автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:ИССЛЕДОВАНИЕ ОСНОВНЫХ ПРОЦЕССОВ МЕХАНИЗИРОВАННОГО ВОЗДЕЛЫВАНИЯ ПОСАДОЧНОГО МАТЕРИАЛА ЛАВАНДЫ В ХОЛОДНЫХ ПАРНИКАХ

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА СССР

- МОСКОВСКАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА ^ .".'.;

V И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ (

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ имени К- А. ТИМИРЯЗЕВА

\ - / ..

На правах рукописи

Игорь Михайлович ДРЕВЯТНИКОВ

г- л-,--г ■

ИССЛЕДОВАНИЕ ОСНОВНЫХ ПРОЦЕССОВ МЕХАНИЗИРОВАННОГО ВОЗДЕЛЫВАНИЯ ПОСАДОЧНОГО МАТЕРИАЛА ЛАВАНДЫ В ХОЛОДНЫХ ПАРНИКАХ

(05.20.0]^Механизация сельскохозяйственного производства)

■ ■. .'-■■ ■■ Автореферат . . - ■ ^ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук ,

МОСКВА — >»73

■ ■'"'л

А1 . ■

■ "r ' -Л '' ■ V ■■' л ' 1 \ Л1.-'

■ > ' ', .• ■ '" v ' \ ," , ■ .'-.■■ V' ■ . *■ ■ . \

' . Работа выполнена во Всесоюзном научно-исследойатель-■ ском институте эфирномасличных .культур (ВНИИЭМК)ли в „■;' ' Московской ордена. Ленина и ордена .Трудового' Красного Знамени сельскохозяйственной; академии имени К. А.-Тими-' рняева (ТСХА). ' ' •• '../..." .:"..",'■.

' _ Научные руководители: кандидат технических нау,к доцент А.'А. Зеленев, кандидат сельскохозяйственных наук А. Р: Рез-' никое. ." '-'.": ' ■ ' .■ '■' - V

ОфициальныеЛоппоненты:: ' доктор сельскохозяйственных '.'■-. наук А. А. Хотин (ВИЛР), кандидат технических наук доцент Н. Н. Родионов (МИИСП). / : v

Ведущее предприятие—Южно-Украинская. машиноиспы-та тельная станция.' . ''■. '. :

" /Автореферат разослан . . . .V.; .1973 г,

-Защита диссертации состоится«"... .»....' ."1973-г,

в « ...» часов на заседании. Ученого Совета а троном ическог ' . го факультета Московской ордена. Ленина и ордена Трудово- 4 го Красного Знамени сельскохозяйственной академии имени • К. А. Тимирязева. - ';.'.- ', -'.*•; "' . V

диссертацией можно ознакомиться'в библиотеке ТСХА. , - Отзывы на автореферат просьба направлять, по адресу: " Москва 125008, ,Тимирязевская ул., 47, корпус 8, Ученый со-

..■ . вст ТСХА. ■ v ' /

■U Учёный секретарь.Совета академии- ; 1 ■; . ■ ■ ' \ ■ ' , '.'■ Ф. А. Девочкин.

ВВЕДЕНИЕ

Главная, задача в области сельского хозяйства, выдвинутая XXIV съездом КПСС, —«увеличение среднегодового объема производства сельскохозяйственной продукций по сравнению с предшествующим пятилетием на: 20;—22 "процента». Дальнейшее развитие в текущем пятилетии получает и эфир. номасличное производство.

Одно из ведущих мест среди эфирномасличных культур занимает лаванда. Лаванду возделывают для получения из ее соцветий ценного эфирного масла. Средний выход масла с единицы веса свежих соцветий около 0,7ч-1,0%. Лавандовое масло находит широкое применение в парфюмерно-косметической, мыловаренной, лакокрасочной промышленности, керамическом производстве и медицине., В настоящее время лаванда возделывается в Крыму, в Молдавии, на Северном Кавказе н в Грузии. К 1975 году площадь", занятая под лаванду, увеличивается в 2,4 раза по сравнению с 1965 годом за счет освоения малопродуктивных земель в южной части страны, особенно в Крыму и Молдавской ССР.

Увеличение площадей лаванды требует большого количества посадочного материала, а это связано со значительными затратами, так как до последнего времени его производство базируется на ручном труде. Одним из основных путей снижения затрат является механизация процессов возделывания посадочного материала лаванды. Исходя из этого целью данной работы йвнлось изыскание и исследование рабочих органов для механизации основных операций выращивания саженцев лаванды, а также изыскание н обоснование конструкции парника и его укрытия для механизированного производства посадочного материала лаванды.

