автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Разработка технологии уборки и конструкции малогабаритного стряхивателя плодов маслин

РГ6 од

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

АЗЕРБАЙДЖАНСКОЙ РЕСПУБЛИКИ АЗЕРБАЙДЖАНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ им. С. АГАМАЛЫОГЛЫ

, На правах рукописи

1 У Ш* уДК 631.358.634.6

(043.3)

ЯГУБОВ ЭМИН КЕРИМ оглы

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ УБОРКИ И КОНСТРУКЦИИ МАЛОГАБАРИТНОГО СТРЯХИВАТЕЛЯ ПЛОДОВ МАСЛИН

Специальность: 05.20.01-Механизация сельскохозяйственного

производства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ГЯНДЖА - 2000

Работа выполнена в лаборатории "Уборочной техники и почвообрабатывающих машин" Научно Производственного Центра "Автомеханика"

Научный руководитель:

- Кандидат технических наук, старший научный сотрудник

Т.А.Агабейли

Официальные оппоненты:

- Заслуженный инженер Азербайджанской Республики, доктор технических наук, профессор Г.Ю.Кулиев

- Кандидат технических наук, доцент Р.А.Алыев

Ведущая организация: Азербайджанская Машино-Испытательная Станция

Защита состоится « %0 » ООЛШ^МЬ^. 200 О г. в часов на заседании специализованного Совета Н. 120.43.01 по присуждению ученой степени кандидата технических наук при Азербайджанской Государственной Сельскохозяйственной Академии им. С.Агамалыоглы, по адресу 374700, Азербайджанская Республика, г.Гянджа, пр. Ататюрка, 262.

Автореферат разослан «_

Ученый секретарь Специализированного Совета, Д.Т.Н., профессор

Х.Г.ГУРБАНОВ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Уборка плодов является одной из наиболее трудно ноддоюшнхея механизации операций и требует, вместе с тем, больших материальных и трудовых затрат. В частности уборка плодов маслим проводится вручную и составляет 60...65 % от общих затрат на все технологические операции.

В настоящее время в передовых странах Западной Европы и США широко применяют различные технологии и технические средства по рационализации, малой и полной механизации уборки плодов. При этом, на уборке плодов косточковых и особенно субтропических культур наибольшее примените находят средства малой механизации в виде ручных вибраторов и стряхивателей различных конструкции. Площади под плантациями выращиваемых в основном на Апшероне маслин достигают 4,6 тыс.га, в том чпеле 2,5 тыс.га плодоносящих плантаций с урожайностью в среднем до 20 ц/га. В перспективе платфуется расширение площадей под плантации маслин на Шлрванской и Карабахской равнинах республики. Сбор плодов маслин до настоящего времени проводится вручную с использованием садовых лестниц и передвижных платформ начиная с сентября-октября и даже ноября месяца в зависимости от сроков созревания. Поэтому, остро стоит вопрос снижения больших затрат труда за счет механизации уборки плодов маслины. С этой точки зрения является актуальным и перспективным разработка конструкций малогабаритных средств механизации для уборки плодов маслин.

Цель п задачи исследований. Целью диссертационной работы является разработка механизированной технологии уборки плодов маслин, конструкции и режимов работы стряхнвателя. Задачи исследований в плане достижения поставленной цели включают следующие вопросы:

-исследование размерной характеристики деревьев, физико-механических свойств и размерно-массовой характеристики плодов и плодоножки маслин;

-проведение теоретических исследований с предпосылками по обоснованию конструкции и режимных параметров малогабаритного стряхнвателя плодов маслин;

-экспериментальные исследования по определению качественных и эксплуатационно-технологических показателен работы малогабаритного стряхнвателя плодов маслин;

-экономическая эффективность конструкции малогабаритного стряхнвателя плодов маслин.

Объектом исследований являлись деревья маслин и элементы разработанной конструкции малогабаритного стряхнвателя плодов маслин.

Методика исследований. Изучение размерно-массовой и физико-механической характеристики плодов маслин осуществлено по методике ОСТ 70,4.7-80. Оптимизация параметров и скоростных режимов работы

малогабаритио! о стряхивателя плодов маслин проводилась методом запланированного 3-х факторного эксперимента. Технологическая оценка и определение экснлуатациошю-тсхпологичсских покозателей работы малогабаритного стряхивателя плодов маслин проводились по государственным стандартам ОСТ 2.60-70 и ОСТ 70-2.16-72, а его экономическая эффективность по ГОСТ 23728-ГОСТ 23730-79 и ГОСТ 23728-79 -277330-79.

Научная новнзиа. Обоснованы технологическая схема и конструктивные параметры малогабаритного стряхивателя плодов маслин с универсачьным захватом. Выведена формула для определения усилия отрыва плода от плодоножки

при максимальных значениях угла отклонения и перемещения упругой связи; проанализированы дифференцнональные уравнения движения при вынужденных колебаниях для случая отрыва плодоножки маслины от ветви, а также формулы гармоники для определения полного усилия давления и силы удара от ударного импульса на ветви плодового дерева при вынужденных калебаниях в амплитудно - и ударно-частотном режимах работы.

