автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.04, диссертация на тему:Разработка и обоснование параметров бесконтактной следящей системы устройств для обработки рядов многолетних насаждений

МИНИСТЕРСТВО АВТОМОБИЛЬНОГО И СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО МАШИНОСТРОЕНИЯ СССР

НАУЧН0-ПР0ИЗВ0ДС1ВЕНН0Е ОБЪЕДИНЕНИЕ "АРМСЕЛЬХОЗМЕХАНИЗАИИЯ"

РАЗРАБОТКА И ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ БЕСКОНТАКТНОЙ СЛЕДЯЩЕЙ СИСТЕМЫ УСТРОЙСТВ ДЛЯ ОБРАБОТКИ РЯДОВ МНОГОЛЕТНИХ НАСА1ДЕНИЙ

Специальность 05.20.04 - сельскохозяйственные и гидромелиоративные машины

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

На правах рукописи

ПОГОСЯН ПЕТР КАРЕНОВИЧ

УДК 631.316.4:631.319(088.8)

Ереван - 1991

//.'и * о

г \ :- ^

Работа выполнена в Армянском научно-исследовательском институте механизации и электрификации сельского хозяйства НПО "Арм-сельхозмеханизация".

Научный руководитель - член-корреспондзнт АН РА,

доктор технических неук, профессор Александрян К.В.

Официальные оппоненты - член-корреспондент АН РА,

доктор технических наук, профессор Терзян A.A.

- кандидат технических неук, доцент Матэвосян A.A.

Ведущее предприятие - научно-производственное объединение

"Сады Кубани"

Защита диссертации состоится " ^ " 1991 г.

в /О чесов на заседании специализированного совета Д 132.03.01 по защите диссертаций на соискание у?еной степени доктора наук при научно-производственном объединении "Армсельхозмеханизация" по адресу: 378418, Республика Армения, Наирийский район, пос.Про-шян, НПО "Армсельхозмеханизация".

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке объединения.

Автореферат разослан 1991 г.

Ученый секретарь специализированного совета кандидат технических наук, старший научный сотрудник ХУ--У • А.Г.Агаджанян

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В системе мероприятий, направленных на по-лучениз высококачественных и стабильных урожаев многолетних культур, важная роль отводится возделыванию почвы, основной целью которой является улучшение ее структуры, физических свойств, активизация биологических процессов, улучшение водно-воздушного и питательного режима, защита почвы от эрозии и очищение от сорной растительности.

Таким образом, создаются оптимальные условия активной жизнедеятельности корневой системы и насаждения в целом, при котором наиболее полно будут реализоваться его потенциальные возможности полноценного плодоношения.Для создания благоприятных условий развития корневой системы, необходимо особое внимание уделять обработке почвы в межствольных полосах, особенно молодых садов и виноградников .

Основным недостатком существующих ныне средств механизации для обработки почвы в рядах промышленных садов и виноградников является недостаточно высокая степень уничтожения сорной растительности в околоштамбовой зоне, большой процонт повреждаемости растений (из-за контакта сигнального щупа со штамбом) и невозможность их использования в молодых садах и виноградниках без подготови-телншх.трудоемких и непроизводительных мероприятий (изготовлениз, транспортировка и установка кольев).

Существующие сигнальные и следящие системк не в состоянии обходить смеще.чныг от оси ряда деровья и кусты вследствии недостаточной точности действия сигнального супа, наносят существенные повреждения штамбу насаждения, не обеспечивают требуемую длительность действия исполнительного механизма при различных скоростях движения.

В связи с этим, исследования по изысканию способов обхода рабочим органом штамба дерева таким образом, чтобы свести к минимуму площадь необрабатываемой зоны и при различных скоростях движения полностью исключить возможность травмирования растений, проводить операции по межствольнсй обработке почвы в молод] :х садпх и виноградниках без предварительных мероприятий, обеспечить своевременный обход рабочим органом смещенных от оси ряда насаждений, являются актуальными и имеют как научное, так и народнохозяйственное значение.

