Содержание к диссертации
Введение
2. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА МЕХАНИЗАЦИИ ПОДБОРА ЯБЛОК С ЗЕМЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ 11
2.1. Краткий анализ существующих машин для подбора яблок с земли 12
2.2. Цель и задачи исследований 41
3. ОБОСНОВАНИЕ ОБЪЕКТА ИССЛЕДОВАНИЙ 43
3.1. Поисковые опыты 43
3.I.I. Исследование копирующих рабочих органов подборщика яблок барабанного типа 44
3.1.2.Исследование рабочих органов по принципу сгребания 54
Выводы 62
4. НЕКОТОРЫЕ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ОПАВШИХ ЯБЛОК 63
4.1. Состояние вопроса и задачи исследований 63
4.2. Определение допускаемых нагрузок на яблоки 69
4.2.1.Определение предельного напряжения сдвига мякоти яблок 72
4.2.2.Зависимость деформации яблок от действующей статической нагрузки 75
4.2.3.Влияние величины динамической нагрузки на повреждаемость яблок 79
4.3. Определение коэффициента сопротивления передвижению яблок по поверхности почвы 83
Выводы 88
5. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ПОДБОРА ЯБЛОК С ЗЕМЛИ МЕТОДОМ СГРЕБАНИЯ 89
5.1. Анализ процесса подбора яблок с земли и задачи исследований 89
5.2. Определение условия подбора плодов 96
5.3. Определение допустимой скорости движения пальцев в процессе сгребания яблок 98
5.4. Обоснование параметров цепочно-грабельного транспортера с эластичными пальцами 104
5.4.1. Определение оптимальной жесткости пальцев 104
5.4.2. Скорость движения яблок в процессе сгребания и обоснование расстояния между граблями ПО
5.5. Обоснование параметров цепочно-грабельного транспортера с шарнирными пальцами ИЗ
5.5.1. Определение усилия прижатия пальцев к поверхности почвы 113
5.5.2. Траектория и скорость движения плодов в процессе сгребания 116
5.5.3. Зависимость конструктивных и кинематических параметров цепочно-грабельного транспортера 119
5.6. Обоснование угла наклона приемного желоба 122
Выводы 128
6. ЛАБОРАТОРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА СГРЕБАНИЯ ЯБЛОК ЦЕПОЧНО-ГРАБЕЛЬНЫМ ТРАНСПОРТЕРОМ 129
6.1. Исследование движения яблок под действием эластичных пальцев 129
6.1.1. Описание лабораторной установки. Программа и методика исследований 129
6.1.2. Результаты опытов 132
6.2. Исследование движения яблок в процессе сгребания их шарнирными пальцами 134
- 5 -
6.2.1. Описание лабораторной установки. Программа и методика исследований 134
6.2.2. Результаты исследований 137
Выводы 139
7. ПОЛЕВЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ОБРАЗЦОВ
МАШИНЫ ДЛЯ ПОДБОРА ЯБЛОК С ЗЕМЛИ МЕТОДОМ СГРЕБАНИЯ 140
7.1. Исследование первого экспериментального подборщика яблок 140
7.1.1. Устройство подборщика яблок 140
7.1.2. Условия и методика проведения исследований 146
7.2. Результаты исследований 148
7.2.1. Зависимость полноты подбора и повреждаемости яблок от скорости цепочно-грабельного транспортера 148
7.2.2. Влияние расстояния между граблями на полноту подбора яблок 149
7.2.3. Влияние скорости агрегата и ширины подбираемого валка на полноту подбора 149
7.2.4. Влияние плотности расположения яблок на полноту их подбора 151
7.2.5. Показатели работы цепочно-грабельного транспортера на различных агрофонах I51
7.3. Исследование второго экспериментального образца подборщика яблок I56
7.3.1. Устройство подборщика 156
7.4. Результаты исследований процесса подбора яблок цепочно-грабельным транспортером с шарнирными пальцами 162
7.5. Хозяйственные испытания машины для подбора яблок с земли 170
7.0.1. Описание технологического процесса выполняемого машиной 172
7.5.2. Условия проведения и результаты испытаний 172
7.6. Реализация результатов исследований 179
Выводы 179
8. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ МАШИНЫ ДЛЯ ПОДБОРА ЯБЛОК С ЗЕМЛИ 182
Выводы 185
ЗАКЛЮЧЕНИЕ1 186
ЛИТЕРАТУРА 189
ПРИЛОЖЕНИЯ 196
- Краткий анализ существующих машин для подбора яблок с земли
- Исследование копирующих рабочих органов подборщика яблок барабанного типа
- Состояние вопроса и задачи исследований
- Анализ процесса подбора яблок с земли и задачи исследований
- Описание лабораторной установки. Программа и методика исследований
Краткий анализ существующих машин для подбора яблок с земли
Попытки изготовить подборщики большой производительности с использованием только силы воздіушного потока для подбора яблок в США и др. странах не увенчались успехом, так как они получаются энергоемкими и забирают вместе с плодами много мусора. В США проверяется также способ подбора плодов с помощью потока воздуха положительного давления/12/. Полевые опыты, проведенные в США в І98І-І982 гг. при подборе с земли австралийского ореха дали обнадеживающие результаты. Однако дальнейших сообщений о развитии этого способа подбора орехоплодных плодов с земли в журналах США нет.