1. Существующая технология размножения лаванды и основные задачи исследования

В настоящее время применяется вегетативное размножение лаванды стеблевыми черенками. Черенки длиной 8— 10 см, ^^Ш'Ш^У^^^Р ¿^РЧд^йшг одревесневших побегов Ключей »да. К»®*. | мчгсзя 'й- Я- ^ ГУ

.маточных растений, высаживают осенью в холодные парники, короба которых, изготовленные мз досок, имеют размеры 10X1,5 м или 20X1,5 м. Внутри короба парника через 3—4 м по длине устанавливаются распорные доски (пересовы). После посадки парник накрывают остекленными рамами размером 1,0X1,5 м. Весной после укоренения черенков рамы снимаются, н дальнейший уход в течение летнего периода заключается в поливах, по мере надобности, и подрезке, целью которой является удаление цветоносных стеблей (цветоносов), Это способствует развитию корневой системы и надземной части саженцев. Подрезка производится вручную с помощью серпов, 5—7 раз в течение летнего периода. Первую подрезку производят, когда молодые побеги достигают 5— 6 см. Их подрезают на 2—3 см от верхушки. Последняя производится па уровне 15—16 см от поверхности почвы. При ручной подрезке наблюдается значительная неравномерность среза стеблей, что приводит к неравномерному развитию саженцев. Выполнение операции требует значительных затрат труда.

Осенью (в сентябре-октябре) производят выборку саженцев из почвы вручную путем теребления за надземную часть, предварительно увлажнив почву в парнике. Выбранные саженцы сортируют в соответствии с требованиями ГОСТа {№ 3579—47) на 1-й, 2-й классы (для закладки плантаций) и нестандартные, которые передают в перешколу для дора-щивания.

Применяемая конструкция парника с деревянными паруб-нями н остекленным рамным укрытием имеет ряд существенных недостатков, создающих препятствия для применения средств механизации. Небольшие размеры парников приводят к значительному расходу времени на переезды. Земляные тропы вследствие поливов и дождей вызывают буксование трактора, сползание его, что приводит к поломке парубней. Наличие внутри парника перегородок затрудняет прохождение рабочего органа. Рамное укрытие требует много времени на открытие и закрытие парника. Отсюда большие затраты при выращивании саженцев лаванды. Все это и предопределило основные задачи данной работы:

1. Изыскание и обоснование конструкции парника и его укрытия для механизированного возделывания посадочного материала лаванды.

2. Исследование физико-механических свойств саженцев лаванды, как основания для создания рабочих органов,

3. Изыскание н исследование рабочих органов для механизации подрезки и подкопки саженцев лаванды на базе самоходного шасси Т-16М, как наиболее универсального тягового агрегата в условиях работы на парниках. - - ,

2 * ■ . 'Ч

II. Изыскание конструкции парника и его укрытия ( для механизированного возделывания посадочного материала лаванды

Анализ работ Всесоюзного института механизации (ВИМ), Научно-исследовательского института овощного хозяйства (НИИОХ), Гппронинсельхоза, Всесоюзного научно-исследовательского института табака и махорки (ВИТИМ) по механизации работ в защищенном грунте позволил изыскать тип парника для механизированного возделывания посадочного материала лаванды. Была выбрана конструкция парника из железобетонных парубней-троп размером 60x1,5 м (рис. 1). Длина парника (60 м) позволяет применить различные поливные средства (полуавтоматический агрегат АП-2 или самоходное шасси Т-16М в агрегате с переоборудованным ГАН-8). Ширина парника (1,5 м) обеспечивает проезд самоходного шасси Т-16М, снабженного уширителем колеи УКСШ-2200.

Железобетонные парубин-тропы 1 представляют собой плиту, имеющую форму швеллера размером 25X64X400 см. Боковые стенки плиты служат парубнямн двух соседних парников, а горизонтальная плоскость — дорожкой для колес самоходного шасси и обслуживающего персонала. Плиты укладываются на выравненную площадку параллельными рядами, образуя рабочее пространство парника, куда засыпают с помощью шасси Т-16М вначале чернозем слоем 13—14 см, а затем чистый песок слоем 5—6 см, в который высаживают черенки лаванды на глубину 5 см с площадью питания 6X4 см.

Для укрывки'парников было рекомендовано двухскатное пленочное укрытие 2 нз полиэтиленовой пленки в два слоя (толщина слоя 0,12 мм) и разборного каркаса 3 из отдельных легкосъемных металлических дуг, устанавливаемых через 2 м в гнезда боковых стенок плит.

С целью изучения особенностей микроклимата под стеклом п пленкой в зимние периоды 1968—1971 гг. были проведены метеорологические наблюдения в парниках и на открытом участке. В парники из железобетонных парубней-троп, заложенные в опытно-производственном хозяйстве ВНИИ эфирномасличных культур (пос. Крымская роза Крымской обл.), ежегодно осенью высаживались черенки лаванды сорта С-197 «Степная». В процессе наблюдений измерялась температура в слое песка на глубине 3 см и температура воздуха с помощью ртутных срочных минимальных и максимальных термометров, недельных термографов М16Н; относительная влажность воздуха с помощью недельных гигрографов М21Н и аспирациоиных психрометров,

Результаты наблюдений показал», что пленочное укрытие создает более благоприятный тепловой режим для саженцев, чем остекленные рамы. В первом случае средняя температура воздуха в парнике была на 2°С выше, чем во втором. Это объясняется тем, что днем под пленкой больше аккумулируется тепла из-за более высокой, чем у стекла, светопроницаемости, почти полного отсутствия переплетов (около 25% площади парниковой рамы занимают непрозрачные элементы). В ночное время на внутренней поверхности пленочного укрытия благодаря лучшей герметичности образуется слой конденсированной влаги, который является препятствием для теплового излучения.

