автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Обоснование основных параметров и разработка конструкции косилки для окашивания штамбов плодовых деревьев

ОГй О&кислерство сельского ховяйстса и продовольствия » ' 0 российской зедеращш

1 9 горский государственный аграрный университет

На правах рукописи

ШЕКИХАЧЕВ Юрий Ахметханович

УДК 631.862.4/088.8/

овоаюшдак оаюишя параметров н ршшгш

КСНСТРУКЦШЗ ШЯШН да СЮШШЯ ВТА1ЖОЗ !Ш)Д0ШХ ДЕРЕВЬЕВ

Специальность 05.20.01 - Механизация сельсхюхоеяйствешюго

производства.

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Владикавказ -

1905

Работа выполнена в Кабардино-Балкарской Государственной оельокохсшйогвенной Академии (г.Нальчик).

Научные руководители - Ваолуделный деятель науки и техники РФ, доктор технических наук,профессор А.У.БУТОВ,

- кандидат технических наук,доцент Л. А.ШОМАХОВ.

Официальные оппоненты - доктор технических наук,профессор

Б.Х.КУЛЬЧИЕВ,

- кандидат технических наук КЕНИИ сельского хозяйства К.М.ТУГУЗ.

Еэдуц-зе предприятие- - Северо-Кавказский научко-камедоватбльоьшй институт горного и предгорного сельского хозяйства (НПО "Горное").

22- о

Зацнта диссертации состоится "_"_199 г.

со

Е —~ часов на заседании Диссертационного совета

К.120.50.02 в Горском Государственном аграрном университете по адресу:302ООО,г.Влздюсавказ,ул.Кирова 37. С диссертацией кояко ознакомиться в библиотеке Горского Государственного аграрного университета.

ЛГО^Й. &

Дгтореф^рат разослан _"_ 199_I

Учений секретарь Дкосэртацкоккого совета, кандидат технических наук,

доцент , Л.П.ОТАЕВ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Ускоренное развитие горного и предгорного оадо-водства выдвигает на передний план вопрос о повышении эффективности и уровня механизации трудоемких процессов.

Комплексная механизация садоводотва является труднореализуемой и сложной задачей.Горное и предгорное садоводство остается одним из самых трудоемких отраслей сельского хозяйства.Условия выполнения работ в вертикальных зонах предопределяют специфические требования к сельскохозяйственной технике,работающей в оаду.Она должна обладать высокой маневренностью и проходимостью,выполнять одновременно несколько операций.иметь малый вео и высокие эксплуатационные показатели.При этом необходимо обеспечить выполнение специфических требований к агротехнике по повышению плодородия и эрозионной устойчивости почв,к производительности труда и стремиться к снижению себестоимости производства продукции садоводотва. Перечисленные выше требования и специфика работы сельскохозяйственной техники в условиях горного и предгорного оадоводотва ограничивают,а в ряде случаев н вовсе исключают,возможность использования универсальной техники общего назначения.

Одной иэ наиболее трудоемких операции в технологии возделывания садов является скаиивание растительности о иеждурядки и приот-вольных кругов плодовых,деревьев.На ее долю приходится около 40Х всех трудовых ватрат.что обусловлено значительным преобладанием ручного труда при ее выполнении. ,

Имеющиеся в настоящее время кооилочные устройства малоэффективны при использовании для целей удаления растительности о приствольных кругов плодовых деревьев ввиду того,что нх режущие элементы обладают только двумя степенями свободы.

Цель работы.Обоснование основных параметров и разработка конструкции косилки для окатвания итамбов плодовых деревьев,режущие элементы которой обладают тремя степенями свободы,« позволяющей скашивать растительность о ирйотвольных кругов плодовых деревьев за один проход во всех садоводческих регионах и исследование ее работоспособности.

Объект и методы исследовании. Осяовеши объектами исследований являлисьгкосклка для окашшаяия итамбов плодовых деревьев,сады и плодовые деревья,процесо скатвания растительности о приствольных кругов плодовых деревьев.

- г -

Обская методика исследований предусматривала изучение фцаико-мэхаимческих свойств надвемной части плодовых деревьев, теоретические н лабораторные исследования по определению оптимальных параметров кооилки для окашивания штамбов плодовых деревьев о применением методов классической механики.

При выполнении работы применялся метод математического планирования многофакторного эксперименте,обработка экспериментальных даанык проведена методами математической статистики.

