízkým potenciálem úletu postřiku, postřikový úhel se mění se změnou tlaku a rovnoměrnost distribuce není velmi dobrá, tudíž trysky pro aplikaci tekutých hnojiv by měly být používány pro přesnou aplikaci [14].
•
Kuželové trysky s dutým a plným kuželem Kuželové trysky s dutým kuželem a plným postřikovým kuželem.trysky jsou obecně požívány na zádových postřikovačích a na rosičích pro aplikaci insekticidů a fungicidů. Rovnoměrnost distribuce je velmi špatná, protože zde nedochází k překrývání jejich postřikových obrazců, což není vhodné pro plošnou aplikaci. Nicméně jsou vhodné pro podlistovou aplikaci, které jsou namontovány na ramenech postřikovače [18].
Štěrbinová tryska Je nejpoužívanějším typem trysky na plošných postřikovačích. Pracují při tlaku 100 – 500 kPa. Ve standardním provedení rozptylují kapalinu do plochého vějíře s úhlem rozptylu 80° a 110°. Trysky s menším úhlem rozptylu jsou určeny pro pásový postřik. Půdorysný rozptylový obrazec má tvar úzké elipsy. Objemový rozptylový obrazec má trojúhelníkový tvar. Úhel rozptylu je úměrný pracovnímu tlaku na trysce [7]. 2.2.3.1 Průtok trysek Trysky rozhodují o množství kapaliny, která jimi proteče při daném pracovním tlaku a pojezdové rychlosti [4]. 2.2.3.2 Distribuce postřiku Malé kapky dosáhnou větší pokryvnosti cílové plochy a tím i vyšší účinek postřikové kapaliny. 2.2.3.3 Kapičkové spektrum a pokryvnost Kapkové spektrum je dáno velikostí trysky a pracovním tlakem. Platí pravidlo: čím větší tryska a menší pracovní tlak, tím jsou kapky větší. Při výtoku ze štěrbinové trysky se
18
tvoří plochá proudnice, ta se tříští na kapky až při průletu vzduchem. Velikost kapek je závislá na tloušťce proudnice a na vzájemné rychlosti kapaliny a vzduchu. Velikost kapek má zejména velký význam, když účinnost použitého chemického prostředku je na ní závislá. Platí, čím menší kapky, tím se dosáhne větší pokryvnosti. Velikost kapky a výtoková rychlost z trysky jsou dominantními faktory pro výběr trysky jak z hlediska účinnosti postřiku, tak pro snížení úletu [7].
2.2.3.4 Stupeň úletu postřiku a spad Úlet postřiku může být redukován výběrem trysek, které vytvářejí větší velikosti kapiček, přičemž umožňují odpovídající pokrytí při zamýšlené aplikační dávce a pracovním tlaku [17]. 2.2.4 Nové technologie •
Trapézový systém řízení Patentovaný systém řízení Safe Track je konstruován tak, že řízení a sledování stopy zadních kol umožňuje speciální trapézový řídící systém namísto různých způsobů natáčení
oje
běžných
u
konvenčních
systémů
sledování
stopy.
Systém řízení SafeTrack snižuje poloměr otáčení až na šest metrů, přitom zlepšuje možnosti manévrování při menším poškození plodin. Počítačový systém nepřetržitě monitoruje stabilitu stroje během řízení a pokud je to nutné, může zasáhnout. V porovnání s tradičními konstrukcemi řízených ojí je postřikovač velmi stabilní i při vysokých pojezdových rychlostech a malých poloměrech otáčení.Trapézový systém řízení vytváří také větší prostor pro nádrž s větší kapacitou a rovněž prostor pro flexibilnější nastavení rozchodu kol od 1,5 do 2,25 metru. Tento systém řízení má navíc výhodu ve větší a lépe konstruované operační zóně v přední části postřikovače [19]. •
Nová tlaková regulace Firma Hardi vyvinula úplně nový tlakový regulační ventil s velmi vysokou kapacitou, extrémně rychlou odezvou a velmi krátkými regulačními časy. Systému tlakové regulace LookAhead si pamatuje předchozí nastavení různých operačních situací a velmi rychle reguluje dávky při změně pojezdové rychlosti. K výhodám patří i vyšší přesnost nastavení po spuštění, zejména pak po naplnění nádrže [19].
19
•
Vysokokapacitní sací filtr Sací filtr a trysky vyžadují u tradičních postřikovačů častou údržbu. U nového sacího filtru EasyClean byla kapacita filtrace zvýšena o více než sto procent. Toto zařízení má navíc řadu různých uživatelsky přátelských předností zvyšujících bezpečnost, např. snadné, pohodlné a bezpečné otevírání jednou rukou. Těleso filtru je při otevírání připevněno k jeho víku, což velmi usnadňuje údržbu v polních podmínkách. Při otevírání filtru uzavře automaticky ventil ve spodní části propojení se spodním sáním z hlavní nádrže, které snižuje množství reziduí v kapalinovém systému a usnadňuje plnění čerpadla. Nový sací filtr tak zmenšuje nebezpečí kontaminace chemikáliemi jak pro obsluhu, tak i životní prostředí. Při vyjmutí filtru se nečistoty automaticky zachytí výklopnými klapkami v jeho spodní části, takže nemohou spadnout dolů do tělesa filtru. V případě potřeby lze těleso filtru 100% propláchnout prostřednictvím ventilu ve spodní části. Pro velmi bezpečné a výhodné monitorování stavu funkce filtru je podtlakový manometr umístěný v zorném poli operátora v traktoru [19].
•
Tlakový samočisticí filtr Tlakový filtr CycloneFilter je nový samočisticí filtr, má větší rozměry a vyšší filtrační kapacitu. Kapalina ve filtru rotuje a požadavky na jeho údržbu jsou minimální díky jeho samočisticí funkci. Přístup do tělesa filtru je snadný, nevznikají žádné ztráty při kontrole jeho stavu [23].
•
Přimíchávací zařízení chemikálií Požadavky na bezpečnost a kapacitu míchání v souvislosti s chemikáliemi pro ochranu a výživu rostlin se stále zvyšují. Nový ChemFiller je integrovanou částí nového postřikovače Commander firmy Hardi, jeho kapacita je třikrát rychlejší než jakýkoliv jiný stávající systém. ChemFiller je umístěn na levé straně postřikovače v požadované pracovní výšce. Velké kapacity plnění se dosahuje využitím kombinace vysokého vakua a vysokotlakých trysek Vortex umístěných uvnitř nádoby. V rotujícím proudu kapaliny se rychle rozpustí a promíchají práškové chemikálie, které se nasávají do hlavní nádrže pomocí ejektoru. Po otevření ChemFilleru lze jeho víko použít jako pracovní plochu pro chemikálie, což zvyšuje bezpečnost při jejich manipulaci [19].