Средняя относительная влажность воздуха под пленкой составила 86%, под стеклом — 90% при средней относительной влажности наружного воздуха 83%.

На основании экспериментальных данных получены эмпирические зависимости минимальной температуры почвы под различными укрытиями от минимальной температуры наружного воздуха:

= 1,72+0,24ГВ, (1)

Гс —1,54 +0,327* „, (2)

где Т„ — минимальная температура в слое песка под пленкой;

Тв— минимальная температура наружного воздуха;

Тс— минимальная температура в слое песка под стеклом.

Пользуясь данными формулами, можно, зная минимальную температуру наружного воздуха, определить температуру слоя песка-субстрата, а также найти, при какой минимальной температуре наружного воздуха температура субстрата будет равна 0°С. Для пленки такая температура — 7,2°, для стекла—4,8°С.

Благодаря лучшему тепловому режиму средний выход саженцев под пленочным укрытием был на 12,8%|Выше, чем под стеклом.

III. Физико-механические свойства саженцев лаванды

При изучении физнко-механнческнх свойств использовались в основном методика н приборы, разработанные В ИСХОЛ1ом.

Средине размерные показатели саженцев 1-го п 2-го классов представлены в таблице 1.

Опыты показали, что между толщиной корневой шейки, с одной стороны, длиной и диаметром корневой системы сажен-4

Таблица 1

Размерная характеристика саженцев лаванды

Надземная часть Корнезая система

Класс саженцев высота, см диаметр, см толншна корневой шеЛкн, мм количество основных корней, шт. длина, см диаметр, см

1 19 13,1 8,3 э 25,0 , 14,4

о 18 10,4 5,6 6 22,1 10,9

цев,— с другой, существует тесная связь. Коэффициенты корреляции соответственно равны 0,70 н 0,90.

Размеры, вес и густота стеблестоя цветоносных стеблей приведены в таблице 2.

Таблица 2

Размерно-весовая характеристика цветоносных стеблей саженцев

Сроки (меенц) Густота стеблестоя, шт/мг Размори Вес, Ю-4 н

длина, мм толщина, мм Оср во

1*ср

VI VIII 1700 22С0 76 103 13,8 10,2 1,00 1.30 0,130 0,133 6,86 1554 2,13 4,37

Средняя относительная влажность цветоносных стеблей в июне 80%, в августе 60%:, коэффициент упругости соответственно 4,90—10,99 н/м.

Сопротивление стеблей срезу определялось на маятниковом копре ВИСХОМа. Работа, необходимая для производства одного среза, равна в июне 0,023 дж, в августе 0,049 дж, что обусловлено общим изменением физического состояния цветоносных стеблей.

Коэффициенты внешнего трення цветоносных стеблей определялись методом наклонной плоскости. При влажности цветоносных стеблей 60% коэффициент трения покоя по стальному листу равен 0,66, коэффициент трения движения 0,61; при влажности 80% соответственно 0,69 и 0,64.

Сопротивление ветвей саженцев разрыву определялось на экстепзометре ВИСХОМа, Опыты показали, что между усилием разрыва Р р и диаметром ветви йа существует полная

прямая связь (коэффициент корреляции равен 1.0). Уравнение регрессии имеет вид:

Рр = 72 fid в н. (3)

Связь саженцев с почвой определялась с помощью динамометра ДП-0.1. Опыты показали, что с увеличением влажности почвы усилие теребления саженца уменьшается. Зависимость между усилием теребления саженца Р г и влажностью почвы W имеет вид;

0,009+ 0,0017IF ^

где К—коэффициент, зависящий от класса саженцев (для 1-го класса Л'= 9,81; для 2-го Л'=7,16),

Влажность почвы при тереблении должна быть не менее 18% и не более 29%i При малой влажности наблюдается обрыв ветвей надземной части, при большой — ухудшаются условия труда рабочих.

Физико-механнческпе показатели черноземного слоя почвы, в котором находится корневая система саженца, при влажности 26% следующие: твердость 54,9-104 н/мг, объемная масса—1,4 г/см3, коэффициент внутреннего трения—1,0.

IV. Изыскание и исследование режущего аппарата для подрезки саженцев лаванды

Анализ работы режущих аппаратов показал, что наиболее полно требования но равномерности н чистоте среза цветоносных стеблей саженцев может обеспечить ротационный плосковращательнын аппарат, осуществляющий бесподпорный, а при определенной скорости резания и безотгибный, срез стеблей (Фомин В. И„ 1962).