Для исследования показателей раСоты кооилки для окашивания игшбОЕ плодовых деревьев рааработала частная методика и создана дгбораторно-з&оперйментадъкая уотановка.

Обработка результатов теоретических и экспериментальных исследований проводилась о использованием составленных диссертантом програш для ЗШ типа 1Ш РС.

Научная новизна.Разработана физическая и математическая модели новом косилки для окашивания штамбов плодовых деревьев.

Рассмотрена задача оптимизации основных параметров косилки для окашивания штамбов плодовых деревьев,ренущие элементы которой обладают тремя степенями свободы,и процесса скашивания растительности о приствольных кругов плодовых деревьев с позиции минимизации энергозатрат на окашивание растительности при условии обеспечения работоспособности окашивающей носилки,включающей полное ока-шгаанне шта^боа плодовых деревьев за один проход.

Выявлены оптимальные значения окорооти транопортного средства, о которым агрегатируется косилка для окашивания штамбов-плодовых деревьев.окруяной скорости и диаметра роторов ротационного ре-пулрго аппарата кооилки.

Показана неработоспособность существующих ротационных косилок, ренущне элементы которых не совершал» вращательного движения вокруг штамбов деревьев.

Новизна технических решении в данной работе подтверждена авторским свидетельством N 1443342.

Доотовериоотв аналитических зависимостей установлена экспериментальными исследованиями работоспособности натурного экспериментального образца косилки для окашивания штамбов плодовых деревьев, наготовленной по разработкам диссертанта,обеспечивающей скашивание растительности о приствольных кругов плодовых деревьев за одни проход,а также множественными численными экспериментами на ЕЗМ типа 1ВМ РС.

Практическая значимость работы.Создан и испытан эксперимента® ¡Mf образец косилки для окаишванкп ятямбов плодовых деревьев, режущие элементы которой обладааг тремя степенями свободы,и позволяющий осуществлять скашивание растительности с приствольных кругов плодовых деревьев за один проход.Установлена его работоспособность , высокая производительность и эффективность применения в садах.

Реализация результатов исследований.Материалы исследований попользуются Северо-Кавказским научно-исследовательоким институтом горного и предгорного садоводства (СККИИГПС) (г.Нальчик,KEP) при разработке средств механизации технологического процесса удаления растительности в садах.

Экспериментальный образец косилки для окашивания штамбов плодовых деревьев,созданный при непосредственном участии автора,применялся в 1990-1594гг. для скашивания растительности о приствольных кругов плодовых деревьев в сздач СКНИКГПС (г.Нальчик,КБР).совхоза "Аушигер" (Советский район,КБР).

Апробация работы.Основные положения диссертационной работы долодекы и одобрены ка Республиканской научно-практической конференции молодых ученых и специалистов КБР (г.Нальчик, 1988г.),Республиканской научно-практической конференции "Наукагпроиэводству" (г.Нальчик, 1989г.), Республиканской выставке научно - техтг-мстя достижений (г.Нальчик, 1989г.).научно-практической конференции "Актуальнее проблемы экологии и охрани окружаадек среды" (г.Нальчик, 1990г.), Юбилейной научно-практической конференции Горокого ГАУ (г.Владикавказ, 1993г.),научно-практической нонференцш КБАЛ (г. Нальчик, 1994г.), Республиканский выставке доспметяз народного хозяйства КБР (г.Нальчик, 1995г.).

Публикации.По теме диссертационной работы опубликовало 9 печатных работ,из них 1 авторское свидетельство.Одна работа принята к публикации Адыгской Международной Академией наук.

Структура и обьем работы.Диссертация состоит иэ вввдения.шео-ти глав и общих выводов.Содержит "20 страниц,в т.ч. 131 страница основного текста, 13 таблиц,32 рисунка,список использованной литературы (1С8 наименований,в т.ч. 19 на иностранном языке), 20 приложений.

СОДЕРНАКЖ РАБОТЫ

"о введения оиоскозака актуальность работы, обусловленная ж-

сЗходимоотью механизации процесса окаииванш растительности о вркотЕОльных кругов шюдових деревьев,приведены основные полокения диссертации, вынооьше на защиту.

В первой главе "Состояние вопроса и задачи исследования" проведен анализ и обоснованы рациональная система содержания почвы в седан и опоооб мульчирования растительности,приведены классификация и анализ носилочных устройств,технологий удаления растительности в садах,аналитический обэор результатов теоретических исследований ротационных режушдх аппаратов существующие ротационных ко-оилочных устройств.