Практическая ценность. Полученные результаты физико-механических свойств и размерных характеристик деревьев и плодов маслин дают возможность установить агротехнические требования для разработки различных конструкций уборочных машин для стряхивания плодов. Разработана конструкция малогабаритного вибрационного стряхивателя с универсальным захватом, позволяющая работать в автономном режиме амплитудно - и ударно-частотных вынужденных колебаний. Формулы технологического расчета предлагаются для использования конструкторскими и нроектно-технологочискими организациями для проектирования и конструирования новых образцов ручных вибрационных стряхива-телей плодов.

Использование результатов исследований. Конструкция малогабаритного стряхивателья с универсальным захватом рекомендуется для широкого использования в качестве средства маюй механизации для уборки маслин, а также различных плодов косточковых, орехоплодных и субтропических культур.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на конференции, посвященной 50 летаю Академии Наук Азербайджана (Баку ,1995 г.) и освещены в трудах Аз.СХА ( Гянджа,1998 г.), также в республиканской (Аграрная Наука Азербайджана, 1999 г.) и зарубежной (Тракторы и сельскохозяйственные машины, Москва № 10,1998 г.) печати в объеме 7 научных трудов и одной заявки на изобретение. В 1998 г. научно-технический совет МСХ Азербайджана (НПЦ "Агромеханика") рекомендовал внедрение разработанной конструкции в фермерских хозяйствах на уборке маслин.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти плав, общих

выводов и рекомендаций, списка литературы и приложений.

Работа изложена на 141 странице машинописного текста, содержит 35 рисунков, 17 таблиц, 3 приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении приведено обоснование актуальности темы, выбор объекта и формулировка цели и зацач исследований, научная новизна, практическая ценность и апробация работы.

В первой главе "Состояние развития механизации уборки плодов" приводится аналитический обзор основных тенденций развития механизации уборки плодов семечковых, косточковых, орехошюдных и субтропических культур и общий обзор теории механизированной уборки плодов. Подчеркивается сравнительно низкий уровень механизации садоводства в сравнении с уровнем механизации других отраслей сельского хозяйства. Это обуславливает до настоящего времени применение 3-х способов уборки плодов: ручного, с использованием средств рационализации; полумеханизироватюго, с использованием средств малой механизации; механизированного, с использованием плодоуборочных машин. При этом дастся предпочтение средствам малой механизации, которые получили наибольшею распростронение во всех технически развитых странах мира.

В частности приводится описание конструкций ручных инструментов, вибраторов и платформ США, Франции, Великобритании, Канады, Болгарин и других стран. В крнструкцнях большинства вибраторов, используемых как автономно, так и в групповом варианте на плодоуборочных платформах, получила свое развитие тенденция использования

пистолетных стряхивателей с частотой колебаний 1,66......3,33 с-1

(100...200 мин"1) при амплитуде, равной 10...40 мм. Далее рассматриваются вибраторы постоянного смещения, инерционные виб-раторы и импульсные вибраторы, среди которых наибольшее распрос-тронение получили вибраторы постоянного смещения с кривошипно-шатуниыми и эксцентриковыми механизмами исполнительных органов. Особо отмечается вклад ученых Аз.НИИМЭСХ Мамедова P.M., Рашмова С.К., Алиева P.A., Кулибекова Г.М., Нифталнева И.М., Алиева Э.А., Пашаева Э.А., и др. совместно с НПО ВИСХОМ (г.Москва) по созданию производственных и макетных образцов машин для уборки ценных плодов орехоплодных и субтропических культур, а именно фундука, грецкого ореха, граната, маслины и др.. Рассмотрена теория и физическая сущность процесса отрыва плодов и ягод прн вибрационной уборке в работах известных ученых, Турбина Б.И., Варламова Г.П., Филимонова С.И., Ульянова А.Ф., Мамедова P.M., Забросаева В.Д., Чарушникова В.А., Адриана П.А., Фридли F.d., Бривера H.A. и друшл.

Во второй главе приводится размерная характеристика деревьев и размерно-массовая характеристика плодов маслины, а также основные

физико-механические свойства плодов, позволившие установить: для одного дерева усредненное количество скелетеных ветвей 1,2 и 3-ш порядка, составившие соответственно 5,26 и 68 шт. по длине вылета 1,2...2,4 м;. диаметр кроны вдоль рядка - 4,6 м и поперек рядка -4,3 м;средний диаметр штамба-0,68/0,64...0,80/0,75 м конусообразной формы и диаметр скелетных ветвей-0,09 м.

