EN Modeling and optimization of the liquid pesticide application system for tuber and seed surfaces in sowing and planting

polski

PL Przedmiotem niniejszej pracy jest modelowanie i optymalizacja układu do aplikacji ciekłych pestycydów na powierzchnie bulw i nasion w procesach siewu i sadzenia. Zagadnienie to rozpatrzono na drodze teoretycznej i eksperymentalnej. Na wstępie przybliżono problematykę zagadnienia dotyczącą procesu zaprawiania sadzeniaków oraz przedstawiono teoretyczne rozważania dotyczące tego procesu. Dalej, omówiono metody nanoszenia środków chemicznych na powierzchnie bulw ziemniaka i urządzenia wykorzystywane do realizacji procesu zaprawiania, skupiając się na zaprawiarkach stacjonarnych oraz mobilnych zaprawiarkach montowanych na sadzarkach. Ta cześć pracy zawiera również analizę wyników dotychczasowych prac związanych z procesem zaprawiania sadzeniaków. Następnie, sformułowano tezę pracy, w której uznano, że zastosowanie przerywanego strumienia cieczy podczas zaprawiania sadzeniaków środkiem chemicznym poprzez opryskanie pozwoli na oszczędność zaprawy. Weryfikację słuszności przyjętej tezy zrealizowano w trzech zasadniczych etapach badań. Pierwszym z nich było stworzenie modelu matematycznego stanowiącego bazę do napisania programu symulacyjnego nanoszenia środków chemicznych na powierzchnie bulw sadzeniaka poprzez opryskiwanie. W tym celu, przeprowadzono serię badań symulacyjnych do analizy wpływu parametrów, takich jak: ciśnienie cieczy roboczej, odległość rozpylacza od toru spadania sadzeniaka, wydatek rozpylacza, prędkość jazdy agregatu sadzącego, rozstaw w rzędzie, średnica sadzeniaka oraz kąt rozpylania rozpylacza. Na podstawie badań symulacyjnych stwierdzono znaczny wpływ elektronicznie sterowanego przerywanego strumienia powietrza pozwalającego na oszczędności środka chemicznego przekraczające 50%. Zauważono, że stopień retencji jest najwyższy przy minimalnym kącie rozpylenia. Zanotowano również wpływ odległości rozpylacza, średnicy sadzeniaka i kąta rozpylania. Najwyższy stopień pokrycia zanotowano dla warunków, w których średnica strugi rozpylonej cieczy w płaszczyźnie przecięcia z torem spadania sadzeniaka jest porównywalna. Przedmiotem drugiej części badań było eksperymentalne potwierdzenie wyników otrzymanych w badaniach symulacyjnych. Do tego celu opracowano fotogrametryczną metodę oceny stopnia pokrycia sadzeniaków zaprawą, dzięki której potwierdzono empirycznie wpływ sterowania elektronicznego przerywanego strumienia powietrza na stopień pokrycia sadzeniaków zaprawą. Najwyższy stopień pokrycia stwierdzono przy odległości 50 mm rozpylacza od toru spadania sadzeniaka oraz przy ciśnieniu cieczy roboczej 3 bar. Ostatnim etapem badań eksperymentalnych było sprawdzenie wyników stopnia retencji uzyskanych w badaniach symulacyjnych. W tym celu przedstawiono i wykorzystano wagową metodę oceny. Otrzymane wyniki potwierdziły zależności otrzymane w procesie symulacji. Najwyższy stopień retencji otrzymano przy najmniejszej odległości rozpylacza od toru spadania sadzeniaka oraz przy najwyższym ciśnieniu cieczy roboczej. Pozytywny wpływ elektronicznie sterownego przerywanego strumienia cieczy został potwierdzony empirycznie. Przedstawione w pracy rezultaty potwierdziły możliwość oszczędności środka chemicznego podczas zaprawiania sadzeniaków poprzez opryskanie wykorzystujące przerywany strumień cieczy z rozpylacza. Model matematyczny w przybliżony sposób odzwierciedla mechanizmy zachodzące w procesie zaprawiania ziemniaków poprzez opryskiwanie, dlatego koniecznym jest, aby model ten był dalej udoskonalany i weryfikowany.

EN The subject of this work is modeling and optimization of a system for liquid pesticide application on the surfaces of bulbs and seeds in the process of sowing and planting. This issue was approached in the light of theoretical analysis and experimental evidence. First, problems relating to the seed potato treatment and theoretical considerations regarding the process were presented. Next, methods of applying a chemical agent to the surfaces of potato tubers were discussed, followed by a discussion of equipment used for the treatment process, focusing on fixed and mobile seed treatment machines mounted on potato planters. This part of the work also includes an analysis of the results of the existing studies connected with the process of seed dressing. Next, the work’s thesis was formulated, in which it was assumed that the use of an intermittent flow of the sprayed liquid agent applied in seed treatment provides savings on the chemical. The verification of the validity of the adopted thesis was carried out in three basic stages of the research. The first of these involved the creation of a mathematical model which could serve as a basis for writing a simulation program for applying chemicals onto the surfaces of seed potato tubers by spraying. In order to do this, a series of simulation studies were carried out for the analysis of the impact of such parameters as, spray liquid pressure, distance between the spray nozzle and the seed’s fall path, liquid discharge rate, driving speed of the sowing unit, row spacing, potato seed diameter and the spray cone application angle. On the basis of the simulation studies, a significant impact of electronically controlled intermittent liquid flow was found, which resulted in savings in the applied chemical agent. It was noted that the retention level was the highest at the minimum angle of spray application. An influence of the spray nozzle distance, the seed diameter and the spray angle was also observed. The highest level of coverage was recorded for conditions in which the diameters of the spray flow and of the seed fall path intersection plane are comparable. The aim of the second part of the study was an experimental confirmation of the results obtained in the simulation tests. For this purpose, a photogrammetric method was created for assessing the degree of potato tubers coverage with the seed dressing, which confirmed empirically the impact of electronically controlled intermittent air flow on the seed dressing adhesion. The highest degree of coverage was determined to occur at the 50 mm distance between the spray nozzle and the seed fall path and at an operating working fluid pressure of 3 bar. The last stage of the experimental research was to examine the degree of retention results acquired in the simulation tests. For this purpose, the weighted sum method of evaluation was described and applied. The obtained results confirmed the relations revealed in the simulation process. The highest degree of retention was achieved with the shortest distance between the sprayer nozzle and the tuber fall path, and at the highest spray liquid pressure. The positive impact of electronically controlled intermittent stream of liquid was empirically confirmed. The results presented in this work confirmed the savings in seed dressing agent an intermittent flow of spraying liquid from the atomizer has to offer. The mathematical model provided merely a rough description of the mechanisms involved in the process of potato spray-dressing, therefore it is necessary to further refine and verify the model.

162

nauki inżynieryjne i techniczne

budowa i eksploatacja maszyn

DrOIN 1828

to20159039

Pobierz plik

publiczny

Zdzisław Kośmicki

Poznań, Polska

14.03.2017

polski

Pobierz plik

publiczny

Leszek Powierża

Piastów, Polska

14.03.2017

polski

Pobierz plik

publiczny

rozprawa doktorska

Poznań, Polska

12.05.2017

Rada Wydziału Maszyn Roboczych i Transportu Politechniki Poznańskiej

doktor nauk technicznych w dyscyplinie: budowa i eksploatacja maszyn, w specjalności: maszyny rolnicze