20
•
Systém „on line“ Při používání herbicidů při boji proti plevelům se začínají vyvíjet postřikovače se systémem „on line“, u nichž se přímo během páce na poli snímá barevný obraz ošetřované plochy. Obraz se přenáší do palubního počítače, který je analyzuje a podle barvy, obrysů, tvaru a textury listů odliší kulturní plodinu od plevele. Postřik se provádí jen na té části postřikového záběru a po dobu, aby zasáhl plochu, na které systém plevel registruje [7].
•
Omezení úletu 1. Špičkové a dosud jedinečné řešení je dávkování pomocí vícenásobného držáku trysek. Pro postřik se používá sad trysek s odstupňovaně se zvyšujícím průtokem. Počítač volí podle okamžité pracovní rychlosti vždy nejvhodnější trysku popřípadě kombinaci více trysek [4]. 2. Postřikový rám s dvěma uzavřenými nosníky s proporcionálním průřezem. Slouží pro rozvod vzduchu od centrálního ventilátoru. Vzduch z nich proudí svisle dolů, z kruhových otvorů v řadě před a za tryskami. Vznikající vzduchové clony zabraňují působení větru [7].
2.2.5 Vývoj Zemědělství se neustále mění a vyvíjí, farmáři denně stojí před otázkou, jak zvýšit výkony a kapacitu a přitom jim záleží hlavně na snížení pracovních nákladů. A vývoj vždy vychází z momentální poptávky společnosti. V dnešní době se firmy zabývající se výrobou postřikovačů předhání, aby přišli na trh s novou nabídkou nových technologií, které by uspokojili poptávku po moderních technologiích a zároveň si zajistili odbyt svých výrobků. Díky těmto aspektům dochází v odvětví aplikační techniky k vysokým vývojovým trendům. Nejmodernějším postřikovačem se v dnešní době stal postřikovač firmy Hardi Commander, který se představil poprvé na jaře 2005.
Obr. 3 – (www.hardi.com)
21
2.3
Kalibrace
2.3.1 Měření velikosti kapiček Kvalita postřiku je definována jako velikost kapiček vytvářených tryskami, Obvykle vyjádřena jako střední průměr dávky (VMD – Volume Median Diameter), jinými slovy to znamená velikost kapek pro 50 % postřikového objemu. Velikost kapek je měřena různými typy méně, či více náročnými laserovými zařízeními. Ovšem data týkající se jednotlivých kapiček získané z jednoho přístroje se mohou velmi lišit od dat získaných z jiného přístroje při použití stejné trysky [7].
2.3.2 Příprava a kalibrace polních postřikovačů Všeobecně se příprava postřikovačů k aplikaci přípravků skládá ze vzájemně na sebe navazujících etap: Předsezónní případně posezónní údržba a opravy Zahrnují kontrolu případně opravu aplikačního rámu, čerpadla, důkladnou asanaci celého stroje, kontrolu trysek, rozvodů, trubek a hadic (včetně celkové těsnosti systému), kontrolu funkčnosti všech regulačních a ovládacích prvků případně doplňkových zařízení stroje [4]. Kontrolní testování Je jednou z podmínek použití postřikovače. Příprava u výkonných strojů by měla začínat před každou sezónou právě kontrolním testováním. Podrobit postřikovač kontrolnímu testování je nejen zákonem stanovenou základní povinností každého provozovatele těchto strojů, ale také základním předpokladem, umožňujícím kvalitní seřízení pracovního režimu a provedení kvalitního, ekonomicky výhodného a účinného ošetření [1]. Tato kontrola, daná zákonem, je prováděna každé dva roky na náklady provozovatele.
22
2.4
Praktické používání postřikovačů v zemědělství
2.4.1 Výběr postřikovače Při výběru postřikovače je třeba přihlédnout k termínu ošetření, plodině, kterou budeme ošetřovat, velikosti pozemku pro ošetření, druhu škodlivého činitele a k druhu přípravku použitého k ošetření a požadavku na jeho rozptylování [1]. Jedním z kritérií výběru vhodného postřikovače by mělo být zapsání zvoleného typu v registru mechanizačních prostředků na ochranu rostlin. Dle ustanovení zákona o rostlinolékařské péči je jednou z povinností provozovatelů těchto mechanizačních prostředků používat pouze typy, které jsou zapsány v uvedeném registru. Zápis do registru osvědčuje, že daný mechanizační prostředek odpovídá všem technickým a technologickým požadavkům a při správném použití dokáže kvalitně a bez negativního vlivu na jeho účinnost aplikovat zvolený přípravek [19].
2.4.2 Výběr trysek pro polní plodiny Prvním krokem před vlastní aplikací by vždy měla být volba trysek, kterými bude osazen aplikační rám postřikovače. Druh použité trysky závisí především na použitém druhu přípravku, případně kapalného hnojiva, na ošetřované kultuře a povětrnostních podmínkách. Velikost trysky se potom řídí hodnotou požadované plošné dávky kapaliny, která je uvedena na etiketě každého registrovaného přípravku na ochranu rostlin [1]. Po výběru trysky následuje seřízení výšky aplikačního rámu. Tato výška je dána doporučením výrobce použitých trysek, lze ji jednoduše změřit. Jedná se o vzdálenost okraje trysky od povrchu ošetřovaného pozemku nebo porostu [18].