Таблица 1

Усредненные результаты размерно-массовой и прочностной характеристики плодов, плодоножек и листьев маслины

Наименование Единица Результаты математической

показателей обработки

измере

ния Математи- Среднее Коеффициент

ческое квадратич. вариации,

ожидание, отклонение,

М ± а У%

1 2 3 4 5

1. Диаметр плода мм 15,5 1,69 10,9

2. Высота плода мм 22,7 4,07 17,9

3. Масса плода ф 2,7 0,90 33,5

4. Усилие отрыва плода

от плодоножки:

- в период вегетации Н 5,91 0,86 11,5

- в период созревания Н 3,90 0,95 24,4

5. Диаметр плодоножки мм 1,03 0,11 10,9

6. Длина плодоножки мм 13,79 0,78 5,65

7. Масса плодоножки ф 0,46 0,12 2,54

8. Усилие отрыва плодо-

ножки от ветви:

- в период вегетации Н 13,00 6,92 53,2

- в период созревания Н 8,73 2,27 26,0

9. Усилие отрыва листьев Н 6,68 2,33 34,8

от ветви

10. Модуль упругости Мпа (0,25...0.43)х103 (0,06к0.11)х103 25,9

образца ветви (Н/см2) (0,25...0.43)х105 (О.ОбкО.ЩхЮ5 25,9

11. Плотность образца г/см' 1,09 0,08 7,25

12. Влажность образца

после высушивания % 38,4 2,35 6,15

Гсомстрическая форма плодов маслины продолговато-удлиненная, круглого сечения с диаметраом 15,5 мм и высотой 27 мм, масса одного плода-2,7 г, усилие, необходимое для отрыва плода от плодоножки состовляет 5,91 Н в вегетационный период и 3,9 Н в период созревания. Наибольшее усилие требуется на отрыв плодоножки от ветвей -13,0 Н в период вегетации и 8,73 Н в период созревания (см.таблицу1). Установлено, что усилие отрыва листьев маслины меньше усилия отрыва плодоножек от ветвей и равно 6,68 Н против усилия 8,73 Н, что указывает на неприем-лимость-применения в средствах механизации ошмыгиваюших (сдирающих) устройств. Для уборочных машин и инструментов в процессе уборки вполне достаточным является усилие отрыва плодов порядка 3,9—5,0 Н.

Р,

Н

Вегетационный период да созре£а-ния пладо! НАГЖЫЫМ

1

/

\ \ '

/

с/т;„ - 0,9

/

30

60 &, г род

Период начало созре-ёаниЯ пло-

дов мае- ЛС^»'

\ /

/

\ \/ с!?, - ^,a5„*,

/

1 с/я1!п'0,9м>*

30

60 сС, град

Рис.1 Зависимость усилия отрыва плода от угла наклона и диаметра плодоножки: 1-при ¿т;г,=0,9 мм; 2- при (1Ср=1,05 мм; 3-при <Зтах=1,2 мм; а) вегетационный период; б) период созревания плодов маслин

Анализ размерно-массовой и прочностной характеристики плодов маслины показывает, что отделение плодов должно происходить в основном в отклоненном ноложсшш под воздействием касательных инерционных сил.Устаноааено, что с увеличением угла между вектором приложенной силы и осью плодоножки сила связи шюда с плодоножкой резко уменьшается в среднем в 2 раза для угла наклона 300 при среднем значении диаметра плодоножки 1,05 мм и в 5 раз для угла наклона 600 (рис.1).

Модуль упругости образцов ветвей маслины варьируется в пределах (0,25...0,43) х 105 МПа при соответствующем увеличении диаметра от 5,0 до 10,0 мм.Модуль упругости плодоножки маслины при влажности около 30% составляет (0,15...0,30) х 10' МПа. Основные фрикционные свойства плодов маслины характеризуют: коэффициент трення скольжелня, полученный при контактировании плодов по стали, резине и пластику равным соответственно 0,26; 0,32 и 0,27; угол скольжения, равный соответственно -16,0°, 24,8° и 16,5°;а также угол скатывания, равный соответственно - 27,4°, 33,5° и 29,6".

В третьей главе приводится анализ известных положений теории вибрации применительно к плодоуборочным машинам, позволивший сделать теоретические предпосылки по использованию применительно к ним теории удара. Приведены основные входные параметры, определяющие влияние процесса вибрации на отрыв плода — амплитуда и частота вынужденных колебаний, приведенные масса плода и длина плодоножки, а также угол отклонения (угол отлома) плода от вертикали. В качестве ВЫХОДНЫХ ПирйМСТрОо ПрИНлТЫ УСИЛИС ОТрЫБа ПЛОДа от плодоножки и усилие отрыва плодоножки от ветви.

Выявлены отличительные специфические особенности плодов маслины от других плодов, указывающие превышение в 2,2 раза усилия отрыва плодоножки от ветви и требующие в границах угла отлома 450... 1200 увеличение усилия, приложенного к центру тяжести плода в 3 раза для отрыва от ветви и 1,3 раза для отрыва от плодоножки.

Для случая отрыва плодоножки от ветви при условии се жесткости (рис.2) дифференциальное уравнение движения плода для имеет вид:

<Рд> й<р а , .

=-у& '-«и ш I, (I)

где <р- угол отклонения плода, град.; - угловая скорость, с1;

п,р - соответственно коэффиценты сопротивления и восстановления;

а - амплитуда колебаний, мм;

I - приведенная длина плодоножки, мм;

ст - угловая частота колебаний, рад/с; г - время поворота, с.

Уровнение (1) характеризирует соотношение между амплитудой и частотой колебаний в зависимости от угла отклонения плодоножки. Полное решение уравнения с определением угла отлома складовается из суммы общего и частного решения.

плодоножкой в Точке подвеса "О".