Для проведения исследований была изготовлена опытная установка, которая навешивалась на самоходное шасси Т-16, и включали раму 1, нлоскояращательный ротационный аппарат 2, конический редуктор 3, клиноременные передачи 4 и предохранительные щитки 5 (рис. 2). Привод рабочих органов осуществляется от независимого ВОМ шасси.

При разработке технологической схемы аппарата определялись его основные конструктивные и кинематические параметры: D — диаметр ротора (захват); ти—количество ножей (сегментов) на роторе; / — количество режущих роторов; п — число оборотов ротора, необходимое для качественной подрезки саженцев.

Исходя из ширины парника (1,5 м) были установлены три ротора (один ротор неприемлем конструктивно, два остав-6

ляют у торцов парника значительную нескошенную поверхность, четыре требуют сложного привода).

Для.определения числа оборотов ротора был рассмотрен процесс его работы при вращательном н поступательном движении.

В результате получили следующее выражение для определения необходимого числа оборотов ротора п в мин.:

т<ия+У)

П>-^ , (5)

где ил — линейная скорость, необходимая для качественной подрезки саженцев лаванды; V — поступательная скорость установки; /? — наружный радиус ротора.

Линейная скорость С/.7, необходимая для качественной подрезки саженцев, определилась исходя из условий перерезания стебля Ятах<-гР0ТГ (Ртах—максимальная сила, необходимая для перерезания стебля; Рт — сила инерции стебля, Рин =т.,рX", где тпр — масса стебля, приведенная в точку приложения СИЛЫ РтаХ) X"— ускорение приведенной массы стебля; Ротг — сопротивление стебля отгибу, Р 0тг~ = сХ, где с — коэффициент упругости стебля, X— перемещение приведенной массы стебля) и условия отсутствия отгиба стебля в момент среза.

В итоге получили следующее выражение для скорости, выше которой стебель под действием силы не отклоняется от положения равновесия;

П >Л/ ЗЛсрСом-с^ (6)

" Шпр

где Л с? — средняя работа резания; а—угол наклона лезвия; й — толщина стебля. При средней толщине стебля I мм V33 м/сек и соответственно 1433 об/мин (при заданной 1,4 м/сек).

Количество ножей (сегментов) На ОДНОМ рОТОре (Пц определялось исходя из условия обеспечения полноты среза.

ти А > (7)

где £ — подача, равная поступательному перемещению ротора за один оборот, ¿= ;

к — рабочая высота ножа. При /1 = 0,05 м; тн=2.

Параметры лезвия ножа {угол наклона а п угол заточки у) определялись исходя из фнзико-механнческих свойств саженцев лаванды {«=^30°, у = 23°).

Лабораторно-полевые исследования установки проводились на подвижном поле и в парниках. Качество подрезки саженцев оценивалось отношением высоты стерпи к заданной высоте среза, количеством оставшихся несрезанных стеблей, чистотой среза стеблей (акад. Карпенко Л, П., 1936; Штомпель Б. Н., 1961; Фомин В. И., 1962).

Опыты подтвердили, что при скорости лезвия и вы-

численной по формуле (6), наблюдается безотгпбнын срез цветоносных стеблей саженцев при высоком его качестве. Поверхность среза ровная, расщепленные и размочаленные стебли отсутствуют.

Между количеством несрезанных цветоносных стеблей после прохода установки п„ и скоростью лезвия V (рис. 3) существует зависимость вида;

где а, Ь, с, й—коэффициенты, зависящие от физического состояния стеблей и поступательной скорости движения.

В августе при К=4,9 км/час а = 14,7; й = 0,36; с-1-1,7; ¿/-2,0.

С увеличением линейной скорости лезвия ротора количество несрезанных стеблей уменьшается, а с увеличением поступательной скорости движения установки — увеличивается; так как появляются площадки, где лезвие не проходило.

Полный качественный срез цветоносных стеблей наблюдался при линейной скоротн лезвия 40 м/сек (число оборотов ротора 1640 об/мин), что соответствует безотгибному срезу стеблей.

Мощность, необходимую для среза стеблей, можно подсчитать по формуле:

/Лср.-л ОгиЩ1 \ ,

Мнят*-*®- )1 вт- <9)

где Л Ср—работа, затрачиваемая на срез одного стебля, дж; г—число стеблей, срезаемых за один оборот ротора; п — число оборотов ротора, об/мин; б — вес одного стебля, н; ио — скорость отбрасывания срезанных стеблей, м/сек; £ — ускорение силы тяжести, м/сек2.

Число стеблей, срезаемых за один оборот ротора

г-ЛИ (1--шт., (Ю)

где Р— площадь среза за один оборот, мг;

Л! — густота стеблестоя, шт/м2;

— количество несрезанных стеблей,

Определение расхода мощности при различных числах оборотов ротора (410—1640 об/мин) и поступательной скорости движения установки (1,4 и 4,9 км/час) было проведено с помощью тензометрической лаборатории СТИЛ ВИСХОМа. /Максимальная мощность, потребляемая режущим аппаратом в августе месяце при поступательной скорости 4,9 км/час и числе оборотов ротора 1640 об/мнн, составила 1317 вт. Расхождение данных, полученных по формуле (9), с экспериментальными 10—12%.

