автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Совершенствование технологии утилизации отходов обрезки в слаборослых садах с обоснованием параметров измельчителя

На правах рукописи

ЛАНЦЕВ Владимир Юрьевич

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ УТИЛИЗАЦИИ ОТХОДОВ ОБРЕЗКИ В СЛАБОРОСЛЫХ САДАХ С ОБОСНОВАНИЕМ ПАРАМЕТРОВ ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЯ

Специальность 05.20.01 - Технологии и средства механизации сельского хозяйства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Мичуринск - наукоград РФ, 2004

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Мичуринский государственный аграрный университет»

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент

Манаенков Константин Алексеевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, академик

Международной академии экологической реконструкции

Кротов Анатолий Михайлович

доктор технических наук, профессор Горшенин Василий Иванович

Ведущая организация Государственное научное учреждение

«Садпитомникмаш»

Защита состоится 10 июня 2004 г. в 12— час. на заседании диссертационного совета К 220.041.01 при Мичуринском государственном аграрном университете по адресу: 393760, г. Мичуринск, ул. Интернациональная 101, зал заседания диссертационного совета

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета

Автореферат разослан 8 мая 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук, доцент

Михеев Н.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Садоводство является одной из важнейших отраслей сельскохозяйственного производства. Плоды имеют большое значение в питании человека, они содержат много биологически активных веществ: витаминов и микроэлементов. В настоящее времени производство плодов и ягод в нашей стране далеко от норматива (91 кг на человека) и не превышает 20 кг на душу населения. Поэтому концепцией государственной политики в области здорового питания населения на период до 2005 г., принятой Правительством РФ, предусматривается совершенствование систем возделывания, хранения и доведения плодов и ягод до норм потребления. В настоящее время Мичуринским-наукоградом РФ отмечено, что основой интенсификации отрасли являются сады на слаборослых подвоях.

Производство плодов требует выполнения ряда технологических операций в определенной последовательности. Одной из основных операций, направленных на повышение продуктивности плодовых насаждений, является обрезка деревьев. После обрезки в междурядьях остаются сучья. Технология удаления из междурядий сада обрезанной древесины, наиболее широко применяющаяся сегодня в плодоводческих хозяйствах, предусматривает их сгребание, выталкивание за пределы сада и сжигание. При выталкивании сучьев травмируются плодовые насаждения, а их сжигание приводит к потере большого количества органики и наносит непоправимый ущерб окружающей среде.

В связи с этим совершенствование технологии утилизации отходов обрезки в садах является актуальной задачей.

Работа выполнена в соответствии с планом НИР МичГАУ по теме «Разработать рациональные технологии использования с.-х. сырья» входящей в число основных направлений научно-технической и инновационной деятельности, являющихся приоритетными для города Мичуринска как наукограда Российской Федерации.

Цель работы. Совершенствование технологии утилизации отходов обрезки в интенсивных слаборослых садах путем их измельчения и заделки получаемой щепы в почву.

Объект исследования. Процесс измельчения обрезанных ветвей плодовых деревьев.

Методика исследований. Теоретические исследования выполнялись на основе известных положений, законов и методов классической теории резания, и были на-

РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА

ОЭ а

правлены на получение аналитических зависимостей, определяющих влияние конструктивных и режимных параметров агрегата на основные показатели работы. Экспериментальные исследования были проведены для проверки ряда теоретических зависимостей и определения конструктивных и режимных параметров на основе использования теории планирования многофакторного эксперимента. Обработка результатов осуществлялась методами математической статистики с применением ЭВМ. Экономическая эффективность определялась по стандартной методике для научно-исследовательских работ и новой техники.

Научная новизна.

♦ > Исследованы размерные характеристики обрезанных сучьев слаборослых

плодовых деревьев, уложенных в валок посередине междурядья и их физико-механические свойства.

Обоснованы размеры и глубина заделки щепы, обеспечивающие ее разложение за срок до следующей обрезки.

♦ Теоретически обоснованы кинематика и динамика рабочего органа для измельчения обрезанных плодовых ветвей, его параметры и режимы работы с учетом качественных показателей.

Практическая значимость.

Разработана схема и изготовлены рабочие органы машины для измельчения обрезанных ветвей и заделки щепы в почву (патент РФ № 2188524). Разработана методика оптимизации кинематики и динамики рабочих органов, определены их основные режимные и конструктивные параметры. Обоснована экологически чистая и ресурсосберегающая технология утилизации отходов обрезки плодовых насаждений в слаборослых садах.

Реализация результатов исследования;

Технологическая схема машины для измельчения обрезанных ветвей и заделки щепы в почву и результаты исследования рабочего органа приняты для продолжения опытно-конструкторских работ в плане реализации серийного производства машины на базе экспериментального цеха ВСТИСП и завода НПП «Садмаш».

2) Результаты исследований используются в учебном процессе Мичуринского государственного аграрного университета при изучении дисциплин «Сельскохозяйственная техника и технологии» и «Механизация сельскохозяйственного производства».

Апробация работы. Результаты исследований были доложены, обсуждены и получили положительную оценку: на международной научно-практической конференции молодых ученых, посвященной 145- летию со дня рождения И.В. Мичурина и 90 - летию профессора В.И. Будаговского «Интенсивное садоводство», Мичуринск 2000; на международной научно-практической конференции «Аграрная наука в начале XXI века», Воронеж 2001; на международной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов «Вклад молодых ученых в развитие аграрной науки», Рязань 2003; на второй международной научно-практической конференции «Научно-технический прогресс в садоводстве», Москва 2003; на научной конференции «Инженерное обеспечение в АПК», Мичуринск 2003; на. международной научно-практической конференции «В.Н. Болтинский и развитие автотракторной науки», Москва 2004.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ, в том числе патент на изобретение, 4 работы находится в печати.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, общих выводов, списка использованной литературы и приложений. Работа изложена на 187 стр., содержит 57 рисунков, 13 таблиц, 16 приложений. Список используемой литературы включает 130 наименований.

Автор выражает благодарность ректору Мичуринского государственного аграрного университета доктору техн. наук, профессору, заслуженному деятелю науки и техники РФ Завражнову Анатолию Ивановичу за помощь в проведении исследований и общее методическое руководство работой.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ ВВЕДЕНИЕ. Обоснована актуальность темы и изложены основные положения выносимые на защиту.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА УТИЛИЗАЦИИ ОТХОДОВ ОБРЕЗКИ В САДАХ, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ Приведен анализ существующих технологий уборки обрезанных плодовых ветвей. Установлено, что предлагаемый способ утилизации позволяет наиболее качественно убирать ветви, без предварительного осеннего выравнивания поверхности почвы. При использовании других технологий в свальных и развальных бороздах оставались не убранные сучья. Другим положительным аспектом применения предлагаемой технологии является использование обрезанной биомассы для повышения плодородия почвенного покрова в садах.

Для реализации технологии были проанализированы средства механизации. Сделан вывод, что в настоящее время ни в России, ни за рубежом нет законченного решения машины для работы в слаборослых садах, способной измельчать отходы обрезки и заделывать получаемую щепу в почву за один проход агрегата по междурядью сада.

Обзор рабочих органов для измельчения древесных остатков позволил разработать технологическую схему машины для измельчения обрезанных ветвей и заделки щепы в почву (патент РФ № 2188524).

Машина содержит (рис.1) установленные на раме 1 трамбовочный барабан 2, перемещаемый относительно рамы посредством сервопривода 3, ножи 4 для обработки почвы и древесного материала, установленные на барабане 5, открытый снизу кожух 6. В передней и задней части кожуха установлены контрножи 7, 8.