Для случая колебаний плода с изгибающейся плодоножкой наиболее важным условием мягкого и полного съема является возбуждение резонансных колебаний плодов, которые наступают при частоте, отвечающей угловой скорости колебательного движения:

га-.

Р.р 1

(2)

где Е, I - соответственно модуль упругости плодоножки, Н/ см2 (МПа) и момент инерции, кг . м2; I - собственная длина плодоножки,м; Р - сила отвеса плода, Н; g -ускорение силы тяжести, Н . с2/м Обоснована теория ударно-частотного способа и режима стряхивания плодов маслин. Выявлены преимущества ударно-частотных колебаний ветвей в процессе уборки плодов в сравнении с существующим способом амплитудно-частотного режима стряхивания (рис.3).

а

ш гармоника

9

Рис.3 Варианты гармоник собственных колебаний ветви при амплитудно-частотном (а) и ударно-частотном (б) режимах вынужденных колебаний.

Как видно (рис.3), в первом случае плодовая ветвь осуществляет под воздействием вынужденных колебаний вибратора свои собственные колебания на уровне 1-ой гармоники с одним прогибом, на уровне И-ой гармоники с двумя прогибами и на уровне Ш-ей гармоники с тремя прогибами.

Во втором случае,как видно (рис.3) возможна лить только 1-ая гармоника,что уже с точки зрения вредных вибраций дает существенное преимущество ударно-частотному режиму вынужденных колебаний.

При ударно-частотном режиме калебаннй имеет место удар, именуемый импульсом "8" силы или ударным импульсом, который определяется из выражения:

Ы'р-Л, (3)1

о о

где Р, t - сила, Н и время удара, сек г

-m2v2 = jpdt о

S - m,?, - w,v2

при P = const имеем

(4)

m,v

~P-t (5)

Если соответственно массам "гП|" и "т2" и скоростям " " и " " захвата и ветви силы веса от них обозначим через О) и С2, далее удар через С, считая его неупругим ( то есть, когда коэффициент восстановления К=0), амплитуду колебаний через " " и среднее перемещение захвата после удара через "Н", то ниже будем иметь:

у2 =0 Н = а + с (5,а) .

Кинетическая энергия в соответствии с теорией удара определится из выражения:

Т ^ИЬ-^-^-н (6)

2

Имеем:

Г.-Г,

т1-т2-Ухг СгС2Н 2(т1 + т2) +С2

(7)

Можно записать

Т = Т0-(Т0-Т)

в2Н

сх+о2

(8)

По теореме кинетической энергии:

Т = РУ--, п

где п-количество ударов, шт.

Принимая один удар п=1, получим: и, следовательно:

■■2

Т=Ру. с

р = 0 + С У вг+вг с

(9)

Смешение или прогиб "С" ветви (ствола) дерева после удара можно определить,используя известные аналитические формулы:

с=

со =

Р1г

зк/

т

(10)

>

или

Р =

3 Е1С

V®2/3

ил

Откуда прогиб равен

с=

8_ о)2

(12)

где ти -угловая скорость колебательного движения, соответствующая частоте при резонансных колебаниях, с1

Следовательно, окончательная сила удара, воздействующая на ветвь, определиться из выражения:

а + А

р °>2а+£

У 8

(13) г

Так как амплитуда "а" величина постоянная, то выражение "шга" представляет собой линейное ускорение, то есть:

Ж = а)2-а (14)_{

Следовательно, окончательная формула для силы удара принимает выражение в виде:

р =

(15)

В четвертой главе приводится программа и методика исследований, описание разработанной конструкции малогабаритного стряхивателья плодов и экспериментальные исследования в хозяйственных условиях. Программа работ включила: разработку технологии и конструкции малогабаритного стряхивателья плодов маслины с универсальным захватом вибратора, позволяющим осуществлять вибрацию обычным жестким двухсторонним сжатием ствола или ветви дерева в первом варианте (рис.4) и односторонним контактом с ветвями и ударным стряхиванием их во втором варианте работы (рис.5); разработку конструкции ручного стряхивателя плодов для монтажа на универсальную плодоуборочную платформу для использования в качестве средства малой механизации; проведение сравнительных испытаний двух вариантов экспериментального макетного образца малогабаритного стряхивателя плодов маслин в хозяйственных условиях, включающих работу вибратора в амплитудно-частотныом и ударно частотном режимах вынужденных колебаний; проведение хронометражных наблюдений ручной и полумеханизированной уборки плодов маслины с определением экплуатационно-технологических покозателей работы стряхивателя; проведение расчета экономической

стряхиванием

1- основной гидроцилиндр; 2-несущая штанга; 3-гидродвигатель; 4,6-шток; 5-гидроцилиндр; 7-ишрнир; 8,9-боковые тяги; 10,11-промежуточные шарниры; 12-опорный шарнир; 13,14-зацепы; 15-резиновые амортизаторы; 16- паз; 17-палец.

эффективьчггн малогабаритного стряхивателя плодов маслин и плодо-уборочной платформы, оборудованной двумя ручными стряхивателями плодов и технологический расчет для определения основных параметров вибрации для уборки плодов маслин.

