автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Обоснование параметров рабочего органа для направленного съема ягод смородины

российская академия сельскохозяйственных наук

научно-иссладошельсш зональный институт садоводства нечшозекноя полосы

На правах рукописи

иштов

Александр Рззаевич

УДК 631.358: 634. 72

ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ РАБОЧЕГО ОРГАНА ДЛЯ НАПРАВЛЕННОГО СЪЕЛА ЯГОД СМОРОДИНЫ

Специальность 05.20.01 - механизация сельскохозяйственного производства

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технически наук

Москва - 1992

Л

' /

/

Работа выполнена в Научно-исследовательском зональном институте садоводства нечерноземной полосы (НПоИСНП), г. Москва. Научил: руководитель: кандидат технических наук,

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

Ведущее предприятие: Научно-исследовательский институт

14— часов на заседании специализированного совета К 020.20.02 в Научно-исследовательском-зональном институте садоводства нечерноземной полосы И>.

Адрес: 115598, Москва-538, Бирюлево-Загорье. С диссертацией моано опнакомиться в библиотеке ацетату та.

старики научный сотрудник ЦЕЛ.ГБАЛ А.А.

профессор ДЕ.ЗДК0 М.Е. хешшдаг технических наук, ШЕВЧУК Р.С.

информации и техникоэконоьических исследований по йнжёнерно-техш-ческому обеспечению АПК (Информ-агротех).

Защита состоится Л/У.9 1992 г. в

Автореферат разослан

Ученый секретарь' специал**------

иого~сюв9таг-кандидат-те науч, от. научи, сотрудн

А.А.Цыыбан

оедля характеристика работы

Актуальность темы. На сбор урохая плодовых и ягодянх культур до настоящего времени расходуется до 8С# от всего объема трудозатрат. Лля удовлетворения потребностей населения, шицсвол и фармацевтической промшленпостел в плодах к ягодах, . обладающих комплексом различных,пищевых, лечебно-профилактических п других свойств, существует система промышленного вкращи-вания этих культур. Однако используемое уборочные машины не отвечают полностью требования;.! сбора уро;хая с высоким качеством при минимальных издержках.

В технологическом процессе серийного смородиноуборочного комбайна МПЯ-1Б необходимо стабилизировать работу системы стря-хивалия (чтобы показатель съема ягод был не только в более уз-

о

кем диапазоне значений чем фактически достигаем 86-96^, но приближен к верхнему значению) и улавлизапкя, полнота которого (83-86/0 должен быть не менее 88^. Необходимо тагсхе снижение уровня повреждений, наносимых мапиной растениям, что в значительной степени сказывается на урожайности плантаций в последующие годи.

В связи с изложенным совершенствование средств механизированной уборки, обоснование параметров рабочих органов, реализующих эффективные способы съема ягод является актуальной задачей.

| ТТель пабота - теоретическое и экспериментальное исследование процесса съема ягод при направленном воздействии рабочими оргапами на крону кустарника.

Объект исследований,- Активаторы бичевого типа и барабан-но-пальцевый с качающшлася шайбами. Процесс направленного съе-

ма ягод с кустарников, реализуемый рабочими органами.

Научная новизна исследований. Проведена по вновь разработанной методике параметрической идентификации оценка упругих и делшфируяцих свойств кроны кустов смородины; построена математическая модель взаимодействия кроны кустарника с исполнительными элементами рабочего органа, разработан оригинальны;! алгоритм расчета процесса колебаний ветвей кустарника в канале бкчевого активатора; проведен кинематический анализ и разработан алгоритм расчета параметров активатора биче-вого типа улучшенной конструкции, реализующего новый способ воздействия стряхивателя на ветви; установлены зависимости между кинематическими и конструкционными параметрами; предложен отличный от известных способ съема ягод, реализующий направленный характер воздействия рабочим органом на крону кустарника; вновь проведен теоретический анализ процесса вибра- ■ ционного воздействия направленного характера на ветви кустарника; предложен и обосновано применение принципиально иного привода из не круглых колес для создания направленных колебаний рабочих органов; определены рабочие режимы активаторов, . осуществления направленного съема ягод.

Практическая значимость работы. Создана научная и расчетная база для модернизации серийного (1ШЯ-1Б) комбайна я разработки машин следующего поколения. Разработан и испытан модернизированный активатор бичевого типа с механизмом привода к серийному смородиноуборочному комбайну. Проведены хозяйственные испытания комбайна с измененным активатором. Применение активатора повышает производительность труда'в 1,17 раз. Экономический аффект от модернизации аа год составляет 659 руб. (при расчете в ценах 1984 г. ). При норматив-

ной годовой наработке агрегата 30 га к урожайности 20 ц/га улучшение качественных показателей механизированной уборки позволяет получить дополнительную прибыль не менее 2850 руб. (по закупочным ценам ягодно;: продукции 1384 г.).