Проблемам садоводства и повышения плодородия почв посвящены работы Лучкова П.Г.,Андрианова Г.Р. .Долгих В.А.,Володш^ 8.М. ,Воз-няковокой Ю.М. .Перевераева В.И.,Серпуховнтиной В. А., ¡.Гзанова B.C., Наотаденко В.И.,Довбан К.И..Вострова И.С. и др.

Установлено,что наиболее рациональной и доступной системой оодернания почвы в садах является дерново-перегнойная.предусматривающая вадерненке со скавмваниви растительности на мульчу, причем осошенную растительность рекомендуется оставлять на поверхности почва,а не запахивать ее.В пользу мульчи из травянистой растительности говорят такие факты:растительность проиэроотает прямо в саду, под деревьями,такая мульча более э{4ективно поддерживает запас органического вещества,азота,улучшает отруктуру почвы,предохраняет поверхность почвы от ударов доадевых капель.иссушения,перегревания, на поверхности почвы ооздается подобие экрана,поглащэющего кислород и предохраняющего почву от излишнего разложения гумуса.

Агроэкологкческии анализ способов мульчирования растительности показал, что наибольшей перспективностью в сочетании с зкологи-чеокой безопасность обладает механический способ,который реализуется косилочныш устройства!.«.Показано,что предпочтение следует отдавать косшшчнш уотройотвш с ротационным режущим аппаратам.

Разработкой проблем ооздания и совершенствования носилочных устройств занимались Новиков Ю.Ф. ,Фомин В.И. .Резник Н.Е. .Черей H.H..Васильев Г.К..Григорьев A.A..Демшкевич Э.Б..Синельников A.A..Сорокин П.П. и др.

Установлено,что существующие в настоящее время косилочные устройства малоэффективны при использовании для выполнения технологического процесса скашивания растительности о приствольных кругов плодовых деревьев в оадах в условиях равнинного садоводства,а в условиях горного садоводства и в молодых садах.их использование

- Б -

практически невозможно в силу их конструктивных особенностей.

Аналитический обаор результатов теоретических исследований ротационных режущих аппаратов существующих косилочных устройств показал,что имеющиеся зависимости не могут быть использованы для исследования ротационного реиущего аппарата косила! для окааизаиня штамбов плодовых деревьев.Это овъяоняется тем,что в сущэстзуацкх ротационных реяущих аппаратах редуцне элементы совертсшт два движения : вращательное вокруг центра ротора и поступательное акеогэ о .транспортп™ средством,о которым агрегатируется косилка.В окзпшва-ющен же косилке рекущле элементы соверплюг три дшм8ния:ар£щатела-ное вокруг центра ротора,поступательное вместе о транопсртиш средством,с который агрегатируется косилка,и вращателькоэ вокруг центра штамба окашшаемого плодового дерева.

На основании анадива состояния вопроса поставлены оледующие основные вадачи:

- провести теоретический елалиэ условий выполнения работ по удалению растительности в садах;

- научить физико-механические свойстпа плодовых деревьев п части их влияния на работоспособность оквоивеащей косилки; .

- теоретически обосновать рациональную схеыу новой кссзшш для окалшвания итанЗсз плодовых деревьев;

- теорекгчески последовать кинематику окаиивавщей косилки;

- провести теоретические исследования влияния основных параметров косилки для скаштакш штамбов плодовых деревьев на энергоемкость удаления растительности-,

- экспериментально последовать процесс удаления растительности с целью оптимизации основных параметров косилки для окагтазния штамбов плодовых деревьев;

- по результата.« теоретических и експер;шенташшх исследований разработать акспоршвнтатаный образец косилкн для окопжвания штамбов плодовых деревьев;

. - провести производственные испытания экспериментального образца косилки для окашквзлня итгмбов плодовых деревьев;

- оценить зкономическув эффективность использования экспериментального образца косилки для окнзивагагя штамбов плодових деревьев;

- выработать практические рекомгндащш по проектирования ко-омга для скашивания птаибав плодовых деревьев.

Во второй главе "Теоретические исследования етсилга! для ока-

шивания штамбов плодовых деревьев" получены аналитические выражения для определения основных параметров косилки для окашванш штамбов плодовых деревьев.