Рис.5 Технологическая схема работы малогабаритного стряхивателя плодов маслин в ударно-частотном режиме вынужденных колебаний: ¡-начальная нерабочая фаза; П-началъшя фаза ввода зацепов в крону дерева; III -фаза захвата ветвей зацепами и ударное стряхивание плодов

1- основной гидроцилиндр; 2-несущая штанга; 3-гидродвигателъ; 4,6-шток; 5-гидроцилиндр; 7-шарнир; 8,9-боковые тяги; 10,11-промежуточные шарниры; 12-опорный шарнир; 13,14-зацепы; 15-резиновые амортизаторы; 16- паз; 17-палец.

Экспериментальная проверка работы макетного образца малогабаритного стряхивателья плодов маслины ( см.табл. 2) проводилась в период уборки на плантациях совхоза №2 Апшеронского Аграрно-Промыш-тенного Комбината республики.

Таблица 2

Техническая характеристика малогабаритного

стряхивателя плодов маслин

Наименование Показатели

1 2

1. Тип и принцип работы стряхивателя прицепной, пози-

ционного действия

2. Агрегатируется с трактором класса

тяги 9 кН

3. Ширина междурядий, м 5 и более

Продолжение таблицы 2

1 2

4. Диаметр захватываемых ветвей,мм 20...50

5. Амплитуда колебаний вибратора ,; 20...35

б.Частота колебаний вибратора, с Г 2,0...4,66

7. Тип вибратора (гидродвигателя):

- марка МГ15-14

- наибольшее число оборотов, об/мин 1500

8. Производительность, Га/час 0,0625

9. Потребная мощность, кВт 4,5...7,0

10. Одноразовый съем плодов, % до 35

11. Масса стряхивателя, кг 700

Опытный участок плантации характеризовался схемой размещения деревьев 5x5 м и отличительными особенностями субтропической культуры по качеству стволов, диаметру и высоте штамбов, расположению ветвей и плодов по ярусам.

Изучение размерно-массовой и физико-механической характеристики плодов маслин осуществлено по методике ОСТ 70.4.7-80. Технологическая оценка и эксплуатационно-технологические показатели работы стряхи-вателя плодов маслин определялись при осуществлении технологического процесса позиционной работы малогабаритного стряхивателя в агрегате с трактором " Универсал-445 В" с передвижением в междурядьях от одного дерева к другому с беспетлевым левоповоротным способом заезда на поворотных полосах (рис.6). При этом хронометраж осуществлялся в соответствии с отраслевыми стандартами ОСТ 2.6 - 70 и ОСТ 70-2.16-72. Сравнительные показатели ручного сбора плодов маслин с вариантами работы стряхивателя определяли для экономической оценки по государственным стандартам ГОСТ 23728-ГОСТ 23730-79 и ГОСТ 2372879-277330-79. На оснавании результатов 3-х факторного эксперимента получены уравнения регрессии:

а) для-амплитудно частотного режима вынужденных колебаний

кодированное .........

у = 0,24+0,0691 X, + 0,0298 Х2 - 0,000368 Х3 - 0,00574

+ 0,0155 Х2 Х3 (16)

натуральное

Р = 0,26 + 0,00918ш - 0,0003 I 0,0042 с! - 0,0001276ю2 +

+ 0,00015 1с1 (17)

б) для ударно-частотного режима вынужденных колебаний

кодированное

у = 0,31 + 0,07682 Х1 + 0,0304 Х2 - 0,01648 Х3 - 0,00582 X,2 +

+ 0,0179 Х2 Х3 (18)

натуральное:

Р = 0,022 + 0,008со - 0,00028 I - 0,0031 й - 0,0001218 га2 +

+ 0,00016 1(1 (19)

Установлены оптимальные параметры работы малогабаритного стряхивателя в автономном режиме амплитудно-частотных и ударно-частотных колебаний соответственно: при постоянной амплитуде колебаний а=32мм имеем частоту колебаний со =3,33 с1, продолжительность колебаний 1=8...12 с, диаметр стволов и ветвей с1=50мм; при постоянной амплитуде колебаний а=32мм имеем частоту колебаний ш=3,33 с1, продолжительность колебаний 1=4...8 с и диаметр стволов и ветвей (3=50 мм.

На основании изученных результатов построен график (рис.6) , который позволил установить преимущество работы малогабаритного стряхивателя в режиме ударно-частотных вынужденных колебаний, выражаемого повышением полноты сьема плодов маслин до 4,0...4,5% в сравнении с работой его в режиме амплитудно-частотных вынужденных колебаний.

б - ударно-чостатзти рсжч*г 5и{/>оиии

Рис.6 График зависимости полноты съема от частоты колебаний, продолжительности стряхивания плодов и диаметра ветвей при амплитудно-частотном (а) и ударно-частотном (б) режимах работы малогабаритного стряхивателя

Построенная функциональная зависимость (рис.7) оптимизации параметров ударно-частотного режима стряхивания при одноразовом сборе плодов показывает полноту съема, составившую28,1: 31,2 и 34,3% для ветвей диаметром 50 мм при оптимальной частоте колебаний 3,33 с' и продолжительности стряхивания 4;8 и 12 с.

