автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Обоснование технологии и параметров рабочих органов машины для нарезки черенков виноградной лозы

НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ " АМСЕЛЬХОЗМЕХАНИЗАЩЯ1'

На правах рукописи ВАЛЬДЛАН МИХАИЛ ЕФИМОВИЧ

УДК 631.3.-.634.8.037

ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ И ПАРАМЕТРОВ РАБОЧИХ ОРГАНОВ МАШИНЫ ДЛЯ НАРЕЗКИ ЧЕРЕНКОВ ВИНОГРАДНОЙ ЛОЗЫ

Специальность 05.20.01 - Механизация сельскохозяйственного производства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ереван - 1989

Работа выполнена в Молдавском ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательском институте виноградарства и виноделия научно-производственного объединения "Виерул"

Научный руководитель - доктор технических наук

ЗЕШЬЦЕР В.Я.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор ГРИГОРЯН Ш.Ц. «

кандидат технических наук, старший научный сотрудник ПОГОСБЕКЯН C.B.

Ведущее предприятие - Украинское научно-производственное

объединение по виноградарству и питомниноводству им. В.Б.Таирова

Защита диссертации состоится " с^вАр^лЯ 1989г. в "УV " часов на заседании специализированного-совета Д 152.02.01 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора наук при научно-производстБенном объединении "Армсель-хозмеханизация" по адресу: 378418, Армянская ССР, Наирийский район, пос.Прошян, НПО "Армоельхозмеханизация".

С диссертацией можно1 ознакомиться в библиотеке объединения.

Автореферат разослан и в 19£9г.

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат технических наук| старший научный сотрудник

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТН

Актуальность теш. В настоящее время ежегодная потребность страны в виноградных саженцах составляет около 200 млн. штук. Это означает, что при среднем выходе первосортных саженцев по стране порядка 30$, необходимо производить более 650 млн. прививок. Учитывая, что в процессе прививки часть черенков отбраковывается, для выполнения этой программы придется нарезать из длинных лоз свыше 800 млн. подвойных и 000 млн. привойных черенков виноградной лозы, затратив на это более 2 млн. чел./часов ручного труда в весьма ограниченный срок прививочной компании. Следует отметить, что среди операций технологического процесса прививки только для предварительной нарезки черенков не имеется никакой технинй. В полной мере это относится и к нарезке черенков для производства корнесобственных саженцев. Для нарезки привой-ных черенков можно использовать полуавтоматы ГШК-I или ШК-2, но машина облегчает само разрезание лозы, ориентацию узла относительно ножей все же осуществляет оператор. Сложившееся положение объясняется тем, что выполнение таких требований к параметрам черенка как длина пенька под нижним узлом, длина пенька над верхним узлом, общая длина черенка, количество узлов (для корнесобственных черенков), считалось невозможным без осмысленных действий человека, так как диаметр, длина междоузлий, узлов, изгибы сильно варьируют даже в пределах одной лозы.

Учитывая изложенное, следует признать, что создание средств механизации нарезки черенков виноградной лозы, заменяющих этот тяжелый ручной труд, является весьма актуальной задачей.

Цель работы и задачи исследований. Целью настоящей работы является обоснование универсальной технологии нарезки подвойных, привойных и корнесобственных черенков виноградной лозы, конструкций и параметров рабочих органов, компоновки машины и создание полуавтомата, механизирующего ручной труд и повышающего производительность труда на этой операции не менее, чем в 3 раза.В соответствии с поставленной целью были выдвинуты следующие задачи исследований :

- обосновать и разработать универсальную технологию нарезки подвойных,привойных и корнесобственных черенков;

- обосновать концепцию, принципиальную схему, конструкцию и параметры полуавтоматической машины для нарезки черенков;

- изучить некоторые геометрические и размерные параметры виноградных лоз с целью выделения информационных признаков междоузлия и узла;

- обосновать концепции, принципиальные схемы и конструкции рабочих органов для улавливания узлов, измерения длины, подачи и разрезания лозы;

- проьести теоретическую и экспериментальную оценку различных компоновочных решений и разработать алгоритм работы машины;

- на основании полученных результатов разработать образец полуавтомата для нарезки черенков, провести его испытания и дать агротехническую и экономические оценки.