Цепь и задачи исследований. Цепью настоящей работы является рзработка и исследование бесконтактной следящей системы с использованием метода ультразвуковой локации для управления процессом сбхода рабочими органами штамбов многолетних насаждений, обоснование ее параметров и режимов работы. В соответствии с поставленной целью выдвинуты следующие задачи исследований:

- разработка рациональной схемь; бесконтактной следяквдй системы, с использованием метода ультразвуковой локации;

- обоснование параметров бесконтактной следящей системы с ис-пстьзованием метода ультразвуковой локации и определение их влияния на рекимы работы;

- определение влияния параметров и режимов работы бесконтактной следящем системы на качественна показатели технологического процесса;

- определение технико-экономической эффективности экспериментального образца бесконтактной следящей системы в сравнении с серийным.

Объекты исследований. При разработке и обосновании параметров бесконтактной следящей системы управления обходом рабочих органов штамбов многолетних насаждений объектами исследований являлись:

- лабораторный стенд бесконтактной следящей системы;

- экспериментальный образец бесконтактной следящей системы, установленный на фрезе ФА-125 (Болгария).

Методика исследований. Програта и методика проведения исследований базировались на основе теоретических выкладок и рассуждений с учеток агротехнических, технологических и конструктивных требований, предъявляемых к рассматриваемому процессу.

Теоретические исследования проводились с применением положений математического анализа и аналитической геометрии.

В экспериментальных исследованиях применялись методы электрических измерений, результаты которых обрабатывались методами математической статистики на ПМК МК-52, ЭЦВМ "Наири-2" и ПК "Криста-2".

Научная новизна. На основании проведенных теоретических и экспериментальных исследований разработвна конструкция бесконтактной следящей системы, новизна которой подтверждена решением о выдаче авторского свидетельстве по заявке № 4896158/15, определены и обоснованы основные электрические и конструктивные параметры, выявлены качественные эксплуатационные показатели ребс(ты системы.

Реализация результатов исследований. По результатам проведенных исследований в НПО "Армсельхозмеханизация" разработано и утверждено техническое задание на бесконтактную следящуо систему БСС-1, изготовлен образец, прошедший, совместно с фрезой ФА-125 функциональные испытания в полновозрастных и молодых плодовых насаждениях в равнинных и горных условиях АПК-Иваного и г.Елена (Болгария), а также Государственные испытания на Армянской КИС и рекомендован к серийному производству.

Результаты проведенных исследований принята я согласовании ТИССМ г.Русе (Болгария) с целью серийного производства.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на заседаниях ученого совета НПО "Арм-сельхозмехвнизация", на научной конференции молодых ученых в ВНИИВВкП РА, на заседаниях технического совета ТЙССМ г.Русе (Бол-, гария в период 1987-1991 гг.

Публикация результатов исследований. По результатам диссертационной работы опубликованы три научные статьи, получено ресенне э выдаче авторского свидетельства по заявке А896193/Т5.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения,четырех глав, общих выводоз и рекомендаций, библиографии из 133 на;-ченований, 21 из которых на ипостраны-.х языках. Работа излозена ча 177 страницах машинописного тексте и содержит б таблиц, 37 ризу н ков и 9 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении изложена актуальность работы и приведены основное положения, выносимые на защиту.

В первой главе на основе изучения отечественно? и зарубежно4 5аучно-техничес;юй литературы дан критический анализ с.уцествугг/х ¡пособов и технических средств для обработки почвы в рядах многе-[етних насаждении существующих, сигнальных и следящих устройств ;ля обхода рабочим органом штамба. Сформулированы цель и задачи ^следований.

Механизация и автоматизация межствольной обработки почвы в :адах, виноградниках и других многолетних насаждениях - задача, ;ля разрешения которой разработано большое количество различных фиспзсоблений к машинам для междурядной обработки или самостоя-■ельных рабочих органов.