На основании результатов эксплуатационно-технологической оценки работы малогабаритного стряхивателья с универсальным захватом на уборке плодов маслин рекомендуем использовать его в широком масштабе, в качестве средства малой механизации как в самостоятельном варианте, так и в групповом количестве на уборочных платформах различных конструкций. При этом, в зависимости от типа и вида стряхиваемых ветвей и плодов можно в равной степени использовать режимы амплитудно-частотных и ударно-частотных вынужденных колебаний.

Рис.7 График зависимости полноты съема плодов от частоты колебаний при ударно-частотном режиме работы стряхи-вателя

В пятой главе приведен расчет экономической эффективности и формулы технологического расчета. В сровнении с ручным сбором плодов малогабаритный стряхиватель повышает производительность в 25 раз, уменьшает затраты труда в 13 раз. При этом издержки эксплуатации на каждый гектар плодоносящих плантаций маслин снижается на 69%. Годовой экономический эффект от внедрения составил 28,9 млн. манатов.

Рекомендуются формулы технологического расчета для использования конструкторскими и проектно-технологическими организациями при создании новых образцов вибрационных машин с ударно-частотным режимом вынужденных колебаний.

ОБШИЕ ВЫВОДЫ

1. Исследования в лабораторно-полевых условиях физико-механических :войств и размерных характеристик деревьев и плодов маслин дали возможность определить следующие основные показатели:

- диаметр кроны вдоль и поперек междурядья 4,6 и 4,3м, диаметр штамба снизу-вверх 0,68...0,64 и 0,80...0,75м, средний диаметр стволов н скелетных ветвей до 0,09м для плодоносящих плантаций со схемой размещения деревьев 5x5 м;

- геометрическая форма плодов маслин продотговато-удлнненнная круглого сечения диаметром 15,5 мм и высотой 22,7 мм, масса одного плода - 2,7 г, усилие необходимое для отрыва одного плода от плодоножки -5,91 Н в вегетационный период и 3,9 Н в период созревания;

- модуль упругости образцов ветвей маслины варьируется в пределах (0,25—0,43)хЮ' Мпа при соответствующем увеличении диаметра от 5,0 до 10,0 м, а модуль упругости плодоножки при ачажности 30% составляет (0,15...0,30)х Ю'Мпа;

- фрикционные свойства плодов маслин характеризуют коеффициент трения 0,26; 0,32 и 0,27 по стали, резине и ачастику, а угол скольжения и угол естественного откоса соответственно 16,0"; 24,8° ;16.5° и 27,4°; 33,5°; 29,6°;

- отделение плодоножек от плодов маслил под углом 30° от оси плодоножки уменьшает силу связи их в 2 раза, а для угла 60° соответственно в 5 раз при диаметре 1,05 мм.

2. Для случая ифыка плода oi плодоножки при условии ее /мхчкосш проанализирована система дифференциальных уравнений колебательного движения, решаемая относительно угла отклонения упругой связи от вертикали и перемещения вдоль упругой связи при известных значениях амплитуды и частоты вынужденных колебаний;

- выведена формула усилия отрыва плода от плодоножки при максималных значениях утла отклонения и перемещения упругой связи;

- для случая отрыва плодоножки от ветви проанализировано диф-ференцналь- ное уровненне движения плода при вынужденных колебаниях, характеризующее соотношение между амплитудой и частотой колебаний в зависимости от угла отклонения плодоножки;

- проанализированы формулы гармоники для определения полного усилия давления в силы удара ог ударного импульса на вепш плодового дерева;

- для рассматриваемых режимов вынужденных колебаний амплитудно-частотного и разработашюго ударно-частотного теоретические расчеты подтвердили действительность малых колебаний в границах 2Д..3,33 С' для стряхивания плодов маслим с ветвей диаметром до 50 мм.

3.На основании сделанных теоретических предпосылок предлагается ударно-частотный режим вынужденных колебаний вибрационных стряхи-

вателей для уборки плодов, позволяющий исключить повреждение ветвей и стволов и пагубное воздействие вибрации на корневую систему растений.

4.Разработана конструкция экспериментального малогабаритного стряхивателя с универсальным захватом для работы в автономном режиме амплитудно-частотных и ударно-частотных вынужденных колебаний, который успешно прошёл полевые испытания на площади 1Га в масличном совхозе №2 Апшеронского АПК.

5. Экспериментальными исследованиями установлено, что полнота съёма плодов для амплитудно-частотного режима стряхивания составляет 27,1...29,9%, а для ударно-частотного 31,2...34,3% , причем независимо от продолжительности стряхивания ударно-частотный режим работы обеспечивает полноту съема плодов маслин на 4,0...4,5% больше, чем амплитудно-частотный режим работы стряхивателя.

6. Установлено, что на полноту съема плодов наибольшее влияние оказывает частота вынужденных колебаний и затем продолжительность стряхивания плодов.