Установлено,что при разработке средств механизации для горного и предгорного оадоводотва необходимо учитывать большой спектр факторов,накладывающих определенные ограничения на конструктивные параметры сельскохозяйственной техники для механизации трудоемких процессов в садоводстве:ширина меадурядий,диаметр штамбов,расстояние меяду деревьями в ряду.фэрма и размеры кроны деревьев,коэффициент трения древесины по стали и пр.С учетом этих обстоятельств была составлена принципиальная схема косилки для скашивания штамбов плодовых деревьев (см.рио.1).которая позволяет скосить растительность о приствольных кругов плодовых деревьев за один проход. Косилка включает в себя выносной рукав 1,на котором установлена креотообравная рама.Крестообразная рама предотавляет собой три соединенные штанги 2.На свободных концах штанг 2 установлены роторы 3 о реяущши элементами 4.Выносной рукав 1 соединяется с транспортным средством при помощи параллелограымного механизма,образованного. эвенъяш 5,6,7 и 8.причем ввено 8 соединяется о выносным рукавом 1 таркнрно такш образом,чтобы последний совер-вал вращательное движение только в горизонтальной плоскости.

Параллелограммный механизм, предназначенный для обеспечения оперативного регулирования высоты срезания растительности,приводится в движение гидроцшшндром 9,причем шток гидрощшшдра соединен шарнирно со звеном 8,а его корпуо - о транспортным средством. Звено 7 соединяется кеотко о транспортным средством.

В конструкции косилки предусмотрены пружина 10 и защитное ограждение 11,предназначенные для исключения взаимного повреждения ревущего аппарата косклки и окашиваемого дерева во время работы.

Тестообразная рама имеет вовмоиность свободного проворачива-шя вокруг вертикальной оси, проходящей через точку пересечения осей составляющих штанг 2.

Принцип работы косилки следующий.

При движении транспортного средства,с которым агрегагируется окашивашшзя ксаилка,между рядами плодовых деревьев ытаыб дерева входит в проотранотво меиду двуш соседними роторами 3 ренущего аппарата косилки.При дальнейшем движении крестообразная рама ко-ошки начинает проворачиваться вокруг своей вертикальной оси из-за давления штамба дерева на эаадтное ограждение 11 рехуцего аппарата

Рка.1.Принщтиааная схема косилки для окааивапия штамбов плодовых дервЕьез.

1-шиосной рукав,2-Етгнга,3-ротор,4-реяущнй зле^еяз,

5,017,8-83эгая,-9-гядрощштдр,1О-пруя11на,11-ааЕцггкое

ограядеияе.

-.х^ойлга. Находящийся в работ® реяуицй аппарат скашивает растительность с пространства вокруг штамба плодового дерева.

Проворачивание несущей рами будет продолжаться до тех пор,пока итамб плодового дерева не выйдет йэ зацепления о крестообразной рахой косилки.

Прк встрече оо следующим штамбом описанный процесо снова повторяется „причем до этой встречи редущий аппарат скашивает раоти-теяыадоть о пространства меиду плодовыми деревьями.

Технологический процесо окашивания штамбов плодовых деревьев модно уоеовко разделить на три этапа:

- до встречи кооклкн оо штамбом дерева;

- непосредственное окашиваккэ итамба ¡шодового дерева;

- выход косилки из зацепления со штамбом окашиваемого плодового дерева.

На пераои и третьем этапах выполнения технологического про-цэсда траектории движения элементов окашвзющей юэсндки описываят-ок уравкэшшш, аналогичными уравнениям для существующих носилочных устройств.

На второй ке этапе возникает необходимость нахождения новых вавношоотей в о илу наличия трех степеней свободы.

Второй этап окадаваяия птамба плодового дерева начинается с момента, когда штамб плодового дерева войдет а пространство медду соседними роторами (ом.рио.2).

Уравнение движения центра несущей рамы будет иметь вид:

Ко - - |Хг<| -

Уо - <3з ' (1)

где Vи - скорооть транспортного средства, с которым агрегати-руегся окашивающая косилка, м/с;

4 - текущее время,с;

Хк - расстояние меиду центрами несущей рамы окашивающей кооилки и центром окашиваемого штамба плодового дереве в момент времени 1 в направлении.параллельном направлению движения транспортного средства,м; с13 - расстояние меиду центрами несущей рамы окашивающей косшшг и центром окашиваемого штамба плодового дерева в момент времени I в направлении,перпендикулярном направлении движения транспортного средотва.м;

Раоотаяккэ менду центрами рамы и штамба окашиваемого дерева опр®д®датся ка выранекш:

Рио,2'.СхбШ к я'сследовамт геанеиатигаи вда-даващей кооляет.