2.4.3 Dávkování Důležité seřizování postřikovače před vlastním ošetřením je nastavení plošné dávky postřikové kapaliny. V případě postřikovačů bez automatické regulace dávky ji lze v zásadě ovlivnit dvěma způsoby, a to pojezdovou rychlostí a průtokem aplikované kapaliny rámem postřikovače. Pojezdovou rychlostí lze dávkování měnit v omezené míře, jelikož zásadně ovlivňuje výkonnost postřikovače a proto se volí jako konstantní. Na začátku každého seřízení plošné dávky je třeba tuto rychlost co možná nejpřesněji znát. Pro přesné zjištění pojezdové rychlosti (není-li postřikovač vybaven čidlem pro měření rychlosti) lze
23
vytýčit dráhu 100 m, kterou postřikovač nebo souprava projede, a změřit čas nutný k projetí této dráhy. Známe-li používanou pojezdovou rychlost postřikovače, můžeme přistoupit k nastavení požadované plošné dávky a to pomocí změny průtoku postřikové kapaliny rámem, udávaným nejčastěji pomocí minutové průtočnosti rámu. Požadovanou průtočnost rámu nastavíme na stroji pomocí změny tlaku postřikové kapaliny. Provedeme odměření aplikované kapaliny od jedné trysky po dobu 1 minuty a srovnáme tuto hodnotu s požadovanou hodnotou minutové průtočnosti stanovenou výpočtem nebo použijeme jednoduchý průtokoměr, na jehož stupnici můžeme přímo zjistit minutový průtok kapaliny. Jak již bylo řečeno, hodnotu plošné dávky aplikované kapaliny ovlivňuje pojezdová rychlost postřikovače a minutová průtočnost stroje. Pokud máme během práce postřikovače přesně zachovat plošnou dávku nastavenou před započetím postřiku, musíme obě tyto hodnoty udržovat neměnné. To však v praxi nelze zcela dodržet. Pojezdová rychlost kolísá se sklonem pozemku, případně stavem půdy. Skutečná plošná dávka tak v krajních případech může kolísat v rozmezí až 40 % od dávky nastavené. Postřikovače jsou stále častěji vybavovány tzv. automatickou regulací dávky, která má za úkol mimo jiné udržovat konstantní poměr mezi pojezdovou rychlostí a minutovou průtočností stroje. Musíme mít na paměti, že správná funkce elektronické automatické regulace dávkování závisí ve značné míře na správném zvolení provozních konstant, se kterými řídící počítač pracuje. Ve většině případů je nutné správně zadat typ použitých trysek s jejich nominální průtočností, konstantu objemové hmotnosti aplikované kapaliny především u aplikace DAMu, pracovní záběr postřikovače a při použití impulsního snímače pojezdové rychlosti od kola postřikovače také správný obvod kola, včetně případného prokluzu [1].
2.4.4 Kvalita práce postřikovače Na kvalitě práce prováděného chemického zásahu se nejvyšší mírou podílí odbornost a dodržení technologické kázně obsluhy, technické vybavení postřikovače se staví na druhé místo. Úrovni technického vybavení postřikovače je podřízen pracovní režim stroje, proto jeho dodržování má prioritní charakter [7]. U lépe vybaveného postřikovače je obsluha rychle informována o okamžitých hodnotách dosahovaných faktorů a může je okamžitě korigovat. U postřikovačů s řídícím počítačem probíhá tato korekce automaticky a průběžně. To je předpoklad k dosažení optimální dávky na celé ošetřované ploše [7].
24
Na kvalitu ošetření má velký vliv pracovní rychlost, průtok kapaliny tryskou, opotřebení trysek, pracovní tlak, stabilizace a tuhost postřikového rámu, stálá koncentrace postřikové jíchy, dodržování pracovního záběru, vypínání postřiku na souvratích, vítr a jeho negativní vlastnosti [4]. Pokus této diplomové práce byl převážně zaměřen na tyto faktory ovlivňující kvalitu ošetření: •
Pracovní rychlost Postřikovače vybavené synchronizací dávkování dodržují hektarovou dávku při změně pracovní rychlosti automaticky. U postřikovačů, které jsou vybaveny pouze rovnotlakým ventilem, je třeba bezpodmínečně dodržovat stálou pracovní rychlost během ošetřování celého pozemku. Nastavený pracovní tlak je konstantní, každá změna pracovní rychlosti vyvolá nepřímo úměrnou změnu dávky [1].
•
Průtok kapaliny tryskou Průtok je charakteristickou vlastností trysky, nejdůležitější pro dávkování chemického prostředku. Během práce postřikovače je závislý na pracovním tlaku. Pokud je zajištěno, aby se tlak před tryskou neměnil, potom má průtok tryskou konstantní hodnotu. Každé zachycení nečistot v trysce snižuje její průtok. Tomuto se předchází vybavením účinnou filtrací v několika stupních [3].
•
Opotřebení trysek Průtok trysek se opotřebením zvyšuje. Rychlost opotřebení závisí na pracovním tlaku, materiálu trysek a vlastnostech postřikové jíchy. Předpokladem rovnoměrné aplikace postřiků jsou trysky se stejným stupněm opotřebení na postřikovém rámu. Životnost trysky končí při 20 % změně průtoku, kdy se již mění úhel průtoku a kapkové spektrum [7].
•
Pracovní tlak Vliv pracovního tlaku postřikové kapaliny na průtok není tak výrazný, neboť průtok je přímo úměrný druhé odmocnině z pracovního tlaku. Pro kapkové spektrum trysek platí, čím větší tlak, tím menší střední průměr kapek, větší podíl malých kapek a zároveň větší nebezpečí úletu [17].
25
2.4.5 Vliv na kvalitu ošetření plodin Pracovník obsluhující traktorový či samojízdný postřikovač by měl k dosažení kvalitního ošetření dodržovat hlavní zásady podle konkrétních místních podmínek: •
ošetření začínat na závětrné straně pozemku, na opačné návětrné straně se provádí plnění nádrže, přípravu postřiku ap.,
•
směr jízdy volit pokud možno tak, aby v případě větru pracoval s více či méně bočním větrem, zlepšuje se tím rovnoměrnost ošetření a snižuje kontaminace traktoristy chemikáliemi,
•
dodržovat zvolenou pojezdovou rychlost v obou směrech jízdy i v členitém terénu,
•
dodržovat pracovní záběr postřikovače, při záběru 12 a více metrů za pomoci směrové navigace (pěnové značkovače, GPS naváděcí systémy),
•
na souvratích postřikovač vypínat a okraje pozemku ošetřit samostatným průjezdem,
•
kontrolovat filtrační systém, zejména při použití suspenzních POR,
•
při plnění nádrže kontrolovat funkci míchacích trysek,
•
sledovat dodržování provozního tlaku a funkci trysek,
•
provádět ošetření jen za vhodných povětrnostních podmínek na suchý porost, kdy rychlost větru nepřesahuje 5 m.s-1 (při použití nízkoúletových trysek nebo postřiku s podporou vzduchem až 10 m.s-1) a teplota vzduchu nepřekročí 25 °C. Při teplém a suchém počasí proto aplikujeme přípravky na ochranu rostlin brzy ráno a navečer [1].
•
pravidelná kontrola postřikovače každé dva roky je daná zákonem
Za všech okolností je třeba dbát, aby použitý přípravek na ochranu rostlin nezasáhl okolní necílový porost, pozemek, vodní zdroje či objekty a podle místních podmínek volit vhodný způsob a dobu ošetřování. Před opuštěním ošetřeného pozemku nebo kultury je třeba opláchnout postřikovač a rám nejlépe pomocí vyplachovacího systému, pokud je ve výbavě postřikovače [1].