7. По результатам 3-х факторного эксперимента определены оптимальные параметры работы малогабаритного стряхивателя в автономном режиме амплитудно-частотных и ударно-частотных колебаний

- частота вынужденных колебаний 3,33 С'1, продолжительность колебаний 8...12 С, диаметр стряхиваемых стволов и ветвей 50 мм при постоянной амплитуде колебаний 32 мм;

- частота вынужденных колебаний 3,33 С'1, продолжительность колебаний 4...8 С, диаметр стряхиваемых стволов и ветвей 50 мм при постоянной амплитуде колебаний 32 мм.

8. Малогабаритный стряхиватель плодов маслин в сравнении с ручным сбором плодов обеспечивает повышение производительности в 25 раз, уменьшает затраты труда в 13 раз, а издержки эксплуатации на 69% на каждый гектар плодоносящих плантаций маслин. Годовой экономический эффект от внедрения машины в хозяйствах состовляет 28,9 млн . манат.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Ягубов. Э. К. Разрпботка малогабаритного пневматического стряхи-вателя плодов для плодоуборочной платформы. Материалы научной конференции посвяшенпой 50 летию Академии Наук Азербайджана, 1995, С: 195 (на азерб.яз.).

2. Джафаров И.Х., Ягубов Э.К. Технология малой механизации уборки плодов субтропических и орехоплодных култур. Материалы научной кон-ферснции посвяигешюй 50 летию Академии Наук Азербайджана, 1995, С:191 (на азерб.яз.).

3. Ягубов. Э. К. Физико-механические свойства плодов маслин. Научные труды Азербайджанской Сельскохозяйственной Академии им. С. Ага-малыогаы, Гянджа,1998, С: 76-78 (на азерб.яз.).

4. Ягубов. Э. К. Технико-экономическое обоснование среств малой механизации на уборке плодов маслин. Научные труды Азербайджанской Сельскохозяйственной Академии им. С. Агамалыоглы, Гянджа, 1998, С: 7880 (на азерб.яз.).

5. Ягубов Э.К.Экспериментальньгй стряхиватель плодов сударно-частотным режимом колебаний. "Тракторы и сельскохозяйственные машины", изд. Машиностроение, №10, 1998 М.-С:26.

6. Заявка №1603П на патентование изобретения, МКИА 01Д 46/24. Способ и устройство для уборки плодов с фруктовых деревьев /Агабейли Т.А., Фаталиев К.Г., Алыев P.A., Ягубов Э.К. (Азерб. Республика), 1998, 4с: ил.2.

7. Ягубов Э.К. Теоретические предпосылки вибрационной уборки плодов зейтуна. "Аграрная Наука Азербайджана", изд.Азернешр, Баку 1999.

8. Ягубов Э.К. Результаты исследований вибрационной уборки плодов зейтуна. "Аграрная Наука Азербайджана", изд.Азернешр, Баку 1999.

9. Ягубов Э.К. Обоснование теории ударно-частотного режима стряхивания плодов зейтуна. Научные труды Московского Педагогического Государственного Университета, М-1999, С:49.

АННОТАСША

Диссертасща иши чох актуал бир мэсэлэ|э.техники чэЬэтдэн инкншаф етмиш дун]а елкэлэриндэ даЬа кениш тэтбиг олунан кичик механнклэшдирмэ васитэлэри илэ зejтyн мejвэлэpинин .¡ыгылмасына Илср олунмушдур.

Зфун ме]вгшзрннин зэрбз тезликли рсжимдэ силкэлонмэсинин техноложи усулуну ишлэмэк учун нэзэри муддэалары нрэли сурмф имкан верэн зejтyн агачларынын вэ м^'вэлэринин физики-механики хассэлэри, елэчэ дэ кутлэ вэ елчулэрн муэ^эн едилмишдир. Ме]вз агачынын будаплна тзсир едэн тээуиг вэ зэрбз гуввэснни муэдон етмэк учун дустурлар чыхарылмышдыр.

Амплитуд-тезликли во зэрбэ-тсзликли режимлэрдэ ишлэмэк учун нэзэрдэ гутулан универсал тутгачлы кичикгабаритли силкэлэ]ичинин ¿ени ншлэнмиш конструкиуасы тэсвир едилмишдир. Аншерон Аграр Cэнaje Комбинатынын 2№ли зе|гукчулуг совхозунда апарылан експериментал тздгнгатлар нэтичэсиндэ силкэлэ]ичиннн ]енн конегруксщ'асынын оптимал ишчи параметрлэри муэиэнлэшдирил-мишдир: днаметри 50 мм-э док олан будаглары силкэлэдикдэ рэгслэрин амплитуду 32 мм; рэгслэрин тезлщи 3,33 са!г'; силкэлэмэ муддэти: амплитуд тезликли режим учун 8...12 сан зэрбз тезликли режим учун исэ 4...8 сан.

3 факторлу експеримент нэтичэсиндэ муэуэн еднлмишдир ки, зэрбэ-тсзликли режим амплитуд-тезликли режима ннсбзтэн мс]всшзрни ]ьнылмас|,шын тамлыгыны 4,0...4,5% дкеэлдир.

Кичикгабаритли снлкэлэ)ичишш ]ени конструкацасынын зcjтyн ^нымьшда тэтбиги эл илэ jыFЫмлa MYrajиcэдэ эмэк мэйсулдарлышны 25 дафэ артырмыш, эмэк сэрфццатыны исэ 13 дэфэ ашагы салмышдыр. Бир эдэд машына душэн иллик иггисади сэмэрэ 28,9 мшцон манат тэшкил етмишдир.