Рис. 1. Схема машины для измельчения и заделки щепы в почву: 1 - рама; 2 - трамбовочный барабан; 3 - сервопривод; 4 - ножи; 5 - барабан; 6 - кожух; 7 и 8 - передние и задние контрножи

Технологический процесс осуществляется следующим образом. Перед началом работы устанавливают глубину обработки почвы и заделки измельченной массы барабаном с ножами 5 с помощью смещения трамбовочного барабана 2 относительно рамы 1 посредством сервоприводов 3. При движении машины по междурядью сада трамбовочный барабан 2 предварительно уплотняет древесные отходы (обрезанные ветки, сучья, засохшие тонкомерные стволы и т. д.), уложенные в валок, а барабан 5, имея направление вращения противоположное вращению колес трактора, рыхлит почву и одновременно подхватывает исходный древесный материал. Подхваченный но-

жами 4 барабана 5 материал измельчается в результате их взаимодействия с контрножами и в составе материаловоздушного потока поступает в пространство между барабаном 5 и кожухом 6. Щепа перемещается с почвой и выбрасывается за машиной.

Для достижения поставленной цели было намечено решить следующие задачи:

1. Изучить размерные характеристики валков сучьев после обрезки в слаборослых садах.

2. Изучить физико-механические свойства древесины яблони необходимые для обоснования работоспособности машины.

3. Обосновать оптимальные размеры щепы при измельчении ветвей, обеспечивающие ее разложение за срок до следующей обрезки.

4. Теоретически изучить процесс взаимодействия рабочего органа с обрезанными ветвями плодовых деревьев, уложенных в валок, обосновать конструктивные и режимные параметры измельчителя, обеспечивающие наименьшую энергетическую потребность.

5. Разработать частные методики проведения экспериментальных исследований.

6. Провести экспериментальную проверку основных теоретических положений и оценить влияние на работоспособность машины не учтенных факторов.

7. Определить экономическую эффективность использования предлагаемой технологии.

2. РАЗМЕРНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВЕТВЕЙ И ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДРЕВЕСИНЫ ЯБЛОНИ

Раздел посвящен изучению факторов, необходимых для обоснования параметров разрабатываемой машины.

Исследованию физико-механических свойств древесины посвящены публикации советских и зарубежных авторов: Е.К. Ашкеназа, Ф.А. Белянского, Л.М. Перелытина, П.Н. Хухрянского, С.А. Воскресенского, С.Г. Лехницкого, В.Г. Токарева, В.Н. Волынского, В.В. Гамова, Ю.М. Иванова, Тищенко А.И. и других.

По данным ВНИИС им. Мичурина средняя влажность свежесрезанных ветвей в условиях Центрально-Черноземного района в различные месяцы колеблется в пределах 32,3...69,8% для сорта «Синап», 30,9... 73,6% для сорта «Тамбовское полосатое» и 39,5...66,7% для сорта «Ренет Симеренко». Поэтому опубликованные результаты исследований физико-механических свойств, плодовой древесины, не могут быть применены с достаточной достоверностью для определения энергетических показателей процесса резания.

В связи с этим для уточнения условий работы и обоснования конструктивных параметров машины, в соответствии с программой исследования, определены следующее параметры:

1.' Ширина валка обрезанных ветвей в слаборослых садах зависит в основном от вида обрезки (формирующая или омолаживающая) и сорта яблонь. Ее максимальное значение (у сорта Жигулевское в возрасте плодового дерева старше 10 лет, схема посадки 6x4, подвой 62-396) находится в интервале 2,25 - 2,64 м.

2. Высота валка зависит от геометрических параметров срезанных ветвей и принимает значения 0,70...0,85м.

3. Погонный вес валка при возрасте деревьев свыше 10 лет составляет 3,45 ...6,43кг/м.

4: Длина срезанных ветвей находится в интервале 0,62-1,71м.

5. Диаметр ветвей варьирует в пределах 5-60 мм, однако около 90% ветвей имеют диаметр не более 30мм.

6. Условию практически полного разложения древесины за срок до следующей обрезки удовлетворяют частицы щепы длиной до 60 мм, заделанные в почву на глубину не более 0,15 м.

7. Максимальный предел прочности древесины яблони при влажности около 30% наблюдается при растяжении вдоль волокон а минимальное значение - при растяжении поперек волокон

Полученные результаты являлись исходными данными при обосновании процесса измельчения, определении конструктивных параметров и режимов работы машины.

3. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ И РЕЖИМОВ РАБОТЫ НОЖЕВОГО БАРАБАНА

В разделе получены аналитические выражения расчета оптимальных параметров рабочего органа.

Технологический процесс, выполняемый предлагаемой машиной, состоит из следующих стадий: рыхление верхнего слоя почвы, измельчение ветвей плодовых деревьев, перемешивание древесно-почвенной массы, захватывание ее вращающимся барабаном и подача к задним контрножам, доизмельчение, свободное падение на поверхность почвы.

Обратное фрезерование почвы (вращение барабана «снизу-вверх») выгодно отличается от прямого. Как подтверждают многие исследования (К.Ф. Гороховский,

В.П. Горячкин, А.Д. Данилин, Д.Н. Ефимов, А.М. Лопатин, А.Д. Лукьянов, К.И. Не-жесткин, Д.Д. Прокопенко и др.) преимуществами являются: более устойчивое движение ножевого барабана, меньшая гребнистость дна, большая производительность и др. Однако при обратном фрезеровании перед ножевым барабаном наблюдается значительный вынос почвы и образование земляного валика, что приводит к ухудшению выравненности поверхности и увеличению энергозатрат. В связи с этим необходимо определить влияние угла установки ножей на процесс образования земляного валка.

При работе барабана ножи заглубляются в почву на всю рабочую длину. Частицы поступившие на нож движутся по нему до схода (рис.2).

Рис. 2. Движение частицы по ножу ножевого барабана

Дифференциальное уравнение движения частицы имеет вид:

где т - масса частицы, кг; I- текущее время, с;

- сумма проекций, сил действующих на частицу:

Е2 О

=то> —cosy + mgcosap—/N. (2)

Здесь а - угловая скорость вращения ножевого барабана, с'; g - ускорение силы тяжести при свободном падении, м/С\ /- коэффициент трения частицы о рабочую поверхность ножа;

й/2-Яб-Ь - расстояние от оси вращения, определяющее положение частицы на ноже, м; Й5 - радиус ножевого барабана по концам ножей, м;

- глубина обработки, м;

- угол отклонения рабочей поверхности ножа от радиального направления, град;

К- нормальная сила, действующая со стороны ножа на частицу, Я. Интегрируя дважды выражение (1), определим путь пройденный частицей:

Направление скорости частицы в момент схода с ножа определяется углом а^ который относительно системы координат Х02 будет равен:

<*сх = й>('л + 'сх)+ Г + <Рд . (4)

где - время нахождения частицы на ноже с момента его полного выхода, с; <рд - угол трения частиц о рабочую поверхность ножа, град; - время поворота радиуса ножевого барабана от положения полного заглубления до полного выхода из слоя, с. После преобразований имеем:

Выбор оптимального угла установки ножей у проводился численным моделированием процесса. Анализ показал, что при ^10° материал будет перебрасываться через барабан, а при меньшем значении, часть будет попадать в зону перед ножевым барабаном, что влечет за собой увеличение энергоемкости.

Основное назначение машины - резание ветвей плодовых деревьев. Изучение этого процесса является необходимым этапом перед проектированием машины. При этом необходимо знать величину силы резания, действующей на лезвие ножа при внедрении в древесину.

Исследованию процесса разделения растительного материала на части под воздействием лезвия посвящены многие работы (Г.И. Брем, С.А. Воскресенский, А.Э. Грубее, И.А. Долгов, В.А. Жилиговский, Е.Г. Ивановский и В.П. Горячкин, Н.Е. Резник, A.M. Кротов и др.).