Реализация результатов исследозамы. Результаты диссертационной работы приняты ГСКБ по комплексам маилн для механизации работ в радах, виноградниках, питомниках и ягодниках' ПО "Агромапина" для внедрения при выпуске серийного смородино-уборочного комбайна КПЯ-1. Результаты исследований использован к ПКБ НКЗИСНП при разработке опытных образцов смородиноу-борочных малин.

Образцы смородиноуборочяых калин с экспериментальными системами стряхивания и привода прошли проверку в ОПХ ККЗИСШ, выдержали хозяйственные испытания в садоводческих: совхозах Тульской и Московской областей.

Техническая документация, разработанная ПКБ ШШСНП на модернизированный активатор бичевого типа взята Брянским МНЩГГИ для рекламы и продажи пользователям комбайнов.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы обсувдены и одобрены на: Всесоюзной научно-технической конференции "Молодые ученые и научно-технический процесс в садоводстве" (г. Москва, 1988 г.); научно-практической конференции "Повышение эффективности производства в системе АПК" (г.) Брянск, 1989 г.); конференции молодых ученых Проблемы интенсификации современного садоводства" (г. Мичуринск, 1990 г.); республиканской конференции молодых ученых и специалистов (г. Киев, 1991 г.); заседаниях секции механизации Ученого Совета НИЗШШ (1988-1990 т.г.).

ГЕубллг-ЗДпк результатов исследований. Основные полог-ения и результаты исследовании опубликованы в семи печатных работах. Техническая реализация результатов научного исследования; отракепа в трех изобретениях.

Структура я ofeei.1! сабот;;. йгссертацпонная работа состоит из введешгя, сеглп глав, выводов, списка использованной литература и прплокенпИ. Обдай обхеы работы составляет 2ТОс?р,, из которых на 3S стр.-57 рисунков, на 12 стр.- 12 таблиц, на Ю стр. - список использованной литератур«, состоящий из IC2 наименовании (х;э нет 27 на ггностратшх язкках) и на 73 стр.- 6 прилокешй.

СОДЕРЛЮГЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность теш, изложены основные положения, которые шносятся на защиту.

В период главе - "Состояние вопроса, дели и задачи исследований" указан современный уровень разработки темы и опреде-лепк тенденции раз вития конструкции средств для механизированно!: уборки урояая смородины, дан анализ теоретических моделей отрыва плодов и ягод, проведен краткий анализ способов воздействия рабочими органами на „етш кустарников, сформулировали задачи не следований.

Исследованием процессов отделения плодов и ягод при вибрационной уборке занимались значительное число зарубежных и отечественных учених. Наиболее всеобъемлющее решение проблемы отделения, ягод .о - кустарников дали Г .П.Варламов и Ю.А.Утков.

Из анализа крупных публикаций и патентной информации сделан вывод, что современные отечественные сродства уборки урожая с кустарников не обеспечивают требуемых показателей

механизированной уборки, а практически все зарубежные машшш не соответствуют требуемому уровню качества работы, в частности количеству наносимых растениям поврекдений и пронзводитель-ностп. Основной причиной потерь при поточной уборке остаются невозвратные потери в основание ряда растений.

Модели отрыва плодов и, ягод разработаны применительно к гармоническому характеру внешнего возмущения, практически без учета сложного характера колебаний точек подвеса плодоножек и преимущественно виброударных реаимов воздействия рабочих органов.

Исходя из общей цели исследований и по результата:,) анализа состояния вопроса для решения были выбрани следующие задачи:

1. Изучение упругих и демпфирующих свойств кроны кустов и ее элементов.

2. Теоретическое исследование процесса колебаний ветвей ыевду исполнительными элементами рабочих органов.

3. Разработка технологического процесса направленного съема ягод.

4. Обоснование процесса и параметров направленного колебательного воздействия на ветви кустарников.

5. Проведение лабораторно-полевых исследований по применению активаторов, реализукдах направленный съем ягод и оценку. качества их функционирования.

6. Проведение испытаний экспериментальных образцов сморо-даноуборочяых комбайнов и определение экономической эффективности их применения.