- 10 -

ha - (XoZ + У0Е)1/г (2)

Уравнения двкиэния центров роторов будут иметь ввд (согласно обоаначэяий на рно.2):

- йле первого ротора:

ÎXai - Rsii-CostfH

\Уа1 - Rsii-Sirwn (3)

- дш второго ротора:

|Ха2 - " R52i'Sino£2i

\Уаг - - R52i-Coaagi (4)

- для третьего ротора:

(ХаЗ - R53i-Cosa3i

\УаЗ - R53i-Sind3i (Б)

где Rsii - thsi2 + Rs2 - 2hai-R5-Cos(e - Во)31/2 (6)

KS2i » that2 + Es2 - Ehsj-Rs-CosSol^2 (?)

K53i » thai2 + Rs2 - 2hsi-R5-Cos(B + Bo)]1'2 (8)

an - 160° - 9sl - Hi (5)

agi - S0° + <fsi - (10)

«31 - 9si - >3i ■ (11)

Скотеш уравнений, опиоыващие траектории движения точек b и d ¡спеют ввд (см.рно.2):

- дди первого ротора: (

(Хы - R51 i ■ Cosctii + R3-Slni>p

\Уы - Rsii*Sinaii - R3-Cosî>p (12)

ÎXdx - R5ii-Cosan + Ro'Sin(ipp + ï)

\Ус11 ~ Rsii-Sinaii - Ro-Cos(9P + V) ' (13)

- для второго ротора: /хь2 - - R52i-Sinaai + R3Sinçp

\Уьг - - P52i-Cosa2i - R3-Cos?p (14)

[Хаз--Rs2i-Sinc(2i + RoSin(i?p + ï)

(Уаг - - R52i-Coscï2i - Ro-Cos(çp •+ r) (15)

для треп его ротора:

/Хьз - - R53i-Cosa3i + Rs-Sinqip \Уьз - R531 •Slna£3i - R3*Cosçp (16)

IXd3 - " f?53i-Cosoi3i + Ro-Sin(9p + Г) Vd3 - R53i-Sinoi3i - Ro-Cas(i?p + Y)

Траектории движения точек e и g описываатся

(17)

оиотемаш урав-

нений:

- для первого ротора:

]Ха1 - 1?511 • СОЭХ! 1 + Ез-51п(|?р - й)

1Уа1 - Кзн^-пап - ¡?эСоа(9Р " ч) (18)

|Хв1 - Ебц-СОМЦ + Ко-31п((?р + 1Г - «)

\у*1 - Г^ц^пвц ~ йо-СозС^р + г - а) (19)

- для второго ротора:

|Ха2 ~ - 1?521-51ш21 + Кэ-31п(9Р - а)

\Ув2 - - Р5г1-Сом21 - йз-Соз(<?р - а) (20) ■

(Хея - - К521-51по!21 + Ко'51п(<рр + у - а)

- - 1?521-Со5с(21 " ¡?о-Соз(?р + у - а) (21)

- для третьего ротора:

|Хаз ~ " КБЗгСозаз! + гз-БтОур - «)

\У93 - Кзэ^ЗШвЗ! - Гз-Соз(<?р - «) (22)

(Хез - - Е531-Собй31 1?о-31п((?р + V - а.)

\У(*3 - ^з^поэ! - ио-СоБ'^ + г - а) (23)

Для исследования влияния основных параметров косилки для скашивания штамбов плодовых деревьев на энергоемкость скашивания рао-тительности воспользуемся тем,что кинетическая энергия ротора режущего аппарата окашивающей косилки до соприкосновения о растениями отличается ог кинетической анергии во время скашивания штамба плодового дерева.