Нагрузка на нож зависит от удельной силы резания ветвей и ширины резания:

Р = Руд-Ь, (6)

где Pys - удельная сила резания, Н/муц - ширина резания, мм.

Внедрение ножа в ветвь вызывает смещение масс древесины и приводит к упругим и пластическим деформациям на границе контакта поверхности ножа и материала Рассмотрим подробнее указанное взаимодействие лезвия с материалом (рис.3).

Удельная сила резания определяется как:

Руд = Р., + Р* + Р„ (7)

где - усилие на разрушение материала под кромкой лезвия, Н/мм;

Р■ и Рг- усилие сжатия фаской ножа соответственно по передней и задней граням, Н/мм. Силу Р„ можно определить как произведение длины кромки лезвия на разрушающее контактное напряжение:

"еж//_ » (8)

где Осж//- предел прочности древесины на сжатие вдоль волокон, Н/мм2; &сж1 - предел прочности древесины на сжатие поперек волокон, Н/мм2; р - радиус дуги кромки лезвия, мм;

и - углы заточки ножа соответственно по передней и задней граням, град.

Рис. 2. Силовое взаимодействие лезвия с материалом

Для определения сил сопротивления на любой из граней ножа Соколовский В.В. предложил следующее выражение:

Р = с{п<т-со%а1+^-%та,), (9)

где - нормальная компонента напряжения, Н/мм2;

- касательная компонента напряжения, Н/мм2; с - длина контактного участка, мм;

- угол наклона линии контакта, град

Нормальная составляющая напряжения определяется как:

(10)

. =2Л(соз27?)

где к - максимальное касательное напряжение, И/мм;

г]г - угол трения материала ножа по древесине, град. Касательная - определяется по выражению

1а=к- 51'п2/7г.

(П)

Максимальное касательное напряжение, согласно условию текучести Хуберта-Мизеса

(12)

где - предел прочности древесины.

Анизотропные свойства древесины обуславливают зависимость величины предела прочности от ориентации волокон:

<7Г=/(а) (13)

Рассмотренные условия возникновения напряженного состояния определяют следующие зависимости напряжений по граням ножа: на передней грани

Подставляя выражение Сщах в (9) получим значения составляющих и Р„ удельного усилия резания:

где с, - длина внедрения в слои древесины, м.

Анализ выражений (14) - (17) показывает, что на силу резания влияют следующие показатели: угол подъема ветви до перерезания углы заточки ножей 8„ угол отклонения ветвей от направления движения агрегата угол наклона лезвия ножа Сложность указанных выражений и необходимость оптимизации энергетических показателей требует проведения математического моделирования процесса измельчения плодовых ветвей. Процесс осуществлен с использованием пакета прикладных программ «MathCad 2000 Professional»

Рис. 4. Зависимость удельной силы резания Р,д от угла подъема ветви до перерезания

По математической модели построена зависимость силы резания Руд от угла подъема ветви до перерезания £'(рис.4). Диапазон переменной выбирался из реально возможных конструкций и условий эксплуатации измельчителя.

Анализируя график можно сделать вывод, что наименьшее значение сила резания принимает при углах от 8° до 12°. При увеличении угла наклона ветви до перерезания от 0° до 8° удельная сила резания уменьшается вследствие перехода от прямого резания к наклонному, что влечет снижение предела прочности плодовой древесины, а при угле 12° и более - увеличивается из-за увеличения площади перерезаемого слоя.

Влияние на удельную силу резания Р^, углов заточки ножей по передней ¿¡, и зад-

ней Зз граням определялось в диапазоне от минимальной величины угла, принятой из условия запаса прочности лезвия на изгиб (рис.5).

о 300 Н/ММ 280 260 240 220 200 180 160 140 120 100 80

5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55

8„ град

Рис. 5. Зависимость удельной силы резания Р,д и долговечности остроты лезвия от угла заточки

Анализируя полученную зависимость видно, что удельная сила резания тем больше, чем больше угол заточки. В связи с этим было бы целесообразным угол ¿5 делать наименьшим, вплоть до нулевого значения. Однако, с уменьшением угла заточки 5, долговечность остроты лезвия снижается, что влечет за собой снижение режущей способности лезвия, сильно влияющей на энергоемкость процесса.

Поэтому оптимальные значения углов заточки 8„ которые отвечают выработке лезвия до некоторой заданной величины затупления соответствуют

При оптимизации угла наклона лезвия ножа Г| следует ограничить пределы его варьирования в интервале 0°<Т|<200, так как при углах более 20° наклонное резание переходит в скользящее. Ножи устанавливаемые на машину, имеют ограниченную длину, поэтому при скользящем резании возможен сход не перерезанной ветви с режущей кромки, что повлечет за собой увеличение длины щепы.

Анализ полученной зависимости (рис.6) показывает, что угол наклона лезвия ножа должен лежать в диапазоне от 15° до 20°.

Рис. 6. Зависимость удельной силы резания от угла наклона лезвия »)

Влияние скорости вращения ножевого барабана на энергетические и производственные показатели машины представлено на рис.7. Видно, что в исследуемом диапазоне с увеличением скорости вращения энергоемкость и производительность увеличиваются. При выборе оптимальной скорости вращения необходимо учитывать, что с ее ростом усиливается крошение почвы - растет число фракций размером до 0,25 мм.

N У ✓ ✓ / уГ у / ✓ ' / у /

/V/ Увеличение числа

/У фракций до 0,25 мм

/у /

/V в

»Ля

У, м/с

Рис. 7. Зависимость производительности машины б и затрачиваемой мощности N на перерезания плодового материала от скорости вращения ножевого барабана о

Можно считать, что оптимальной скоростью вращения рабочего органа является и до 3,8 м/с. Это не противоречит агротехническим допускам на образование пылевидных эрозионноопасных почвенных частиц.

В результате теоретических исследований, с учетом размерных показателей и физико-механических свойств ветвей яблонь, определены основные параметры машины для измельчения и заделки щепы в почву.

4. ПРОГРАММА II МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВНИЙ

Представлена программа и методика экспериментальных исследований. Для решения поставленных задач программой предусматривалось уточнить:

- оптимальные геометрические параметры ножей: передний и задний углы заточки ножа, угол наклона лезвия ножа;

- влияние угла подъема ветви на усилие резания,

- влияние противорежущих ножей, способов размещения ножей на барабане и скорости вращения на качество и энергоемкость процесса.

Исследования проводились на экспериментальных установках, представленных на рис 8 и 9.

Рис 8 Вид экспериментальной установки оптимизации геометрических параметров ножа:

1-неподвижная плита, 2- ножевая головка, 3- нож, 4- прижимная пластина, 5- крепежная платформа, 6- плита, 7- стойка, 8- телескопические пластины, 9- подвижный траверс, 10- датчик усилия

Установка (рис 8) изготовлена под базовую разрывную исследовательскую машину марки ИР5047-03. Состоит из следующих основных узлов неподвижная плита 1, к которой крепится ножевая головка 2, куда устанавливаются сменные ножи 3 с различными геометрическими параметрами Нижняя подвижная плита 6 крепится к подвижному траверсу 9 разрывной машины, где закреплен датчик усилия 10, параметры с которого регистрируются компьютером На плиту 6 устанавливается кре-

пежная платформа 5, служащая для закрепления плодовой ветви при помощи прижимной пластины 4. К стойке 7, установленной на плите 6, крепятся съемные пластины, различной длинны, что позволяет изменять угол подачи ветви к ножу.

Для реализации опытов использовали методику планирования многофакторных экспериментов, предусматривающую такое сочетание факторов, которое позволяет

при минимальном числе опытов выявить их влияние на всем поле.