Исследованию технологического процесса обработки почвы меж-ствоиьных пространств, обхода рабочими органами штамбов насаждений посвящены работы Дуная Л.Б., Данилевича Г.И., Хилицкого Я.5., Паламарчука Г.Д., Саакяна Э.А., Смелянского Н.Л. и др'.

Существующие орудия для обработки межствольных полос многолетних насаждений по использованию анергии двигателя трактора можно разделить на пассивные, комбинированные и активные. Машины с активным рабочим органом более интенсивно обрабатывают почву, оставляют наименьшую необрабатываемую зону в приствольной полосе, хорошо уничтожают сорную растительность, а управление рабочим органом осуществляется с наибольшей эффективностью.

По принципу обхода штамба приспособления для обработки почвы в мвжствольных полосах можно разделить на две группы:

- с контактом рабочего органа или жестко связанного с ним щупа со штамбом дерева;

- без контакта рабочего органа или жестко связанного с ним щупа со штамбом дерева.

При проведении межствольной обработки почвы в молодых плодовых садах с помощью'устройств со следящими системами, снабженными контактными щупами, возникает необходимость установки возле каждого деревв или куста деревянных кольев.

Установка деревянных кольев - это трудоемкая и маломеханизированная технологическая операция. Кроме того, на работу системы, оборудованной сигнальным щупом, в значительной степени оказывает влияние точность посадки культурных растений и величина смещений относительно оси ряда, а также отклонение сельскохозяйственного агрегата от прямолинейности движения. Широкая практика применения таких систем выявила, однако, ряд существенных недостатков как конструктивного, так и эксплуатационного характера. В частности, большой процент повреждаемости штамбов растений из-за ограниченного перемещения щупа в горизонтальном направлении или большого усилия последнего на штамб, несоразмерность времени контакта щупа и длительности действия исполнительного механизма при различных скоростях движения.

Исходя из вышеизложенного, можно заключить, что управление процессом обхода рабочими органами штамбов многолетних насаждений посредством автоматических следящих систем, действующих без какого-либо контакта со штамбом, представляется более целесообразным. При этом, системы к устройства, основанные на принципа ультразву-

новой эхо-локации, обладают высокой помехоустойчивостью к внешний воздействиям, их работоспособность в меньшей степени обусловлена скоростью движения агрегата и удаленностью от ряда насаждений, а также обладают устойчивой чувствительностью даже при появлении в зоне распространения ультразвукового луча фона, обусловленного проведением технологической операции.

Анализ состояния вопроса обработки межствольных полос и управления рабочими органами при обходе штамбов при проведении технологических операций в рядах многолетних насаждений показал следующее :

- технические средства для обработки межствольных полос с активными рабочими органами интенсивно обрабатывают почву и хорошо уничтожают сорную растительность;

- применение существующих- средств механизации обхода рабочим органон штамба дерева или куста, при котором срабатывание исполнительного механизма происходит в результате контакта со штамбом сигнального элемента-щупа, приводит к повреждаемости ствола, несоразмерности времени контакта щупа и длительности действия исполнительного механизма при различных скоростях движения;

- автоматические бесконтактные следящие системы управления процессом обхода рабочего органа итамбов многолетних насаждений, основанные на принципе ультразвуковой эхо-локации, способгы распознавать ббьект без какого-либо контакта с ним, Исключать повреждение штамба и таким образом осуществлять проведение технологических операций в молодых садвх и•виноградниках;

- система, действующие по принципу контакта со штамбом дерева или куста с целью управления рабочими органами при-осуществлении технологических операций в многолетних насаждениях, достаточно изучены, однако вопросы управления процессом включения в действие исполнительного механизма посредством автоматических следящих систем , действующи вез какого-либо контакта со стволом насаждений, разработки соответствующих систем и обоснования их рациональных параметров, практически не исследованы.

Во дторой главе приведено теоретическое обоснование технологической схемы и рациональных параметров бесконтактной следящей системы, определена конфигурация и площадь защитной зоны в околоштамбовом пространстве.

