Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса и задачи исследования 9
1.1. Особенности белокочанной капусты как объекта товарной обработки 9
1.2. Способы очистки кочанов 10
1.2.1. Ручной способ очистки кочанов капусты от покрывающих листьев 11
1.2.2. Способ очистки кочанов с частичной механизацией 12
1.2.3. Механизированные способы очистки кочанов капусты от покрывающих листьев 12
1.3. Технические средства для механизированной очистки капусты от розеточных и покрывающих листьев 15
1.3.1. Устройства для очистки кочанов, работающие по принципу обрезания листьев 15
1.3.2. Устройства для очистки кочанов, работающие по принципу обламывания листьев 22
1.3.3. Очистители кочанов капусты, работающие по принципу отрыва листьев 25
1.4. Современное состояние исследований процесса товарной обработки кочанов 34
1.5. Выводы и задачи исследований 35
2. Теоретическое обоснование принципиальной схемы и параметров устройства для товарной обработки кочанов 37
2.1. Принципиальная схема устройства для товарной обработки кочанов 37
2.2. Обоснование параметров и режимов работы транспортера- обрезчика 41
2.2.1. Обоснование диаметра посадочного отверстия в пластинах транспортера-обрезчика 41
2.2.2. Обоснование скорости полотна транспортера-обрезчика 43
2.2.3. Обоснование угла резания кочерыги 49
2.2.4. Обоснование угла наклона лотка 51
2.2.5. Обоснование угла заточки ножа 53
3. Методика экспериментальных исследований и обработки опытных данных 57
3.1. Программа экспериментальных исследований 57
3.2. Приборы, приспособления и оборудование для проведения исследований 58
3.2.1. Лабораторная установка 58
3.2.2. Прибор для исследования резания кочерыг в статике 66
3.2.3. Полевая установка 68
3.3. Методика исследования влияния диаметра посадочных отверстий транспортера-обрезчика на выход товарных кочанов 71
3.4. Методика исследования влияния конструктивно-кинематических параметров транспортера-обрезчика на качество товарной обработки 73
3.4.1. Выбор параметров оптимизации и факторов процесса 73
3.4.2. Методика проведения опытов и анализа экспериментальных данных 75
3.4.3. Определение повторности экспериментов 79
3.5. Методика исследования процесса инспектирования кочанов 79
3.6. Методика исследования процесса резания кочерыг 81
3.7. Методика проведения лабораторно-полевых исследований 84
4. Результаты экспериментальных исследований 88
4.1. Влияние параметров транспортера-обрезчика на качество товарной обработки кочанов 88
4.2. Влияние диаметра посадочных отверстий транспортера-обрезчика на товарность кочанов 94
4.3. Результаты исследования процесса резания кочерыги 101
4.3.1. Упругопластические деформации кочерыги при резании 101
4.3.2. Исследования силы резания кочерыг в динамике 103
4.4. Результаты исследования процесса инспектирования и товарной обработки кочанов капусты 105
4.5. Результаты полевых исследований 108
5. Производственная проверка капустоуборочного комбайна с устройством для товарной обработки кочанов капусты 111
5.1. Технико-эксплуатационные показатели 113
5.2. Показатели экономической эффективности 115
Общие выводы 122
Список использованной литературы 124
Приложения 137
- Механизированные способы очистки кочанов капусты от покрывающих листьев
- Принципиальная схема устройства для товарной обработки кочанов
- Методика исследования влияния диаметра посадочных отверстий транспортера-обрезчика на выход товарных кочанов
- Влияние параметров транспортера-обрезчика на качество товарной обработки кочанов
Введение к работе
В нашей стране в производстве овощной продукции белокочанная капуста занимает значительную часть [53, 58]. В специализированных хозяйствах её выращивают на площадях 100-150 гектаров [3].
Особенностью возделывания капусты является большая трудоемкость, причем около 60% всех трудозатрат приходится на уборку урожая [55]. При ручной уборке затраты труда составляют 300...350 чел.-ч на 1 га площади [32, 53]. Уборка урожая с использованием машин повышает производительность и сокращает затраты труда более чем'в 3 раза.