Рис 9 Вид экспериментальной установки исследования энергетических показателей: а -общий вид установки, б - привод ножевого барабана, в - регистрирующее оборудование; г -установка датчика, д - привод транспортера, 1- рама, 2- противорежущие ножи, 3- ножевой барабан, 4- прижимной барабан, 5- электродвигатель; 6- понижающий редуктор,7- цепная передача, 8- вариатор, 9- промежуточный вал, 10- датчик, 11- электродвигатель привода транспортера, 12- клиноременная передача, 13- червячный редуктор, 14- транспортер, 15- самописец, 16-блок питания датчика, 17- счетчик числа оборотов

Лабораторная установка для исследования энергетических и качественных показателей измельчения плодово-веточного материала (рис.9) состоит из рамы 1, закрепленного на ней ножевого барабана 3, противорежущих ножей 2, которые можно устанавливать как перед барабаном, так и за ним. Привод осуществляется от электродвигателя 5 через понижающей редуктор 6, цепную передачу 7 и вариатор 8.

5. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Представлены результаты исследований на лабораторных установках, подтверждающие правильность теоретических разработок и позволившие уточнить концепцию построения машины для измельчения и заделки щепы в почву.

Исследования по оптимизации геометрических параметров ножей и угла наклона ветви до перерезания проводились на ветвях плодовых деревьев, влажностью около 30%.

В начале процесса внедрения ножей происходит пластическая деформация древесины в зоне контакта, внедрение ножа сопровождается изгибом ветви, смещение слоев материала от воздействия граней не наблюдалось.

Расчет коэффициентов позволил получить следующее уравнение регрессии с на-туральиыми показателями, без учета малозначимых факторов:

= 322.82+3,7238-д„ + 4,416- +1,6264-£-0,29688-8„-д,+ 0,1588-8, ■£+ (18)

+ 0,0613 • 8, ■ £+ 0,260• /7 • £+0,18756- 8г„ + 0,18756 6] +1,165 • £1 +1,615 • г?

Проверка по Б-критерию (критерию Фишера) показала, что данное уравнение адекватно описывает процесс при 5%-ном уровне значимости.

Приняв постоянными некоторые факторы из действующих, анализировали зависимость удельной силы резания от геометрических параметров ножей и угла наклона ветви до перерезания На рис. 10.б представлено двухмерное сечение

зависимости силы резания от 5п и <5, , а на рис. 11 - зависимость силы резания от угла наклона лезвия и угла подъема ветвей до перерезания.

Как было сказано выше, наиболее значимыми факторами являются углы заточки ножа. Анализируя график (рис.10.а), видно, что при углах от 10° до 35° происходит незначительное плавное увеличение удельной силы резания, а в дальнейшем - более крутое восхождение. Использование ножей с двусторонней заточкой не оказывает большого влияния на увеличение удельной силы резания по сравнению с ножами с односторонней заточкой. Учитывая условие наработки ножа до технического обслуживания, т.е. до заточки, (рис. 10.6) оптимальными геометрическими параметрами являются и от 24° до 32°.

а) б)

Рис 10. Зависимость удельной силы резания Р^ от угла заточки ножа по передней грани 5, и по задней граням <$:а -трехмерная поверхность; б - двухмерное сечение

Рис. 11. Зависимость удельной силы резания Р^ от угла наклона лезвия т] и угла наклона ветвей до перерезания £

Зависимости удельной силы резания от угла наклона лезвия и угла наклона ветвей до перерезания (рис.11) показывает, что оптимальное значение функция принимает в нижней точке графика: при угле наклона лезвия ножа в диапазоне от 14° до 19° и угле наклона ветви до перерезания от 8° до 12°. Учитывая размеры ножевого барабана и глубину обработки почвы, противорежущие ножы следует устанавливать на высоте ниже оси барабана на 0,02 ... 0,08 м.

Исследование влияния режимов работы имельчителя обрезанных ветвей и его конструктивных особенностей на энергетические параметры машины и качественные показатели позволило получить следующие зависимости (рис.12, 13 и табл.).

Зависимость энергоемкости процесса от способа размещения ножей на барабане

При наклонном размещении ножей на барабане (табл.) получаем меньшие нагрузки по сравнению с расположением в ряд (рис.12.а). Это обусловлено тем, что единовременная площадь перерезаемого материала различна.

Рис. 12. Диаграммы изменения крутящего момента в зависимости от способа размещения ножей на барабане

При расположении ножей в ряд резание протекает по всей ширине барабана, а при наклонном составляет отношение ширины резания на синус угла установки. При наклонном размещении ножей попарно (рис.12.в) или одиночно (рис. 12.6) расхождение энергетической нагрузки на машину не значительно. Процесс резания при расположении в ряд протекает скачкообразно, а при наклонном расположении - в течение периода оборота рабочего органа. В этом случае в процессе вращения барабана в рабочей зоне находится постоянное количество ножей. Также скачкообразное нагру-жение наблюдается при шахматном размещении ножей (рис. 12.г, д).

В ряд По наклонной По наклонной В шахматном Вшахматиом одинарно попарно порядке, порядке,

попарно одинарно

Схемы размещения ножей на барабане

■ Процентное отношение длины щепы фракции до 60мм □ Процентное отношение длины щепы фракции от 60 мм и вы шее

Рис. 13. Зависимость и технологических параметров от размещения ножей на барабане

При прямолинейном размещении ножей на барабане наблюдается наибольшее количество щепы размером до 60 мм (рис.13). Размещение ножей по наклонной одинарно и попарно влечет к снижению количества щепы размером фракций до 60 мм соответственно на 7,46 % и 5,54 %. Значительное снижение наблюдается при размещении в шахматном порядке, что связано с увеличением зазора между соседними ножами.

В результате исследования влияния размещения противорежущих ножей на энергетические параметры машины и технологические параметры щепы установлено, что применение только передних противорежущих ножей позволяет максимально получить 58 -60% фракции до 60 мм. Установка задних противорежущих ножей повышает выход щепы размером до 60 мм на 28-34,6%. Большое процентное содержание щепы, размером свыше 60 мм, влечет к затруднению выполнения последующих технологических операций по уходу за почвой, что позволяет сделать вывод о необходимости применения дополнительных противорежущих ножей. Однако это ведет к увеличению энергоемкости процесса измельчения в среднем на 36,4%.

В случае совместного использования передних и задних противорежущих ножей наиболее перспективной конструкцией является установка передних ножей со смещением относительно задних, что позволяет получить 85,9% требуемой фракции. Это на 2,6% меньше по сравнению с установкой подряд, но энергетические показатели снижаются на 23,2%. Таким образом, наиболее предпочтительной схемой размещения противорежущих ножей является установка передних и задних со смещением.

Следующий этап исследований имел целью оценить влияние окружной скорости ножевого барабана на энергоемкость процесса и размеры щепы.

Для обеспечения требуемого размера щепы соотношение окружной и поступательной скоростей выдерживалось равным А=11,4 в каждой серии экспериментов. Для этого при изменении окружной скорости барабана соответственно изменяли и поступательную скорость движения транспортера с плодовыми ветвями.

В результате обработки экспериментальных данных получили следующие модели по процентному содержанию длины получаемой щепы:

/,= 66,28 +42,031ов(5), (19)

/2= 19,62-20,861(^09), (20)

где // - процентное содержание щепы длиной до 60 мм, ¡2 - процентное содержание щепы длиной свыше 60 мм.

Данные по энергоемкости процесса в зависимости от окружной скорости описываются математической моделью:

ДГ = 4.47 + 1.2-5. (21)

Модели (19) - (21) можно признать адекватными при уровне значимости 0,05, так как значения Б - критерия меньше табличных.

Для наглядного представления о полученных результатах последние представлены в виде графических зависимостей (рис.14).