Энергетическая оценка установки позволила уточнить оптимальную скорость лезвия ротора (40 м/сек). Меньшие значения вызывают появление некачественного среза, большие — непроизводительные затраты энергии.

Сменная производительность установки на железобетонных парниках в 2,7 раза выше, чем на деревянных, и в 16 раз выше, чем при ручной подрезке, и составляет 0,162 га в час. Снижение затрат труда по сравнению с ручной подрезкой 94,8%.

В результате проведенных исследовании во ЕНИИЭМК с ГСКБ сконструирована машина-подрезчик саженцев лаванды ПСЛ-1,5, защищенная авторским свидетельством № 358993. В 1970 году Южно-Украинская МИС провела испытания подрезчика ПСЛ-1,5. Испытания показали, что при подрезке саженцев лаванды данной'машиной равномерность и качество среза, а также производительность значительно выше, чем при ручной подрезке. Срез получается гладкий, без расщеплений и размочаливаний стеблей. Высокий коэффициент надежности технологиечского процесса (0,99) н коэффициент готовности (0,96) свидетельствуют о высоких эксплуатационных качествах подрезчика.

На основании данных государственных испытаний объединенное заседание научно-технических советов Всесоюзного объединения «Союзсельхозтехника» Совета Министров СССР и Министерства сельского хозяйства СССР от 29 июля 1971 г. (протокол N8 49181) рекомендовало подрезчик саженцев лаванды ПСЛ-1,5 в производство, С 1972 года подрезчик ПСЛ-15 выпускается Симферопольским машиностроительным заводом Научно-производственного объединения по эфирномасличным культурам и маслам.

Изыскание и исследование рабочего органа для подкопки саженцев лаванды

При выборке саженцев лаванды из парников усилие теребления достигает 300 н, затраты труда составляют 1800 чел,-

час/га, причем наблюдается значительная повреждаемость саженцев, приводящая к браку и понижению классностн..

Для снижения затрат труда, уменьшения усилия теребления и повреждаемости саженцев при выборке следует производить их подкопку скобой. Однако тяговое сопротивление . пассивной подкапывающей скобы при ширине захвата 1,4 м и глубине подкапывания 16—20 см достигает 10 000 н, что превышает тяговое усилие самоходного шасси Т-16М.

Работами Дубровского Л, Л., Кусова Т. Т., Зоненберга Р. Л1„ Ллександряна К. В. и других установлено, что сниже-ння тягового сопротивления при обработке почвы можно добиться применением вибрирующих рабочих органов. Одновременно происходит интенсивная деформация почвенного пласта, снижающая его твердость. Поэтому в качестве рабочего органа была взята вибрационная подкапывающая скоба.

Опытная установка (рис. 4) навешивалась на самоходное шасси Т-16М н состояла из рамы 1, подкапывающей скобы 2, приводного вала 3 с шатуном 4, редуктора 5 с цепной передачей 6 и карданной передачи 7 для привода рабочего органа от ВОЛ1 шасси.

Определение параметров вибрации рабочего органа. Качество технологического процесса, осуществляемого вибрационными почвообрабатывающими рабочими органами (в частности, снижение тягового сопротивления), определяется направлением-колебаний, амплитудой А и частотой « вибрации, т. е. амплитудным значением скорости колебаний Уа=Л(о.

Для подкапывающей скобы принимаем горизонтальные колебания но лшнш поступательного движения, причем лезвие скобы располагаем в одной вертикальной (перпендикулярной направлению движения машины) плоскости с осью шарнирного крепления скобы к раме. Это обеспечивает .минимум вертикальных перемещений частиц почвы, что позволяет избежать повреждения корневой системы саженцев и перемешивания слоев почвы (песка и чернозема) в парнике.

Исследования Дзюбы В. И. (1962), Гряника Г. Н. (1964) свидетельствуют, что снижение тягового сопротивления при работе вибрационных подкапывающих органов вызывается уменьшением силы трения и, п первую очередь, коэффициента внутреннего трения вибрирующей почвы /п , Исходя из этого было получено выражение для коэффициента внутреннего трения почвы, подвергнутой вибрации, в зависимости " от амплитудного значения скорости колебаний Са и поступательной скорости движения К;--------.

Л-тЬт^-ЗЧ .<">.

где Ь путь лемеха скобы за время ЛЛ ■ 10 "

.і

tcoc іл'-'

аа'амг' IHM

у.4:';

■ ÎL > У" * S; : L ;

. : )•,•/.." o a** oso a*s аео а* '.

Риоі5£ Ввивавші®, тягового оопротявімвію Р-А : : л a Qasaonkóorá от свороотн Boaotfasatt Ц« Х1 Л;; "' о : поотупатвльяой "окороотв кдвжвиияУ*

BWJpooKodèf'

. — — поссмвяая

oxoôûï ' Ь:

?ooV6« Номопвпяо адшштудц xafoaqga сиденья . воддтвля йс от частоти і я ¿шиату-r V . Д" А колебаний рабочего оргонаг , гД ¡5'mrf 3-#»ІО им?