Во второй главе "Исследование физико-ыеханическпх свойств кустов смородины и элементов кроны" приведены результаты изуче- ,

кия основных, имеюзпх прикладное значение за характеризувдих естественное состояние растений показателей, необходимых для математического моделировали процессов колебания ветвей во' взаимодействии с рабочими органа:,ш и отделения ягод.

Оценены физико-механические параметры кустов смородины 3-8 летнего возраста 4-х сортов, являщнхся перспективны,и для механизированной уборки урожая. Определены кесткостные параметры и декременты колебаний ветвей различных зон кустов. По' специально разработанным методикам установлено:

1) коэффициенты податливости плодоносящей ветви в зонах наибольшего плодоношения находится в пределах 0,015-0,03 м/н;

2) гашение энергии единичного возмущения для отдельной ветви происходит за 3-10 полных циклов колебаний и за 1-2 полных цикла для группы ветвей.

Проведены специальные опыты по статическому фиксированию . кроны куста по форме канала бичевого активатора комбайна. Величина упругого сопротивления формированию совокупности ветвей по форме канала активатора в среднем на порядок выше этого параметра, взятого для отдельной скелетной ветви.

Разработана методика параметрической идентификации параметров ягодного куста на основе конечноэлеыентной модели, учитывающей что динамические воздействия от рабочего органа на ветви передается через упруго-диссипаглвную сплошную среду, которая образуется ветвями и листьями. Предложение куст рассматривать состоящим из отдельных конечных элементов - параллелепи- ' педов, менящих свои размеры в зависимости от расстояний мезду исполнительными элементами рабочего органа.

Модель представляет набор стержневых элементов постоянного сечения, работатащпс на изгиб в двух" плоскостях и на растяжение-

-сжатие вдоль оси 02. (рис. I). В пределах элемента жёсткость и масса постоянны.

¿—Ж

Рис. I. Модель ягодного куста в виде стернневых элементов со схемой размещения датчиков и воздействия вибровоэбудателя.

Дифференциальные уравнения вннуаденных гармонических колебаний элемента имеют вид

. /

X >

'^'Цго*^)*'*'*'-

(I)

где ГП = 0,271- приведенная к центру масса элемента; ^ - масса элемента; Е - модуль упругости; J - мнимая едашца; Ух = аб/т • - 6а?/№ ; ав - геометрические характеристики сечения элемента; <$ , 4 - логарифмические

декременты колебаний; Сл , Су , Сл - коэффициенты жесткости связей элемента в направлениях координатных осей; , у ,

- кинематические возмущающие воздействия вдоль координатных осей.

Реализована программа идентификации практической модели путем проведения полевых экспериментов с применением специально разработанного переносного стенда с шбровозбудателем, подвижны?.! ограждением и комплекта виброизмерительной аппаратуры фирмы т (Германия). Результаты эксперимента позволили оценить упруго-дассилативнне параметры элементов модели. Модули упругости находятся в диапазоне 150-600 н/м^, логарифмические декременты колебаний 0,2-0,65. Коэффициенты кесткости связей аяементов модели 80-400 н/ы. Доказана принципиальная работоспособность практической модели.

В третьей главе "Теоретические исследования процесса ко-, лебаний ветвей" проведен анализ взаимодействий плодоносящих ветвей с исполнительными элементами рабочего органа; предлоаэ-на расчетная модель процесса колебаний ветвей; определены зависимости для вычислений параметров процесса; проведено математическое моделирование процесса.

В предполояеняи, что процесс передачи вибрационного возмущения от пальцев ветвям (при использовании барабанно-пальце-вого активатора) является предельным случаем процесса взаимодействия ветвей в канале бичевого активатора (рис.2 ), последний был выбран объектом детального изучения и анализа.------

Выбор расчетной модели колебаний массы ветвей в канале активатора бичевого типа обуславливается особенностями протекания в нем процесса виброударного отделения ягод, выявленными на основании практического применения и лабораторных исследо-

комбайна МПЯ-ЕБ: а)- вид сверху; б - вид сбоку. Несущие стойки: I - внутренние; 2 - внешние; 3 - бичевые сеетдн; 4 - рычажная система привода; 5 - вибраторы.

ваний, а также по результатам скоростной киносъемки перемещения ветвей в активаторах уборочных машин для поточной уборки.

Для теоретического исследования принята расчетная схема (рис. 3) да разделенной активатором на две равные часта кроны ряда растений, где moca потока ветвей Ш представляется двумя переменней шссаш /Я, и Ш, , колеблется в пространстве меяду подншшш: бичевыш секциями I и 2. Характер изменения величин тсс показан на рис. 4.