2 3 4 5 6

ц м/с

Рис. 14 Зависимость энергетических параметров машины и технологических параметров шепы от скорости вращения ножевого барабана

Анализ зависимостей позволяет заключить следующее. С увеличением скорости наблюдается снижение количества крупных фракций вследствие увеличения инерционных сил сопротивления ветвей изгибу. Энергоемкость процесса прямо пропорционально окружной скорости вращения рабочего органа

Полученные результаты согласуются с исследованиями других авторов на различных с.х. культурах растительного происхождения.

Таким образом, учитывая выводы теоретического исследования (рис.7), оптимальной скоростью вращения ножевого барабана можно считать У=3,6 м/с.

6. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МАШИНЫ ДЛЯ УТИЛИЗАЦИИ ОБРЕЗАННЫХ ВЕТВЕЙ

Расчеты затрат на уборку обрезанных ветвей из сада показывают, что использование предлагаемой более эффективно. Срок окупаемости средств новой технологии, применительно к учхозу «Комсомолец» МичГАУ, составляет 2,76 года.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Технология утилизации обрезанных ветвей в садах методом измельчения и заделки получаемой щепы в почву позволяет снизить потери урожая, повысить полноту уборки ветвей и использовать обрезанную биомассу для повышения плодородия почвенного покрова.

2.. Анализ рабочих органов машин для измельчения древесных остатков показал, что наиболее полно требованиям предлагаемой технологии удовлетворяет - ножевой барабан.

3. Размерные характеристики валка в слаборослых садах, на полукарликовых 54-118 и карликовых 62-396 подвоях в возрасте старше 10 лет, находятся в пределах: ширина - 2,25 - 2,64 м, высота - 0,70 - 0,85 м, погонный вес валка 3,45 - 6,43 кг/м. Диаметр срезанных ветвей варьирует в интервале от 5 до 60 мм, однако около 90 % ветвей имеют диаметр не более 30 мм. Максимальный предел прочности древесины яблони при влажности около 30% наблюдается при растяжении вдоль волокон (а-, =75,96Н/мм2), а минимальное значение - при растяжении поперек волокон (о±-=3,105 Н/мм2).

4. Условию практически полного разложения древесины за срок до следующей обрезки соответствуют частицы щепы длиной до 60 мм, заделанные в почву на глубину не более 0,15 м.

5. Влияние скорости вращения барабана и на угол схода материала с ножа незначительно. Большее влияние оказывает угол установки ножей у: при у==10° материал будет перебрасываться через барабан, а при меньшем значении -

часть будет попадать в зону перед ножевым барабаном, что повлечет за собой увеличение энергоемкости.

6. Теоретически установлено и экспериментально подтверждено, что удельная сила резания плодовой ветви принимает минимальное значение при углах 5, двусторонней заточки граней ножей - 24°-32°, угле наклона лезвия - 15° ... 20°, угле подъема ветви до перерезания - 8°...12°.

7. Сравнение схем размещения ножей на барабане и установки противорежу-щих ножей показывает, что при установке ножей на барабане по наклонной попарно, а задних противорежущих ножей со смещением относительно передних. Мощность, затрачиваемая на измельчение, минимальна и процентное содержание щепы длиной до 60 мм удовлетворяет технологическому процессу.

8. Скорость вращения барабана 3,6 м/с при поступательной скорости агрегата 1,13 км/ч обеспечивает достаточную производительность и не приводит к чрезмерному повышению удельной энергоемкости.

9. При внедрении нового агрегата для измельчения и заделки получаемой щепы в почву в учхозе «Комсомолец» ожидаемый эффект составит 1773,9 тыс.руб., а срок окупаемости составит 2,8 года.

Основные положения диссертации изложены в следующих работах:

1. Завражнов А.И., Манаенков К.А., Ланцев В.Ю. К вопросу утилизации отходов обрезки в садах// Материалы международной научно- практической конференции молодых ученых, посвященной 145- летию со дня рождения И.В. Мичурина и 90 - летию профессора В.И. Будаговского «Интенсивное садоводство». - Мичуринск, 2000. - Ч.П. - С. 67-70.

2. Манаенков К.А., Ланцев В.Ю. К вопросу численного моделирования технологических процессов в сельскохозяйственном производстве// Начертательная геометрия, инженерная и компьютерная графика. -Н.Новгород., 2000. - Выпуск 7.- С. 167-169.

3. Завражнов А.И., Манаенков К.А., Ланцев В.Ю. Теоретический анализ процесса измельчения плодовой древесины// Вестник Мичуринского государственного аграрного университета. - Мичуринск, 2001. - Т.1. - №4. - С. 41-48.

4. Ланцев В.Ю. Пути решения экологических проблем в садоводстве// Экономика, экология и общество России в 21-м столетии. - Санкт-Петербург, 2002. - Том 3.-С. 347-348.

5. Ланцев В.Ю. К обоснованию работоспособности рабочего органа садового имельчителя// Аграрная наука в начале XXI века. Материалы международной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов.-Воронеж, 2002. - Ч.Ш. - С. 159-162.

6. Ланцев В.Ю. Применение технологии, увеличивающей запасы органических веществ в почве плодового сада// Научно-технический прогресс в садоводстве. - Сборник научных докладов 2-й Международной научно-практической конференции. - Москва, 2003. - Ч. 1. - С. 118-123.

7. Алехин С.Д, Манаенков К.А., Ланцев В.Ю., Хатунцев В.В. Проблемы производства техники для слаборослого садоводства// Научно технический прогресс в садоводстве. Сборник научных докладов 2-й Международной научно-практической конференции. - Москва, 2003. - Ч.1. - С. 155-158.

8. Ланцев В.Ю. Результаты исследования размерных и физико-механических свойств обрезанных ветвей// Труды международной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов «Вклад молодых ученых в развитие аграрной науки». Рязанский ГС.Х. академия имени проф. ПА. Костычева, 7 апреля 2003 (в печати).

9. Манаенков К.А., Ланцев В.Ю. Результаты исследования геометрических параметров ножей для измельчителя плодовой древесины// Материалы научной конференции «Инженерное обеспечение в АПК». - Мичуринск, 23 октября 2003 (в печати).

10. Манаенков К.А., Ланцев В.Ю. Влияние конструктивных и технологических параметров измельчителя плодовых ветвей на энергоемкость процесса// Материалы международной научно-практической конференции «В.Н. Болтин-ский и развитие автотракторной науки». - Москва, 26-30 января 2004 (в печати).

11. Климентова ЭА., Ланцев В.Ю. Технико-экономическое обоснование применения технологии по уборке обрезанных ветвей из междурядий сада// Материалы международной научно-практической конференции «Вклад молодых ученых в развитие аграрной науки XXI века» Рязанский ГС.Х. академия имени проф. П.А. Костычева, 2 марта 2004 (в печати).

12. Машина для измельчения древесного материала и заделки полученной массы в почву// Завражнов А.И., Манаенков КА., Ланцев В.Ю. Патент РФ №2188524 - 2000129882/13; Заявл.29.11.2000; Опубл. 10.09.2002. - Бюл. № 25-4 с.