Как видно из формулы (11), с увеличением поступательной скорости возрастает, а это приводит к увеличению тягового сопротивления. Следовательно, поступательная скорость при работе установки должна быть минимальной.

Для определения влияния скорости колебаний на коэффициент внутреннего трения /а и, следовательно, на тяговое сопротивление было произведено исследование функции ¡{иа) на экстремум. Исследование показало, что функция

имеет максимум в точке 1/а=~тг > а затем убывает. При значении ия =У коэффициент внутреннего трения почвы, подвергнутой вибрации, равен коэффициенту внутреннего трения почвы, не подвергнутой вибрации, т. е. тяговое сопротивление вибрирующего рабочего органа равно тяговому сопротивлению пассивного рабочего органа. Только при амплитудном значении скорости колебаний иа , превышающем величину поступательной скорости V, будет наблюдаться эффект снижения тягового сопротивления,

Исследования, проведенные в полевых условиях, показали зависимость тягового сопротивления виброскобы от скорости колебании н поступательной скорости движения установки (рис. 5). Рельеф участка — ровный, тнн почвы — южный чернозем, структура почвы—мелкокомковатая. Влажность почвы в слое 0—10 см 6,7%<, в слое 10—20 см—16,3%; твердость соответственно (58,8—130,5)-I О4 н/м2. Глубина хода скобы—16 см. Опыты проводились при поступательной скорости установки 0,45 и 0,70 м/сек, частота колебаний варьировала в диапазоне 7—16 ги, амплитуда колебаний 3— 20 мм. Тяговое сопротивление установки измерялось с помощью тензоанпаратуры, состоящей из силового звена электрического динамографа КЭД конструкции ВИСХОМа, устанавливаемого между трактором-буксировщиком МТЗ-50 и самоходным шасси Т-16А1 с установкой, усилителя ТА-5 и осциллографа Н-700.

Результаты опытов подтвердили теоретические предпосылки,, что для снижения тягового сопротивления необходимо, чтобы амплитудное значение скорости колебаний 1)3 превышало величину поступательной скорости V. Эмпирическая зависимость тягового сопротивления виброскобы Р от скорости колебания Vг имеет вид:

при V = 0,45 м/сек Р=7456+2649Са—5886 и\ и, (12)

при V=0.70 м/сек Р=7946+1870(7а—2845Саа н. (13)

Виброизоляция рабочего органа от тягового агрегата. Были проведены исследования по определению влияния колеба-

и

им к на вибрацию тягового агрегата, а именно, на вибрацию сиденья водителя. Параметры вибрации на сиденье водителя Измерялись в вертикальной плоскости вибродатчнком комплекта приборов типа'КОО!. В качестве регистрирующего прибора применялся осциллограф Н-700.

В результате были построены амплитудно-частотные характеристики, показывающие зависимость амплитуды вибрации сиденья (выходной сигнал) от частоты колебаний скобы (входной сигнал) при различных амплитудах колебаний ско-'бы (рис. 6). ' 1 : _.,."'■■ ' _

Опыты показали, что между амплитудой вибрации сиденья Ас и частотой колебаний скобы V существует зависимость вида: ■ . - „

—+ (14)

где аь 6], — коэффициенты, зависящие от амплитуды колебаний скобы Л.

При А = 4,5 мм а,'=0,16, £«1 = 3,78, С1 = 22,4; при /1=7 мм О] =0,28; 6] =6,61; С1=39,2; при >1 = 10 мм й]=0,435; &[ = 10,3;

Исследование на экстремум функции л=Лгс =/(\*) показало, что она имеет минимум при у=.П,8 гц.

Оптимальным явился режим колебаний скобы с параметрами Л =7 мм и 11,8 гц. Он обеспечивал снижение тягового сопротивления, и в то же время при нем уровень ускорения колебаний на сиденье водителя находился в пределах требовании техники безопасности. При меньшем значении А (4,5 мм) отсутствует эффект снижения тягового сопротивления, при большем (10 мм) , степень снижения тягового сопротивления увеличивается, но уровень ускорения колебаний на сиденье водителя превышает требования техники безопасности.

Влияние влажности почвы в парнике на тяговое сопротивление подкапывающей скобы. Опыты проводились на оптимальном режиме вибрации скобы. Тяговое сопротивление вибрирующей скобы Рв с увеличением влажности почвы № снижается по линейному закону:

Рв=7873—131,5 № и. (15)

Для пассивной скобы эта зависимость носнт параболический характер:

Р„ =75730—8753Г+366Г2— 5,05В?3 н. (16)

Наибольшая степень снижения тягового сопротивления (36%) получена при влажности почвы в парнике 26,1%и 11

Энергоемкость технологического процесса подкапывания саженцев лаванды. Энергетические показатели технологического процесса подкапывания саженцев лаванды виброскобой в сравнении с пассивной скобой при влажности почвы 26,1% и глубине подкапывания 18 см представлены в таблице 3.