'Кг тя ....

г SU С,

хг*

т

та

Рис. 3. Теоретическая модель взаимодействия ветвей с бичами в канале активатора. ^

а) « " ф

Рис. 4. Графические зависимости параметров модели. Упругие и демпфируй свойства кроны кустарника представляются в виде упругих С. , С, ,Сг ж дэмпфирупдос К ; К< , /Г4 .

цементов. Элементы С и/С моделируют упруго-дассппативнухз среду мезду двумя, условными массами. Элементы С, , К, , С£ > /Га характеризует величины упругого сопротивления и демпфирования для зон контакта «тевых: секций о'кроной. Графики изменения С, и Сг приведены на рис. 4.' При движении в сторону ыеаду-

рядья ехр(-8т ос</в)]-,

ти^ т-т1 >

С, = ¿V (СК-2С*)[/-ехр(в, х4/я)]-, С - Ск ~ С/-Сг,

при обратном движении

тг = т0+(т.-2т„)р-¡п< = т-тц; Сг-СоО-^)', С2= Са+ (ск-2С*)[<- ^РС-6с С - Ск ~С< ~Св.7

где Ш.0 - масса ветвей, контактирующих.с бичами в статическом состоянии системы; Х< ж - координаты перемещения масс в поперечном ряду растений направлений; Ск - величина упругого сопротивления кроны в целом; С0 - кесткость, характеризующая степень предварительного подаатия кроны при формировании потока ветвей; 6п , - эширическее коэффициенты, характеризуйте увеличение числа ветвей в зоне контакта с бичами активной бичевой секции; Л - максимальная величина смещения системы.

Перемещения воздействующих на ветви бичевых секций и К. ^ определяются конструкционными параметра!.® и параметрами привода рабочего органа. Значения коэффициентов дегшфирования

принимаются постоянными.

I

Движение принятой модели описывается системой дифференциальных уравнений с переменными коэффициентами и правыми частями:

"п^Х, + С,2С, + + +Х,К4 } (4)

■(3).

Значения коэугащаентов в левых частях системы (4) определяются для величия ОС, и по зависимостями) и (3). Для конкретного малого промежутка времени значения параметров в уравнениях предполагаются фиксированными и задача (4) на этом промежутке решается как система дифференциальных уравнений с постояннымп козфТшщентами, для которой получено аналитическое решение. Решение ( Л,, , СС< , , ОС^ , СС^) является начальнш.га услокшми для следующего сага Ь + АЬ с новыми значениями коэффициентов.

Проведено моделирование на ЗВМ процесса колебательного дбп:::о;п;я ветвей при равных величинах кинематического возмущающего воздействия X, и . что соответствует ренинам функционирования активатора в серийном исполнении, и при величн-' ках X, >Хг- Одними из результатов моделирования являются графические зависимости, приведенные на рис. 5. Анализ харак-. тера движения масс ветвей ыег-ду бичевыми секциями показал, что преобладающее воздействие (при

) рабочим органом в направлении мекдурядья приводит к рекиыу установившихся колебаний системы уг.е на 2-3 цикле, в то время как при равных . величинах возмущающего воздействия (X/ ) это происходит на 6-8 цикле. Кроме этого основная масса ветвей концентрируется в зоне второй половины размаха бичевой секции I (смещается от оси ряда к междурядью), и получает при этом значительно большие по абсолютной величине ускорения от исполнительных элементов рабочего органа, леи в случае ¿"ГПри этом

отделение ягод в зоне над осью растений сводится к минимуму вследствие сокращения количества ветвей в этой зоне при обратном ходе бичевых секций, а также снижения величины сообщаемых ветвям ускорений.

1 1

/

/ к V / Ч

/ /1 \ \ / / чЛ / / ч \

" / / 1 'Л / г \ \ / /' N \

/ ' \ Л / / / / \\ / / / / * V

/ ' л . / / \\ У / % V

а / ' \\ / » \\ \\

/ ' \ \\ У/ \

„V.-1- * < Л « * ч » ?<

ч.ч

ф

.-у, л ■Л

" * IV» пр*Х<>Х1 ■ /1 / |

а { 1/ < [ Щ приХ<~Хз 1 ! 1; 1 1; «

,'! ! /' ! < !

^ // 1

а,/ аг О.л СМ чу ¡ге

/ V V ^\ 1

— ХУ-ГА/ \ \

'-х^Чд'

Ц приХ(гХг

•

\

ХР—-

{А

ф

Рио, 5. Колебательноэ движение ветвей.