- Основные требования, предъявляемые к бесконтактным следящим системам, заключаются.в обеспечении непосредственной взаимосвязи

момента включения и длительности действия исполнительного механизма управления рабочими органами при различных скоростях движения сельскохозяйственного агрогата «'различной величине перекрытия рабочим органом оси ряда насаждений с целью получения стабильной минимальной необработанной зоны в околоштамбовом пространстве, удовлетворяющей агротехническим требованиям.

В соответствии с предъявленными требованиями была разработана схоме бесконтактной следящей системы, основанная на принципе ультразвуковой эхо-локации, состоящей из двух эхо-локаторов,установленных под углами об и Р к оси ряда насаждений (рисЛ),связанных посредством электрогидрозолотника с исполнительным механизмом рабочих органов.

Эхо-локаторы состоят из излучателя, работающего в режиме постоянного возбуждения на соответствующей резонансной частоте,приёмника, настроенного на даннув частоту и работающего в режиме постоянного приема, усилителя сигнала и блока переключений.

Существенным фактором, определяющим работоспособность эхолокаторов, является расстояние вд между излучателем и приёмником, характеризующее получение оптимального зхо-сигнала на входе приёмника. Данная величина является функцией параметров, определяемых выполнением данной технологической операции:

п \/тах

4 * ~- ' (1)

где ~ максимальное расстояние, пройденное ультразвуковой

волной, м

У/таг - максимальная скорость передвижения сельскохозяйственного агрегата, м/с - скорость распространения звука в воздухе, З'Л м/с.

Требования, предъявляемые к бесконтактной следящей системе, будут обеспечены в том случае, если пр. соответствующем подборе параметров сС, ) Ц,р и £г (рис.1) обход штамба рабо-

чим органов будет происходить по заданной траектории, независимо от величинь перекрытия и наличия сметаний растений от оси ряда.

Определим траекторию движения рабочего органа с учетом кинематических характеристик используемого гидроцклиндра, работа которого осуществляется в два этапа: 1-й этап характеризует неравномерный характер движения штока с.ускорением Л , 2-й - равномерный, со скоростью У0 . Величина ускорения штока гидроцилиндра

у

Рис Л. Схема к определению параметров бесконтактной следяией сйстеьгы.

на первом этапе его работы определится из выражения

2£г

а =

(2)

■л -

где - С г ~ длина ходе штока гидроцилиндра, м; ¿^ - время движения штока-с ускорением, с; ¿п - время срабатывания гидроцилиндра, с. Уравнение движения рабочего органа при его выводе из ряда можно представить в виде

и а(Х11-С) . аЫх-сХ^) Г

*=2Уг V '

(3)

где С - величина, определяющая момент начала обхода штамба дерева или расстояние от оси штамба до рабочего органа в момент срабатывания гидроцилиндра, м; Л^ - текущая координата положения рабочего органа в процессе обхода,, м; Х^ - текущая координата положение рабочего органа при движении штока гидроцилиндра с ускорением, м; - величина перекрытия рабочим органом оси ряда насаж-

дений, к. При этом траектория движения рабочего органа не должна пересекать ограничивающую защитную зону кривую:

Уравнение заданной траектории вывода рабочего органа из ряда ииеет вид:

Г(а(XI -X/. <и) 2-Хш'- 1/^Г/. м) г, ~

У<.Г-/**-**„)-+ # для 1-го этапа

(5)

/

для 2-го этапа

где Хмн - координата точки касания кривой траектории движения рабочего оргвна с ограничивающей защитную зону кривой при движении штока гидроцилиндра с ускорением, м; Х^2К - координата точки касания при равномерном движении штока, м.

Траектория ввода рабочего органа в зону запишется в виде:

аЫ1-Хо + &)2. ..

Ъ-фх^Ъ'ф(1-е) ' 161

где ХогУо - координаты точки предельного вывода рабочего органа, м; Е> - ширина между задней и передней кромками фрезы, м.