Опыты показали, что тяговое сопротивление пассивной скобы превышает тяговое усилие шасси (5886 н) на замедленной передаче (У=0,<! м/сек), в то время как тяговое сопротивление внброскобы составляет 7Г>,Г)% от тягового усилия шасси на данной передаче. Общий расход мощности при подкопке саженцев лаванды виброскобои несколько выше (на 0,73 квт) мощности, расходуемой на преодоление сопротивления пассивной скобой.

Таблица 3

Энергетические показатели процесса подкапывания саженцев лаванды

Показатели \ Вибрирующая скобя Пассивная скоба

Поступательная скорость, м/сек , 0,45 0,45

Тяговое сопротивление, н , , . 4444 6050

Коэффициент использования тя-

гоиого усилия, %...... 75,5 118

Тяговая мощность, квт . . . . 2,0 3.13

Мощность, расходуемая на шгбро- 1,86

приоод, КВТ ........ —

Общий расход мощности, квт , , 3,86 3,13

Влнянне вибрационной подкопки на усилие теребления к повреждаемость саженцев при выборке. Результаты опытов па оптимальном режиме вибрации при поступательной скорости движения 0,45 м/сек, глубине подкапывания 18 см и влажности почвы 26,1 представлены в таблице 4,

При подкопке виброскобои твердость почвы в зоне нахождения корневой системы снижается после подкопки в 3,1 раза, усилие теребления саженца снижается в 3,6 раза, брак саженцев отсутствует. Имеет место лишь частичная повреждаемость (около l,5%i) отдельных ветвей н корешков, вызывающая переход саженцев из 1-го класса во 2-й.

Сменная пропзподнтельность установки при работе на железобетонных парниках в 3,6 раза выше, чем на деревянных, н составляет 0,108 га в час. Общие затраты труда на выборке предварительно подкопанных саженцев снижаются на 45,5%,.

В результате проведенных исследований во ВНИНЭМК с ГСКБ сконстрнурована .машина — подкопщик саженцев лаванды ПЛ-1,5. В 1971 году Южно-Украинская МИС провела испытания экспериментального образца машины. Испытания

________Таблица А

Влиянке.вибраиионной под кол к н на усилие тереблення к повреждаемость саженцев при их выборке из почвы

Выборка

Показатели без подкопки после ПОДКОПКИ

Твердость почвы, н/м3 в слое см: 0— 5........... 5—20 ..../.. Усилие теребления сажениа, н: 1-го класса, Рг ср 37,3-10' 54,9-10* 182,5 5,9 • 10+ 17,7 ■ 10« 51,0

"р 26,7 - 12,0

. 2-го класса, Ртср 129,5 ... 35,3

Ор 24,3 7.7

Повреждаемость саженцев, %: частичная . . . . . . 4,5 6,5 0 1,5

показали высокие эксплуатационные и экономические данные подкопщика. Коэффициент готовности машины равен 1,0, коэффициент технического, использования 0,99. В результате подкопки усилие теребления саженца уменьшается в 4 раза. Полный брак саженцев отсутствовал, в то время как при извлечении из почвы неподкопанных саженцев он достигал 6%(. Тяговое сопротивление подкопщика составило 4267 н (72,5% от номинального на замедленной, передаче шасси). Среднее квадратичное ускорение колебаний сиденья водителя составило 0,04#, что отвечает «Единым требованиям к конструкции тракторов и сельскохозяйственных машин по безопасности и гигиене труда». Все это подтверждает правильность выбранного режима вибрации скобы (Л= 7 мм, V = 11,8 гц).

По результатам государственных испытаний объединенное заседание научно-технических советов Всесоюзного объединения «Союзсельхозтехника» Совета Министров СССР и Министерства сельского хозяйства СССР от 2 июня 1972 года (протокол № 32/52) рекомендовало подкопщик саженцев лаванды ПЛ-1,5 в производство. В настоящее время подкопщик ПЛ-1,5 выпускается Симферопольским машиностроительным заводом Научно-пронзводственного объединения по эфирномасличным культурам и маслам.

VI. Экономическая эффективность применения рекомендуемо» конструкции парника и разработанных средств механизации при выращивании саженцев лаванды

Выращивание саженцев лаванды в парниках из железобетонных па рублей-троп под пленочным укрытием с применением разработанных средств механизации дает значительный экономический эффект. Экономический эффект складывается нз:

1. Сокращения затрат на строительство и эксплуатацию парников в связи с более длительным сроком службы — 5727,60 руб/га,

2. Дополнительного дохода и связи с увеличением выхода саженцев под пленочным укрытием—N738,60 руб/га,

3. Экономии приведенных затрат от механизации подрезки саженцев—190,98 руб/га.

4. Экономии приведенных затрат и дополнительного дохода от улучшения качественного состава п ликвидации брака саженцев при механизации выкопкн саженцев—3301,62 руб/га.