В этой связи в нашей стране и за рубежом (в США, Германии, Англии, Дании, Франции и в других странах) обращают пристальное внимание на разработку уборочной техники [50, 54, 62, 109]. Однако имеющиеся опытные образцы капустоуборочных комбайнов характеризуются невысокой эффективностью выполнения технологического процесса в реальных производственных условиях [52, 108, 110, 111]. В них режущие аппараты обеспечивают невысокий выход товарно срезанных кочанов [112], поэтому часть продукции требует доработки.
В комбайнах операцию доработки кочанов капусты в основном проводят вручную с помощью ножей-секачей, что ограничивает пропускную способность из-за низкой производительности ручного труда, следовательно, является сдерживающим фактором в повышении их производительности.
Поэтому разработка эффективного устройства для товарной обработки кочанов капусты является актуальной задачей при создании перспективных капустоуборочных машин.
Работа выполнена в соответствии с тематическим планом НИР Чувашской ГСХА в рамках отраслевой программы РАСХН «Разработать новое поколение экологически безопасных, ресурсосберегающих машинных технологий, создать комплекс конкурентоспособных технических средств и высокоэффективных агротехнических и биологических приемов для устойчивого производства овощной продукции в открытом грунте, адаптированных к основным природным зонам товарного производства овощей» на период до 2010 года (задание 03.01 и 03.02) и российско-белорусской программы «Повышение эффективности производства и переработки плодоовощной продукции на основе прогрессивных технологий и техники» (Постановление СМ союзного государства № 18 от 21.04.05г.).
Цель исследования. Разработка устройства для товарной обработки кочанов капусты, обеспечивающего повышение эффективности выполнения технологического процесса капустоуборочным комбайном.
Объект исследования. Технологический процесс и устройство для товарной обработки кочанов в капустоуборочном комбайне.
Предмет исследования. Закономерности влияния параметров устройства для товарной обработки кочанов на качество рабочего процесса.
Методика исследований. Теоретические исследования базировались на законах и методах механики. Экспериментальные исследования проводились по общепринятым и частным методикам с применением электронной цифровой регистрирующей аппаратуры и ПЭВМ.
Научная новизна. Предложена конструктивно - кинематическая схема устройства для поточной товарной обработки кочанов в капустоуборочном комбайне, новизна которого подтверждена патентами РФ на изобретения № 2329637 [71] и №2365086 [72].
Выведены аналитические зависимости (2.2), (2.11), (2.13), (2.17) и (2.19), описывающие условия качественного выполнения рабочего процесса.
На основе этих зависимостей и результатов экспериментальных исследований установлены рациональные значения конструктивно-кинематических параметров предложенного устройства.
Практическая значимость. На основе результатов исследований разработано устройство с рациональными параметрами для поточной товарной обработки кочанов, обеспечивающее повышение производительности труда обслуживающих рабочих в 5...6 раз.
Реализация результатов исследований. Материалы исследований использованы при разработке малогабаритного капустоуборочного комбайна, испытанного в коллективном хозяйстве «Красный Фронтовик» Ибресинского района Чувашской Республики.
Опытный образец капустоуборочного комбайна с устройством для товарной обработки кочанов используется в учебном процессе ФГОУ ВПО «Чувашская государственная сельскохозяйственная академия».
Результаты теоретических и экспериментальных исследований, а также техническая документация переданы ООО «Ибресинское ремонтно-техническое предприятие» (Чувашская республика) и крестьянско-фермерскому хозяйству «ИП Баймаковский» (Мордовская республика) для опытного производства малогабаритного капустоуборочного комбайна и использования в производственных условиях. Внедрение результатов исследований подтверждается соответствующими документами.
