Содержание к диссертации
Введение
Перечень условных обозначений и терминов 8
Реферат 12
1 Современное состояние вопроса. Цель и задачи исследования 13
1.1 Морфобиологические особенности культуры 13
1.2 Обзор существующих технологий возделывания малины 15
1.3 Анализ конструкций машин 20
1.4 Обзор режущих аппаратов 29
1.5 Цель и задачи исследований 41
2 Теоретические исследования агрегата и его рабочих органов 43
2.1 Концепция режущего аппарата 43*
2.2 Определение конструктивных и технологических параметров дискового режущего аппарата 49
2.3 Вероятностно-статистические оценки нагруженности ножа стеблями при резке 72
2.4 Влияние динамических воздействий режущего аппарата, привода и вращающихся масс трактора на стабильность скорости резания 78
3 Разработка конструкции агрегата 94
3.1 Конструктивно - компоновочная концепция агрегата 94
3.2 Структурно - технологическая оптимизация агрегата 98
4 Экспериментальные исследования агрегата 101
4.1 Программа исследований 101
4.2 Полевые исследования стеблестоя малины 101
4.3 Лабораторный эксперимент 110
4.4 Результаты лабораторного эксперимента 123
4.5 Полевые испытания машины для ограничения высоты ряда 130
4.5.1 Методика полевых испытаний 130
4.5.2 Результаты испытаний 136
5 Экономическая эффективность агрегата для ограничения высоты ряда (обрезки) 139
Общие выводы 144
Рекомендации производству 146
Литература 147
Приложения 163
- Современное состояние вопроса. Цель и задачи исследования
- Определение конструктивных и технологических параметров дискового режущего аппарата
- Конструктивно - компоновочная концепция агрегата
- Полевые исследования стеблестоя малины
Введение к работе
Актуальность темы. Малина является одной из наиболее ценных ягодных культур. Кроме превосходного вкуса, ее ягоды обладают непревзойденными^ целебными свойствами. Однако в последние десятилетия крупное товарное производство ягод малины пришло в-России в упадок. BL связи с этим, основную массу ягод дают у нас в настоящее время личные подсобные хозяйства и дачные участки. Невозможность эффективного применения в этих условиях современных технологии ухода и защиты растений привело к тому, что при чрезмерно высокой себестоимости производства ягод, поставляемых мелкими производителями на рынок, их качество, как правило, не соответствует санитарно-гигиеническим нормам.
Российский и зарубежный опыт свидетельствуют о том, что в большинстве регионов средней полосы России при производстве ягод малины целесообразно ориентироваться на плантации пригородного типа площадью 5-10 га, сориентированные на реализацию ягод самосбором местными потребителями. Однако технологии, разработанные отечественными учеными в 80-х годах XX века для крупных производств, оказались не адекватны новым экономическим условиям. Они предполагают либо массированное привлечение сезонной рабочей силы, либо применение высокопроизводительных специализированных машин с сомнительными перспективами их окупаемости. В связи с этим, в условиях продолжающегося роста дефицита и цены рабочей силы в АПК, задачей первостепенной важности становится разработка средств механизации возделывания малины, наиболее адекватных перспективной с точки зрения экономической эффективности структуре отечественного ягодоводства.
Цель работы — заключается в том, чтобы механизировать одну из наиболее трудоемких операций по уходу за плантацией малины (ограничение высоты ряда) путем снабжения агрегата со сменными рабочими органами
обрезчиком, максимально адаптированным к условиям применения и совместимым с другими сменными узлами.
Объект исследования - агрегат со сменными рабочими органами по уходу за плантацией малины, обрезчик стеблей-, разновозрастная плантация-малины, стебли малины и технологический процесс их обрезки.
Предмет исследования — физико-механические свойства стеблестоя малины, процесс* взаимодействия режущего аппарата со стеблями при
формировке и перерезании, зависимость функционального совершенства агрегата и его экономической эффективности от конструктивно-компоновочной концепции, показатели качества обрезки.
