Justification of the layout and parameters of a pneumatic slot atomizer with a flow chamber

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

BACKGROUND: One of the measures that helps to maintain the productivity of fruit and berry crops is chemical treatment with herbicides. For perennial crops, a certain difficulty lies in the high-quality processing of the tree trunk zone. In addition, not all sprayers ensure uniform dispersion of chemicals.

AIM: Development of the device and justification of its optimal parameters, ensuring uniform chemical treatment of perennial fruit crops, including the tree trunk zone.

METHODS: The design of the new sprayer does not have a pumping device, and the working fluid flows from the tank to the sprayers by gravity. The slot atomizer promotes dispersion into small droplets of uniform size. A protective apron is used to prevent small droplets from being carried away by the wind. For high-quality treatment of the tree trunk area, the sprayer is equipped with a turning device.

RESULTS: The justification for the optimal installation angle of the rotating device was carried out according to the following criteria: the untreated area and the area treated twice. As a result, for processing trees with a trunk diameter of no more than 300 mm, the optimal installation angle of the turning device was 58-60 degrees. The parameters of the slot atomizer were justified based on the criterion of maximal productivity. A maximum fluid flow of 207.4 ml/min can be achieved with a feeding tube opening of 1.897 mm and an air nozzle with a width of 9.492 mm and a height of 0.509 mm.

CONCLUSION: The atomizer design has been proposed, the novelty of which is confirmed by a patent of the Russian Federation. Its optimal parameters are justified to ensure high-quality treatment with liquid chemical pesticides.

About the authors

Valery V. Tsybulevsky

Kuban State Agrarian University

Email: valera-1913@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-4246-6899
SPIN-code: 6256-1807
Scopus Author ID: 57210647073

Cand. Sci. (Engineering), Associate Professor of the Mechanization, Tractors, Automobiles and Technical Mechanics Department

Russian Federation, Krasnodar

Boris F. Tarasenko

Kuban State Agrarian University

Email: b.tarasenko@inbox.ru
ORCID iD: 0000-0001-9957-5979
SPIN-code: 7415-7870
Scopus Author ID: 57200221398

Dr. Sci. (Engineering), Associate Professor of the Machines Repair and Materials Science Department

Russian Federation, Krasnodar

Irina P. Troyanovskaya

South Ural State University; South Ural State Agrarian University

Author for correspondence.
Email: tripav63@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-2763-0515
SPIN-code: 6845-7532
Scopus Author ID: 57170706600
ResearcherId: H-7490-2017

Honorary Mechanical Engineer of the Russian Federation, Professor, Dr. Sci. (Engineering), Professor of the Tractors, Agricultural Machinery and Arable Farming Department

Russian Federation, Chelyabinsk; Troitsk

Sergey A. Voinash

Kazan Federal University

Email: sergey_voi@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-5239-9883
SPIN-code: 9532-4604
Scopus Author ID: 57194339935

Engineer, Junior Researcher at the Intelligent Mobility Laboratory of the Institute of Design and Spatial Arts

Russian Federation, Kazan

Svetlana A. Partko

Don State Technical University

Email: parlana@rambler.ru
ORCID iD: 0000-0002-8568-0716
SPIN-code: 4528-2130
Scopus Author ID: 57202051755
ResearcherId: AAG-6090-2019

Cand. Sci. (Engineering), Associate Professor of the Basics of Machine Design Department

Russian Federation, Rostov-on-Don

Ramil R. Zagidullin

Kazan Federal University

Email: r.r.zagidullin@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-5185-2690
SPIN-code: 7207-8758
Scopus Author ID: 57193743308

Cand. Sci. (Engineering), Associate Professor of the Intellectual Mobility Laboratory