Отпечатано в типографии Мич.ГАУ Подписано в печать 05.05.2004 г. Формат 60x84 1/16 Бумага офсетная № 1. Усл.печ.л.1,5. Тираж 100 экз. _Заказ №11019_

Мичуринский государственный аграрный университет 393760, Тамбовская обл., г. Мичуринск, ул. Интернациональная, 101. E-mail: mgau@mich.ru

ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА УТИЛИЗАЦИИ ОТХОДОВ

ОБРЕЗКИ В САДАХ, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ

ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Особенности системы ухода за кроной плодовых насаждений

1.2. Существующие технологические операции по утилизации срезанных веток

1.3. Обзор и анализ конструкций машин для измельчения веток

1.4. Обоснование технологической схемы машины для измельчения плодовых веток и их заделки в почву

1.5. Цель и задачи исследования

2. РАЗМЕРНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВЕТВЕЙ И ФИЗИКО

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДРЕВЕСИНЫ ЯБЛОНИ

2.1. Программа и методика проведения исследований

2.2. Размерные характеристики валков сучьев после обрезки в садах

2.3. Влияние размеров щепы на продолжительность ее разложения в почве

2.4. Физико-механические свойства плодовой древесины

2.5. Выводы по разделу

3. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ

И РЕЖИМОВ РАБОТЫ НОЖЕВОГО БАРАБАНА

3.1. Направления теоретических исследований

3.2. Обоснование угла установки ножей на барабане

3.3. Анализ кинематики рабочих органов

3.4. Определение сил действующих на нож

3.5. Обоснование основных конструктивных и технологических параметров измельчителя

3.6. Мощность привода ножевого барабана

3.7. Моделирование процесса измельчения плодовых ветвей

3.7.1. Зависимость силы резания от угла подъема ветви до перерезания

3.7.2. Влияние на силу резания углов заточки ножа

3.7.3. Влияние на силу резания угла наклона лезвия ножа

3.7.4. Влияние скорости вращения рабочего органа на производительность и энергоемкость машины

3.8. Выводы по разделу 88 4. ПРОГРАММА И МЕТОДИКА

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

4.1. Обзор исследований, проводимых по измельчению древесины

4.2. Программа исследований

4.3. Методика исследований, обработки и анализа полученных данных

4.4. Характеристика материала для исследования, экспериментальных установок и приборов

4.5. Последовательность и техника проведения экспериментов

4.5.1. Оптимизация геометрических параметров ножей и угла наклона ветви в момент перерезания

4.5.2. Оптимизация конструктивных и технологических параметров машины

5. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ

ИССЛЕДОВАНИЙ

5.1. Оптимизация геометрических параметров ножей и угла наклона ветви в момент перерезания

5.2. Влияние конструктивных параметров машины на энергоемкость процесса и параметры щепы

5.3. Оптимизация скорости вращения ножевого барабана

5.4. Сравнения результатов теоретического и экспериментального исследований

5.5. Выводы по разделу

6. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ

ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МАШИНЫ ДЛЯ УТИЛИЗАЦИИ

ОБРЕЗАННЫХ ВЕТВЕЙ

Садоводство является одной из важнейших отраслей сельскохозяйственного производства. Плоды имеют большое значение в питании человека, они содержат много биологически активных веществ: витаминов и микроэлементов. Необходимая годовая норма потребления свежей плодово-ягодной продукции составляет 91 кг (рекомендации ВНИИ садоводства им. Мичурина совместно с институтом питания АМН). В настоящее временя производство плодов и ягод в нашей стране далеко от норматива и не превышает 20 кг на душу населения [104]. Концепцией государственной политики в области здорового питания населения на период до 2005 г., принятой Правительством РФ, предусматривается совершенствование систем возделывания, хранения и доведения плодов и ягод до норм потребления. Поэтому разработка ресурсосберегающих технологий и комплекса машин для садоводства, значительно снижающих трудоемкость основных работ, является важнейшей задачей.

Производство сельскохозяйственной продукции требует выполнения ряда технологических операций в определенной последовательности. Так, в садах после обрезки плодовых деревьев остаются сучья. Они загромождают междурядья и затрудняют проведение последующих работ по уходу за насаждениями. Технологический процесс удаления из междурядий сада плодовой древесины является довольно энергоемкой операцией. Для механизации этих работ наукой и промышленностью предложены различные технические средства, которые значительно сокращают ручной труд, но не полностью устраняют его. Разрабатывались они для садов на сильнорослых подвоях.

В настоящее время ученые-исследователи Мичуринска - наукограда РФ отмечают, что основой интенсификации отрасли являются сады на слаборослых подвоях. Они обеспечивают более рентабельное ведение садоводства по сравнению с сильнорослыми насаждениями. Основными типами подвоев, рекомендованных к применению в средней полосе РФ, являются: 54-118 — полукарликовый, 62-396 - карликовый. С уменьшением габаритов деревьев связаны особенности ухода за ними. В слаборослых садах применяют более плотные схемы размещения деревьев по сравнению с сильнорослыми (в ряду 1,5-3 м; между рядами 4-6 м). В связи с этим машины с большими габаритами, применяемые в садах на сильнорослых подвоях, исключаются из использования в садах на карликовых подвоях вследствие возможного нанесения травм плодовым деревьям.

Для удешевления работ по утилизации срезанных ветвей их целесообразно измельчать и одновременно заделывать в почву непосредственно в междурядье сада. Эта технология отвечает экологическим нормам. Она не наносит вреда окружающей среде как при сжигании.

В настоящее время нет законченного решения устройства для одновременного измельчения и заделки щепы в почву. Производят лишь машины для стационарного измельчения срубленных тонкомерных деревьев, сучьев, отходов лесозаготовок.

Все сказанное определяет актуальность настоящей работы.

Цель работы

Совершенствование технологии утилизации отходов обрезки в интенсивных слаборослых садах путем их измельчения и заделки получаемой щепы в почву.

Объект исследования

Процесс измельчения обрезанных ветвей плодовых деревьев.

Научная новизна

Исследованы размерные характеристики обрезанных сучьев слаборослых плодовых деревьев, уложенных в валок посередине междурядья и их физико-механические свойства.

Обоснованы размеры и глубина заделки щепы, обеспечивающие ее разложение за срок до следующей обрезки.

Теоретически обоснованы кинематика и динамика рабочего органа для измельчения обрезанных плодовых ветвей, его параметры и режимы работы с учетом качественных показателей.

Практическая значимость

Разработана схема и изготовлены рабочие органы машины для измельчения обрезанных ветвей и заделки щепы в почву (патент РФ № 2188524).

Разработана методика оптимизации кинематики и динамики рабочих органов, определены их основные режимные и конструктивные параметры.

Обоснована экологически чистая и ресурсосберегающая технология утилизации отходов обрезки плодовых насаждений в слаборослых садах.

На защиту выносятся обоснование возможности использования в интенсивных слаборослых садах технологии измельчения отходов обрезки с одновременной заделкой щепы в почву; результаты теоретических исследований технологического процесса измельчения плодовых ветвей; результаты экспериментальных исследований и рекомендации по выбору рациональных параметров и режимов работы машины; экономическая оценка предлагаемой технологии.

Реализация результатов исследования Технологическая схема машины для измельчения обрезанных ветвей и заделки щепы в почву и результаты исследования рабочего органа приняты для продолжения опытно-конструкторских работ в плане реализации серийного производства машины на базе экспериментального цеха ВСТИСП и завода Hi ill «Садмаш».

Результаты исследований используются в учебном процессе Мичуринского государственного аграрного университета при изучении дисциплин «Сельскохозяйственная техника и технологии» и «Механизация сельскохозяйственного производства».

Апробация работы Результаты исследований были доложены, обсуждены и получили положительную оценку: на международной научно-практической конференции молодых ученых, посвященной 145-летию со дня рождения И.В. Мичурина и 90 — летию профессора В.И. Будаговского «Интенсивное садоводство», Мичуринск 2000; на международной научно-практической конференции «Аграрная наука в начале XXI века», Воронеж 2001; на 54 международной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов «Вклад молодых ученых в развитие аграрной науки», Рязань 2003; на второй международной научно-практической конференции «Научно-технический прогресс в садоводстве», Москва 2003; на научной конференции «Инженерное обеспечение в АПК», Мичуринск 2003; на международной научно-практической конференции «В.Н. Болтинский и развитие автотракторной науки», Москва 2004.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ, в том числе патент на изобретение, 4 работы находятся в печати.