26
2.4.6 Zařazení postřikovačů do linek pro ochranu rostlin Typičtí zástupci strojních linek, které se u nás v ČR používají, můžou být rozděleny do tří skupin: • V přímém pracovním postupu Ve strojních linkách v přímém pracovním postupu (postřikovač je naplněn postřikovou jíchou v podniku a poté odjíždí na pole) pracují traktorové soupravy s návěsným postřikovačem. Vyšší pracovní rychlost u souprav, které jsou vybaveny přídavným vzduchem, zvyšuje i směnovou výkonnost postřikovače. Zde jsou zahrnuty linky s nesenými, návěsnými a samojízdnými postřikovači [7]. •
V děleném pracovním postupu s cisternou vody Linka s cisternou pro zásobování vody na pole.Postřikovač je plněný vodou a postřiková jícha je mísena v nádrži postřikovače na poli V této skupině se setkáváme s nesenými, návěsnými i samojízdnými postřikovači [21].
•
V děleném pracovním postupu s cisternou vody s mísičem postřikové jíchy Linka s cisternou pro zásobování vodou na pole. Součástí linky je mobilní mísič postřikové jíchy. Zásobní nádrž postřikovače je plněna přímo postřikovou jíchou [7].
27
2.5
Budoucnost používání strojů a chemických látek v zemědělství Celosvětová snaha snižovat v zemědělské výrobě náklady a co nejméně zatěžovat
životní prostředí ovlivňuje především požadavky na přípravky pro ochranu rostlin a jejich aplikaci. Prvořadým cílem se stalo zmírnit nepříznivý dopad chemických látek na životní prostředí Zemědělské produkty se na trhu uplatní pouze za podmínky, že nebudou obsahovat nežádoucí látky. Lze předpokládat, že v blízké budoucnosti budou k dispozici technické prostředky a postupy, které umožní rychle a levně testovat přítomnost nežádoucích látek, jak v produktech rostlinné výroby, tak i v krmivech nebo potravinách uváděných na trh [7]. Minimalizaci dávek chemických prostředků se zárukou jejich dostatečné účinnosti umožní jen stroje se spolehlivým a přesným plošným dávkováním [1]. •
Moderní trendy ve vývoji Účinnost pesticidů je podstatně ovlivňována vlastnostmi strojů na aplikaci
chemických přípravků na ochranu rostlin. Tyto prostředky musí zaručit přesné dávkování chemikálie, udržovat zadanou koncentraci roztoku, rovnoměrně aplikovat chemický přípravek na povrch půdy nebo ošetřovaných rostlin a vyloučit úlet chemického přípravku za hranice ošetřovaného pozemku. Kromě toho musí vyhovovat stále přísnějším požadavkům ekologické bezpečnosti. Je patrný trend ke snižování dávek pesticidů používaných v ochraně rostlin a ke zvyšování přesnosti aplikace. Velký důraz se klade na eliminaci úletu drobných částic. Používají se nízkoúletové trysky omezující úlet přípravku a injektorové trysky s pasivním přisáváním vzduchu. Už delší dobu se používá podpora vzduchu, kdy je postřikovač vybavený ventilátorem a rozvodem vzduchu v celé šíři výložníku. Zvyšuje se tak biologická účinnost aplikovaného přípravku. Proud vzduchu od ventilátoru je pouze podpůrným prvkem (nejde o pneumatické rozbíjení proudu kapaliny), který zabraňuje úletu postřikové kapaliny a zabezpečuje její lepší pronikání do porostu. To umožňuje snížení dávky pesticidu a tak vede k podstatným úsporám nákladů. V mnohých moderních podnicích se už praktikuje lokálně diferencovaná ochrana. Herbicidy se aplikují jen na pozemcích, kde se vyskytují plevely v ohniskách, případně na okraji pozemku. Podobné je to i s ochranou proti houbovitým chorobám. Tuto činnost lze
28
vykonávat manuálně nebo plně automaticky za pomoci aplikační mapy pozemku. Snímání potřebných údajů se provádí řídící jednotkou s přijímačem signálu GPS. Moderní postřikovače jsou vybaveny novými systémy proplachu, které zaručují, že po ukončení práce postřikovače nezůstává v hlavní nádrži ani v potrubí nespotřebovaný chemický roztok, ale pouze čistá voda. Nespotřebované koncentrované pesticidy lze z nádrží vypustit a uskladnit v původních obalech. To vede ke sníženi zatížení životního prostředí a k úspoře nákladů snížením spotřeby pesticidů. Systém on-line volby trysek se používá ke změně dávky chemického přípravku pomocí palubního počítače vhodnou kombinací trysek. Řídící počítač spíná optimální kombinaci trysek pro požadovanou dávku postřiku. Je možné používat velké rozsahy překrývání jednotlivých kombinací trysek. Podmínkou pro použití tohoto systému je existence datové karty pozemku a GPS přijímač, který zaručí přesnou aplikaci. Současné postřikovače jsou vybavovány nádržemi o kapacitách od 400 do 12 000 litrů a výložníky délky od 10 do 51 metrů. Postřikovače nesené na tříbodovém závěsu traktoru mají nádrže o objemu do 1800 litrů a výložníky o délkách do 28 metrů. Návěsné postřikovače s objemem nádrže do 12 000 litrů mají výložník o délce až 51 metrů. Samojízdné postřikovače mají nádrže o objemu až 9000 litrů a výložník o délce až do 42 metrů. Jsou vybavované palubním počítačem a dálkově řízeným nastavováním průběhu aplikačního procesu. U těchto postřikovačů se doporučuje používat moderní technologie systému precizního zemědělství. Počítá se s postupným snižováním podílu tzv. tvrdé chemie, především při likvidaci plevelů. Používají se postřikovače pracující se sníženými dávkami přípravku a s přesnější (cílenější) aplikací chemických přípravků v závislosti na skutečném výskytu plevelů v porostu. Začínají se uplatňovat mechanické plečky, především v porostech se širokými řádky. Konvenční ochranu rostlin ovlivňují ekonomické změny a také i požadavky na ekologizaci výroby. Alternativou je kombinace chemických, respektive biologických metod ochrany rostlin s fyzikálními metodami. V současné době se začínají využívat biokolektory. Jsou to sběrače fungující na dvou principech. První pracuje s přetlakovým proudem vzduchu, který odfukuje brouky i larvy z trsu brambor, kteří spadnou do sběrných žlabů umístěných na rámu stroje v meziřádkách. Po naplnění žlabů se škůdci na okraji parcely ze žlabů odstraní např. do vysokých kádí anebo plastových pytlů. Druhý princip využívá přetlakový i podtlakový vzduchový proud. Na biokolektoru jsou dva nezávisle pracující ventilátory. Jeden vytváří přetlakový proud
29
vzduchu, kterým se v krycím tunelu sfoukávají brouci a larvy mandelinky a druhý ventilátor, který pracuje s podtlakem vzduchu je ihned odsává. Zničení škůdců je zabezpečené jejich průchodem přes ventilátor, který je vyfukuje do atmosféry. Při hubené mandelinky bramborové se uplatňují také termické metody. Jako médium slouží otevřený plamen nebo horká vodní pára. Při nedodržení hraničních hodnot teploty média však může dojít k poškozování rostlin brambor [25].