Методика исследований. Для достижения поставленной цели и решения комплекса, сформулированных в связи с этим, задач использовались
! \
теоретические и экспериментальные методы исследований. Теоретические исследования были выполнены на основе использования методов^ классической механики, математического анализа, методов экспертных оценок и имитационного компьютерного моделирования. Теоретическим исследованиям предшествовало «подробное изучение параметров важнейшего объекта исследования — стеблестоя малины на товарной плантации.
Экспериментальные исследования включали лабораторные и полевые опыты, которым предшествовала разработка частных методик, в соответствии с общепринятыми стандартами, рекомендациями и методикой планирования многофакторного эксперимента. Усилие перерезания стеблей измеряли методом тензометрирования, с использованием современного аналогово-цифрового преобразователя. Результаты экспериментов была обработаны, при помощи пакетов стандартных компьютерных программ Statistika 6.0, Exsel 2003.
Научная новизна:
- получены многофакторные модели, характеризующие зависимость,
усилия-резания.стеблей малины и импульса силы от их диаметра и основных
параметров процесса;
- разработаны модели взаимодействия режущих, элементов и
противорезов со стеблями малины при их проводке И" перерезании, в
зависимости от расположения в ряду и пространственной ориентации
стеблей, угла наклона оси вращения режущего диска и размещения
противорезов.
- оптимизировано компоновочное решение агрегата со сменными
рабочими.органами, признанное изобретением (Пат. РФ № 2313932);
предложен активный формирователь стеблестоя малины, выращиваемойбез шпалеры (Пат. РФ№-2299555);
- оптимизировано количество и расположение противорезов.
Практическая ценность.
разработан и. испытан агрегат по уходу за плантацией малины, в максимальной степени адаптированный к условиям небольшого ягодоводческого хозяйства пригородного типа;
теоретические и практические результаты исследований могут быть использованы при обучении студентов ВУЗов инженерных специальностей;
- результаты изучения автором стеблестоя малины на товарной
плантации могут быть использованы при разработке других машин по уходу
за ней.
Апробация работы.
Результаты исследований, доложены и одобрены в 2006-2007 г.г. на заседаниях кафедры СХМ и СМ и- Ученого совета' инженерно -технологического факультета Брянской ГСХА, на межвузовских и международных научных и научно-практических конференциях в Брянской и Белгородской ГСХА и в Калужском филиале МГТУ им. Баумана. Работа
экспонировалась на Всероссийской сельскохозяйственной выставке «Золотая осень 2007», удостоена Золотой медали и Диплома первой степени выставки «Золотая осень 2006» (приложение А).
Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 6 научных работах, в том числе - две статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ, 4 - в сборниках научных работ, из которых одна работа - без' соавторов. Общий объем публикаций составляет 1,47 п. л., из которых 0,86 п. л. принадлежит лично автору. Получено два патента на изобретение № 2299555, №2313932.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов по работе, рекомендаций производству, списка литературы и приложений. Работа изложена на 162 страницах машинописного текста, содержит 21 таблицу, 48 рисунков и 16 приложений. Список используемой литературы включает в себя 179 наименований, из них 53 - на иностранных языках.
На защиту выносятся следующие научные положения:
- модель взаимодействия режущего аппарата подпорного .среза со
стеблями малины в зависимости от расположения противорезов и
пространственной ориентации стеблей;
компоновочное решение агрегата со сменными рабочими органами;
структурная схема многофункционального агрегата;
математическая модель взаимодействия ножа со стеблями малины при различных параметрах процесса;
основные конструктивные и регулировочные параметры агрегата.
Современное состояние вопроса. Цель и задачи исследования
Традиционная технология возделывания малины сформировалась путем отбора лучших агротехнических приемов в различных странах и климатических зонах за несколько столетий ее выращивания как культурного растения. Главное, что отличает ее от альтернативных технологий, появившихся в последнее десятилетие - совместное выращивание плодоносящих стеблей и молодых побегов. Ее разновидности и элементы для различных климатических условий широко известны [43, 52, 113], поэтому вместо подробного изложения отметим их главный недостаток -преобладание ручного труда при выполнении всего комплекса операций по уходу за растениями. Это, естественно, отрицательно сказывается на себестоимости ягод, уровне рентабельности и объемах производства. И не случайно, что даже в благоприятных условиях Центрально-Черноземного района уровень рентабельности производства малины составлял в 1990 году 20,6%, в то время, как на землянике - 60,5%, на смородине - 32,3%, а затраты труда на производство единицы продукции на малине в 2,5 раза превышают аналогичные показатели для смородины и 3,8 раза для земляники [54]. Это объективные данные, которые свидетельствуют о чрезвычайно высокой трудоемкости традиционной технологии возделывания малины. В связи с этим многие ученые работают над созданием альтернативных технологий, позволяющих существенно снизить трудоемкость ее возделывания и повысить рентабельность производства.
На основе экспериментальных работ установлено, что в- отсутствие молодых побегов существенно повышается продуктивность двухлетних стеблей малины [119, 121, 126, 132, 124, 125]. По данным зарубежных исследователей при двухлетней системе выращивания урожай в расчете- на 1 погонный метр и на 1 плодоносящий побег увеличивается более чем на 40% по сравнению с традиционной системой, вследствие увеличения количества ягод на один плодоносящий латералл. Масса ягоды особенно в первые годы выращивания была выше почти на 13%. Снижалось поражение -растений болезнями [154], главным; образом Didimella applanata, и вредителями [123].
Созревание ускорялось на три дня [156]. Это явление .и стало основополагающим при разработке большинства альтернативных технологий. В качестве кардинального способа решения проблемы было предложено выращивать отдельно однолетние побеги и плодоносящие стебли. Этот прием известен под названием технологии с цикличным плодоношением (с прерывистым циклом плодбношения). Причем молодые побеги и плодоносящие стебли должны быть разделены большим расстоянием, то есть выращиваться на отдельных полях. Появляющиеся же внутри рядов плодоносящих стеблей молодые побеги должны удаляться механическим [125] или.химическим [146, 123, 157] путем.
Эта технология прошла апробирование в Нечерноземье, Новосибирской области, а таюке в условиях Алтайского края, Алма-Атинской области и Украины. Единодушной поддержки она не получила. Это связано с тем, что большинство исследователей отмечают снижение урожая в пересчете на ежегодное плодоношение по сравнению с традиционным способом выращивания на 30-40% [85]. Однако зарубежные ученые акцентируют внимание не столько на снижение урожайности в« пересчете на ежегодное плодоношение, сколько на значительной экономии затрат. Так, при плодоношении через" год урожайность составила 70-75% от обычной, но благодаря увеличению массы ягод и облегчению доступа к ним, производительность труда на сборе повысилась на 10-20% в зависимости от условий! года и особенностей сорта [155]. Поэтому снижение урожайности в значительной степени компенсировалось сокращением затрат труда на уборку урожая- и обрезку; при традиционной технологии на эти операции уходит 80% всех затрат труда на выращивание малины, что составляет половину себестоимости продукции [156]. Но такой подход возможен лишь в условиях, когда чрезмерно высока цена рабочей силы, а цена ягоды низкая; В наших условиях наоборот спрос на ягоды и их рыночная цена высокие; а цена рабочей силы относительно низкая. В связи с этим рентабельность технологии циклического плодоношения- в условиях Алма-Атинской области составила 354%, а традиционной - 424% [85]. Аналогичные соотношения видимо, характерны и для других регионов. По данным НИИ садоводства Сибири, в условиях Алтайского края рентабельность малины по общепринятой технологии составила 29,5%, а по цикличной - 16,6% [31, 84]. Следовательно, для ориентации на ее широкое применение в производстве в условиях России пока нет достаточных оснований.
Последний вывод тем более актуален для небольших пригородных хозяйств, осуществляющих реализацию ягод преимущественно самосбором. Как правило, перед большинством- сборщиков не стоит задача повышения производительности труда. Они приезжают из города на плантацию отдыхать, дышать воздухом, общаться с природой, поэтому не торопятся [67, 72]. Перед такими хозяйствами чаще всего стоит проблема дефицита пригодной для выращивания малины земли, к тому же удобной для сборщиков с точки зрения транспортной доступности. В» этих условиях ежегодная стабильно высокая урожайность является главным условием успешности бизнеса.
Многочисленным зональным модификациям технологии цикличного плодоношения. свойственны те же, отмеченные выше недостатки, [150, 33, 58, 85, 31, 34, 66]. Что касается выращивания стеблей на горизонтальной-шпалере, то кроме снижения урожайности с единицы площади происходит еще и существенное удорожание самойпшалеры [53, 152, 109, 57, 114, 134, 83, 127, 98, 150, 128]. В условиях реализации большей части ягод самосбором такое удорожание не может быть признано оправданным.
Использование сортов ремонтантного типа является кардинальным решением проблемы механизации возделывания малины [29, 72, ПО, 138, 103, 111, 37, 36, 113 , 135]. Подданным американских исследователей за последние 20 лет увеличение площадей под малиной происходило, в основном, за счет ремонтантных сортов [145, 128]. В отличие оті США в Канаде ремонтантные сорта получили меньшее распространение из-за более суровых погодных условий [122]. -..
Существенным недостатком этой технологии является то, что осенний урожай наиболее известных ремонтантных сортов, как правило, составляет менее половины от летнего, формирующегося на двулетних стеблях [72]. Кроме того, спрос на рынке на осеннюю ягоду малины несопоставим с летним, поэтому, не смотря на существенную экономию трудозатрат и денежных средств на возделывание [27, 35, 130, 92, 87, 95, 96, 17, 56, 13, 14, 160, 161, 141, 143, 144, 44], данная технология актуальна преимущественно для регионов Южного Федерального округа. К тому же" существенно более высокая цена посадочного материала (в несколько раз по сравнению с обычными сортами) сводит к минимуму преимущества в" затратах на возделывание. Следует также иметь в виду, что летний сбор малины удачно совпадает с периодом массовых отпусков и каникул в ВУЗах и школах, тогда как осенью дефицит рабочей силы резко возрастает, усугубляясь, ростом потребности в сезонной рабочей силе со стороны овощеводства; плодоводства и других отраслей экономики.
Определение конструктивных и технологических параметров дискового режущего аппарата
При.обрезке ягодных кустарников?к режущим аппаратам предъявляют специфическое требование исключения (или минимизации) многократного контакта режущего, элемента- с обрезанным стеблем; что достигается особым сочетанием конструктивных и кинематических параметров аппарата; С этой целью нами были разработаны и проанализированы математические модели захвата режущим элементом и проводки к противорезам стеблей, произрастающих из разных мест основания ряда и имеющих разную ориентацию в пространстве.
К конструктивным параметрам режущего аппарата относятся: диаметр d режущего диска, количество п противорезов. К технологическим параметрам относятся: углы у установок противорезов, угол Р наклона оси диска, количество zH ножей (сегментов), угол ф защемления стебля между ножом и противорежущей-. пластиной, линейная скорость резания V1. Они должны обеспечить срезание без пропусков и повреждений всех стеблей» малины в ряду.
Оптимальные кинематические параметры привода фрезы ограничителя ширины ряда определены в [5]. Их желательно использовать и для других рабочих органов агрегата, например ограничителя высоты ряда, так как это приводит к уменьшению затрат труда, связанных с настройкой привода. Кинематические параметры привода фрезы [5]: пвом 540- обороты ВОМ трактора Т-25А, об/мин; Z, =14 - число зубьев ведущей звездочки, шт; Z2 = 32 - число зубьев ведомой звездочки, шт; U = 1,8- передаточное отношение редуктора.
В результате проведенного эксперимента определены оптимальная линейная скорость резания стеблей малины Уч=5м/с и угол q = 45 защемления стебля между ножом и противорежущей пластиной, при которых энергоемкость процесса резания минимальная (глава 4). Выдерживание оптимальной линейной скорости резания стеблей малины с неизменными выше приведенными кинематическими параметрами привода фрезы (ограничителя ширины ряда), возможно лишь за счет подбора, нужного диаметра диска ротационно-дискового режущего аппарата (ограничителя высоты ряда).
Так как обрезку производим ножами сегментного типа, а не диском, то оптимальная линейная скорость резания должна быть приложена к режущей кромке ножа, прикрепленного
Определяем необходимое количество ножей [45]. Ножи 1 и 2 (рис. 2.4) ротационно-дискового аппарата совершают сложное движение: вращаются вместе с диском (угловая скорость со) и перемещаются со скоростью VT движения машины.
Этим уравнениям соответствуют траектории АА]А2 и ЪВ{В2, между которыми лезвие ножа 1 срезает растение.
Нож 2 движется по траектории CCiC2 и ДДіДг. В зонах, где траектории крайних точек соседних ножей перекрываются, происходит повторный пробег ножом срезанной площади (заштриховано крестообразно).
Если траектория ССіС2 расположена впереди траектории ВВіВ2, то на площади ECjEi (на рисунке 2.4 заштрихована) растения не будут срезаны, что приведет к значительным повреждениям растений за счет протаскивания их по диску. К тому же длина растения увеличится после среза, и растение вновь попадет на повторный срез, приводящий к расщеплению верхушек и отмирания растений на значительную длину. При выполнении условия ОВ ОСДрис. 2.4) с известными параметрами (радиус диска, длиной ножа (сегмента) и показателем кинематического режима), получить целое значение (числа ножей) в редком случае возможно. Получаемое число zn приходится округлять в большую сторону до целого числа для выполнения условия (8). В таком случае траектории ножей будут частично перекрываться (рис. 2.5). Рисунок 2.5. - Схема перекрытия ножей.
В результате этого каждые последующие ножи 2, 3 и т. д., резание будут производить не по всей длине режущей кромки ножа /и, а на величине
Потому, что ножом 1 на величине А растения уже срезаны. Значение величины А при движении ножей по трохоиде не постоянно. Вследствие этого оптимальную линейную скорость резания целесообразно приложить не к середине режущей кромке ножа /н, а, по возможности, к середине его рабочей части /.
Конструктивно - компоновочная концепция агрегата
Предварительные: исследования позволили отобрать, технологические: операции, выполнение которых.целесообразно объединить, в рамках одного агрегата со сменными рабочими органами (ограничитель высоты стеблей, бур для изготовления скважин под установку шпалерных столбов и фреза для ограничения-ширины ряда)..
В результате всестороннего} анализа существующих и возможных конструкций. машин т на основании теоретических выкладок, т изучении физико—механических свойств стеблей, нами был разработан агрегат со сменными рабочими органами способный выполнять " разные технологическиеs операции (рис; 3Л), на который получен- патент Р;ф. №2313932 [177, 64]i При этом система подвески, агрегата должна Ьбладать; : следующим, минимальным набором; функций: -строго вертикальношеремещать бур на глубину бурения (06р 0,7 м); - дополнительно поднимать бур в транспортное положение С: обеспечением минимально допустимого дорожного просвета (расстояния до поверхности почвы не менее 0,2 м); - вводить рабочие органы в ряд и выводить их из него в поперечном направлении на 0,6 - 0,7 м; - оперативно изменять высоту обрезки в пределах 1,2-1,8 м; - привод рабочих органов - механический. .
Разработанный агрегат со сменными рабочими органами І (рис: 3.1 а б, в) включаетраму 7, выполненную в виде арки седлающей капот трактора 6 и закрепленную на рамке 5, которая присоединена к остову трактора; б. На вертикальной стойке 8 арки 7, с возможностью перемещения вдоль нее посредствам гидроцилиндра (на схеме не показан), смонтирована каретка с закрепленным на ней вертикальным брусом 16. В брусе 16 размещены втулки 17 и 18, оси которых расположены параллельно горизонтальной плоскости и сориентированы под острым углом а к продольно -вертикальной плоскости агрегата. Нижний рычаг 2 шарнирно-рычажной системы одним концом смонтирован во втулке 17, а на втором его конце посредствам рамки 19 шарнирно закреплен конический редуктор 3. Верхний рычаг 20, имеющий одинаковую с рычагом 2 длину, одним концом крепится к рамке 19, а вторым к нижнему рычагу 2. Таким образом, редуктор 3 оказывается соединенным с кареткой жестким 3-х звенником, угол установки которого по отношению к вертикали может быть изменен посредствам гидроцилиндра 9. На вертикальном валу редуктора 3 закреплен низкоскоростной ротационно-дисковый режущий аппарат подпорного резания 4, а к рамке 19 прикреплены противорезы 24. Привод представляет собой закрепленную на заднем навесном устройстве балку 21 с цепной передачей 10, соединенной карданным валом 12 с редуктором 3 и карданным валом 11с ВОМ трактора 22.
Выполнение технологической операции бурение скважин под установку шпалерных столбов обеспечивается заменой обрезчика 4 на бур (рис. 3.1 г). Один конец нижнего рычага 2 крепим во втулке 18, а конец верхнего рычага 20 крепим во втулке 17. Вторые концы рычагов 2 и 20 уже прикреплены к рамке 19. Таким образом, редуктор 3 оказывается соединенным с кареткой параллелограммным механизмом. При этом остальная конструкция машины и ее привод остаются прежним, как указано выше [62, 65, 69, 177].
При неизменном расположении несущих элементов и деталей привода, агрегат может быть использован для обработки почвы с боков рядов малины и в прикустовой зоне раскидистых кустов смородины (рис. 3.1 д, е). Для этого достаточно редуктор 3 соединить телескопическим карданным валом 14 с ротором фрезы 15. Вынос редуктора 3 и его крепежных элементов из зоны кроны куста смородины уменьшает вероятность ее повреждения и осыпания ягод при последней обработке перед уборкой урожая.
Машина с ограничителем ширины ряда (рис. 3.1) работает следующим образом. При въезде в междурядье рукоять 25 и ротором 15 опускается гидроцилиндром 9 в исходное положение (до соприкосновения ножей ротора 15 с поверхностью почвы), включается В ОМ и соответствующий золотник гидрораспределителя трактора 6 устанавливается в плавающее положение. Ножи вращающегося ротора 15 заглубляются в почву до упора в ее поверхность опорных колес ограничителя (на схеме не показаны). Агрегат движется вдоль ряда малины, рыхля почву, вырезает и отбрасывает в сторону междурядья сорняки и выходящие за пределы его оптимальной ширины стебли малины.
При обрезке машина работает следующим образом (рис. 2.17 а, б, в). Шарнирно-рычажная система соединяется в жесткий треугольник и присоединяется одним концом через посредство втулки 17 к вертикальной стойке 16, что позволяет устанавливать рабочий орган 4 (диск с ножами) большого диаметра. К рамке 19 прикреплены противорезы 24, которые способствуют поддерживанию растений при срезе. Левый противорез выполняет функцию пассивного формирователя ряда. Справа роль активного формирователя ряда выполняют ножи дискового режущего аппарата (обрезчика 4). Во время движения агрегата производится захват растений по всей ширине ряда 23 и их обрезка ножами на противорезах 24. Оперативное изменение высоты обрезки осуществляется перемещением каретки 1 по вертикальной стойке 8 с помощью гидроцилиндра (на схеме не показан). При встрече обрезчика 4 со шпалерным столбом (на схеме не показан) вывод его из ряда при неизменном положении каретки 1 на вертикальной стойке 8 и ввод его в ряд осуществляется с помощью гидроцилиндра 9.
Полевые исследования стеблестоя малины
Изучение физико-механических свойств стеблей и габитуса ряда малины связано с получением данных, необходимых для обоснования компоновочного решения агрегата по уходу за плантацией и основных параметров его режущего аппарата.
Исследование проводилось на плантации малины. Она разбита на участки, отличающиеся сортовым составом и возрастом1 растений, высаженных в виде лент, с шириной междурядий 3 метра.
Исследовали участки малины сорта Гусар двух, трех и шестилетнего возраста [101]. В каждой возрастной группе выбрано одинаковое количество рядов, которые были разбиты на делянки длиной 2 метра. Методом случайных чисел в каждой возрастной группе выбрано по 15 делянок [28]. На каждой делянке определялись: 1) высота растений; 2) толщина стеблей (диаметр) на разной высоте растений; 3) число стеблей; 4) ширина ряда в основании и на разной высоте.
Важнейшим показателем, характеризующим габитус ленты стеблей, является средняя ширина ряда на высотах 0, 1,2, 1,4, 1,6, 1,8 м равная 0,3, 0,46, 0,62, 0,77, 0,97 м, соответственно (таб. 4.1). В том случае, когда ширина ряда на высоте установки режущего аппарата выходит за рекомендованные агротехническими требованиями пределы, становится целесообразным снабжения обрезчика активным формирователем. Особенно это важно при отсутствии шпалеры, при технологии циклического плодоношения и при выращивании ремонтантных сортов. Вариант машины, оборудованный . 1 активным формирователем, защищен патентом РФ № 2299555 [175].
Стебли, имеющие длину меньше 1,2 м, не учитывались. Это обусловлено тем, что такие стебли- сорта Гусар, практически не плодоносят, и подлежат удалению.
Полученные данные были сведены в таблицы В.1-В.З (приложение В) и обработаны методом дисперсионного анализа на ПЭВМ (приложение Г). Проверялась нулевая гипотеза о равенстве групповых средних (в разных группах) для высоты растений и толщины стеблей на разной их высоте при уровне значимости 0,05. При этом предполагаем, что выборки извлечены из нормальных совокупностей с одинаковыми дисперсиями.
Результаты анализа показали (приложение Г), что расчетный критерий Фишера больше критического-для общей высоты растений, а также и для толщины стеблей на высоте 1,2 и 1,4 м. Следовательно, нулевая гипотеза о равенстве групповых средних отвергается. Другими словами, групповые средние «в целом» различаются значимо.
Для толщины стеблей на высоте 1,6 и 1,8 м расчетный критерий Фишера меньше критического, следовательно, нулевая гипотеза о равенстве групповых средних принимается. Групповые средние «в целом» различаются незначимо.
Наличие существенных различий групповых средних по общей высоте растений свидетельствуют о необходимости обеспечения для агрегата возможности оперативно- изменять высоту обрезки даже при работе на разновозрастных участках одного сорта. Использование агрегата на плантации малины иного сортового состава, усиливает значимость наличия такой, возможности. Это обусловлено тем, что длина стебля (в зависимости от сорта и от благоприятных климатических условий) может варьировать в пределах от 1,2 м до 2,5 м.
Литературные источники [77, 68] указывают на то, что максимальная высота обрезки не должна превышать 1,8 м. В частности, это обусловлено необходимостью обеспечения возможности применения для уборки ягод малиноуборочного комбайна. Но даже в небольших хозяйствах, где уборка урожая производится вручную, высота обрезки влияет на производительность сборщиков и потери ягод, так как рост человека, в основном, не превышаем 1,8 м. Чрезмерное увеличение высоты стеблестоя, вызывает неудобства при сборе ягод, и быструю утомляемость сборщиков.
Исследование групповых средних диаметра стеблей на разных высотах, обусловлено необходимостью точного определения уровней варьирования этого фактора при планировании эксперимента по изучению усилия необходимого для их перерезания. Выбор нижнего уровня варьирования обусловлен тем, что максимальная высота установки режущего аппарата равна 1,8 м. На этой высоте групповые средние диаметра (толщины) по разным возрастным группам различается незначимо. В среднем она составила 0,0044 м. Выбор верхнего уровня варьирования обусловлен минимальной высотой установки режущего аппарата равной 1,2 м. Групповые средние диаметра- (толщины) по разным возрастным группам на этой высоте различаются значимо. Выбор верхнего уровня варьирования фактора обусловлен максимальной толщиной стеблей, наиболее часто встречающейся- на этой высоте установки режущего аппарата в разных возрастных группах. В среднем диаметр находится в пределах 0,01 м.
Исследование толщины (диаметра) стеблей на разных высотах (1,2, 1,4, 1,6, 1,8 м) позволяет получить математическую модель зависимости толщины стеблей от их высоты. Полученная математическая модель в абсолютных величинах обладала недостаточным уровнем адекватности, о чем свидетельствует большой коэффициент вариации в среднем равный 36%. Более адекватная модель была получена, за счет перехода к относительной высоте стеблей. Для этого- каждый уровень варьирования высоты, на которой производилось измерение диаметра стебля (1,2, 1,4, 1,6, 1,8 м) поделили на его максимальную высоту. Полученные данные сведены в таблицу Д.1 (приложение Д) и построен график изменения толщины стеблей от их относительной высоты (рис. 2.1), а так же получена их математическая модель с коэффициентом детерминации R = 0,86.