а) графики перемещений Ж, и ¿Сг в режиме - Х2 ;

б) графики перемещений Л, и Х2 в режиме X, >Х5 ;

в) графики перемещений ускорений и .

¡.!оделированпе процесса позволяет сформулировать гипотезу о целесообразности смещения при направленном воздействии на ветви зонн эффективного отделения ягод к междурядью.

Исследование поведения системы при различных рекншх и величинах возмуцащего воздействия, а такке варьирование величин физико-механических параметров, показало, что колебательный процесс ветвей для случая Х(>Хг существенно интенсифицируется, Это создает возможность повеления производительности механизированной уборки.

Получены графические зависимости параметров колебательного движения ветвей в пространстве мевду исполнительными элементами рабочих органов, а следовательно, точек подвеса систем "ягода-плодоножка".

Определите амплитудно-частотных реяиыов вибрационного воздействия на ветви целесообразно осуществлять по полученный величинаи виброускорении, которые передаются основной массе ветвей в конкретной фазе движения.

В четвертой главе "Разработка технологического процесса направленного отделения ягод" описан технологический процесс, реализующий асимметричный направленный характер воздействия рабочего органа на ветви кустарника; приведены графические за-шсйиости кинематических параметров рабочего органа в фазах основного и обратного движения, изложены особенности предлогсенно-го способа съеш ягод.

_______Предложен способ съема ягод, в котором уде^тся избежать

или свести к минимуму недостатки, присущие способам, реализованным в серийных смородиноуборочных машинах. В предлогенном • т ехнологпч ос ком процессе улучшение съема ягод обеспечено за

счет концентрации зонн отделегси ягод над улавливателями ягодо-

уборочной машины, создания макет;¡альиой разности ускорешй движения пальчатых или бичевнх секций в области наибольшего удаления от оси ряда растений, пр.1 этом ускорешй парных секций рабочего органа имеют одинаковое направление.

Реализация предложенного процесса китенспфикащи воздействия рабочего органа на ветви растений поззоляет повысить скорость уборочного агрегата, а следовательно его производительность.

В пятой главе "Кинематический анализ и обоснование параметров рабочих органов для съема ягод с кустарников"проведен кинематический анализ активатора бкчевого тина, расчет и анализ параметров его исполнительных элементов, вариант модернизации серийного активатора 1.Ш-1А (1Б) доя реализации рекима направленных колебаний;получена кинематическая диаграмма приводного механизма дая асимметричного движения пальцев барабанно-лальцево-го активатора с качанцишея пайбаш; определены зависимости для параметров движения пальцев активатора с качающимися шайбами.

По результатам кинематического анализа получены зависимост ти мевду рабочими и конструкционными параметрами, определены основные конструкционные размеры, оказывавдие влияние на рабочий процесс. Получены формулы дая вычисления кинематических параметров исполнительных элементов активатора. На основе выведенных функциональных и дифференциальных зависимостей проведе-гэ моделирование рабочих режимов активатора на'ЭВМ.

Предложены варианты конструкционных изменений механизма привода бичевых секций, приводящих к созданию условий для направленного съеыа ягод, обоснованных при проведении, теоретических исследований, и требуицнх екопериментальной проверки .

Основным критерии отбора являлось создание условий направ-

ленного в сторону мевдурядья съема, когда величина тангенциальных ускорений бичей внутренней секция канала активатора должна быть больше величины ускорений бичей, закрепленных на внешней оекции.

Проведена модернизация активатора комбайна Г.Щ-1А (ЕБ).

Активатор предназначен для установи! вместо монтируемого на МПЯ-1Б. Изменения касаются установочных и конструкционных размеров элементов привода блчевых секций. Реализация измене-1шй позволяли выбирать характер воздействия на рад растений в зависимости от конкретных условий механизированной уборки и осуществлять направленный съем ягод. Модернизация легко осуществима в условиях хозяйств.

Реализация ренпмов направленного воздействия на ветви растений активатором барабанно-пальцевого типа с качащимися шайбами возможна при создании условий неравномерности вращения вала привода активатора. Дяя проектирования механизма привода (рис. 6а) создащего необходимый реним колебаний пальцев активатора (рис. 66) определен вид кинематической диаграммы механизма. Результатом исследования стало создание редукторов с цевочным зацеплением некруглых колес 2г ж Ев , преобразующих равномерное вращение входного вала I в необходимое неравномерное вращение выходного вала 3, что позволяет создавать асимметричный направленный характер колебаний пальцев активатора.