По полученным уравнениям произведены теоретические расчеты соответствующих параметров при различных скоростях движения агрегата V ={1.0; 0,8; 0,6^ м/с и величине перекрытия рабочим органом оси ряда насаждений - § , на основе чего построены графики траекторий обхода штамба дерева рабочим органом, представленные на рис.2.

Как показали расчеты, в зависимости от скорости движения углы оС и р> изменяются соответственно от 44,13° и 70,80° при

Рис.2. Траектории обхода штамба рабочим органом:

а) У= 1,0 м/с; б) У= 0,8 м/с; в) У= 0,6 и/с.

У= 0,6 м/с до 29,9]?и 77,64° при У' = 1,0 м/с. В этом яа интервале скоростей величина £о изменяется от Г, 10 м до 1,61 м.

Площадь необработанной зоны в околоштамбовом пространстве представляет собой удвоенную сушу площадей, образуемых отрезками кривых траекторий Р(Х$ - вывода по первому участку, /&) -вывода по второму участку, ' (?{х)~ перемещения вдоль оси ряда, (Г(Х) - ввода по первому участку, 1/(Х) - ввода по второму уча-

сгку и осью ряда.

я, Iх'

у + ¿> I , (7)

6 ^ и,

*3

е4+е,+е*+§ , ))

I

X*

X

¿у, об

5 6(*Ух=аЫгХ;

(8)

(9)"

СЮ)

(II)

где - расстояние от оси установки эхо-локаторов до"торца фрезы в ее полностью выведенном состоянии, и; ^ - радиус минимально допустимой приствольной зоны, и; - расстояние от кромки рабочего органа до оси ряда при максимальной величине перекрытия 'рабочим органон оси ряда насаждений, м; - радиус штамба обрабатываемых многолетних насаждений, м; /Хтах/ - максимальное расстояние, пройденное фрезой с момента начала вывода до лоыента. начала ввода, п.

На основании полученных выражений для расчета площадей, а также уравнений, определяющих координаты точек соответствующих . интервалов, была составлена программа для расчыа площади необработанной приствольной зоны с шагом с^ = 0,01 м, по всей области изменения величины перекрытия рабочим органом оси ряда. По полученным данным построены графики зависимости необработанной площади околоштамбового пространства от величины перекрытия рабочим органом оси ряда насаждений О при различных скоростях.движения сельскохозяйственного агрегата (рис.3).

Рис.3. Зависимость от при различных V :, I - V = 1,0 м/с; 2 V = 0,8 м/с; . 3 - V = 0,6 м/с.

Как видно из графика, изменение"величины перекрытия сГ* от О до 0,2 и не оказывает существенного влияния на площадь получаемой зовы, а вместе с тем - и на качество проводимой операции.Причем, наиболее стабильная работа системы наблюдается при максимальной скорости движения V = 1,0 м/с. При изменении же скорости от 0,6 до 0 м/с для сГ = 0 и <Г= 0,2 м величина площади необработанной зоны составляет в среднем 0,1068 м^ и 0,0916 м^ при коэффициентах вариации Ъ,7% и 10,3^ соответственно, что указывает на незначительное влияние скорости на значение получаемой площади, особенно при величине перекрытия меньшей ^ , где коэффициент вариации составляет. 3,8^.

Следовательно, в интервале изменений величины перекрытия оси ряда насаждений, не превышающего 0,2 ы, что соответствует характеру проводимой операции, и в диапазоне скоростей V = 0,6... 1,0 н/с, бесконтактная система в полной мере осуществляет процесс слежения, обеспечивая тем самым необходимую площадь необрабатываемой зоны, величина которой в рассматриваемом диапазоне остается практически неизменной.

Таким образом, исходя из вышеизложенного, можно отметить,что параметры бесконтактной следящей системы позволяют обеспечить процесс управления обходом рабочим органом птамбов насаждений, независимо от скорости передвижения сельскохозяйственного агрегата в пределах 1,0 м/с и величины перекрытия рабочим органом оси ряда насаждений в интервале от 0 до 0,2 м при полном соответствии агротехническим требованиям выполняемой технологической операции, а так;?.е избежать, при величине перекрытия превышающей 0,2 н, прохождения рабочего органа штамбе на расстоянии меньшем, чем минимально допустимое.