Структура и объем работы Диссертация состоит из введения, шести глав, общих выводов, списка использованной литературы и приложение. Работа изложена на 187 стр., содержит 57 рисунков, 13 таблиц, 16 приложений. Спосок используемой литературы включает 130 наименований.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Технология утилизации обрезанных ветвей в садах методом измельчения и заделки получаемой щепы в почву позволяет снизить потери урожая, повысить полноту уборки ветвей и использовать обрезанную биомассу для повышения плодородия почвенного покрова.

2. Анализ рабочих органов машин для измельчения древесных остатков показал, что наиболее полно требованиям предлагаемой технологии удовлетворяет — ножевой барабан.

3. Размерные характеристики валка в слаборослых садах, на полукарликовых 54-118 и карликовых 62-396 подвоях в возрасте старше 10 лет, находятся в пределах: ширина 2,25-2,64 м, высота 0,70 — 0,85 м, погонный вес валка 3,45 - 6,43 кГ/м. Диаметр срезанных ветвей варьирует в интервале от 5 до 60 мм, однако около 90 % ветвей имеют диаметр не более 30 мм. Максимальный предел прочности древесины яблони при влажности около 30% наблюдается при растяжении вдоль волокон (сг//=75,96 Н/мм2), а минимальное значение - при растяжении поперек волокон ((72=3,105 Н/мм2).

4. Условию практически полного разложения древесины за срок до следующей обрезки соответствуют частицы щепы длиной до 60 мм, заделанные в почву на глубину не более 0,15 м.

5. Влияние скорости вращения барабана и на угол схода материала с ножа незначительно. Большее влияние оказывает угол установки ножей у: при у=10° материал будет перебрасываться через барабан, а при меньшем значении - часть будет попадать в зону перед ножевым барабаном, что повлечет за собой увеличение энергоемкости.

6. Теоретически установлено и экспериментально подтверждено, что удельная сила резания плодовой ветви принимает минимальное значение при углах Si двусторонней заточки граней ножей - 24°-32°, угле наклона лезвия -15° . 20°, угле подъема ветви до перерезания - 8°.12°.

Сравнение схем размещения ножей на барабане и установки противо-режущих ножей показывает, что при установке ножей на барабане по наклонной попарно, а задних противорежущих ножей со смещением относительно передних. Мощность, затрачиваемая на измельчение, минимальна, и процентное содержание щепы длиной до 60 мм удовлетворяет технологическому процессу.

Скорость вращения барабана 3,6 м/с при поступательной скорости агрегата 1,13 км/ч обеспечивает достаточную производительность и не приводит к чрезмерному повышению удельной энергоемкости. При внедрении нового агрегата для измельчения и заделки получаемой щепы в почву в уч-зе « Комсомолец» срок окупаемости составит 2,8 года.

1. Адлер Ю.П. и др. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий// Программированное введение в планирование эксперимента. М.: Наука, 1971. —283 с.

2. Азаренок В.А. Исследование режима бестружечного резания древесины: Дис. канд. техн. наук. Свердловск, 1973. - 180 с.

3. Аниферов Ф.Е., Ерошенко Л.И. Машины для садоводства. Л., ВО Агропромиздат, 1990. - 304 с.

4. Ашкенази Е.К. Анизотропия прочности древесины и синтетических материалов: Дис. д-ра техн. наук. Л., 1964 - 410 с.

5. Балзаревичус П.Ю., Римдейка A.M. Новая технология утилизации древесно-кустраниковой растительности// В кн.: Экспресс — информация ЦБНТИ. -М.: Минводхоз СССР, 1981. серия 5. - Вып.З. -С. 11-16.

6. Белянский Ф.П. Прочность древесины при скалывании вдоль волокон. Киев: Из-во АНУССР, 1955. - 139 с.

7. Бершадский А.Л. Расчет режимов резания древесины. М., Лесная промышленность, 1967. - 175 с.

8. Бершадский А.Л., Цветкова Н.И. Резание древесины. Минск: Вышэйшая школа, 1975. - 304 с.

9. Брем Г.И. Основы теории резания лезвием и расчет режущих машин животноводческих ферм. М.: ВСХИЗО, 1963. — 75 с.

10. Брик М.И., Васильев Б.А. Технологическая щепа. М.: Лесная промышленность, 1975. - 206 с.

11. Босой Е.С. Скорость резания стеблей с.х. культур. Сельхозманина, 1953.-№6.-С. 19-22.

12. Бондарев В.А. Система машин для садов. Краснодар, 1990. 192 с.

13. Будаговский В.И. Культура слаборослых деревьев. М.: Колос, 1976 -304 с.

14. Булычев А.П. Формирование и обрезка кроны яблони в интенсивных садах. Кишинев: Штинца, 1983 -38 с.

15. Вальщиков Н.М. Рубительные машины. Л.: Машиностроение, 1970. -328 с.

16. Валуев В. Эффективность освоения закустаренных земель методом запашки кустарника под пласт// Экономика сельскогохозяйства, 1963. -№12. С. 58-62.

17. Веденяпин Г.В. Общая методика экспериментального исследования и обработки опытных данных. — М.: Колос, 1967. 160 с.

18. Власов Н.М. Машина для измельчения растительного материала: А.с. № 1338808/ 4030625/30-15; Заявл. 03.03.86; Опубл. 23.09,87. Бюл. №35.-3 с.

19. Вознесенский В.А. Статистические методы планирования эксперимента в технико-экономических исследованиях. — М.: Статистика, 1981 -263 с.

20. Волынский В.Н. Влияние величины относительного пролета на взаимосвязь между пределом прочности и модулем упругости древесины при изгибе.// Из. Вузов/ Лесной журнал. 1974. - №1. - С. 149-150.

21. Воскресенский С.А. Резание древесины. М.: Гослесбумиздат, 1955. -199 с.

22. Гамов В.В. Влияние базисного сечения образца на предел прочности при скалывании вдоль волокон.// Из-во вузов/ Лесной журнал, 1982. -№2. С.74- 82.

23. Гилебаржевский В.Р. Влияния запашки кустарника на питательный режим торфяных почв// В кн. Мелиорация и водное хозяйство: Вып.14.-М., Урожай, 1970. С. 38-43.

24. Гилыптейн П.М. и др. Почвообрабатывающие машины и агрегаты. -М.: Машиностроение, 1969. 192 с.

25. Гинтов И.А. и др. Коренное улучшение закустаренных земель. — М.: Россельхозиздат, 1985. 167 с.

26. Глебов И.Т. Справочник по резанию древесины. Министерство общ. и проф. образования Рос. Федерации. Урал. гос. лесотехн. акад. (УГЛТА). Екатеринбург, 1999 - 190 с.

27. Глебов И.Т. Резание древесины: Учебное пособие. Урал. гос. лесотехн. акад., 2001 - 150 с.

28. Глебов И.Т. Дереворежущий инструмент: Учебное пособие. Екатеринбург: Урал. гос. лесотехн. ун-т., 2002 — 196 с.

29. Гороховский К.Ф. Исследование процесса измельчения сучьев. — Дис. канд. техн. наук. — Свердловск, 1970. 173 с.

30. Горшенин В.И. и др. Почвообрабатывающие, посевные и посадочные машины: Учеб. пособие. — Тамбов, 2003. — 176 с.

31. Горячкин В.П. Собрание сочинений/ В 3 томах. Изд. 2-е. Том. 1. М., Колос. 1968.-720 с.

32. Гринчук И.М., Матяшин Ю.И. К вопросу выбора основных конструктивных параметров и режимов работы почвенной фрезы// Тракторы и сельхозмашины, 1969. №1. - С. 25-28.

33. Грубе А.Э. Дереворежущие инструменты. М.: Лесная промышленность, 1971. - 344 с.