30
3.
Cíl práce Cílem této diplomové práce bylo zjistit vliv opotřebení trysek na průtok postřikové
kapaliny tryskou při změně tlaku v tryskách a změně otáček vývodového hřídele traktoru. Varianty, které byly zkoumány, měly nasimulovat běžně se vyskytující případy nerovnosti terénu, které mají vliv na změnu pojezdové rychlosti a tím velikost tlaku v tryskách, což ovlivňuje průtok postřikové kapaliny tryskou. Bylo zkoumáno celkem 12 variant.
31
4.
Metodika
4.1
Charakteristika pokusu Pokus byl prováděn v opravářské hale, kde byla možnost ji uzavřít. Pokus tak nebyl
ovlivněn nepříznivými podmínkami venkovního počasí. Rychlost větru byla tedy 0 m.s-1 a teplota v dané místnosti byla 19 ˚C.
4.1.1
Použitá technologie
Pokus byl měřen přístrojem AAMS, který byl zapůjčen na ústavu zemědělské, potravinářské a environmentální techniky a data poté přenesena do osobního počítače. 4.1.2
Použitá technika Použit pro tento pokus byl postřikovač HARDI NK o objemu nádrže 600 l se
záběrem 12 metrů při standardním rozmístění trysek po 50 centimetrech měl postřikovač 24 matek s bajonetovým závitem upevněných ke třítryskovým držákům. Další použitá technika byla traktor Case CVX 135. 4.1.3 Stav použité techniky •
Hardi NK rok výroby: 1991, po GO, třetí majitel počet postříkaných ha:30 000 poslední kontrolní testování postřikovače v roce 2007 celkový stav: dobrý
Nesený postřikovač určený pro ochranu i výživu rostlin. Nádrž stroje je zhotovena z průsvitného plastu, míchání jejího obsahu je řešeno hydraulicky tryskou. Čerpadlo je membránové, rozvod postřikové kapaliny je rozdělen do třech sekcí. Regulační jednotka umožňuje, vedle regulace tlaku a uzavření rozvodu kapaliny do celého rozvodu, oddělené ovládání jednotlivých sekcí a její součástí je řídící systém Hardi - Matic, který na mechanickém principu reguluje velikost hektarové dávky v závislosti na pojezdové rychlosti v rozmezí jednoho převodového stupně. Postřikovací rám se rozkládá a skládá ručně, ruční nastavení jeho výšky není plynulé a jednotlivé výškové polohy jsou dány otvory ve svislé konzole. Proti poškození při nárazu na překážku jsou ramena postřikovacího rámu chráněna zubovou spojkou. Štěrbinové trysky Hardi 4110 jsou matkami s bajonetovým závitem upevněny ke třítryskovým držákům Triplet snap-fit. Poatřikovač vyrábí Hardi International A/S, Dánsko.
32
•
Case MXU 135 Rok výroky: 2003, výkon motoru: 99 kW, najeto 2650 Mth, 2. majitel Celkový stav: výborný
33
4.2
Metodika pokusu V pokusu této diplomové práce bylo měření prováděno přístrojem AAMS. Přístroj
měří dávku trysky pomocí sběrné nádoby a digitálním průtokoměrem. Naměřené hodnoty jsou zaznamenány do upraveného PC. Tyto hodnoty lze u každé trysky vyvolat z paměti, také lze celý soubor měření pomocí USB portu přenést do stolního PC. 1 bar ( 100 kPa), 3 bary (300 kPa), 6 barů (600 kPa). Bylo měřeno několik odlišných variant. Každá varianta měla tři opakování. Vždy byly použity štěrbinové typy trysek. Pokus byl měřen při třech různých tlacích v tryskách – minimální – 1 bar, standardní – 3 bar, maximální – 6 bar při dvou různých otáčkách vývodového hřídele 420, 540 otáček za minutu. Všechny tyto varianty byly měřeny dvakrát, první měření byly na postřikovači Hardi NK namontovány původní deset let používané trysky a při druhém měření byly použity pro měření nové trysky stejného typu.
1) Varianta A1 – Měření průtoku kapaliny štěrbinovou tryskou při tlaku 1 bar a otáčkách vývodového hřídele 420 otáček za min. 2) Varianta B1 – Měření průtoku kapaliny štěrbinovou tryskou při tlaku 1 bar a otáčkách vývodového hřídele 540 otáček za min. 3) Varianta C1 – Měření průtoku kapaliny štěrbinovou tryskou při tlaku 3 bar a otáčkách vývodového hřídele 420 otáček za min. 4) Varianta D1 – Měření průtoku kapaliny štěrbinovou tryskou při tlaku 3 bar a otáčkách vývodového hřídele 540 otáček za min. 5) Varianta E1 – Měření průtoku kapaliny štěrbinovou tryskou při tlaku 6 bar a otáčkách vývodového hřídele 420 otáček za min. 6) Varianta F1 – Měření průtoku kapaliny štěrbinovou tryskou při tlaku 6 bar a otáčkách vývodového hřídele 540 otáček za min. 7) Varianta A2 – Měření průtoku kapaliny štěrbinovou tryskou při tlaku 1 bar a otáčkách vývodového hřídele 420 otáček za min. 8) Varianta B2 – Měření průtoku kapaliny štěrbinovou tryskou při tlaku 1 bar a otáčkách vývodového hřídele 540 otáček za min. 9) Varianta C2 – Měření průtoku kapaliny štěrbinovou tryskou při tlaku 3 bar a otáčkách vývodového hřídele 420 otáček za min. 10) Varianta D2 – Měření průtoku kapaliny štěrbinovou tryskou při tlaku 3 bar a otáčkách vývodového hřídele 540 otáček za min.
34
11) Varianta E2 – Měření průtoku kapaliny štěrbinovou tryskou při tlaku 6 bar a otáčkách vývodového hřídele 420 otáček za min. 12) Varianta F2 – Měření průtoku kapaliny štěrbinovou tryskou při tlaku 6 bar a otáčkách vývodového hřídele 540 otáček za min.
35
5.
Výsledky měření Výsledky měření byly vyhodnoceny a průměrné hodnoty byly zpracovány viz. tab.