В третьей главе диссертации приведены программа и методика экспериментальных исследований, которые включали лабораторные и палевые исследования. Экспериментальные исследования проводились с цель*: подтверждения достоверности теоретических исследований, обос^гания параметров бесконтактной следящей системы и качественных параметров работы фрезы 9А-125, оборудованной бесконтактной следящей системой по следующей программе:

- определение рабочей частоты эхо-локатора;

- опредгление геометрической зоны чувствительности акустической диаграммы направленности эхо-локатора;

- определение конструктивных параметров эхо-локатора;

- определение порога чувствительности эхо-локатора в зависимости от расстояния до объекта обнаружения, его размеров и угла наклона относительно акустического луча;

- определение рационального диапазона скоростей перемещения эхо-локатора относительно объекта обнаружения;

- определение влияния параметров бесконтактной следящей систем-: на пло:.;адь необработанной зоны вокруг штамба.

Объектом экспериментов являлигл лабораторный стенд с эхо-локаторами и экспериментальный образец бесконтактной следящей системы, установленной на ]>резе болгарского производства ОА-125, агре-гатируемой с тракторами класса 10 кН.

Полевые экспериментальные исследования проводились как в молодых, так и в полновозрастных садах совхозов Оганаван и Карби

Экспериментальный образец (рис.А) состоит из основной стойки с втулкой, куда вставляется малая стойка с рамой, прорезиненовых, изолирующих помехи, платформ, ультразвуковых излучателей, приёмников, фиксирующих болтов, гкдроэлектрозолотника, электрических и гидравлически* коммуникаций.

В качестве чувствительных акустических элементов применены пьезокеракические маломощные преобразователи с рабочей частотой 32 кГц. Задавший генератор собран по схеме несимметричного мультивибратора, частотозадающей цепью которого является пьезокерамичес-кий элемент.

Обработка результатов экспериментальных исследований проводилась методами математической статистики на ГШ МК-52 и ПК "Криста^ 2", в которые вводились соответствующие программы.

В четвертой главе диссертации приведены результаты экспериментальных исследований по уточнению основных параметров бесконтактной следящей системы, режимных и качественных показателей работы фрезы, оборудованной бесконтактной следящей системой.

Основными факторами, влияющими на работоспособность эхо-локатора и электрическую схему, являются дальность распространения ,

Аштаракского района

Рис.4. Бесконтактная следящая система.

относительная влажность воздуха С , температура воздуха , а также ширина диаграммы направленности , определяющая чув-

ствительную зону по ходу движения эхо-локаторов.

Одним из основных факторов, влияющих на величину эхо-сигнала, является дальность действия эхо-локатора £ , обусловленная волновым сопротивлением среды - в данном случае воздуха. Опыты показали, что с увеличением дальности £ величина отраженного от штамба сигнала падает. Так, при частоте, равной 60 кГц, с увеличением дальности/ -от 0,2 м до 1,0 м величина отраженного сигнала 2/г падает с 0,95В до 0,2В. Кроме того, с увеличением частоты ^ дальность распространения акустического луча, а значит и величина эхо-сигнала, существенно снижаются. При удаленности,равной 1,0 м падение величины эхо-сигнала носит наиболее интенсивный характер и уже при частоте, равной 66 кГц, величина эхо-сигнала принимает значение, соответствующее пороговой величине =0,1В, ниже которой усилитель приёмника не способен реагировать. Было также усыновлено, что с увеличением температуры и влажности воздуха величина Уг падает, однако характер спада и его интенсивность для различных частот неодинаковые.

Эксперименты по определению, диаграммы направленности акустической волны излучателя показали, что с увеличением частоты излучения ширина акустической чувствительности зоны уменьшается. Так, при частоте 100 кГц на расстоянии 0,45 м ширина пучка составляет 0,1 ы, тогда как на частоте 25 кГц рна принимает значение, равное 0,27 м.