Определены аналитические зависимости для параметров возмущающего воздейсткся, . передаваемого - пальцами активатора-на вет-' ви кустарника при равномерном вращении вала привода, а такие графики соответствия ускорений пальца активатора его перемещениям при использовании привода с неравномерным вращением.-

механизмом преобразования закона вращения ' вала привода

1,2 - входной и промежуточный валы; 3 - выходной вал привода; 4 - качающаяся шайба; 5 - гребенчатые секции.

В шестой главе "Экспериментальные исследования процессов съема ягод смородины рабочими органами", описаны цели, методика проведения исследований, выделены особенности изучаемых процессов, приведены наиболее значимые практические результаты, позволяйте сформулировать основные итоги исследований по теме, а такав обосновать параметры и режимы эффективного функционирования рабочих органов.

Лабораторные исследования процесса направленного съема йро-водилиоь на специально спроектированном и изготовленном стенде со сменной оствасткой, состоящем из несущего сварного остова, устройства для фиксации и перемещения ветвей с электромеханическим приводом, навешиваемых: на раму остова активаторов о при-

водом, а такав гидравлической стапцш.

Виброметрнческие исследования процесса взаимодействия би-чевых секций с ветвяш куста черной смородины проводились о применением виброизмерительной аппаратуры фирмы "Бриль и Къер" (Дания) с использованием вибрационных преобразователей механических ускорений, массой не более 0,4 г.

Установлено, что при воздействии бичей на крону, массе

ветвей в центре сформированного потока сообщаются виброускоре-

р

ния величиной 150-300 м/с , сравнимые с полученными при математическом моделировании процесса - 200-450 м/с^ дая основной тссы ветвей в контакте с активной бичевой секцией в данной фазе движения. Сравнение не по шкашумам виброускорений выявило разницу на 13-28^', а на отдельных ренимах измерений и моделирования ярко выраженных реккмов направленных колебаний до 39-43^, что объясняется разностью величин физико-механических параметров растений меаду среднестатистическстш, принятыми для модели, и реальными в эксперименте, а таксе идеализацией процесса принятой моделью и регулярны;,ш ошибками измерений показателей конкретного опыта.

Такой результат свидетельствует об адекэатности теоретической модели процессу взаимодействия ветвей .кустарника и рабочего органа по критерии среднестатистических, величин виброускорений.

Стендовые исследования процесса съема ягод активатором бичевого типа проведены по схеме дая трехуровневого плана с' варьированием факторов: скорости перемещения ветвей в каналах активатора и - частоты оборотов вала привода активатора. В качестве функций отклика были выбраны: ^ - количество отделенных ягод {%), Цг - количество ягод оставшихся

на ветвях (%), уз - уровень наносимых повреждений (,%), а также частный отюшк з. позволяющий оптимизировать процесс. Результаты 6 серий рандомизированных опытов, проведенных по вариантам соотношений размеров механизма привода активатора представлены в виде 24 полных квадратических уравнений регрессии. Так для варианта серийного исполнения активатора отклики ¿Л и ~ уз имеют вид

79,8 + 19,70:,+ 4,8ЭСД- 4,IX?- П,5хЦ+

у,-^ 74»8 + 13,4Л/ +12,- Г7,63Са+ 3,4ЗД.

Для одного из вариантов реализации направленного воздействия

у/= 84,7+ 18,81$- 6,5Х?- 4,902®+ 2,ЭХ4Хг;

79,6 + 14,5^+ 2,82е- 8,83!!?- 9,7я£+ 4,7Х1С0л.

Анализ уравнений регрессии, а также оптимизация- по градиентному методу позволили выявить принципиальную возмокность увеличения скорости перемещения ветвей без недопустимого снижения съема ягод, рекомендовать сочетания уровней факторов, при которых достигают максимума отклики ^ и при

минимизации . Наиболее рациональным с прикладной точки зрения является сочетание скорости перемещения ветвей = = 0,74 м/с и частоты оборотов £СЛ = 420 об/мин при соотношении плеч приводных рычагов бичевых секций 1/1,56.

Проведено изучение траекторий падения отделенных ягод по "облаку рассеивания" на горизонтальную улавливающую поверхность с ячейками размером 50 х 50 мм. Полояение условного центра рассеивания массы отделенных ягод в вариантах опытов о направленным съемом смещается в сравнении с вариантом функционирования серийного активатора до 95 ми к междурядью, а количество ягод

попавших в зону основания куста снижается с 14,3 до 8»9£.