1 – 4). Zjištěné průtočné množství je v tab. 1 – 4 uvedeno v l.min-1 při otáčkách vývodového hřídele traktoru, n = 540 ot.min-1 (tab. 1, 3)a 420 ot.min-1 (tab. 2, 4). Naměřené hodnoty byly zpracovány graficky i statisticky. V Grafech 1 – 4 jsou znázorněny rozdíly průtoků v l.min-1 tryskou při změnách tlaků, kdy za standardní tlak považujeme tlak 3 bar. 5.1
Opotřebené trysky
Tab 1 Číslo trysky 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Průměr
Tlak 1 bar Tlak 3 bar Tlak 6 bar 1,523 1,730 1,941 1,590 1,731 2,068 1,502 1,750 1,917 1,609 1,692 1,917 1,457 1,673 1,954 1,536 1,799 1,949 1,477 1,796 1,966 1,593 1,768 1,978 1,503 1,778 1,961 1,542 1,798 1,977 1,525 1,789 1,908 1,595 1,792 1,922 1,486 1,687 1,918 1,522 1,780 1,961 1,560 1,786 1,979 1,528 1,797 1,924 1,521 1,798 1,924 1,491 1,766 1,905 1,515 1,795 1,985 1,551 1,845 1,988 1,450 1,785 1,998 1,557 1,741 1,993 1,572 1,720 1,990 1,469 1,725 1,991 1,528 1,763 1,959
36
Opotřebené trysky, 540 ot.min-1 2,200
2,000
Průtok l.min-1
1,800 Tlak 1 bar Tlak 3 bar
1,600
Tlak 6 bar 1,400
1,200
1,000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Číslo trysky
Obr. 4
37
Tab. 2
Číslo trysky 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Průměr
Tlak 6 bar Tlak 1 bar Tlak 3 bar 1,156 1,587 1,813 1,227 1,595 1,812 1,225 1,555 1,718 1,226 1,494 1,638 1,293 1,557 1,669 1,152 1,550 1,725 1,241 1,607 1,781 1,253 1,510 1,783 1,247 1,529 1,790 1,230 1,513 1,714 1,230 1,528 1,753 1,225 1,532 1,807 1,253 1,565 1,778 1,256 1,522 1,723 1,234 1,514 1,703 1,233 1,561 1,706 1,234 1,532 1,693 1,244 1,564 1,811 1,239 1,553 1,797 1,242 1,558 1,808 1,248 1,537 1,796 1,255 1,557 1,766 1,211 1,511 1,719 1,224 1,577 1,782 1,232 1,546 1,754
38
Opotřebené trysky, 420 ot.min-1 1,900 1,800
Průtok l. min-1
1,700 1,600 Tlak 1 bar
1,500
Tlak 3 bar 1,400
Tlak 6 bar
1,300 1,200 1,100 1,000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Číslo trysky
Obr. 5
39
5.2
Nové trysky
Tab. 3
Číslo trysky 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Průměr
Tlak 6 Tlak 1 bar Tlak 3 bar bar 1,275 1,828 1,942 1,295 1,815 1,959 1,251 1,845 1,972 1,290 1,818 1,982 1,288 1,832 1,983 1,279 1,826 1,987 1,289 1,827 1,968 1,284 1,836 1,959 1,295 1,819 1,985 1,285 1,826 1,978 1,282 1,816 1,975 1,291 1,835 1,989 1,284 1,829 1,971 1,279 1,827 1,983 1,295 1,827 1,956 1,281 1,826 1,988 1,294 1,827 1,977 1,292 1,824 1,973 1,287 1,828 1,971 1,286 1,832 1,974 1,298 1,815 1,981 1,298 1,842 1,996 1,283 1,823 1,961 1,285 1,810 1,971 1,286 1,826 1,974
40
Nové trysky, 540 ot. min-1 2,200
P růtok l. m in-1
2,000
1,800 Tlak 1 bar 1,600
Tlak 3 bar Tlak 6 bar
1,400
1,200
1,000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Číslo trysky
Obr. 6
41
Tab. 4
Číslo trysky 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Průměr
Tlak 6 Tlak 1 bar Tlak 3 bar bar 0,977 1,539 1,850 1,007 1,631 1,796 1,029 1,628 1,807 0,991 1,609 1,876 0,983 1,610 1,882 0,981 1,619 1,887 1,011 1,604 1,875 1,002 1,593 1,864 0,981 1,610 1,883 0,995 1,607 1,884 0,995 1,623 1,873 0,975 1,586 1,851 1,014 1,607 1,803 0,996 1,608 1,875 0,987 1,602 1,872 0,982 1,612 1,865 1,022 1,584 1,894 1,006 1,604 1,886 0,995 1,630 1,791 0,988 1,605 1,860 0,980 1,593 1,875 0,968 1,579 1,872 1,003 1,607 1,846 0,998 1,615 1,834 0,995 1,604 1,858
42
Nové trysky, 420 ot. min-1 2,000
Průtok l. min-1
1,800
1,600 Tlak 1 bar 1,400
Tlak 3 bar Tlak 6 bar
1,200
1,000
0,800 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Číslo trysky
Obr. 7
43
Statistické výsledky Tab. 5 Popisné statistiky N Průměr Minimum Maximum Rozptyl Proměnná platných Použití 288 101,5000 101,0000 102,0000 0,251 Otáčky vývod. hřídele traktoru288 480,0000 420,0000 540,0000 3612,544 Tlak 288 3,3333 1,0000 6,0000 4,237 Měření 288 1,6105 0,9683 2,0683 0,088
Sm. odch. 0,50087 60,10444 2,05838 0,29704
Směrod. chyba 0,029514 3,541688 0,121291 0,017503
44
Tab. 6
Efekt Abs. člen Použití Otáčky vývod. hřídele traktoru Tlak Použití*Otáčky vývod. hřídele traktoru Použití*Tlak Otáčky vývod. hřídele traktoru*Tlak Použití*Otáčky vývod. hřídele traktoru*Tlak Chyba
Jednorozměrné testy významnosti pro měření Sigma-omezená parametrizace Dekompozice efektivní hypotézy SČ Stupně PČ F p volnosti 747,0218 1 747,0218 786922,1 0,000000 0,1143 1 0,1143 120,4 0,000000 3,6335 1 3,6335 3827,6 0,000000 19,6098 2 9,8049 10328,6 0,000000 0,0158 1 0,0158 16,6 0,000060 1,4420 2 0,7210 759,5 0,000000 0,2133 2 0,1066 112,3 0,000000 0,0325 2 0,0162 17,1 0,000000 0,2620 276 0,0009
45
6.