Сравнительно больший эффект дает комбинация пневмотранспортера с механическим устройством в виде барабана с эластичными пальцами (рис.2.1). По этому принципу сконструированы подборщики фирмы Темперли (США). Усовершенствованная модель "Орхард 721" этой фирмы, общий вид которой показан на рис.2.2, находит применение не только в США, но и в Европе.
Подборщик "Орхард 721" самоходный. По рекламным данным, энергетическое средство, на которое навешен подборщик, после снятия подборщика может быть использовано для выполнения других работ в саду.
В передней части подборщика установлено пневматическое сопло со спиральным барабаном длиной 1,8 м, составленный из круглых резиновых ремней. В процессе работы подобранные плода и мусор разделяются на фракции.
Исследование копирующих рабочих органов подборщика яблок барабанного типа
В Горском сельскохозяйственном институте совместно с Саратовским ордена "Знак Почета" институтом механизации сельского хозяйства им.М.И.Калинина на протяжении ряда лет, при непосредственном участии автора, проводились работы по совершенствованию машины для подбора яблок с игольчатым механизмом забора плодов /33/. Пневматический игольчатый барабан, заложенный в конструкцию машины обладает рядом существенных недостатков, ограничивающих его применение в садоводческих хозяйствах. В частности, сложность в изготовлении, низкая эксплуатационная надежность и недостаточная приспо-сабливаемость к неровностям поверхности почвы.
Для выполнения программы исследований, направленных на упрощение конструкции барабана и увеличение полноты подбора плодов, в лаборатории садовых машин Горского СХИ был изготовлен подборщик яблок с игольчатым механизмом забора плодов с четырьмя типами барабанов: пневматическим, цельнометаллическим, двухсекционным и многосекционным.
Пневматический барабан представляет собой резиновый цилиндр диаметром 0,320 м, смонтированный на двух дисковых ступицах. На цилиндр устанавливаются кольца из прорезиненного ремня с укрепленными на них иглами из стальной проволоки диаметром 0,002 м при длине 0,030 м.
Цельнометаллический барабан (рис.3.1 а) образован теми же игольчатыми кольцами, закрепленными на тонкостенной трубе диаметром 0,320 м и длиной2 м. На концах барабана монтируются почвозацепы, от которых он приводится в движение.
Состояние вопроса и задачи исследований
Так как значение индекса формы плодов, выражающего отношение диаметра плода к его высоте, для наиболее распространенных сортов, в основном, незначительно отличается от единицы /40,42/, то для теоретических исследований процесса подбора яблок с земли можно рассматривать плоды как шарообразные тела.
Исследованием прочностных свойств яблок занимались: Х.А.Хачатрян, А.Ф.Ульянов, Г.П.Варламов, М.Е.Демидко, Ю.В.Ефремов, Н.Б.Клемм, В.В.Князьков, Э.Я.Якубовский, А.В.Четвертаков, Н.И.Кривцов, В.С.Заводнов, В.А.Ерофеев и др. Из зарубежных исследователей известны работы С.В.Флетчер, Н.Н.Мо-сенин, Б.Белуга, К.Нельсон, Дж.Б.Симпсон, Г.Е.Рекуглер и др.
По характеру воздействия, повреждающая сила может быть статической, динамической, прокалывающей и др.