Работа,затрачиваемая на скашивание растительности .определится в соответствии с законом сохранения энергии после кеслсшшх преобразований из выражения:

А - 0,25-т-Вог-( У7ркг - ) (24)

где т - масса ротора,Н;

йо - радиуо ротора,м;

УЕХ - угловая скорость ротора до встречи со штамбов плодового дерева,с-1;

Уро - угловая скорость ротора при скашивании штамба плодового дерева,о-1. Угловая скорость определится путем дифференцирования

уравнения движения согласно выражения (2.13):

¿Х^/сй: - V» - Р5-ЗШй1 + Ко-Урх-СоБС^'рх^ + г)

- РэСоак! + Яо-Ирх-ЗШ^рх^ + ¥). (25)

- 12 -

Абсолютная скорость точки d будет равна:

Vdi- I(dXdi/dt)z + (dydi/dt)z]1/z (26)

Проанализировав данное выражение и учитывая рис.2 можно сделать вывод о том,что максимальное значение скорости точки d будет иметь место при (VpK-t + у) - 2-Я-к,где к-0,1,2,.. .Тогда имеем: Vdmax " Ro-WpX + Vu. (27)

Минимальное значение этой скорости будет иметь меото при условии (Wpx-t + т) - 2-jt-k + я.Тогда получим:

V«tatn ~ Ro'Wpx " VM. (28)

Следовательно,для того,чтобы обеопечить бесподпорный opes необходимо соблюдение уоловия:

Vdtnin > VKP, (29)

где VKD - минимальная скорость,необходимая для обеспечения бесподпорного срезания растительности. Из выражений (28) и (29) подучим:

Wpx > (VKp + VM) / Ro (30)

Прз: нахождении угловой скорости Wpo необходимо учесть,что на разных этапах выполнения технологического процесоа окалшвания штамба плодового дерева она различна.Данное обстоятельство объясняется тем,что роторы окадшваат штамб дерева по различным радиусам (ом. рис.2).

Анализируя результаты теоретических исследований кинематики кооилки для окашивания штамба плодового дерева можно заметить,что третий ротор (центр аз) окаливает штамб дерева по наибольшему радиусу, поэтому можно предположить,что этот ротор обходит штамб дерева о наибольшей скоростью.

Походя из изложенного,определим абсолютную скорость центра третьего ротора относительно центра окаашваемого штамба.Для этого продифференцируем уравнение (Б):

VS3K - dXa3/dt - -X7-Cosa3i-(Xi-X4)-R53i-Sina3i-(XQ+Xg/Xio) (31) ¥азу -- dYa3/dt - Х7 -Sin«31 ' (Xi-Х4)-RS3i • Созазi • (Xe+Xa0) (32) В выражениях (31) и (32) приняты следующие обозначения:

Xi - 2-V„-(Vu-t-XH) (33)

Х2 - VM-R53i/(VM-t-X„) (34)

Хз - Ьз1/(Ь31г+Н531г-2,Ьз1-Н531-Соз(0+ао))1/'г (35)

Х4 - VM• Rs3i • Cos(В+Во)/(V«• t-X.a)UZ (36)

Х5 - R53i2+hsiz-R5Z О?)

Хв » (R53i2+hsiz-R5z)/(2-hsl-R53i) (33)

X? - 0,5/(hsiZ+R53t2-Z-ÎtefR53l-Cos(B+Bo))1/2 (33)

Ха - Vu.y0/((VM-t-Xn)-(l-i-(yo/(VM-l-XH))2)) (40)

Xg - 2-hgl-R53i-(Xi-(l+2-hsl-R53i)-X4)-X5-(Xa-X3-(Xl-><4))(41) Xicr 4-hsiz-R53i-(i-Xaz)1/z

Абсолютная скорость точки аз определится из выраиенкяг Уаз-(Уазхг + Уазх2)1/г Ш)

Абсолютная скорость точки da определится из выражения (17) после его дифференцирования:

Yd3- (Vd3xZ+Vd3xS:)1/Z- (Ya3xz+Va3y242 •Ro•Wpo■ (Va3x • Cos (V.'po • t+r)+ + Va3yRo-Wp0-Sin(Wpo-t+r))+Ro-Wpo)1/'Z Ш)

С учетом необходимости обеспечения бесподпоркого срэзв растений угловая скорость третьего ротора определится о использованием приведенных выражений из равенства:

Wpo-((VkpZ - Va?yz)1/2 - VaaxVRo (4Б)

На основании полученных выражений были поотроены зависимости энергоемкости скалшвания растительности от основных параметров косилки для окашивания штамбов плодовых деревьев,анализ которых позволил сделать вывод о том,что рациональные значения основных параметров (-»силки для окашивания штамбов плодовых деревьев ледат в пределах:

- окружная скорооть роторов - 60...80 м/с;

- скорость транспортного средства,о которым агрегатируетоя окалмвающая косилки - 0,1...0,2 м/с;

- диаметр роторов - 0,4...0,6 и.