Общин экономический эффект составляет 23964,80 рубля на 1 га полезной площади парников.

Выводы и предложения

1. Выращивание саженцев лаванды в парниках с деревянными парубнями не позволяет механизировать основные производственные процессы. Для механизированного возделывания посадочного материала лаванды необходимы парники нз железобетонных парубней-троп (размер парника 60x1,5 м),

2 Наиболее благоприятным укрытием для парников как с точки зрения микроклимата, так н создания условий для механизации является двухскатное пленочное укрытие. Выход саженцев в парниках под пленкой в среднем на 12,8% выше, чем в парниках под остекленными-рамами.

3. Изучение физико-механических свойств посадочного материала лаванды в течение вегетационного периода позволило обосновать основные параметры рабочих органов для подрезки и подкопки саженцев.

4. Исследования показали, что наиболее полно условия подрезки саженцев лаванды может обеспечить плосковращательный ротационный режущий аппарат. Оптимальной скоростью лезвия режущего аппарата является.40 м/сск. При данной скорости срез цветоносных стеблей получается равномерный и чистый, без расщеплении и размочаливаний. Несре-занные стебли отсутствуют.

: 5, Для получения при выборке качественных саженцев лаванды (без повреждений) необходимо производить их подкоп-

ку вибрационной скобой, Оптимальные параметры колебаний скобы: амплитуда'—7 мм, частота — 11,8 гц. При этом обеспечивается снижение тягового сопротивления па 36%. а ускорение колебаний на сиденье водителя не превышает допустимого уровня. .. * -

6. В результате.подкопки саженцев лаванды виброскобой твердость почвы в зоне размещения корневой системы саженцев снижается,в среднем в 3,1 раза, усилие теребления саженца из почвы уменьшается в 3,6—4 раза. Бракованные саженцы при выборке отсутствуют (без подкопки брак саженцев при выборке составляет 4,5—6,0%).- -

7. В результате проведенных, исследований созданы, прошли государственные. испытания и получили рекомендации в производство подрезчик-саженцев , лаванды ПСЛ-1,5 и подкопщик ПЛ-1,5. Применение .подрезчика ПСЛ-1,5 снижает затраты труда па 94,8%, применение подкопщика ПЛ-1,5 при выборке — на 45,0%. Машины выпускаются с 1972 года Симферопольским машиностроительным заводом научно-производственного объединения по эфирномасличным культурам н маслам,

8. Применение парников пз:железобетонных парубией-трол с пленочным укрытием и разработанных машин при выращивании саженцев лаванды дает годовой экономический эффект в сумме 24000 рублей на 1 га полезной площади парников.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

1. Парник для механизированного выращивания саженцев лаванды. «Масложировая промышленность», 1970, 5 (в соавторстве).

2. Экономическая эффективность пленочных парников нового типа при выращивании саженцев лаванды. «Вютннк скчьскогосподарьско! науки», 1971, № 4 (в:соавторстве, на украинском языке) . .

3. Механизация выкопки и подрезки саженцев лаванды в парниках. «Масложировая промышленность», 1971, № 5 (в соавторстве).

4. Исследование работы подкапывающей виброскобы. Доклады ТСХД, вып. 182, 1972.

5. Определение оптимальной скорости бесподпорного среза цветоносов саженцев лаванды. Труды ВНИИЭМК, том V, Симферополь, 1972.,

6. Механизация выращивания саженцев лаванды в парниках. Труды ВНИИЭМК, том V, Снмфереполь, 1972 (в соавторстве). _

7. Подрезчик саженцев лаванды ПСЛ-1,5. «Тракторы и сельхозмашины», 1972, № 3 (в соавторстве).

8. Навесное устройство на шасси Т-16М. «Техника в сельском хозяйстве», 1972, № 6 (в соавторстве).

9. Подрезчик саженцев лаванды. «Сельское хозяйство Молдавии», 1972, № 7 (в соавторстве).

10. Подкопщик саженцев лаванды. «Техника в сельском хозяйстве», 1972, -Чэ 8 (в соавторстве).

11. Машинная технология выращивания саженцев лаванды. Информационный листок. Информцентр. Симферополь, 1973 (в соавторстве).

12. Косилка. Авторское свидетельство № 358993ч от 2i.O4.7i г. «Бюллетень изобретений» № 35, 1972 (в соавторстве) .

Результаты диссертационной работы докладывались, обсуждались и получили положительную оценку на научно-технических конференциях в МИМСХе (1970 г.) и ВННИЭМКе (1971 г.), второй областной конференции молодых ученых Крыма (Симферополь, 1970 г.), а также на заседаниях Ученого совета ВНИИЭМК (1970—1973 гг.) и кафедри механизации сельскохозяйственного производства ТСХЛ (1973 г.).

Л 54592 22/V—73 г. Объем 1 >Л п. л. Заказ 1079. Тираж 150

Типография Московской с.-х. академии «м. К, А, Тимирязева Москва 125008, Тимирязевская ул., 44