Основные положения, выносимые на защиту: -конструктивно — кинематическая схема устройства для поточной товарной обработки кочанов в капустоуборочном комбайне; -аналитические зависимости и эмпирические модели, описывающие условия качественного выполнения рабочего процесса; -рациональные значения конструктивно-кинематических параметров устройства для товарной обработки кочанов капусты; -результаты производственных испытаний и технико-экономические показатели разработанного устройства.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены: на Всероссийской научно-практической конференции «Роль ученых в реализации приоритетного национального проекта «Развитие АПК» (Чебоксары: ЧГСХА, 2007 г.); научной конференции профессорско-преподавательского состава и аспирантов Чувашской государственной сельскохозяйственной академии (Чебоксары: ЧГСХА, 2007 г.); Межрегиональной научно-практической конференции молодых ученых,
8 аспирантов и студентов «Молодежь и наука XXI века» (Чебоксары: ЧГСХА, 2008 г.); техническом совещании ООО «Ибресинское РТП» (Чувашская Республика, пос. Ибреси, 2008 г.); Всероссийской научно-практической конференции «Перспективные технологии для современного сельскохозяйственного производства» (Чебоксары: ЧГСХА, 2008 г.); Республиканской научно-практической конференции «Наука в развитии села» (Чебоксары: ЧГСХА, 2009 г.); V Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов «Молодежь и инновации XXI века» (Чебоксары: ЧГСХА, 2009 г.).
Публикации. Основное содержание диссертации изложено в 13 публикациях, в том числе три статьи в ведущих рецензируемых научно -практических журналах, рекомендованных ВАК Минобразования и науки РФ (Тракторы и сельскохозяйственные машины, №7,2008г., Техника в сельском хозяйстве, №6, 2009 г. и Тракторы и сельхозмашины, №3, 2010 г.), в двух патентах РФ на изобретения (№ 2329637 и №2365086). Четыре статьи опубликованы без соавторов.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти разделов, общих выводов, списка использованной литературы из 112 наименований и приложений. Работа содержит 157 страниц, включает 136 страниц основного текста, 61 рисунок, 14 таблиц и 20 страниц приложения.
Механизированные способы очистки кочанов капусты от покрывающих листьев
В Российской Федерации белокочанная капуста занимает 30 — 50 % площади, отводимой под овощные культуры [53, 58]. Средняя урожайность капусты составляет 30 т/га.
Важной особенностью возделывания капусты является большая трудоемкость. Причем до 60% всех трудозатрат приходится на уборку урожая [55]. При ручной технологии уборки урожая капусты затраты составляют около 310 чел.-ч на 1 га, а при механизированной - 90 чел.-ч. [32]. Уборка урожая с использованием машин повышает производительность и сокращает затраты труда более чем в 3 раза.
При машинной уборке в ворохе капусты содержится до 20% кочанов, требующих доработки до товарного вида [4, 112]. Поэтому вопрос товарной обработки имеет большое значение. Этот вопрос пытались разрешить во многих странах различными способами [5, 91, 100, 108]. Одним из способов решения данной проблемы была уборка капусты с применением поточной технологии. При этом весь ворох капусты отвозили на стационарный пункт доработки, где рабочие доводили кочаны до товарного вида вручную. Однако данный способ весьма затратный. Более перспективным решением оказалось стремление установить устройства для товарной обработки кочанов непосредственно на машины для уборки капусты прямым комбайнированием. Однако к таким устройствам предъявляются весьма высокие требования. Они должны обеспечивать поточность технологических операций, иметь высокую надежность, так как в противном случае нарушается технологический процесс машинной уборки в целом. Однако до настоящего времени серийные образцы капустоуборочных комбайнов не располагают такими устройствами. Опыт использования устройств для товарной обработки в капустоуборочных комбайнах показывает их низкую технологическую надежность и невысокую производительность [30, 38, 56, 75].
Поэтому достижение высокого качества технологического процесса товарной обработки кочанов капусты при машинной уборке является технически трудной, но актуальной задачей. К тому же к товарной обработке предъявляются жесткие требования. Согласно ГОСТу товарными кочанами считаются такие кочаны, у которых длина кочерыг не превышает 3 см; у среднеспелых и позднеспелых сортов масса кочанов, убранных после 1 сентября, должна быть не менее 0,8 кг; кочаны должны быть зачищены до плотно облегающих листьев (у кочанов, закладываемых на хранение, допускается наличие 2-4 неплотно прилегающих зеленых листьев). Повреждения кочанов допускаются не более 5% [40, 64].