Таким образом, исходя из.условия стабильности работы и.надежного распознавания штамбов растений в полевых условиях, рациональными значениями рабочей частоты зхо-локаторов являются ^ =28... 45 кГц или, соответственно, значения длины ультразвуковой волны равные Л = 1,2...О,76 см.

С целью определения возможностей эхо-локатора произведены эксперименты по определению зависимости'чувствительности 2/г эхо-локатора от скорости движения сельскохозяйственного агрегата при различных диаметрах штамба дерева. Результаты экспериментальных исследований показали (рис.5), что при повышении скорости движения чувствительность падает тем больше, чем меньше диаметр штамба дерева. Причем* в диапазоне скоростей до 1,0 м/с наблюдается наиболее стабильный режим работы эхо-локаторов.

Технологические показатели процесса обхода рабочим органом

з *

! г V \ X \

°-6 1,0 V, „.!■

Рис.5. Зависимость ^ от V при различных диаметрах атамба.

I - сС = 0,0125 м; 2 - сС = 0,02 м; 3 - ¿^ = 0,03 м; 4 - ¿2' = 0,04 м.

штамба обусловлены, в первую очередь, стабильностью работы эхо-локаторов бесконтактной следящей системы, а именно, исключением возможности ложного срабатывания и безопибочнкм распознаванием объекта (атамба дерева, шпалерного столба).

Для определения зависимости технологических показателей выполняемой операции от основных параметров бесконтактной следящей системы были проведены экспериментальные исследования по определению среднего значения площади необработанной зоны 3ср > минимального расстояния'' ¿т/о от рабочего органа до птамба дерева при обходе и коэффициента вариации ^ , характеризующего степень слежения системы (устойчивость), в зависимости от изменения углов направленности осей акустических характеристик сС и $ относительно оси ряда насаждений, расстояния от каждого эуо-локэ-тора до рабочего органа Л / и Л г , а также скорости движения сельскохозяйственного агрегата. Установлено, что наиболее целесообразным является проведение технологической операции на повышенных скоростях V =-1,03 м/с, где средняя площадь необработанной зоны поставляет 0,114...О,119 м^ при коэффициенте вариации 5,97... 8,32%. При этом углы оС и ^/3 должны быть равны соответственно

30° и 78°, а величины Л0 и - т»61 м и 0,31 м.

Нр основании проведенных теоретических и экспериментальных исследований были внесены изменения в конструкцию бесконтактной следяще!» системы. Доработанное приспособление БСС-1 для управления обходом рабочими органами штамбов многолетних насаждений успешно продли хозяйственные испытания.

Ис"':тания проводились б молодых насаждениях в равнинных и горних условиях АПК-Иваново и г.Елене (Болгария), а также в фруктовых садах Агрофирмы "Напри" Наирийского района.

Бесконтактная следящая система БСС-1 прошла государственные испытания, рекомендована к серийному производству и в настоящее время находится в стадии согласования с ТИССМ г.Русе (Болгария) с целью серийного производства.

В заключении главы приведен технико-экономический паспорт БСС-1, годовой экономический эффект от внедрения которой составляет 22Ю руб, при снижении затрат труда на 66,6% и пряных издержек-на 66,12?..

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

Проведенные теоретические и экспериментальные исследования позвсгкят сделать следующие выводы и рекомендации.

1. Одлим из наиболее перспективных способов управления процесс-.:,; обхода рабочим органом штамбов насаждений с целью проведения технологической операции обработки межствольных полос в рядах мног: штних насаждений является применение автоматических следящих систем, способных распознавать объект (штамб насаждения, куст, шпалерный столб) без какого-либо контакта с последним, что позволяет исключить повреждение насаждений и использовать данную систему в молодых садах и виноградниках без проведения предварительных, трудоемких и непроизводительных мероприятий.