Объекты исследований. Объектами исследований являлись различные варианты улавливателя узлов, определителя длины, подающего механизма, а также виноградные лозы, технология нарезки черенков и компоновка экспериментального образца полуавтомата.

Методика исследований. Для теоретического анализа конструкций, функционирования рабочих органов и их взаимодействия был использован системный подход. Математическое описание поперечного сечения виноградной лозы было проведено методами аналитической геометрии.

В экспериментальных исследованиях применялись различные методы электрических измерений. В качестве метода анализа многофакторных процессов была применена математическая теория планирования эксперимента. Обработка дан «их проводилась методами математической статистики на ЭВМ "Электроника да-28".

Научная новизна. Обоснована и разработана универсальная технология нарезки подвойных, привойных и корнесобственных черенков виноградной лозы, концепция и компоновка машины для ее реализации. Найден способ обнаружения узла на лозе и новый тип бесконтактного улавливателя, защищенный а.с. СССР № 1021413. Предложена методика и выведены зависимости, позволяющие определять порог срабатывания улавливателя узлов для различных сортов винограда. Разработан определитель длины, позволяющий изменять тип нарезаемого черенка путем набора новых значений длины пенька перед узлом и длины черенка. Доказана возможность перемещения привойных лоз без повреждения глазков роликами подающего механизма. Предложен оригинальный ре;кущий орган,автоматически сопровождающий движущиеся поступательно вдоль своей оси лозы во время кх перерезания.

Реализация результатов исследований. Совместно с КБ с ЭП НПО "Виерул" создан опытный образец машины для нарезки черенков МНЧ, успешно прошедший ведомственные и хозяйственные испытания. Полуавтомат включен в "Систему машин для комплексной механизации сельскохозяйственного производства на 1986-1995 годы" (часть I "Растениеводство", шифр Р72.63). ГСКБ ПО "Плодсельхозмаш" использует результаты исследований в разработке машины для нарезки и ослепления подвоя.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на ежегодных заседаниях Ученого Совета и Совета молодух ученых МолдНИИВиВ НПО "Виерул" (1984...1988 гг.), на конференциях в Кишиневе (1983, 1985, 1986, 1987 гг.) и в Тбилиси (1987 г.).

Публикация результатов исследований. Основное содержание диссертации опубликовано в 8 печатных работах, в том числе в описании авторского свидетельства на изобретение.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводсв, библиографии из 74 наименований, II из которых на иностранных языках. Работа изложена на 164 страницах машинописного текста и содержит 15 таблиц, 47 рисунков и 8 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы и представлены основные положения диссертации, выносимые на защиту.

В первой главе рассмотрены требования к предварительной нарезке черенков виноградной лозы, средства для механизации перерезания лоз, некоторые размерные параметры лоз и существующие технические решения близкие по назначению структурным элементам машины для их предварительной нарезки, а также обоснована тема и задачи исследований.

Изучение требований, предъявляемых нормативными документами к размерным параметрам подвойных* привойных и корнесобственных черенков показало их некоторую противоречивость. Отсутствует размерная цепь черенка и исходная база для отсчета, поэтому для создания универсального полуавтомата для нарезки необходимо разработать универсальную технологию, основанную на новой последовательности выполнения переходов. Анализ этой технологии и имеющихся

отдельных технических решений позволил сделать следующие выводы: универсальное устройство для нарезки черенков должно содержать улавливатель узлов, устройство для задания и определения необходимых параметров длины черенка, подающий механизм и режущий орган; обнаружение узла с помощью датчиков контактного типа не обеспечивает достаточной надежности; определение всех параметров длины черенка должно осуществляться единым способом, учитывающим реальную скорость протягивания лозы; относительная скорость осевого перемещения лозы и режущего инструмента в момент перерезаний должна равняться нулю; с точки зрения изложенных выше выводов необходимо проанализировать близкие,по назначению технические решения из других областей техники.

В машине для нарезки черенков лоза используется и как источник информации, и как обрабатываемый материал. Анализ работ Л.В. Колесника, Ю.В.Бирюкова, П.И.Василенко показал, что размерные параметры узла отличаются от междоузлия и могут служить источником информации для устройства распознавания. В качестве основы улавливателя узлов был принят фотометрический метод, при котором геометрическим параметрам объекта соответствуют энергетические параметры светового потока, направленного от. излучателя на объект и затем на фотоприемник. Изучение способов автоматического измерения длины позволило выбрать для разработки косвенный метод, при котором число оборотов ролика, контактирующего с объектом измерения, служит мерой его длины. Анализ литературных источников и патентных материалов не выявил технического решения режущего органа пригодного для использования в машине для нарезки черенков. Можно лишь отметить, что работами А.И.Душкина, Н.В.Браду, М.А.Савина и др. показано, что наиболее подходящим режущим инструментом для перерезания виноградной лозы является тонкая дисковая пила.