Лабораторные стендовые опыты дал пальцевого активатора о качагацишся пш':бш.ш дали следующие результаты: увеличение съема ягод в^реяимах направленных колебаний в сравнении с гармоническим получено на 2,6-3,4%. Смещение условного центра рассеивания отделенных ягод достигает 55 мм, количество ягод, попадавших в зону основания рада растений снияается на 2,3-3,0?.

Полевые исследования процесса направленного съема ягод смородины показали работоспособность экспериментального образца ягодоуборочной малины с двумя полуактиватораш с качавдими-ся шайбами. Образец имеет симметричный гидропривод, неравномерность вращения валов полуактиваторов создается редукторами с некруглыш колесами. Достоинством активатора является одинаковая величина ашлптудц воздействия по длине пальца. Подтверждена перспективность механизированной уборки активатором бара-банно-пальцевого типа на несфоршрованной крона ягодного'куста.

Испытан образец комбайна, в котором асншетричный направленный характер колебаний бпчевых секций активатора достигался за счет изменения механического привода. Вал привода бичевого активатора получал неравномерное вращение от редуктора с некруглыш колесами. Проведение опытов по схеме полного факторного эксперимента Ш323, где третьим фактором варьирования принято местоположение максимальных ускорений ко амплитуде би-чэй, при прежних <32* и Х£ , позволило по регрессионным уравнениям доя выбранных откликов рекомендовать рациональные режимы механизированной уборки, при которой уровень повреждений растений снижается практически вдвое. Дня режимов направленного съема выявлена необходимость смещения максимальных ускорений бичей в зону наибольшего их удаления от оси обрабатываемого ряда рас-

тений.

Полеше испытания комбайна ШЯ-1А с модернизированным активатором ботового типа проведен в различных хозяйстпах на насаждениях 5 сортов 5-7 летнего возраста при удовлетворительном состоянии агрофона. Применение реяшов направленных колебаний позволило увеличить сбор ягод на 3,42/ь с едишщн площади насаждений в совхозе."Оленьково" Тульской области, и на 3,73/ч в ОПХ. НИ31С1Ш. Показатель улавливания повысился в среднем на 5,1-7,3^.

В седьмой главе , "Определение экономических показателей", приведен расчет экономической эффективности применения модернизированного активатора бпчевого типа в сравнешш с серийным вариантом. .

Годовой экономический эффект от применения активатора (в ценах 1384 г.) составляет 659 руб.

Производительность труда возросла в 1,17 раз. При нормативной годовой наработке агрегата 30 га и урожайности 20 ц/га повышение уровня съема и улавливания ягод позволяет получить дополнительную прибыль.не менее 2850 руб (по закулошшм донам на ягодную продукцию 1984 года).

Моделирование, расчеты и вычисления осуществлены по разработанным автором алгоритмам и программам, написанным па алгоритмических языках высокого уровня для персональных ЭВМ. 'лгорптми, блок-схемы и тексты программ приведён» в приложениях к диссертащш.

общие вывода И РИС0М13ШШМ производству

I. Анализ состояния и тенденции развития ягодоуборочлоГг техтгот, способов сбора ягод, реализуемых рабочими органами показал, что в условиях Страны перспективным и целесообразным

является применение бячевых рабочих органов, реализующих способы съе:/д ягод с концентрацией эффективного отделения вне зоны основания ряда растений.

2. Изучение упруго-диссипативных свойств кроны кустов смородины и ее элементов по предлояенкым частным методикам, а такке с применением параметрической идентификации по конечно-олементной модели, показало, что коэффициент податливостп плодоносящих ветвей в зонах наибольшего плодоношения составляет 0,015-0,09 м/н. .Модули упругости конечных объемных элементов кроны находятся в диапазоне 150-600 н/м2, логарифмические декременты колебаний составляют 0,2-0,65, коэффициенты гесткости связей элементов - 80-400 н/м.

3. При исследовании процесса колебательного двиаения ветвей, получающее возмущение от исполнительных элементов рабочих органов в качестве расчетной модели мовет быть принята двухмас-совая модель, где переменные массы взашодейстзуют посредством упругих и дешифрующих связей с рабочим органом в виде подвик-ного контура, моделирующего условия формирования кроны в кана- ■ ле активатора.

4. Б результате теоретического анализа процесса колебаний ветвей при гармоническом и направленном воздействии, установлено в последнем случае колебательный процесс существенно интенсифицируется, основная масса ветвей концентрируется возле бичей внешних секций, режим установившихся колебаний достигается за 2-3 полных цикла. Получены графические зависимости кинематических параметров точек подвеса систем "ягода-плодонозка" при математическом моделировании технологического процесса.