Процесс уборки белокочанной капусты проводится в два приема: непосредственно срезание кочанов и доработка их до товарного вида. В настоящее время в мировой практике успешно решаются вопросы механизации уборки капусты. Разрабатываются капустоуборочные машины в США, Германии, Японии, Дании и других странах [48, 52, 54, 109, ПО, 111]. В России же после распада Советского Союза темпы разработок заметно снизились и в настоящее время заметно уступают другим странам [6, 36, 37, 45, 63]. Однако следует заметить, что качество российских разработок порой не уступает зарубежным аналогам. В 80-90-е годы прошлого века и в начале нынешнего века были созданы опытные образцы однорядных, двухрядных и трехрядных уборочных машин, которые успешно проходят испытания на полях [4, 29, 47, 49, 57, 93, 96, 99]. Наиболее узким звеном при уборке капусты является механизация доработки кочанов до товарного вида [10]. В этой области было проделано учеными разных стран много работ, но к настоящему времени так и не созданы устройства, удовлетворяющие в полной мере требованиям технологического процесса. Анализируя состояние вопроса, можно выделить три способа доработки кочанов капусты, которые применяются на практике (рис. 1.1): а) ручной - с применением и без применения ножей-секачей для удаления листьев; б) с частичной механизацией - с применением механического дообрезчика кочерыг; в) механизированный — с помощью машин для очистки капусты. 1.2.1. Ручной способ очистки кочанов капусты от покрывающих листьев Несмотря на некоторые успехи, достигнутые в создании технических средств механизации, в настоящее время процесс очистки кочанов от покрывающих листьев проводится в основном вручную. Листья кочана обладают достаточной хрупкостью у основания черенка. Поэтому очистку кочана производят обламыванием листьев. При этом способе очистки производительность труда определяется количеством покрывающих и розеточных листьев, так как процесс сопровождается поштучным обламыванием. Для очистки кочанов от розеточных листьев используют также ножи-секачи (см. рис. 1.1). Наибольший интерес представляет технологический процесс очистки кочанов капусты с использованием механических обрезчиков кочерыг. При этом рабочий выполняет следующие движения: захват кочана, перемещение в зону осмотра, размещение в механическом обрезчике, дообламывание оставшихся листьев после обрезания кочерыги и сброс на транспортер, элеватор или в тару. Таким образом, доработка кочанов до товарного вида с использованием механического обрезчика позволяет повысить технологическую производительность процесса доработки капусты. Однако при этом не соблюдается поточность работы, сохраняется часть ручного труда на доработке. Поэтому резервы повышения производительности труда еще не исчерпаны.
Принципиальная схема устройства для товарной обработки кочанов
Близкое к этим принято техническое решение в Японии [74]. Устройство предназначено для очистки побегов бамбука от кожуры, но его с успехом можно использовать и для очистки кочанов капусты от листьев. Оно имеет горизонтальный конвейер 1 с рифленой поверхностью ленты, выступы и углубления которой расположены под углом к направлению движения (рис. 1.16). Над лентой на минимально допустимом расстоянии установлен с возможностью регулирования угла расположения вращающийся барабан 2 с прорезиненной рифленой по винтовой линии поверхностью. Для выгрузки отходов и готовой продукции соответственно предусмотрены лотки 3 и 4.
В указанных очистителях главным недостатком является то, что не исключена возможность заклинивания мелких кочанов между ротором и транспортером. Поэтому, несмотря на улучшенный процесс затягивания и отделения листьев, в них сохраняется опасность повреждений кочанов.
Учитывая данные недостатки, Чувашским сельскохозяйственным институтом был разработан шнеково-вальцовый листоотделитель [2], который был успешно апробирован в производстве [4]. Устройство содержит совокупность попарно прижимающихся, установленных на общей раме 1 в наклонной плоскости поперек направлению потока вальцов 10, шнек 7 со спиральной навивкой 8, смонтированной на опорах 9 (рис. 1.17).