Обоснование и расчет лозопротягивающих устройств изложены в работах Ю.В.Бирюкова и А.Н.Чобану. Результаты этих исследований били использованы в конструкциях механизмов подачи машин для ослепления глазков ПУГ-1 и МУГ-2, которые были приняты нами за ос*» нову при разработке машины для нарезки.

В результате рассмотрения указанных выше вопросов были определены задачи настоящего исследования.

Во второй главе обосновываются технология нарезки черенков и концепция устройства для ее реализации, выдвигаются теоретические предпосылки выбора рабочих органов машины, ее компоновки и

алгоритма работы.

В качестве определения при разработке универсальной технологии нарезки черенков виноградной лозы нами был принят термин "базирование от узла". Технологический процесс включает обнаружение первой базы - узла, отсчет от нее длины пенька под узлом £г , разрезание лозы, т.е. формирование нижнего среза - второй базы и отсчет заданной длины £ черенка от второй базы. Как видно из рисунка I, иллюстрирующего технологию нарезки, отрезание черенка в точке окончания подсчета его длины £ не производится, разрез выполняется опять под узлом после его обнаружения, так как последующая операция технологии прививки предусматривает обновление среза. Чтобы выполнить предъявляемое к корнесобственным черенкам требование о наличии определенного количества узлов к, на черенке, его длина назначается из зависимости

в р р

где ь , С, , - соответственно длина пенька над узлом, длина узла и длина междоузлия, м.

Для нарезки одноглаэковых черенков привоя устанавливаем длину черенка равной £ = £, + <?2 + 0,02+0,03+0,02=0,07 м.

С помощью системного анализа технологи- нарезки черенков были выявлены структурные элементы устройства для ее реализации и связи между ними (рис.2). Улавливатель узлов (УУ) - рабочий орган, предназначенный для обнаружения узла на лозе. Входам» в этот элемент являются перемещаемая лоза Зт , информация о ее геометрическом и размерном образе ^ и сигнал включения УУ в режим поиска узла . Выходами - перемещаемая лоза 0т и информация о наличии узла 0{ , переносимая электрическим сигналом. Пос- . кольку преобразованием массы является перемещение - массовые вход и выход равны («7т/ Я" От/а). Отношение преобразования размерного образа лозы и сигнала включения поискового режима улавливателя узлов в информацию о наличии узла 0сю запишется следующим образом & )/?; О t где & - конъюнкция. Это означает, что, если улавливателю узлов разрешен поиск = I и на его чувствительные элементы воздействуют признаки узла ^ , то будет выдан сигнал 0[/д - "узел".

Определитель длины (ОД) - это рабочий орган, предназначенный для задания и определения длины £1 пенька перед узлом и длины £ черенка. Входами в этот элемент являются: перемещаемая лоза Ут,д , снимаемая с нее информация о длине У[10 , сигнал У¿ф "узел", подаваемый улавливателем узлов, информация % о задан-

а)

Рис. I. Технология нарезки черенков виноградной лозы с базированием от узла: а) базирование и размерная цепь подвойного и корнесобственного черенка;

б) базирование и размерная цепь привойного черенка;

в) технологическая карта нарезки черенков..

Ущ а* оПа 1, "'о,., 30 л.« и

I • ""Е I ж д

УУ • ал 2аГ ПИ ■ч РО

Рис. 2. Схема системы машины для нарзаки черенков виноградной лозы:^ - вход системы (лоза); 0& - выход системы (черенок);

- вход массы \Ornj. - выход массы; Зу - вход информации; Оу -выход информации;^ = I, 2,...40;/Г - отношение преобразования между входом и выходом; Я - отсутствие преобразования.