Diskuse Polně – laboratorní měření této diplomové práce bylo zaměřeno na průtok kapaliny
tryskou. Průtok měřený při třech různých tlacích kapaliny v trysce byl ještě rozlišen dvěma různými otáčkami vývodového hřídele traktoru, abychom nasimulovali jízdu v terénu, kdy motor traktoru snižuje výkon se stoupajícím terénem a snižuje se tak tlak v trysce a naopak. Zároveň byl tento pokus prováděn na dvou různě starých sadách trysek. Jedna sada trysek byla úplně nová a druhá sada trysek byla používaná deset let, abychom porovnali, zda opotřebení trysek má vliv na průtok kapaliny tryskou.
Každá varianta měla tři opakování. Vždy byly použity štěrbinové typy trysek. Pokus byl měřen při třech různých tlacích v tryskách – minimální – 1 bar, standardní – 3 bar, maximální – 6 bar při dvou různých otáčkách vývodového hřídele 420, 540 otáček za minutu. Všechny tyto varianty byly měřeny dvakrát, první měření byly na postřikovači Hardi NK namontovány původní deset let používané trysky a při druhém měření byly použity pro měření nové trysky stejného typu. Pokus byl prováděn v opravářské hale, kde byla možnost ji uzavřít. Pokus tak nebyl ovlivněn nepříznivými podmínkami venkovního počasí. Rychlost větru byla tedy 0 m.s-1 a teplota v dané místnosti byla 19 ˚C. Cílem této diplomové práce bylo zjistit vliv opotřebení trysek na průtok postřikové kapaliny tryskou při změně tlaku v tryskách a změně otáček vývodového hřídele traktoru. Varianty, které byly zkoumány, měly nasimulovat běžně se vyskytující případy nerovnosti terénu, které mají vliv na změnu pojezdové rychlosti a tím velikost tlaku v tryskách, což ovlivňuje průtok postřikové kapaliny tryskou. Výsledky měření byli řádně statisticky vyhodnoceny a výsledky zaznamenány do tab. 6. Z výsledných statistických a grafických údajů je zřejmé, že všechny zkoumané faktory, které jsou opotřebení trysky, změna tlaku a změna otáček vývodového hřídele traktoru, měly vliv na změnu průtoku kapaliny tryskou. Všechny faktory mají statisticky průkazný vliv.
46
Již na začátku pokusu bylo zřejmé, že opotřebení trysek bude mít velký význam na průtok kapaliny tryskou. Pokus byl tedy s největší pravděpodobností prováděn správně a byl ovlivněn pouze minimálně a to lidským faktorem. Jak uvádí Kovaříček, Abrhám (2006), pracovní rychlost je bezpodmínečně třeba dodržovat stálou. Při změně rychlosti se mění průtok kapaliny tryskou a mění se tím i hektarová dávka, zvyšuje se spotřeba postřikové kapaliny a toto jsou všechno negativní dopady na finanční i kvalitativní stránku. Dále uvádějí, že opotřebení trysek je závislé na pracovním tlaku, materiálu trysek a na chemických a fyzikálních vlastnostech postřikové jíchy. Opotřebením se průtok zvyšuje, což je opět negativní činitel. Jak uvádí Trunečka (2003), během postřikování při stálých otáčkách vývodového hřídele a stálé pojezdové rychlosti nesmí odchylka od středního objemu aplikované dávky (l.ha-1) překročit 5 %. V našem případě hodnotíme nové trysky s tlakem 3 bar při 540 ot.min-1 vývodového hřídele, odpovídajících pracovní rychlosti 10 km.h-1, jako standard a vycházíme z těchto hodnot jako základních, podle kterých je prováděno kontrolní testování postřikovačů. Z naměřených hodnot byla vypočítána dávka 199,2 l. ha-1. Po přepočtení je dávka snížena o 0,4 %, což odpovídá dané odchylce a nepřekračuje ji. Při standardním tlaku 3 bar u nových trysek se snížením na 420 ot.min-1,čemuž odpovídá pojezdová rychlost 8,5 km.h-1 byla dávka na hektar vypočítána 226,4 l.ha-1. Po přepočtu je dávka na hektar zvýšena o 13 %, což vysoce přesahuje povolenou odchylku. Opotřebené trysky při standardním tlaku 3 bar a 540 ot.min-1 byla dávka stanovena 192,32 l. ha-1, což je po přepočtu o 3,9 % méně a nepřesahuje tím povolenou odchylku. Snížením otáček na 420 ot.min-1, při standardním tlaku 3 bar došlo k navýšení hektarové dávky na 218,3 l.ha-1. Přepočtením bylo zjištěno, že hektarová dávka byla překročena o 9 % a tím i povolená odchylka o 4 %. Pokud dojde ke snížení tlaku na 1 bar v tryskách, může dojít až k 30 % snížení hektarové dávky, naopak při zvýšení tlaku až na 6 bar může dojít ke 30 % navýšení hektarové dávky.
47
Tento pokus diplomové práce ověřil a statisticky prokázal vliv zkoumaných faktorů na průtok postřikové kapaliny tryskou.
48
7.
Závěr
Při pokusu této diplomové práce byla potvrzena naše hypotéza. Průtok postřikové kapaliny tryskou se mění s opotřebením trysek. Opotřebení trysek má velký význam na kvalitu aplikace postřiku na pozemku. Po přepočtu je u deset let starých trysek zvýšen v průměru průtok tryskou o 15 %. V dnešní době je toto číslo nepředstavitelně vysoké z důvodu snížení nákladů na postřiky a zároveň také omezení postřiků s ohledem na životní prostředí. Při dnešním trendu omezování postřikl je tento fakt skutečně nepřehlédnutelný. Výrobci trysek doporučují určitý počet postříkaných hektarů a toto by se mělo skutečně dodržovat, aby nedocházelo k těmto navýšením průtoků.
Dalším aspektem, kterým se pokus této diplomové práce zabýval byla změna otáček vývodového hřídel, což mělo simulovat snížení nebo zvýšení výkonu traktoru v běžných podmínkách na poli, kde je mnoha pozemků nevyrovnaných díky členitosti terénu. Při snížení otáček dochází ke snížení průtoku postřikové kapaliny po přepočtu až o 25 % a naopak při zvýšení otáček se průtok zvyšuje. V případě zvýšení průtoku postřikové kapaliny tryskou dochází k finančním ztrátám za postřikovou kapalinu a ubližuje se tím životnímu prostředí a v některých případech může docházet i ke snížení výnosu a popálení plodiny. Naopak při snížení průtoku dojde k aplikaci nedostatečného množství postřiku a opět to vede k finančním ztrátám.