В парах затягивающих вальцов один из них установлен на неподвижных опорах 11 и получает вращение через конические зубчатые передачи 12, общий вал 13 и клиноременную передачу 2 от мотор-редуктора 3, а другие закреплены на ползунах 14 с возможностью перемещения вдоль направляющих 16 относительно первых, преодолевая при этом сжатие спиральных пружин 15. В целях улучшения условий затягивания вальцы прорезинены, причем имеют ребристую поверхность, выступы и впадины, которые расположены по спирали.
Шнек приводится во вращение также через клиноременную передачу мотор-редуктором 6 и имеет направление вращения от поверхности затягивающих вальцов. Для выноса отделенных листьев под затягивающими вальцами смонтирован ленточный транспортер 5, закрытый с обеих сторон щитками 4. Устройство работает следующим образом. Кочаны капусты, поступающие на наклонную поверхность затягивающих вальцов, скатываются вниз до соприкосновения с цилиндрической поверхностью шнека. Его спиральная навивка в виде клина под углом подъема витков будет пролезать под кочаны, способствуя их повороту относительно точки опоры на поверхности вальцов. Таким образом, кочаны будут перекатываться по поверхности затягивающих вальцов вдоль цилиндрической поверхности шнека. При этом розеточные листья, касаясь рифленой поверхности вальцов, затягиваются в рабочий зазор между ними и отрываются у основания черенка. Отделенные листья падают на ленточный транспортер и выносятся за пределы очистителя. Следует заметить, что данное устройство наряду с хорошими технологическими качествами имеет сложную конструкцию и большие габариты. Поэтому его применение на капустоуборочных машинах весьма проблематично. Анализ патентных и литературных источников, имеющихся машин для очистки кочанов капусты и подобных ей культур позволяет выявить основное направление в их создании. В деле создания средств механизации уборки капусты основной задачей является повышение производительности труда, снижение повреждаемости продукции и максимальное устранение ручного труда. Свой вклад в деле изучения процесса товарной обработки внесли следующие ученые и конструкторы: Бакулев Л.С., Крутских Б.Н., Тихонов Н.И., Алатырев С.С., Андреев В.И., Антипин Н.В., Шурыгин В.Ф., Gaede Н., Musil W. (Германия) и др. [9, 11, 12, 27, 28, 34, 35]. В разное время учеными были проведены испытания стационарных пунктов доработки кочанов капусты в НИИОХ и в совхозах им. Тельмана и «Детскосельский» Ленинградской области. В результате испытаний они пришли практически к одному выводу, что производительность труда при ручной обработке капусты есть функция: Q = f(a);v;N;z;Dn;K0), где со — подача продукции на переборочный стол; и — скорость ленты переборочного стола; N - процентное содержание в ворохе капусты кочанов, требующих доработки; z — количество слоев на переборочном столе; i)n - коэффициент вариации (характеризует неравномерность подачи продукции на столы доработки); К0 - коэффициент, характеризующий организацию труда на переборочных столах (последовательность или параллельность размещения столов, специализация рабочих или отсутствие ее). Пункты товарной обработки кочанов капусты являются дорогостоящими инженерными сооружениями с большим количеством оборудования и рабочих, поэтому целесообразность их использования имеет место только при весьма больших площадях возделывания капусты. Фундаментальные исследования устройств для товарной обработки кочанов капусты, установленных на капустоуборочных машинах, до настоящего времени не проводились. 1. В настоящее время во многих странах успешно внедряется механизированная технология уборки капусты, однако при этом доработка кочанов до товарного вида проводится в основном вручную, что характеризуется низкой производительностью труда. 2. Для облегчения труда человека и повышения производительности в последние годы были предложены различные устройства, позволяющие механизировать процесс доработки кочанов до товарного вида. 3. Из них наиболее просты конструктивно, технически реализуемы на практике устройства для доработки кочанов, работающие по принципу обрезания кочерыг вместе с розеточными листьями, что позволяет считать их перспективными. Между тем, современные капустоуборочные комбайны не обеспечены эффективными техническими средствами механизации доработки кочанов капусты, следовательно, выдают продукцию невысокого качества, зачастую имеют низкую производительность. Поэтому нами поставлена цель - разработать с учетом перспективности выявленного направления устройство для товарной обработки кочанов капусты, обеспечивающее повышение эффективности выполнения технологического процесса капустоуборочным комбайном.