а

ном значении длины" пенька перед узлом и ^¿^ о заданном значении длины £ черенка. Выходы определителя длины; перемещаемая лоза 0т , сигнал 01}0 "поиск узла", включающий улавливатель узлов в режим поиска и сигнал "резание", включающий режущий орган. Отношения преобразования выражаются следующими зависимостями :

- (Ут /? Отго ) - это означает отсутствие преобразования, т.е. черенок в определителе длины только перемещается;

- (У^д & & Ус/0 ) /Сх 012О , т.е. при поступлении на определитель длины сигнала Усщ "узел" начинается подсчет заданной длины пенька под узлом. При равенстве заданной и измеренной длины пенька 7{ перед узлом вырабатывается сигнал 0<го "резание", включающий режущий орган ;

- (О(10 & 7£г/ 3 У,-/0 )ТВ О[го - это означает, что при включении сигналом "резание" режима подсчета длины черенка и равенстве заданной % и измеренной УСгд длины черенка, на на улавливатель узлов подается сигнал 0[го , включающий его в режим поиска.

Подающий механизм (ПМ) - рабочий орган, предназначенный для перемещения лозы. Здесь преобразование заключается лишь в перемещении Лозы, поэтому вход и выход равны Ущго %

- Режущий орган (РО) предназначен для разрезания лозы. Входы в этот элемент - масса , т.е. подаваемая лоза и сигнал ^ "резание". Выходы - масса (черенок) О*, и информация о его размерах О,- , которые в совокупности представляют выход системы

0т * 0( - 0$ • Преобразование заключается в переработке массы (лоза черенок)^, ^ 0„ с соответствующими размерами.

Таким образом, с помощью системного анализа были определены входы, выходы и отношения преобразования в рабочих органах. Дальнейшее исследование заключалось в обосновании системы и конструкции каждого рабочего органа и общей компоновки машины.

Принятая рабочая гипотеза обнаружения узла предусматривала последовательное измерение и сравнение толщины лозы через интервал . Если отношение Последующего измерения Т к предыдущему с/ меньше заданного отношения § толщины узла к диаметру междоузлия, то это означает, что зафиксировано междоузлие, если больше, либо равно - значит обнаружен узел: Т/с! С о _ междоузлие, Т/с! ~7/ 8 - узел. Очевидно, что величина отношения Т/с/ зависит от количества плоскостей контроля и расположения лозы отно-

сительно этих плоскостей. На рисунке 3 показан произвольно ориентированный участок междоузлия с прилегающим узлом. Параметры dmln и dmox , d, и d2 , Т2 и Г, являются меньшей и большей осью соответствующих эллипсов. После ряда преобразований, выполненных методами аналитической геометрии, получаем следующие выражения для определения величины проекций узла и междоузлия Т s , Т" , d' и d" на оси оХ и оУъ зависимости от угла J3 поворота черенка относительно горизонтальной плоскости контроля:

Г'ЫГ,2 cos*Л +Г1 з , r'Wr? sin'3 + ricos*& ,

d'^df tin*A + d\ COS2В' , d" = Vd?cos'jS * dl Sinl3' .

Предположим, что контроль размеров лозы проводится в одгой плоскости, тогда при 3 - 0 T"/d"- Тг /dt • Исследование размерных параметров лоз показало, что минимальное значение отношений Т, /c/f =1,5, Tl/d2 = 1.09, а Среднее значзние 4/°//= 1.20. Если установить порог срабатывания 8 = ^г/ог - 1,09, то встречающиеся на лозе наросты различного происхождения будут ложно восприниматься как узел. При контроле в двух плоскостях мшшмаль-ное значение T/d будет наблюдаться приfi - 45°, откуда

r/d=VrFTf /VdFdf

• Следовательно, порог срабатывания схемы сравнения £ _ \/u5 d,)*> (W9;/.2D-d<)2 _ Vc//< HiO'd, )г

Расчет был проведен для наиболее неблагоприятного сочетания параметров черенка, однако вычисленная величина порога срабатывания схемы сравнения больше отношения толщины лоаы в месте расположения нароста к диаметру прилегающего междоузлия. Описанная выше иетодивд. и полученные выражения могут быть использованы при определении порога срабатывания для неисследованных нами сортов винограда.