Кичикгабаритли силкэлэ)ичинин универсал тутгачлы вибратору кичик механнклэшдирмэ васитэси кими истэр а]рылыгда, истэрсэ дэ мухтэлиф конструкацалы .¡ыгым платформаларында груп шэклиндэ кениш тэтбиг олунмаг учун теващэ олунур. Бундан башга конструктор вэ техноложи-лаЗиЬэ тэшкилатлары тэрэфиндэн зэрбз тезликли мэчбури рэгслэр режиминдэ ишлэ)эн внбрасгца машынларьшын ]ени нумунэлэ-рини ]арадылмасында истифадэ етмэк учун техноложи Ьесабат дусгур-лары тевсицэ олунур.

Тэклиф олунан машын Aзэpбajчaн Республикасы Кэнд Тэсэрруфаты Назирлиршин Елми-Техники Шурасында музакирэ олунараг бэ]эннлиб.

ANNOTATION

The offered thesis is about the vital question of gathering olive fetus using small mechanization that is more widely used in the technically developed countries.

The results of physical mechanical properties and size scale characteristics of trees and dive fetus arc used as examples that allowed to give the theoretical premises to the elaboration of technological nays of fetus jolting in the regime of percussion frequent oscillation of vibrators.

The formula for determination of full effort of pressure and blow strength of percussion impulse on the fruit tree branch. Small oscillations in the range of 2,0k3,33 see1 for jolting the olive fetus from the branches up to '50 mm in diameter had been determined.

Below is given the description of the design of the compact fetus jolted with the multipurpose seizure for the work in the regime of amplitude frequency and percussion frequency oscillations. According to the results of experimental studies at the olive kolkhoz (collective farm) #2 of Apsheron agroin-dustrial complex during the gathering the olive fetus the optimal work parameters of the new design of jolted had been determined: oscillation amplitude 3,33.sec oscillation duration 8-12 sec for amplitude frequent and 4k8 sec for percussion frequency regime of work during the jolting of trunks and branches with the diameter up to 50 mm.

By the way of three factor experiment the increase of the fullness of olive fetus picking up to 4...4,5% been determined during the work in the regime of percussion frequency oscillation in comparison with (he regime of amplitude frequency oscillations.

The increase of productivity 25 times more and decrease of expenditure of labor 13 times compared with manual picking olive fetus had been reached. A year economical effect for 1 design is 28,9 million manat.

The vibrator with multipurpose seizure of compact fetus jolted is recommended for using in large scale for such a mechanization both as an industrial and a group for picking platforms of different constructions.

Formula for technological calculation to be used by constructional and projected technological society when designing new models of vibration machines with percussion frequency regime of forced oscillators is recommended.

The recommended machine had been discussed and approved at the scientific-technical council of the ministry of agriculture of Azerbaijan Republic.

АННОТАЦИЯ

Диссертационная работа посвящена актуальному вопросу уборки плодов маслин средствами малой механизации, которые находят наиболее широкое применение в технически развитых странах Мира.

Приводятся результаты физико-механических свойств и размерно-массовой характеристики деревьев и плодов маслин, позволивших дать теоретическоие предпосылки к разработке технологического способа стряхивания плодов в режиме ударно-частотных колебаний вибраторов. Выведены формулы определения полного усилия давления и сила удара от ударного импульса на ветвь плодового дерева. Теоретически устаноатены малые колебания в границах 2,0—3,33 с1 для стряхивания плодов маслин с ветвей диаметром до 50мм.

Приведено описание разработанной конструкции малогабаритного стряхивания плодов с универсальным захватом для работы в режимах амплитудно-частотных и ударно-частотных колебаний. По результатам экспериментальных исследований в масличном совхозе № 2 Апшеронского АПК на уборке плодов маслин установлены оптимальные парметры работы новой конструкции стряхивателя: амплитуда колебаний 32 мм; частота колебаний 3,33 с1; продолжительность колебаний 8... 12 с для амшштудно частотного и 4...8 с для ударного частотного при стряхивании стволов и ветвей диаметром до 50 мм.

3-х факторным экспериментом установлено повышение полноты съема плодов маслин до 4,0...4,5 % при работе в режиме ударно частотных колебаний в сравнении с режимом амплитудно-частотных колебаний.

Получено повышение производительности в 25 раз и уменьшение затрат труда в 13 раз в сравнении с ручным сбором плодов маслин. Годовой экономический эффект на одну машину составил 28,9 млн.манат.

Вибратор с универсальным захватом малогабаритного стряхивателя плодов рекомендуется использовать в широком масштабе в качестве средства малой механизации,как индивидуально,так и в групповом количестве на уборочных плотформах различных конструкций. Так же рекомендуется формулы технологического расчета для использования конструкторскими и проектно-техналогоческими организациями при создании новых образцов вибрационных машин с ударно частотным режимом вынужденных колебаний.

Предлагаемая машина расмотрена и одобрена на научно-техническом Совете Министерства Сельского Хозяйства Азербайджанской Республики.