5. Разработаны теоретические предпосылки к создании приводного механизма, реализующего преобразование равномерного вра-

дательного двияешя валов привода рабочих органов. Результаты положены в основу создания и применения редукторов, содер-аащих некруглые колеса о цевочным зацеплением.

6. Разработан и реализован технологический процесс, осуществляющий асимметричный, направленный характер колебания рабочего органа, рекомендуемый к внедрению в ягодоуборочной технике.

•7. По результатам кинематического анализа получены зависимости между рабочими и конструкционными параметра?,и, определены варианты исполнения приводного механизма, позволяющие реализовать принцип направленного воздействия на крону растений. На основе моделирования по функциональным и дифференциальным зависимостям определены рациональные рабочие режимы активатора.

8. Направленный характер работы бичевого активатора при испытаниях в полевых условиях, в сравнении с гармоническим режимом воздействия на крону кустарников позволило улучшить показатели съема на 2,7-3,9/2, показатель улавливания - на 6,0-7,1 %.

9. Применение привода из некруглкх колес в полевых исследованиях на активаторе бичевого типа и в лабораторных экспериментах на активаторе "качавдаяся шайба" выявило целесообразность смещения максимума ускорений по амплитуде колебаний исполнительных элементов рабочих органов максимально в направлении междурядий.

10. Показатель съема (96-58$) в полевых и лабораторных экспериментах позволяет увеличить скорость движения комбайна по раду растений, по меньшей мэре на 1,1-1,2 ы/с при частотах вращения вала привода 400-450 об/мин, что позволяет снизить повреждаемость растение и, за счет повышения производительности комбайна получить годовой экономический эффект 658,8 руб. Увеличение на 3,4£ сбора ягод о единицы площади насаждений в резуль-

таге производственных испытаний комбайна '.Ш-1А с модернизированным приводом активатора позволит при годовой наработке 30 га

и среднем сборе 20 ц/га получить дополнительно на I машину

20,4 ц ягод, что по закупочным ценам на ягодную продукцию

1984 года, означает дополнительную прибыль 2856 руб.

Основные положения диссертации изложены в следуидах работах:

1. Кинематический анализ активатора ятодоуборочного комбайна.// Повышение эффективности производства в системе АПК: Тезисы докл. научно-практ.конф.- Брянск, 1989.- с. 271-272.

2. Модернизация активатора ятодоуборочного комбайна ШЯ-1А: Информ.листок Брянского ШШШ Jí29-90 (соавт. Ишга В.В.).

3. Определение необходимой кинематической диаграммы приводного механизма активатора с качакщплкся шайбами.//Новое в ягодо-водстве Нечернозешл. Cd.науч.работ НК2ШгШ.-М.т IS90,

с. 120-127 (Соавт. Хайлис Г.А., Дымбал A.A.).

4. Экспериментальные исследования применения направлешых колебаний при механизированной уборке ягод .//Проблемы интенсификации современного садоводства:Тезисы докл.научно-прамчконфг-Шчуринск, ISS0.- с. 221-222.

5. Совершенствование стряхпващего аппарата ягодоуборочных ма-шин.//Достижения науки и техники AHÍ .'.'£,1291.- с. 36-38. (Соавт. Цнмбал A.A.).

6. Механизация сбора смородины.//Достиаенпя науке: и техники АПК JS7, 1991,- с. 55-56. (Соавт. Цдобал A.A.).

7. Обоснование модели процесса колебаний ветвей в канале бичево-го активатора.//Перспективы отечественного садоводства: Тезисы докл. Украинской академии аграрных наук.-Ккзв,IS9I.-c.I42.

8. А.С.Ш566124 (СССР).Приводной механизм из некр;углых колес. Опубл. 1990, Б.И. И 19 (соавт.Хайлис Г.А..Цимбал А.А.,.ДипухВД, Садовский Ю.П.). •

9. A.c.J£I709944 (СССР). Способ сбора ягод. Опубл. 1992, Б.И. }'s5 (соавт. Нлыш В.З., Цымбал A.A., Хайлис Г.А., Бычков В,В.).

Ю.Встряхиватель ягодоуборочной машины: Репенпе БШИГПЭ от 6.06. 91 г. по заявке £4873369/15 от 30.08.90 (соавт. Ильин В.В., Цнмбал A.A., Клиновой С.И.).