Установлено, что расстояние между фоторезисторами приемника излучения должно составлять 8 мм. В результате теоретического анализа была предложена система и конструкция улавливателя узлов, представляющего собой две фотопары, расположенные под углом 60°...90°. При этом источник излучения должен формировать параллельный пучок'света шириной 0,030 м и длиной 0,012 м, получить который «окно располагая лампу в фокусе цилиндрической линзы. Приемник светового излучения должен включать компенсатор, вырав-

кивающий световой поток, поступающий на фоторезисторы; цилиндрическую линзу, обеспечивающую необходимое уменьшение проекции обзорного отверстия на фоторезисторы и делитель светового потока, поровну распределяющий пучок света на каждый фотореэистор.

Для того, чтобы обеспечить нарезку корнесобственных, под-пойных и привойных черенков, отличающихся друг от друга параметрами длины, в систему машины вводится определитель длины, содержащий программный переключатель, схему сравнения и датчик длины. С помощью программного переключателя задаются необходимые значения длины «? черенка и длины £1 пенька перед узлом, датчик длины осуществляет измерение лозы, а схема сравнения вырабатывает управляющие сигналы при совпадении заданной и измеренной длины. Датчик длины содержит два обреэиненных ролика, один из которых приводится во вращение протягиваемой лозой. С этим роликом кинематически связан диск, перфорированный по переферии радиальными прорезями. Диаметр ролика, диска и количество прорезей должны быть рассчитаны таким образом, чтобы протягивание лозы на один миллиметр вызывало поворот диска на одну прорезь. Регистрация прорезей осуществляется фотодиодом.

В соответствии с требованиями, сформулированными в I глава, был разработан режущий орган, представляющий собой дисковую пилу, размещенную на оси, которая установлена в конце маятникового качающегося звена, перемещаемого электромагнитами. Автоматическое сопровождение лозы во время перерезания достигается тем, что .дисковая пила, привод которой осуществляется эластичной ременной передачей, установлена с возможностью перемещения вдоль своей осн.

Так как в машине для нарезки черенков пила будет сопровождать лозу при перерезании, а улавливатель узлов осуществляет обнаружение без контакта, лоза будет испытывать незначительное сопротивление протягиванию. Это обстоятельство позволяет выполнить подающий механизм в виде двух обрезиненных роликов - ведущего и ведомого с приводом в виде перекрещивающейся эластичной ременной передачи. Для того, чтобы избежать повреждения глазков на привой-ных лозах, ролики следует изготовить из шайб пористой резины.

Взаимное расположение описанных вышэ рабочих органов может оказывать решающее влияние на показатели работы машины. Выбор варианта компоновки (рис.4) производился на основании следующих критериев, расположенных в порядке приоритета: максимальная точность соблюдения заданных размеров черенка, минимальные потери

Рис. 3. Схема произвольно ориентированного участка междоузлия с прилегающим упЛом.

<234

' » 2

♦ и.

< Л6.

Рис. 4. Варианты взаимного располовения улавливателя узлов, датчика длины,' подающего механизма и режущего органа: I - подающий механизм; 2 - улавливатель узлов; 3 - датчик длины; 4 - режущий орган.

лоаы, хорошая укладка готовых черенков. Анализ показал преимущество следующей последовательности расположения рабочего оборудования машины для предварительной нарезки черенков: подающий механизм - датчик длины - улавливатель узлов - режущий орган. Для выпадания остатков лоэы в улавливателе узлов должно быть предусмотрено онно.

В третьей главе приведена программа и методика экспериментальных исследований, выполненных с цель» уточнения и проверки теоретических предпосылок создания полуавтомата для нарезки черенков. В программу экспериментальных исследований входило: определение некоторых геометрических и размерных параметров лоз с целью обоснования информационных признаков узла и меоадоузлия; выбор типа оптического элемента источника светового излучения; оптимизация конструктивного исполнения приемника излучения; определение влияния размещения перфорированного диска датчика длины на точность измерения; оценка повреждаемости глазков роликами подающего механизма; изучение влияния компоновки на точность выполнения заданных параметров длины черенка.

В основу методики экспериментальных исследований был положен ОСТ 70.10.9-65 "Машины и установки для производства и стратификации виноградных н плодовых прививок. Программа и методы испытаний". Но-, так как процесс испытаний существенно отличается от процесса исследования машин и их рабочих органов, эти общие методики были дополнены частными для выявления функциональных зависимостей в соответствии с программой исследований.

Размерные и качественше показатели виноградных лоз и нарезанных черенков определялись в соответствии с ОСТ 46.12-80 "Черенки виноградной лозы вызревшие".