Russian Federation, Kazan

References

  1. Khamurzaev SM, Borzaev RB, Gishkaeva LS. Effective methods of controlling weeds in plantings of fruit crops. Mountain agriculture. 2018;2:26–28. (in Russ). EDN: XPIEHB doi: 10.25691/GSH.2018.2.005
  2. Tymchik NE, Zakirova MM, Kuzmina AV, et al. Control of weeds in fruit plants of the footland fruit zone. Colloquium-Journal. 2021;5–3(92):4–5. (in Russ). EDN: OZWBOD
  3. Goryunov NN. Methods for adjusting the flow rate of working fluid for agricultural sprayers. Innovative trends in the development of Russian science. 2022:195–197. (in Russ). EDN: UKUTGI
  4. Sokolenko ON, Korol ID. Analysis of the operation of pneumatic sprayers. In: Innovatsionnye napravleniya integratsii nauki, obrazovaniya i proizvodstva. Cbornik materialov IV Mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii. Kerch;2023:150–153. (in Russ). EDN: WQVQJK
  5. Aushev MK. Scientific substantiation of the parameters and modes of inter-row soil cultivation with a combined unit in the conditions of foothill gardening of the Republic of Ingushetia [dissertation] Makhachkala; 2017. (in Russ).
  6. Tsybulevsky V, Tarasenko B, Troyanovskaya I, et al. Selecting the Best Planter Option Based on Harrington Function. BIO Web of Conference. 2023;71:01041. doi: 10.1051/bioconf/20237101041
  7. Thagapsova AR, Khazhmetova BL, Khazhmetov LM. Improving the design of a herbicide boom for treating tree trunk strips of fruit plants. In: Prioritetnye napravleniya innovatsionnogo razvitiya selskogo khozyaystva. Materialy Vserossiyskoy nauchno-prakticheskoy konferentsii. Nalchik; 2020;2:88–92. (in Russ). EDN: TNJKFV
  8. Jurin AI, Viktorovich VV. The problem of mechanized processing of interface and ranks of kennels and berries // Mechanization and electrification of agriculture. 2022. No. 53. pp. 75-82. (in Russ).
  9. Patent RUS 2275022 / 27.04.2006. Bull. 12. Trubilin EI, Borisova SM, Tsybulevskij VV, Kutseev VV. Supersmall-capacity sprayer. (in Russ). EDN: LCLWXU
  10. Tsybulevskij V, Tarasenko B, Troyanovskaya I, et al. Optimization of the design parameters of the rotary device of the sprayer for the chemical treatment of the near-stem zone of fruit trees. E3S Web of Conferences. 2023;390:06002. doi: 10.1051/e3sconf/202339006002
  11. Meznikova MV. Methodology for assessing the qualitative performance for spraying based on the analysis of the tonal image of the object in the file color space. Don agrarian science bulletin. 2022;15(3):61–71. (in Russ). EDN: YEUMVG doi: 10.55618/20756704_2022_15_2_61-71
  12. Tsybulevskiy VV, Tarasenko BF, Oskin SV. Graph-Analytical Method for Determining the Untreated and Treated with the Herbicide Area around the Stem with Overlapping When the Working Body is Made in the Form of a Probe. IOP Conf. Ser.: Earth Envir. Sci. 2021;666:032090. doi: 10.1088/1755-1315/666/3/032090
  13. Trubilin EI, Borisova SI, Konovalov VI, et al. Experimental studies of parameters of pneumatic slot sprayer // International journal of emerging trends in engineering research. 2020;8(1):170–176. doi: 10.30534/ijeter/2020/23812020
  14. Abdrazakov FK, Churkina KI. Assessment of agrotechnical and hydraulic characteristics of the spray during different slot sprayers operation. Agrarian Scientific Journal. 2022;4:70–75. (in Russ).
  15. Tsybulevskij VV. Parameters of the process of treating the tree trunk zone of fruit trees with herbicides [dissertation]. Krasnodar; 2007. (in Russ). EDN: NOYZDF

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. The layout (а) and the prototype (b) of a sprayer with a slot atomizer and a turning device: 1 — a frame; 2 — a tank; 3 — the slot atomizer; 4 — a compressor; 5 — an air manifold; 6 — the turning device; 7 — an apron.

Download (352KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. The layout (a) and the prototype (b) of the turning device: 1 — a probe; 2 — the slot atomizer; 3 — a spring.

Download (100KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. The layout (а) and the prototype (b) of the slot atomizer: 1 — an air tube; 2 — a pneumatic flow chamber; 3 — an atomizer feeding tube.

Download (237KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Dependence of the untreated area Yn near a tree trunk on the installation angle α of the turning device and the bole diameter D at (а) D=40…100 mm; (b) D=100…300 mm.

Download (346KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Dependence of the twice processed area Yn near a tree trunk on the installation angle α of the turning device and the bole diameter D at (а) D=40…100 mm; (b) D=100…300 mm.

Download (293KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Surfaces of the dependences of productivity Q on the width H the height of the air nozzle and the size of the gap in the feed tube S

Download (684KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Eco-Vector

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».