Методика исследования влияния диаметра посадочных отверстий транспортера-обрезчика на выход товарных кочанов
В процессе взаимодействия ножа с кочерыгой сила упругости от деформации последней резко возрастает и доходит до предельного значения - силы резания F. В дальнейшем происходит перерезание кочерыги, в результате чего значение силы F падает, а нож продолжает совершать слабые колебания вместе с упругой стойкой. В дальнейшем колебания ножа постепенно затухают.
Таким образом, полученные диаграммы позволяют анализировать физический процесс резания кочерыги в динамике. По результатам лабораторных исследований был построен график зависимости сил резания F кочерыги кочана капусты от угла а и уровня h расположения плоскости среза относительно основания кочана (рис. 4.17). В результате исследований выяснилось, что при увеличении угла а расположения режущей кромки ножа по отношению к направлению движения настила транспортера-обрезчика и уровня h расположения плоскости среза кочерыг относительно основания кочана сила резания F 105 значительно возрастает. Причем при углах а, превышающих 60, наблюдается резание кочерыг со сколом из-за чрезмерного увеличения силы резания F. Увеличение силы резания F при удалении плоскости резания от основания кочана объясняется неоднородностью структуры кочерыги по длине, а снижение ее по мере уменьшения угла а происходит за счет увеличения относительного скольжения кочерыги и режущей кромки ножа в процессе резания. При уменьшении угла а можно свести величину силы резания к минимуму, но при этом вылет ножа относительно стойки крепления значительно возрастает, что не желательно из конструктивных соображений. Таким образом, на основе лабораторных исследований при скорости резания 0,6...0,7 м/с можно принять с достаточной для практики степенью точности угол расположения режущей кромки ножа по отношению к направлению движения транспортера а = 45±3 и уровень расположения плоскости среза кочерыг относительно основания кочана h = 0 мм. При этих условиях не только минимальна сила резания, но также обеспечивается отделение от кочанов всех розеточных листьев, что соответствует агротехническим требованиям [84, 85, 88]. обработки кочанов капусты Исследование процесса инспектирования кочанов капусты на транспортере-обрезчике проводили на установке, описанной в п. 3.2.1.. Всего было проведено 50 опытов на капусте сортов Слава и Амагер. Результаты исследования продолжительности процесса инспектирования и размещения кочанов в посадочных отверстиях представлены в приложении Г. В результате статистической обработки экспериментальных данных получена гистограмма распределения (рис. 4.18) продолжительности операции инспектирования и установки кочанов в посадочных отверстиях на транспортере-обрезчике. Как показывают полученные данные, распределение имеет практически симметричный характер. При проверке эмпирического ряда оказалось, что функция распределения времени инспектирования имеет небольшую асимметрию и удовлетворительно апроксимируется нормальным законом. Это подтверждается тем, что фактическое значение критерия Пирсона Хф оказалось меньше стандартного его значения при доверительной вероятности Р = 0,95. 107 Следовательно, расхождения между теоретическими и эмпирическими распределениями следует признать случайными. Из гистограммы видно, что в среднем на инспектирование и размещение в посадочном отверстии транспортера-обрезчика одного кочана рабочим затрачивается в среднем около 2,5 с. Это время складывается из двух частей: времени определения месторасположения кочерыги на кочане и размещение кочана в посадочном отверстии пластин транспортера-обрезчика. Анализируя процесс инспектирования, мы пришли к выводу, что основное время затрачивается на первую фазу, т.е. на определение месторасположения кочерыги, так как на выходе со срезающего аппарата невозможно учесть характер движения кочана, к тому же, обломившиеся, но необрезанные розеточные листья затрудняют процесс инспектирования. При доработке вручную с помощью ножа-секача в среднем на один кочан капусты требуется время до 15 с [4], что больше времени инспектирования и размещения кочанов в посадочные отверстия в 6 раз.