Наиболее сложные и многофакторше опыты были поставлены и проанализированы с применением математической теории планирования эксперимента.

Опыты по выбору оптимального типа оптического элемента источника светового излучения, определению параметров компенсирующей пленки и оптимизации конструктивного исполнения приемника излучения проводили на специально разработанном и изготовленном макете, представляющем собой обклеенную координатной бумагой пластину из оргстекла, с разных сторон которой установлены источник и приемник светового излучения. В центре пластина выполнено отверстие диаметром 0,03 м соответственно диаметру обзорного от-

верстия улавливателя узлов. Конструкция и набор элементов источника и приемника светового излучения изменялись в зависимости от цели и варианта опыта. Междоузлия и узлы различных диаметров имитировались специально изготовленными образцами.

Основной, принятый по результатам теоретических исследований, вариант экспериментальной установки (рис.5) для нарезки черенков содержит подающий механизм, включающий ведущий I и ведомый 2 ролики, улавливатель узлов 3, датчик длины 4 и режущий орган в виде коромысла 5, на конце которого закреплена ось 6 с дисковой пилой 7. Эластичная ременная передача 8 связывает пилу 7 с ведущим шкивом 9. Оси ведущего шкива 9 и шарнира коромысла 5 совпадают. Ось б пилы 7 наклонена навстречу движению лозы 10, зажатой роликами подающего механизма. Боковые кронштейны II коромысла 5 связаны с электромагнитами 12 и пружинами 13.

В основу обработки опытных данных и определения необходимого числа повторностей каждого опыта положены методы математической статистики. Дисперсионный анализ, получение и проверка уравнений регрессии, перевод уравнения в каноническую форму, классификация поверхностей отклика проводились на ЭВМ "Электроника ДЗ-28".

В четвертой главе приводятся результаты экспериментальных исследований размерных характеристик виноградных лоз, выбора типа оптического элемента источника излучения и конструкции приемника излучения, влияния размещения перфорированного диска датчика длины на точность Измерения, влияния материала роликов подающего механизма на сохранность глазков и влияния компоновки машины на точность выполнения размерных параметров черенков.

Было определено, что для лоэ сорта Рипариа х Рупестрис 101—14 : отношение St толщины узла 7} к диаметру прилегающего междоузлия d, в плоскости его минимального диаметра 1,5 < 81 < 1,67; отношение ¿z толщины узла Тг к диаметру приле гающего междоузлия с/г в плоскости его максимального диаметра 1,09<с?2< 1,14; овальность междоузлия 0,80<к< 0,86; длина узла 0,0118 м < ¿3 < 0,0135 м.

Исследования по выбору типа оптического элемента источника излучения проводились с целью определения реальной погрешности базирования у лозы в пучке света. Наилучшим источником излучения оказалась лампа, установленная в фокусе цилиндрической линзы.

Исследования по оптимизации приемник' светового излучения проводились в 3 этапа. На первом была подтверждена гипотеза о необходимости установки фоторезистора в фокусе цилиндрической линзы. На втором, были определены параметры компенсирующей матовой пленки с эпюрой проницаемости обратной эпюре яркости источника светового излучения. Опыты показали, что равномерный световой поток можно получить путем наклеивания дополнительной матовой пленки шириной 6 мм в месте избыточной интенсивности светового потока. Заключительным этапом опытов по определению оптимальной конструкции приемника светового излучения был трехфак-торный эксперимент по плану Бокса-Бенкина, в котором изучалось влияние на полезный у' и вредный у" дисбаланс отклонения установки фоторезистора от фокусной точки в направлении оси фотопары , в направлении, перпендикулярном оси фотопары В и отклонения установки матовой плети от плоской поверхности линзы С . Описанная серия экспериментов завершилась решением задачи на условный экстремум с целью нахождения таких значений факторов /] , 3 и С , при которых полезный дисбаланс у' принта,(ал бы наибольшее значение, вредный у" минимальное, а конструктивная реализация была бы рациональной. Эта задача решалась графически, путем построения совмещенных двухмерных сечений поверхностей отклика. Анализ показал преимущество вариантов при 0, соответствующих установке матовой пленки у плоской поверхности цилиндрической линзы. Как видно из рисунка 6, допуск фактора 3 = +0,0007 м охватывает зону оптимальных значений полезного и вредного дисбаланса. Примерно такой же допуск фактора /7 =+С,СС07м ( /7 = 0,043 м соответствует нулевой точке эксперимента) охватывает зону оптимума полезного дисбаланса. Эти условия были внесены в конструкторскую документацию.