В третьей главе "Программа и методика экспериментального исследования косилки для окашивания штамбов плодовых деревьев" приведены программа и методика исследований,описание лабораторно-экспе-риментальной установки и технических средств для проведения экспериментов. Оптимизация процесса скашивания растительности,основным критерием которого была принята энергоемкость скашивания.проводилась о помощью метода планирования многсфакторкого эксперимента.В качестве факторов приняты окружная скорость роторов,скорость движения транспортного средства,диаметр роторов.Эти факторы и уровни их варьирования намечены на основании результатов теоретических исследований.

В четвертой главе "Результаты экспериментального исследования косилки для окашивания штамбов плодовых деревьев" представлены результаты экспериментального исследования лабораторно-эксперкмен-тальной устаяовкн.подтверждащие правильность теоретических разработок и позволившие установить оптимальные параметры геоокякя для

- 14 -

скашивания штамбов плодовых деревьев.

В результате обработки экспериментальных данных получили математическую модель второго порядка:

- в кодированном виде:

Ут - 946,449 + 119,220-XI - 64,226-Х2 - 123,451-Хз + + 4.710-Х1-Х2 - 22,698-XI-Хз - 102,291-Хг-Хз + + 241,938X1г + 468,941Х2г + 218,473Хэ2 . (46)

- в раскодированном виде:

А - 6894,484 - 70,144-Ур + 59320,639-Чи ~ Зб80,714-Бр + + 3,14-УР-УМ - 3,78-Ур-Ор - 10229,1-Ум-0р + 0,269-Ург + + 187576,4*У«^ + 5461,825-Бр^ (47)

После приведения уравнения (46) к каноническому виду поотроены двумерные сечения для изучения иоследуемых факторов на энергоемкость скашивания растительности,для чего диссертантом соотавлена и реализована программа на ЭВМ типа 1ВМ РС.Они представлены системами сопряженных эллипсов,изображенных на рио.З...5.Координаты показателя энергоемкости окашиванкя растительности А в центре поверхности отклика, (Ув-911,031 Да) равны:Х13—0,2337 (Ускр-62,929 и/а), Хгз-0-1018 (Ум-0,155 и/о),Хзз-0,2945 (0р-0,504 м).

В пятой глазе 'Производственные испытания косилки для окаш-вания Етамбоз плодовых деревьев" излояеш результаты производственных испытаний опытного образца кооилки для окашивания штамбов плодовых деревьев о оптимальными параметрами.

Производственные испытания показали,что проиэводктельнооть кооилки для окаашвания атамбсв плодовых деревьев в среднем составила 0,4.8 га/ч.Иопытания подтвердили, что окашиващзя косилка скашивает растительность о приствольного круга плодового дерева за один проход.Заметных повреждений штамбов плодовых деревьев не наблюдалось . Производственная проверка выявила,что производительность труда прн выполнении технологического процесса окаалвания ыта«5ав плодовых деревьев повивается в 12 раз.

Созданная косилка для' окашивакия штамбов плодовых деревьев может быть эффективно использована в условиях равнинного, предгорного в горного садоводства.

В ¡г.&стой главе "Экономическая эффективность результатов исследований" определена зюоноыическая эффективность использования кэо:121т для оглаивашш штамбов плодовых деревьев в сравнении с ручным выполнением технологического процесса скашивания растительности о прдагвольных кругов плодовых деревьев.Эффект образуется за

Риа.3.Двумерное сечение завксимооги энергоемкости скашивания растительности от окружной скорости роторов (Х1) и скорости транспортного средства (Хг).

Риа.4.Двум5ркаэ сечешк зависимости знергоемксоти

скашивания радтигельноота от округами скорости роторов (XI) ]: диаметра роторов (Хз).

скачивания растительности от скорости транспортного средства (Ха) диаметра роторов (Хз).

счет повышения производительности труда в 12 pas и снижения приведенных затрат в 4 раза.

Размер годового экономического эффекта от внедрения косилки для скашивания штамбов плодовых деревьев составил 54557,1 руб/га (б ценах 1992г.).

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1.Состояние плодородия почвенного слоя в садах предопределяется способом содержания почвы.Наиболее рациональной и эффективной системой содержания почвы в садах является дерново-перегнойная,предусматривавши скашивание растительности с оставлением ее на поверхности почвы в качестве мульчи.