Poslední část pokusu této diplomové práce bylo ovlivnění průtoku postřikové kapaliny pracovním tlakem. Opět nám vyšlo ze statistického výpočtu, že je tlak významným činitelem, který ovlivňuje průtok. Hektarová dávka je výrazně ovlivněna pracovním tlakem v tryskách, který může zvýšit či naopak snížit dávku až o neuvěřitelných 30 %. Pokud k něčemu takovému v polních podmínkách při aplikaci postřiku skutečně dojde, tak to může mít neblahé následky na spálení porostu nebo nedostatečné odplevelení pozemku.
Jedním z možných řešení, jak dodržovat stanovené parametry při aplikaci postřikové kapaliny do porostu, aniž by docházelo ať ke zvýšení nákladů či snížení výnosu, je kvalitní, moderní prostředky na ochranu rostlin a výkonné stroje pro jejich manipulaci a tažení, kdy nebude docházet k podobným situacím, které jsme se snažili navodit v polně – laboratorním měření této diplomové práce. Dále je třeba používat trysky z kvalitních
49
materiálů, dodržovat jejich životnost a také kontrolovat jejich možné zanesení, což také ovlivňuje velkou měrou průtok trysky. Jedním z dalších možných příčin nekvalitní aplikace postřikové kapaliny je opět lidský faktor. Důležité je řádné proškolení pracovníka osobou k tomu oprávněnou odsouhlasenou státní rostlinolékařskou správou a jeho zodpovědný přístup k aplikaci postřiků. Na tomto faktoru většinou skončí mnoho kvalitních moderních aplikačních technologií. Moderní technologie nové generace jsou jedinou možností, jak zefektivnit aplikaci postřiků pro ochranu rostlin s ohledem na šetrnost k životnímu prostředí a produktivitu práce.
50
8.
Seznam použité literatury
1. http://www.srs.cz/portaldoc/o_nas/publikace_srs/Zasady_pouzivani_web.pdf, staženo 5.11.2007, aktualizace 31.8.2007, [online] 2. http://www.sprayparts.com/dealer/Altorfer/default.cfm?PID=1.14&action= storefrontdisplay&product_id=25255, staženo 27.11.2007, aktualizace 27.11.2007, [online] 3. http://old.mendelu.cz/~opr/kestazeni/systemy/FUNGICIDY.pdf, staženo 27.11.2007, aktualizace 27.11.2007, [online] 4. http://www.unimarco.cz/upload/Trysky%20HARDI-pruvodce.pdf, staženo 27.11.2007, aktualizace 27.11.2007, [online] 5. http://www.slezskastrojni.cz/hardi/hardi_nese.html, staženo 27.11.2007, aktualizace 14.9.2007, [online] 6. Osobní konzultace s Ing. Pavlem Dvořákem, produktovým manažerem firmy Kverneland Group Czech s.r.o., 17.11.2007 7. http://212.71.135.254/vuzt/poraden/prirucky/p2006_06.pdf, staženo 19.2.2008, aktualizace prosinec 2006, [online] 8. http://www.agroweb.cz/zemedelska-technika/Jizda-s-novou-tryskou__s46x29604.html, staženo 21.2.2008, aktualizace 2.1.2008, [online] 9. http://www.postrikovace.cz/trysky, staženo 21.2.2008, aktualizace 21.2.2008, [online] 10. http://www.agrio.cz/nastavbove-postrikovace, staženo 21.2.2008, aktualizace 21.2.2008, [online] 11. http://www.agrokrom.cz/texty/signalizace/char_stroju_na_ochranu_rostlin.pdf, staženo 21.2.2008, aktualizace 21.2.2008, [online] 12. http://www.agroweb.cz/Novou-vlastni-techniku,-ci-sluzby__s67x27227.html, staženo 21.2.2008, aktualizace 12.2.2007, [online] 13. http://209.85.135.104/search?q=cache:oTogl_EF5qUJ:czu.kbx.cz/3.ro%25E8n%25 EDk/ST%25C1TNICE/A_01_02_03_04.doc+sterbinove+trysky+postrikovac&hl=cs&ct=c lnk&cd=15&gl=cz, staženo 21.2.2008, aktualizace 21.2.2008, [online] 14. http://www.unimarco.cz/upload/vyber_trysek.pdf, staženo 28.2.2008, aktualizace 28.2.2008, [online] 15. http://www.unimarco.cz/upload/spravny_vyber_trysky.pdf, staženo 28.2.2008, aktualizace 28.2.2008, [online]
51
16. http://www.unimarco.cz/upload/porovnavani_trysek.pdf, staženo 28.2.2008, aktualizace 28.2.2008, [online] 17. http://www.unimarco.cz/upload/kalibrace_postrikovacu.pdf, staženo 28.2.2008, aktualizace 28.2.2008, [online] 18. http://www.hardi-gmbh.com/CorporateInfo/INT%20History.aspx, staženo 10.3.2008, aktualizováno 2007, [online] 19. http://www.agroweb.cz/zemedelska-technika/Deset-vavrinu-novemupostrikovaci__s46x24476.html, staženo 10.3.2008, aktualizace 15.5.2006, [online] 20. www.chmi.cz, staženo 14.3.2008, aktualizace 3.2.2008, [online] 21. TRUNEČKA, 2003, Technika a metody v ochraně rostlin,Brno, MZLU v Brně, 160 s., ISBN 80-7157-722-7 22. TRUNEČKA, K.,2005, Mechanizace ochrany rostlin : návody do cvičení. 1. vyd., Brno, Mendelova zemědělská a lesnická univerzita, 85 s., ISBN 80-7157-904-1 23. KOVAŘÍČEK,P., Plošné postřikovače pro ochranu rostlin a hnojení kapalnými hnojivy, 1997, IVV MZeČR, 38s 24. MAŠEK,J.,HEŘMÁNEK,P., 2006, Aplikační technika, Agro-Ochrana, 42s. 25. http://www.agronavigator.cz/default.asp?typ=1&val=72593, vydáno 28.3. 2008, Autor: Ing. Milan Šťastný 26. http://www.agrio.cz/nastavbove-postrikovace, obrázek 2
52
9.
Přílohy
Příloha 1 – použitý traktor v pokusu této diplomové práce - Case MXU 135 Příloha 2 – použitý postřikovač v pokusu této diplomové práce - Hardi NK 600 Příloha 3 - štěrbinové trysky Hardi 4110, matky s bajonetovým závitem upevněné ke třítryskovým držákům Triplet snap-fit Příloha 4 - AirMix 110 – 03 – detail trysky s matkou Příloha 5 - AirMix 110 – 03 – rozebraná tryska Příloha 6 - AirMix 110 – 03 – detail štěrbiny trysky Příloha 7 - AirMix 110 – 03 – detail trysky, zanesené sítko
53
54
55
56