Изучение полигонов экспериментального распределения реальной длины €2 пенька перед узлом, полученных для двух вариантов датчиков - с приводом от перфорированного диска от нижнего, установленного в неподвижных опорах, ролика и от прижимного ролика показывает явное преимущество аарианта с установкой перфорированного диска на палу принимного ролика. Это подтверждае1 полученные ранее теоретические вывода и является следствием того, что при работе датчика с приводом диска от нижнего ролика бывает ситуация, когда лоза за счет кривизны отклоняет прижимной ролик настолько, что теряется контакт с нижним роликом. Естественно, на это время

Рис. 5. Основной вариант компоновки экспериментальной установки для нарезки черенков: I - ведущий ролик; 2 - ведомый ролик; 3 - улавливатель узлов; 4 - датчик длины; 5 - коромысло; б - ось; 7 - дисковая пила; 8 - ременная передача; 9 - ведущий шкив; 10 - лоза; II - боковые кронштейны; 12 - электромагниты; 13 - пружины.

С = 0

О.ОЧЧ

аоьз амг аож

-о,оог -аоо< о о.оо1 в,м

Рис. 6. Соотношение полезного и вредного дисбаланса при =0: --- полезный дисбаланс, %; ----- вредный дисбаланс, %

гг г

т у Л"' \ч ч \ \

1 ч [/ ч / 1 / ЧХ" |\ х !)в \ / у \ N / ) ' /

\ Ч Ч N ГЬ — 4' /Г / У / ✓

останавливается перфорированный диск датчика и подсчет длины прекращается, хотя лоза продолжает продвигаться вперед.

Проверка сохранности глазков привойной лозы сорта Молдова после ее протягивания двумя вариантами роликов покаэала, что ролики из пористой резины не влияют отрицательно на состояние глазков.

После выбора конструкций рабочих органов были проведены сравнительные испытания экспериментальной установки с различными вариантами компоновки - основным (см. рис. 4, вариант 4.2.) и контрольнум (см. рис. 4, вариант 4.6.). Оказалось, что с точки зрения выполнения заданных размеров оптимальным является следующее расположение рабочих органов: подающий механизм, датчик длины, улавливатель узлов и режущий орган.

В пятой главе приводится описание конструкции опытного образца полуавтомата для нарезки черенков МНЧ, разработанного на основании проведенных теоретических и экспериментальных исследо--ваний в КБ с ЭП НПО "Вийрул". Ведомственные и хозяйственные испытания МНЧ, проведенные в 1988 году, полностью подтвердили обоснованность принятых решений и позволили уточнить ряд конструктивных решений рабочих органов и машины в целом.

ОБЩИЕ ВЫВОДМ:

1. Установлено, что как у нас в стране, так и за рубежом, отсутствуют устройства для полуавтоматической предварительной нарезки черенков виноградной лозы. Существующие средства лишь облегчают само разрезание лозы. Схемы устройств этого назначения, известные по патентным материалам, не были реализованы из-за низкой надежности улавливателей узлов, несоответствия измерителей длины, предъявляемым при нарезке требованиям и неудачное конструкций реяущих органов. Предъявляемые нормативными документами требования к размерным параметрам черенков противоречивы и не дают решения для выбора оптимальной последовательности действий при ?их нарезке.

2. Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена универсальная технология нарезки черенкод виноградной лозы с базированием от узла, предусматривающая автоматическое обнаружение первой базы - узла, отсчет от нее длины пенька перед узлом , разрезание лозы, т.е. формирование нижьего среза - второй базы, отсчет заданной длины черенка т? от второй базы и повторение описанного цикла. При гтом для переналадки машины на черенки раз-

ного назначения достаточно задать новые значения длины £2 пенька перед узлом и общую длину £ .

3. Найден и обоснован способ обнаружения узла, предусматривающий последовательное измерение и сравнение толщины лозы двумя фоторезисторами, установленными с интервалом А = 0,008 м. При этом, если отношение последующего измерения Г к предыдущему с/ меньше заданного отношения (У = 1,27 толщины узла к диаметру ■ междоузлия, то зафиксировано междоузлие, если больше, либо равно - значит обнаружен узел.