Сведения по сопротивляемости яблок статическим нагрузкам /39,40,43,44,45,46/ говорят о том, что все авторы изучали этот вопрос путем сжатия плодов плунжерами различных сечений. По данным Н.В.Клемм, при использовании квадратного пуансона с площадью сечения размерами 5x5 мм, твердость кожицы для сортов яблок Папировка, Грушовка, Коричное, Штрей-флинг, Анис и Антоновка колебалась в пределах 0,85.. Л,24МПа. Отмечена различная твердость кожицы яблок в зависимости от места приложения нагрузки. Прочнее кожица у основания плода. Твердость кожицы зависит также и от срока хранения плодов. После четырехмесячного хранения твердость кожицы яблок снижается в два с лишним раза /45,46/. Н.П.Кривцов, исследуя сопротивляемость яблок проколу пенетрометром с диаметром пуансона 3 мм, разделил исследованные сорта яблок по прочности кожицы на 3 группы /40/. В первую группу сортов вошли плоды Папировки, Бельфлер-китайки и Мелбы со средней прочностью кожицы в пределах 1,18...1,66 МПа. Во вторую сортовую группу с прочностью кожицы в пределах 1,66...2,01 МПа вошли: Ренет шампанский, Шафран летний, Пепин лондонский, Боровинка, Джонатан, Банан зимний, Ренет ландсбергский и Кальвиль снежный. В третьей группе с прочностью кожицы в пределах 2,01...2,36МПа оказались плоды Мекинтош, Ренет Симиренко, Вагнера Призовое, Голубок Днестровский и Розмарин белый.
При использовании пуансона с площадью контакта в 25 мм сопротивление разрыву кожицы уменьшилось и для плодов третьей сортовой группы составила 1,22...1,47 МПа. Увеличение удельного сопротивления плодов разрыву кожицы с уменьшением площади наконечника пуансона, отмеченное и в других работах /47,48/, объясняется тем, что сопротивление кожицы разрыву пропорционально параметру сечения пуансона, а не его площади.
В исследованиях зарубежных авторов /49/ оптимальным диаметром пуансона считается 6 мм; в этом случае при свободном надавливании обеспечивается его полный контакт с поверхностью плода.
Анализ процесса подбора яблок с земли и задачи исследований
Подбор яблок методом сгребания предусматривает перемещение их по поверхности почвы с последующим переводом на поверхность приемного желоба. Подобранные яблоки проходят через сепарирующее устройство и загружаются в крупногабаритную тару. Конструктивная схема подборщика, яблок (рис.5.1), обоснованная в результате поисковых опытов, включает устройство для выноса яблок из приствольной полосы I - щетка с вертикальной осью вращения и подбирающий цепочно-грабельный транспортер Z -два бесконечных цепных контура, соединенных между собой граблями .
Щетка с вертикальной осью вращения, обрабатывающая межствольную полосу, выносит яблоки в зону действия цепочно-грабельного транспортера. Цепочно-грабельный транспортер, двигаясь перпендикулярно направлению движения подборщика на горизонтальном участке А и (рис.5.1), передвигает яблоки по поверхности земли к кромке приемного желоба 4. Благодаря постоянному контакту кромки приемного желоба с поверхностью почвы, яблоки отрываются от поверхности почвы и по наклонному,участку и С (рис.5.1) цепочно-грабельного транспортера поступают в тару 3.
Таким образом, для обоснования параметров подборщика яблок необходимо исследовать движение плодов в процессе сгребания и обосновать условия перехода их на поверхность приемного желоба.
Установлено, что яблоки под действием горизонтально движущихся пальцев перемещаются по поверхности почвы. Характер передвижения их зависит от направления и соотношения действующих на плод сил.
Направление действующих на плод сил в процессе сгребания зависит от конструктивного исполнения пальцев (рис.5.3). ГЗод действием эластичных пальцев яблоки могут передвигаться по схеме а,б,в (рис.5.2), а под действием шарнирных пальцев возможно их передвижение по схеме а,б и г.
Описание лабораторной установки. Программа и методика исследований
Для лабораторных исследований была использована установка (рис.6.1 и 6.2), описанная в поисковых опытах, на шарнирной раме которой посредством болтов крепится трап с поручнями для кинооператора. Над верхней ветвью цепочно-грабельного транспортера устанавливается координатная сетка и объектив I съемочной камеры. Программой исследований предусматривалось определение скорости и траектории движения яблок в процессе их сгребания, установление влияния расстояния между граблями на скорость движения плода, а также влияния плотности расположения плодов на скорость их движения в процессе сгребания /62/. Опыты проводили следующим образом: на участке длиной 10 м и шириной І м раскладывали плоды с плотностью расположения о 2 кг/м , через I м раскладывали меченые яблоки,окрашенные в белый цвет. На каждом учетном гоне раскладывали по 10 меченых яблок.