Влияние параметров транспортера-обрезчика на качество товарной обработки кочанов
Продолжительность инспектирования и размещения кочанов в посадочных отверстиях транспортера-обрезчика оказывает существенное влияние на производительность труда в целом.
Причем инспектирование кочанов не должно нарушать поточность технологического процесса капустоуборочного комбайна. Однако оно не должно занимать много времени во избежание пропуска нетоварных кочанов вместе с товарными. В этой связи было проведено исследование процесса инспектирования и размещения кочанов в посадочных отверстиях транспортера-обрезчика. В качестве лабораторной установки использовали установку, описанную выше. Для регистрации времени на выполнение технологического процесса использовали секундомеры СОП пр-2а-3-000 «Агат» 4282 ГОСТ 5072-79. Опыты проводили следующим образом. Растения капусты устанавливали на подвижной платформе. Затем запускали установку в работу. По мере поступления срезанных кочанов на полотно транспортера-обрезчика, они последовательно устанавливались в посадочных отверстиях стальных пластин. При этом время каждой операции фиксировали секундомером. Затем полученные данные обрабатывались в программах Microsoft Excel и Statistica V5.0 for Windows. Предварительные исследования процесса резания проводили при помощи прибора, описанного в п. 3.2.2 в условиях, исключающих динамические факторы. Процесс резания исследовали в верхней части кочерыг, где наибольшая вероятность взаимодействия их с ножом транспортера-обрезчика (рис. 3.14). Для этого кочерыги устанавливались на деревянной площадке рамы прибора. Перерезание кочерыг производили плавным нажатием на рукоятку прибора. В тоже время данный процесс записывался на диаграммной бумаге в координатах усилие-перемещение. Сопротивляемость кочерыг упругопластическим деформациям в начале процесса резания оценивалась количественно коэффициентом местной жесткости:
В транспортере-обрезчике сила резания кочерыги F зависит от многих факторов. Основными из них являются угол а расположения режущей кромки ножа по отношению к направлению движения настила транспортера-обрезчика, уровень h расположения плоскости среза кочерыг относительно основания кочана и скорость резания V. Влияние указанных факторов на процесс резания кочерыг нами изучено в лабораторных условиях в динамике.
Методика исследования была следующая. На раме транспортера-обрезчика (рис. 3.5) параллельно стойке ножа установлена призма с тензометрическими датчиками так, чтобы при малейшем изменении положения ножа, менялся сигнал, идущий от датчиков. На датчики подавалось напряжение U = 4,5 В от батареи типа Varta. Тензометрические датчики были подключены через усилитель сигналов к цифровому осциллографу Velleman PCS 100, который в свою очередь передавал сигналы через системный блок на монитор компьютера (рис. 3.6). Как только нож начинал процесс резания, на экране монитора было видно изменение величины электрического сигнала. Электрические сигналы записывались также на жесткий диск компьютера в виде числовых массивов в режиме реального времени. Затем полученные массивы обрабатывались в программах Microsoft Excel и Statistica V5.0 for Windows. Для перевода электрических сигналов в силы резания пользовались результатами предварительной тарировки тензометрических датчиков.
Опыты проводились в следующей последовательности. В отверстия пластин транспортера-обрезчика устанавливали кочаны с кочерыгой и запускали его в работу. При встрече с ножом кочерыги срезались. При этом сила резания фиксировалась тензодатчиками.
В ходе опытов изменялся угол а в пределах от 45 до 75 . Изменение угла а достигалось путем поворота ножа на стойке с последующей фиксацией с помощью болтового соединения. Срезание кочерыг проводилось в трех уровнях: на расстояниях 60 и 30 мм от основания кочана и непосредственно у основания кочана капусты. Высоту установки кочанов относительно ножа изменяли путем размещения кольцевых приставок под кочанами на настиле транспортера.
При последовательном нагружении и разгружении призмы с тензометрическими датчиками показания осциллографа несколько отличались. В связи с этим ввели поправки к показаниям осциллографа для определенной ступени нагрузки, определяемые по формуле [35]:
