Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 4
Глава 1. СРЕДСТВА И СПОСОБЫ МЕХАНИЗИРОВАННОЙ ПОСЛЕУБОРОЧНОЙ ОБРАБОТКИ ЯБЛОК
1.1 Анализ устройств для послеуборочной обработки яблок 8
1.2 Общие сведения о вибрационном перемещении 23
1.3 Движение продукта по инерционному транспортеру с продольным вектором перемещения 31
1.4 Типы приводов вибротранспортных машин 37
1.5 Выводы 43
1.6 Цель исследования 44
1.7 Задачи исследования 45
Глава 2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ УСТРОЙСТВА ВИБРАЦИОННОГО ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ЯБЛОК С УПРАВЛЯЕМЫМ ВЕКТОРОМ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ 46
2.1 Кинематика движения продукта по инерционному транспортеру с управляемым вектором перемещения 46
2.2 Динамика движения продукта по инерционному транспортеру с управляемым вектором перемещения 60
2.3 Режим работы инерционного транспортера с управляемым вектором перемещения 67
2.4 Выводы 68
Глава 3. ПРОГРАММА И МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРОЦЕССА ВИБРАЦИОННОГО ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ЯБЛОК
3.1 Программа исследований 70
3.2 Описание экспериментальной установки 70
3.3 Частные методики экспериментальных исследований 77
3.3.1 Методика проведения предварительного эксперимента
3.3.2 Методика исследования скорости движения яблока по инерционному транспортеру с управляемым вектором перемещения 81
3.3.3 Методика исследования процесса управления вибрационным перемещением яблока на инерционном транспортере с управляемым вектором перемещения 83
3.3.4 Методика исследования факторов, влияющих на амплитуду подбрасывания яблока при движении по инерционному транспортеру с управляемым вектором перемещения 86
Глава 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАРІИИ И ИХ АНАЛИЗ
4.1 Результаты предварительного эксперимента 89
4.2 Исследование скорости перемещения яблока при движении по вибрирующей поверхности 94
4.3 Исследование процесса управления вибрационным перемещением яблока на инерционном транспортере с управляемым вектором перемещения 97
4.4 Исследование амплитуды подбрасывания яблока при движении по инерционному транспортеру с управляемым вектором перемещения 103
4.5 Выводы 108
Глава 5. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРИМЕНЕНИЮ ИНЕРЦИОННОГО ТРАНСПОРТЕРА С УПРАВЛЯЕМЫМ ВЕКТОРОМ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ
5.1 Использование инерционного транспортера с управляемым вектором перемещения в линиях послеуборочной обработки яблок 109
5.2 Экономическая эффективность применения инерционного транспортера с управляемым вектором перемещения в линиях послеуборочной обработки яблок 116
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 128
ЛИТЕРАТУРА 130
ПРИЛОЖЕНИЯ
Введение к работе
Основная причина потерь и снижения качества плодов обусловлена механическими повреждениями, полученными при уборке и транспортировке продукции. Потери продукции от них составляют 10-20%. Механические повреждения кожицы плода способствуют проникновению имеющейся поверхностной флоры, создает микроорганизмам отличные условия для развития.
Для реализации высококачественной продукции (без повреждений поверхности кожицы, болезней) проводят ее послеуборочную обработку, которая включает в себя сортировку плодов на группы по качеству и размерам (калибрование) согласно стандартам. Обычно отбирают дефектную продукцию, которую проще выделить в движущемся потоке.
До настоящего времени как в нашей стране, так и за рубежом широко используют устройства для обработки плодов различного принципа действия, собранные в линию. Это объясняется тем, что их производительность в 3 - 5 раз выше производительности ручной обработки. Однако в линиях плоды повреждаются. Механические воздействия на плод увеличиваются, если изменяется направление его перемещения, (плоды двигаются вниз или в стороны с одной ленты транспортера на другую) возрастает количество соударений плодов друг о друга, а также о рабочий орган транспортера.
Для снижения трудозатрат автоматизируют отдельные операции обработки плодов: сортирование, калибрование, упаковку, взвешивание и т.д. Вопросам автоматизации процессов послеуборочной обработки продукции посвящены работы ученых A.M. Башилова, О.Н. Будаговской, В.В. Бычкова, А.С. Гордеева, Д.В. Гурьянова, А.С. Ильинского, Н.Н. Колчина, Н.К. Павленко, В.И. Старовойтова, А.В. Четвертакова и др. [1; 23; 44; 45; 46; 51; 93; 98; 106]
Для автоматизации процесса послеуборочной обработки применяют устройства распознавания качества и размеров плодов на основе ЭВМ, которое классифицирует яблоко по качеству (1, 2, 3 товарные сорта) и выдает управляющий сигнал на исполнительное устройство с целью перемещения его в необходимом направлении. Существующие исполнительные устройства на основе ленточных и роликовых транспортеров способны перемещать плоды потоком, имеют значительные габариты и не способны оперативно управлять отдельным яблоком.
Для автоматизированной линии необходимо создание исполнительного устройства, способного управлять движением отдельного плода. Вариант подобного исполнительного устройства можно реализовать с помощью устройства вибрационного перемещения, позволяющего управлять режимами движения плода.
Данная работа выполнена в соответствии со стратегией машинно-технологического обеспечения производства сельскохозяйственной продукции России на период до 2010 года. По плану НИР МичГАУ данная работа ведется в рамках темы "Разработка рациональной технологии использования сельскохозяйственного сырья".
Целью работы является совершенствование технологии транспортирования яблок в автоматизированных линиях послеуборочной обработки с разработкой инерционного транспортера с управляемым вектором перемещения и оптимизацией режимов его работы.
Научная новизна работы заключается в следующем:
- разработана математическая модель управления вибрационным перемещением плода;
- разработана математическая модель движения плода по инерционному транспортеру с управляемым вектором перемещения;
- получена статистическая модель направления перемещения яблока в зависимости от его массы и соотношения частот колебаний вибраторов инерционного транспортера, позволяющая определить направление движения продукта.
Практическая ценность работы. Разработано устройство вибрационного перемещения с управляемым направлением движения продукта (Патент РФ №2272774). По результатам исследований получены режимы работы инерционного транспортера с управляемым вектором перемещения, которые позволяют в реальных устройствах осуществлять пространственное перемещение продукта без механических повреждений.
Объект исследования: процесс вибрационного транспортирования яблока по инерционному транспортеру с управляемым вектором перемещения.
Предмет исследования: закономерности влияния амплитуд и частот колебаний вибраторов инерционного транспортера с управляемым вектором перемещения на направление вибрационного перемещения яблока.
Методы исследований: в работе использованы теоретические основы вибрационного перемещения продукта, методы математической статистики, теория планирования эксперимента и регрессионный анализ, методы математического анализа, методы геометрического построения и анализа, методы дифференциального и интегрального исчисления. Результаты эксперимента обрабатывались на персональном компьютере с применением пакета прикладных программ "Statistica 6.0", "Microsoft Excel 2002", "Mathcad 11.0". Обработка видео осуществлялась с помощью программ "Studio DC 10 plus", Adobe Premiere v6.0 и "Virtual Dub 1.4.7" на ПК.
На защиту выносятся:
- математическая модель управления вибрационным перемещением плода;
- математическая модель движения плода по инерционному транспортеру с управляемым вектором перемещения;
- режимы работы инерционного транспортера с управляемым вектором перемещения для яблок.
Реализация результатов работы. Теоретические и экспериментальные исследования могут быть использованы при разработке линий обработки плодов. Разработаны исходные требования на устройство управления движением плодов для линий сортировки и калибровки, принятые для использования АО "Головное специализированное конструкторское бюро по комплексам машин для механизации работ в садах, виноградниках, питомниках и ягодниках" (г. Кишинев, Республика Молдова). Теоретические и экспериментальные исследования внедрены в учебный процесс ТГТУ на кафедре "Механизация сельского хозяйства" для студентов специальности 110301 "Механизация сельского хозяйства" по дисциплине "Сельскохозяйственные машины".
Апробация работы. Результаты работы представлены на международной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов "Вклад молодых ученых в развитие аграрной науки XXI века" в РГСХА (2-3 марта 2004 г.); на международной научно-практической конференции "Достижения ученых XXI века" в ТГТУ (29-30 июля 2005 г.); на заседании секции УМО по направлениям 653900 — "Биомедицинская техника" и 553400 - "Биомедицинская инженерия" (23 сентября 2005 года). Результаты исследований содержатся в отчетах по теме научно исследовательских работ МичГАУза2003-2005г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 печатных работ, в том числе 1 патент РФ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка используемой литературы, включающего 124 наименования. Содержит 140 страниц основного текста, 63 рисунка, 26 таблиц и приложение.