4. Установлено, что обнаружение узла на непрерывно движущейся лозе может быть осуществлено разработанным и исследованным принципиально новым типом улавливателя, состоящим из двух расположенных под угдом 60°...90° фотопар, каждая из которых включает источник и приемник светового излучения. Лампу источника светового излучения и блок фоторезисторов приемника следует располачк. гать в фокусе цилиндрической линзы, для компенсации неравномерности интенсивности светового потока можно использовать матовую пленку переменной проницаемости, образуемую за счет ее двойного утолщения в центре, а одинаковые световые потоки на каждый фоторезистор рационально создавать двухщелевым делителем.

5. Разработан и испытан определитель длины, содержащий программный переключатель, схему сравнения и датчик длины, обеспечивающие нарезку корнесобственных, подвойных и привойных черенков. С его помощью могут быть заданы необходимые значения длины £ черенка и длины £1 пенька перед узлом. Определено, что измерение длины целесообразно проводить подсчетом количества прорезей перфорированного диска, связанного с вращаемым лозой роликом. При этом удобно, чтобы диаметр ролика, диска и количество прорезей были такими, чтобы протягивание лозы на один миллиметр обеспечивало поворот диска на одну прорезь.

6. Определено, что оптимальным для перерезания движущейся лозы является рабочий орган в виде дисковой пилы, размещенной на конце качающегося звена, перемещаемого электромагнитами по сигналам определителя длины. Для автоматического сопровождения лозы во время резания дисковая пила должна приводиться эластичной ременной передачей и иметь возможность перемещения вдоль своей оси, закрепленной к коромыслу.

7. Установлено, что перемещение лозы к рабочим органам без повреждения глазков на корнесобственных и привойных черенках

обеспечивается ведущим и ведомы».! роликами, выполненными из губчатой резины. Их подпружинивание и передачу крутящего момента целесообразно осуществлять перекрещивающейся эластичной ременной передачей.

8. Обосновано и экспериментально доказано, что оптимальной является компоновка машикщ при которой рабочее оборудование расположено в следующей последовательности: подающий механизм -датчик длины - улавливатель узлов - режущий орган.■Для выпадения остатков лозы на улавливателе должна быть предусмотрена прорезь, а нижний ролик датчика длины должен быть снабжен приводом от ведущего ролика подающего механизма.

9. На основании проведенных исследоганий и при нашем участи КБ с ЭП НПО "Виерул" была разработана конструкторская документация, изготовлен и испытан опытный образец полуавтомата для предварительной нарезки черенков виноградной лозы МНЧ. Годовой экономический эффект от использования машины составляет более 522 рублей.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. A.c. СССР № I02I4I3. Устройство для нарезки черенков Д1.Е.Вальдман, В.Я.Зельцар, П.Я.Голубенка, П.И.Ульяницкий. -Опубликовано 07.06.83, № 21.

2. Вальдман М.Е. Устройство для обнаружения узла при нарезке черенков подвоя // Тез. докл. науч.-производ. кон£. Июль 1983г.

- Кишинев, 1983. - С. 49-51.

3. Вальдман М.Е. Определение алгоритма работы и структуры полуавтомата для нарезки подвойных лоэ с базированием от узла // Тез. докл. науч.-произв. конф. Сент. 1985г. - Кишинев, 1985.

- С. 71-72.

4. Вальдман U.E., Зельцер В.Я. Механизация нарезки подвойных черенков винограда с базированием от узла // Сб. науч. тр./ Молд.НИИВиВ НПО "Виерул". - Кишинев, 1986. - С. 3-19.

5." Вальдман М.Е. Улавливатель узлов машины для нарезки черенков //Сб. науч. тр. / Молд.НИИВиВ НПО "Виерул". - Кишинев,

1986. - С. 20-46.

, 6. Вальдман М.Е. Механизация нарезки подвойных черенков винограда // Тез. докл. науч.-произв. конф. Сент 1987г. - Кишинев,

1987. - С. 71-73.

7 Вальдман М.Е. Механизация нарезки виноградных черенков И Тез! докл. науч.-произв. кон*>. Окт. 1987г. - Тбилиси, 1987. , - С. 46-47.

8. Вальдман М.Е. Полуавтомат для нарезки виноградных^черенков Ц Тез. докл. науч.-произв. кон£. Дек. 1987. - Кишинев, 1987. - С. 44-45.