2. Требованиям к выполнению процесса обхода рабочим органом штамба насаждения без какого-либо контакта с последним* в наибольшей степени, отвечает использование в качестве чувствительного элемента ультразвукового датчика, основанного на принципе охо-ло-кьции. При обходе рабочим органом штамба должно соблюдаться постав-•ленноо ограничение, при котором необходимо обеспечить минимальную защитную зоьу вокруг штамба, т.е. кривая траектории движения рабочего срггна агрегата не должна пересекать замкнутую кривую, огра-ничивиющую защитную зону.

3. Осн: •пныэ параметры бесконтактной следящей системы обусловлены быстродействием исполнительного механизма, скоростью движения сельскохозяйственного агрегата и величиной перекрытия рабочим органом оси ряда насаждений, пря этом наиболее приемлема схема расположения эхо-локаторов, при которой оси их акустических характеристик направленности расположены под углом к оси ряда насаждений.

4. Выбор рабочей частоты эхо-локаторов в диапазоне 28...45кГц позволяет получить необходимую дальность действия на максимальной удаленности Зд эхо-локаторов от оси ряда насаждений, равной 0,7 м, обеспечить ширину чувствительной зоны,.составляющую в среднем 0,20 к, и исключить негативное воздействие факторов окружающей среды.

5. С целью исключения ложного срабатывания и безошибочного распознавания объекта (штамбе насаждения, шпалерного столба) диаметром не менее 0,02 м и наклоном О не «олее 30° от вертикального положения, целесообразно расположить излучатель эхо-локатора впереди приёмника по ходу движения сельскохозяйственного агрегата на расстоянии 0,017...О,02 и.

6. Углы установки эхо-локаторов вывода сС и ввода Р загасят от поступательной скорости агрегата и при возрастании от

0,61 м/с до 1,03 м/с углы об и ^ изменяются в пределах от 44° до 30° и от 79° до 78° соответственно. При этом расстояние Л о между эхо-локаторами и // - от эхо-локатора вводе до рабочего органа изменяются соответственно от 1,10 м до 1,61 и и ст 0,26 м до 0,31 м.

7. Площадь необработанной зоны в околоитамбовом пространстве в первую очередь зависит от поступательной скорости агрегата, при возрастании которой в интервале от 0,61 м/с до 1,03 м/с £>Ср меняется в пределах от 0,101 м^ до 0,114 м^.

8. Коэффициент вариации площади необработанной зоны при заданной скорости движения в пределах до 1,03 м/с и соответствующем подборе параметров , Р>) Л о и Л/ в реальных условиях эксплуатации не превышает 11,1'$.

9. Бесконтактная следящая система БСС--1 успешно прошла функциональные испытания в молодых и полновозрастных садах АПК-Иваново и г.Елена (Болгария), а также государственные испытания на Армянской МИС,по результатам которых рекомендована к серийному производству.

Результаты проведенных теоретических и экспериментальных исследований использованы ГСКТБ НПО "Армсеяьхозмеханизация" при разработке конструкции бесконтактной следящей системы БСС-1 для управления процессом обхода рабочим органом штамба при обработке почвы в рядах многолетних насаждений, находящегося в настоящее время в стадии подготовки к серийному производству в ТИССМ г.Русе (Болгария).

Годовой экономический эффект от внедрения бесконтактной следящей системы БСС-1 составляет 2240 руб. при снижении затрат труда на 66,6% и прямых издержек - на 66,12%.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Решение о выдаче авторского свидетельства по заявке

№ 4896193/15 - Способ управления положением рабочих органов для механизированной межштаыбовой обработки многолетних насаждений (в соавторстве), 1991.

2. Автоматическая бесконтактная следящая система устройств для обработки мекствольных полос. - Ж."Агропром: наука и производство", Ереван, № 3, 1990 (в соавторстве).

3. Определение параметров автоматической бесконтактной следящей системы. - К."Агропром: наука и производство", Ереван,№ 9, 1990.

4. Особенности работы бесконтактной следящей системы в молодых плодовых садах. - Сб.дскл.научной конференции молодых ученых (Исследования, направленные на повышение производства винограда

и плодовой продукции). - Ереван, 1991.