2. Наиболее доступный и экологически безопасным способом реализации дерново-перегнойной системы содержания почвы в садах является ск-аяившше растительности носилочными устройствами.

3.Разработана физическая к математическая модели предложенной косилки для окзлмвания штамбов плодовых деревьеп,реяущие элементы которой кыэат грн степени свободы.Новизна предложенной конструкции окашиЕаацей косилки защищена а.с. N1442842.

4.Математическая модель процесса окашиванкя штамба плодового дерева предложенной косилкой реализована на ЭБМ типа IBM PC и проведены многоваркаатные расчеты,подтвердившие работоспособность предложенной конструкции,эффективно окашивающей штамбы плодовых деревьев.

5.Разработан алгоритм и процедура оптимизации основных параметров конструкции предложенной окашивающей косилки исходя из принципа минимизации энергозатрат на скзлшвание растительности.Выявлены оптимальные значения окружной скорости и диаметра роторов,а таже скорости транспортного средства, с которым агрегатируется окалшваа-цзл косилка,которые соответственно равны:62,989 м/о,0,504 и и 0,105 м/с.

6. Разработаны и реализованы программы ка сЕМ типа IBM PC, дозволяющие:

- производить кинематическое исследование новой косилки для окагаиванкя штамбов плодовых деревьев;

- производить обработку результатов экспериментальных исследований работоспособности косилки для окашивания штамбов плодовых деревьев, подтвердившие ревультаты теоретических исследований и реко-

- 19 -

мендаций по выбору оптимальных параметров;

- рассчитать координаты точек и построить одномерные сечении для изучения влияния конкретно каждого из основных параметров косилки для скашивания штамбов плодовых деревьев на энергоеикооть скашивания растительности;

- рассчитать координаты точек и построить двумерные сечения для изучения попарного влияния основных параметров косилки для ока-шивания штамбов плодовых деревьев на энергоемкость скашйвания растительности.

7.Выявлены физико-механические свойства плодовых деревьев,накладывающие ограничения на использование средств механизации в оадах.

8.Обоснована конструкция защитного ограждения,способствующая удалению растительности с приствольных кругов плодовых деревьев разработанной окашивающей косилкой за один проход.

9.Производственная проверка опытного образца окашиваащей косилки показала,что производительнооть при окашивании штамбов плодовых деревьев повышается в 12 раз.

10.с!сономический эффект от внедрения косилки для окашивания штамбов плодовых деревьев составил 54557,1 руб/га (в ценах 1992г.).

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1.Косилка для окашивания штамбов плодовых деревьев //Тез.докл. Респ.научн.-техн.конф.-Нальчик,1988.-о.192-193.(в соавторстве).

2.А.с. N 1443842 СССР.МКИ А 01 Д 34/08.Косилка для окашивания штамбов плодовых деревьев.-Опубл. 1988,Бш^ 46 // Открытия.Изобретения, (в соавторстве).

я

3.К вопросу моделирования технологической оиотемы мульчирования растительности // Тез.докл.Респ.научн.-техн.конф.-Нальчик, 1989.-с.16-17.(в соавторстве).

4.Выбор и обоснование принципиальной схемы и привода коонлки для обработки приствольных кругов // Тез.докд.Респ.научи.-техи. конф.-Нальчик,1989.-с.13-15.(в соавторстве).

5.Ротационная косилка для скашивания растительности о приствольных кругов:Информационный листок // Кабардино-Балкарский ЦНТИ,1990.- N 24-90.(в соавторстве).

6.Агрозкологическое обоснование способа мульчирования растительности в условиях горного садоводства // Тез.дока.11-й научи. -практ.конф."Экология-2".-Нальчик,1990.-о.96-101.(в ооавторот-

ве).

7.Исследование кинематики окашивающей косилки при окашивании саяенцев деревьев // Тез.докл.Сбил.научн.-произв.конф.-Владикавказ, 1993.- о. 10. (в соавторстве).

8.Обоснование конструктивных параметров кооилки для о нашивания штамбов плодовых деревьев // Тез. докл.научн.-практ.конф.КБАИ.-Нальчик,1994.-о.42-43.(в ооавторотве).

9.Использование ЭВМ для исследования кинематики окашивающей косилки // Те в.докд.научи.-практ.конф.КБАИ.-Нальчик,1994.-с.43-44.