34. Гудковский В.А. Проблемы и пути развития эффективного садоводства России.// Интенсивное садоводство/ Материалы науч.- практич. конф. — Мичуринск, 2000. 41. - С. 20 -25.

35. Данилин А.Д., Повков П.В. Ротационные грунтообрабатывающие и землеройные машины. М., Машгаз., 1950. 258 с.

36. Дешевой М. А. Механическая технология древесины// Примеры, орудия и машины, используемые при механической обработке древесины: 4.1. Л.: Кучуб, 1934. - 511 с.

37. Доспехов Б.А. Планирование полевого опыта и статическая обработка его данных. М.: Колос, 1972. - 421 с.

38. Древесина. Показатели физико-механических свойств// Руководящие технические материалы. -М., 1962. 48 с.

39. Донских И. Н. Почвенные режимы в освоенных низинных торфяных почвах Северо-Запада РСФСР: Автореф. дис. канд. с.-х. наук/ Ленингр. СХИ: Ленинград-Пушкин, 1982. 51 с.

40. Ефимов Д.Н. Исследование процесса фрезерования при обратном направлении движения// Материалы НТС ВИСХОМ, М., 1965. — Вып.20. С. 94-108.

41. Емельянов А.А. Теория определения длины резки стебельных кормов через параметры измельчителя/ Механизация приготовления, раздачи кормов и удаления навоза// Сб. научных трудов. Саратов, 1991 -С.38-51,

42. Желиговский В.А. Экспериментальная теория резания лезвием. -Труды МИМЭСХ. Вып.9 М., 1940.

43. Жилицкая Я.З. Механизация работ в садоводстве. М.: Колос. 1973. -352 с.

44. Завражнов А.И., Манаенков К.А., Ланцев В.Ю. К вопросу утилизации отходов обрезки в садах// Материалы международной научно-практической конференции молодых ученых, посвященной 145- летию со дня рождения И.В. Мичурина и 90 летию профессора В.И.

45. Будаговского «Интенсивное садоводство». Мичуринск, 2000. - Ч.И. -С. 67-70.

46. Завражнов А.И., Манаенков К.А., Ланцев В.Ю. Теоретический анализ процесса измельчения плодовой древесины// Вестник Мичуринского государственного аграрного университета. Мичуринск, 2001. - Т.1. -№4. - С. 41-48.

47. Зажигаев А.С. Методика планирования и обработки результатов физического эксперимента. М.: Атомиздат, 1978. - 232 с.

48. Зедгинидзе И.Г. Планирование эксперимента для исследования многокомпонентных систем. М.: Наука, 1976. -390 с.

49. Иванов Ю.М. Сопротивление древесины сжатию под различными углами к волокнам// В кн.: Труды института леса АН СССР, М., 1953. -Т. IX .- С. 36-39.

50. Ивановский Е.Г. Резание древесины. — М.: Лесная промышленность, 1975.-200 с.

51. Использование низкокачественной древесины и отходов лесозаготовок// Справочник. М.: Лесная промышленность, 1970. — 313 с.

52. Калашников Ю.А. Угол заточки рубительных ножей и качество щепы. Лесная промышленность, 1971. - №8. - С. 28-30.

53. Каменев Б.Б. Исследование и разработка рекомендаций по совершенствованию дисковых рубительных машин для переработки лиственных пород древесины на технологическую щепу: Дис. канд. техн. наук. Л., 1982. - 168 с.

54. Кант. Зеленое удобрение// Перевод с немецкого Кирющина. М.: Колос, 1982- 128 с.

55. Козел М.М. Сила резания в зависимости от скорости резания и динамических углов встречи при фрезеровании древесины (сосны): Дис. канд. техн. наук. М., 1963. - 172 с.

56. Козлов В.Г. Бондарчук Е.Е. Об эффективности использования виноградных и садовых обрезков// Садоводство и виноградство Молдавии М., 1985. - №6. - С 11 -12.

57. Комаров Г.А. Исследование поперечного фрезерования древесины: Дис. канд. техн. наук.- М., 1963. 172 с.

58. Коробков В.В. и др. Комплексная переработка низкокачественной древесины и отходов лесозаготовок. М.: Лесная промышленность, 1978 -256 е.

59. Кох П. Процессы механической обработки древесины. — М.: Лесная промышленность, 1969. — 323 с.

60. Котляр Б.Г., Девяткин В.Д. Измельчение древесных остатков и заделка их в почву при строительстве мелиоративных систем на минеральных почвах// Мелиорация земель западной Сибири М., 1988. - С. 72-79.

61. Кротов А.М. и др. Состояние и тенденции развития конструкций машин для сбора и измельчения виноградной лозы (отечественный и зарубежный опыт). М.: 1982, - 35 с.

62. Кротов A.M. Технологии и технические средства для обрезки и утилизации виноградной лозы и ветвей плодовых деревьев. — Садоводство и виноградство, 1992. Т. - 11-12. -С.7-9.

63. Кротов A.M. Технологические процессы и средатсва механизации для садов, ягодников, виноградников: Автореферат, дис. . д-ра техн. наук. -М., 1995-86 с.

64. Кротов А.М. Определению энергетических параметров измельчающего барабана с шарнирно закрепленными молотками Сбор, измельчение и вывоз лозы и ветвей при уходе за садами и виноградниками. — Плодоводство в Нечерноземье. М., 1993. - С. 112-117.

65. Крыльцов В.Д. Аналитическое определение энергосиловых параметров ножевого бесстружечного резания древесины // Труды ЦНИИМЭ. — Сб. 120.-Химки, 1971.

66. Кряжев Н. А. Фрезерование древесины. — М.: Лесная промышленность, 1979.-196 с.

67. Кутейников В.К. Механизация работ в садоводстве. М.: Колос, 1973. -352 с.

68. Кутейников В.К. Пути интенсификации садоводства// Краткие тезисы докладов всесоюзной научной конференции/ Технологический комплекс машин для обрезки плодовых деревьев и уборки сучьев. — Мичуринск, 1981. С. 14-18.

69. Кутейников В.К. Изыскания рациональной схемы измельчения обрезанных ветвей. Мичуринск, 1990. 6 с.

70. Кутейников В.К. Обрезка плодовых деревьев, ягодных кустарников и уборка срезанных сучьев// В кн.: Механизация работ садоводств. — М., 1983.-С. 21-37.

71. Ланцев В.Ю. Пути решения экологических проблем в садоводстве. Экономика, экология и общество России в 21-м столетии. Санкт-Петербург, 2002. - Том 3. - С. 347 - 348.

72. Ланцев В.Ю. К обоснованию работоспособности рабочего органа садового имельчителя// Аграрная наука в начале XXI века. -Материалы международной научно-практической конференциимолодых ученых и специалистов Воронеж, 2002. - Ч.Ш. - С. 159 -162.

73. Леонов Б.А. Перерезание древесины ножами различной конфигурации// Труды ЦНИИМЭ. Сб.95. - Химки, 1969 - С. 44-48.

74. Лехницкий С.Г. Теория упругости анизотропного тела. М.: Наука, 1983.-230 с.

75. Лифнянский В.Ш., Мац В.М. Зарубежные машины и орудия для культуртехнических работ. М., 1970. - 56 с.

76. Лопатин A.M. Исследование работы фрезерной машины МПГ- 1,7 на освоении закустаренных площадей в Прионской пойме: Дис. канд. техн. наук. Рязань, 1970. - 233 с.

77. Лукьянов А.Д. Экспериментальное исследование фрезерования торфяной залежи с древесными включениями и расчет основных параметров фрезы: Дис. канд. техн. наук. Калинин, 1964.

78. Манаенков К.А., Ланцев В.Ю. К вопросу численного моделирования технологических процессов в сельскохозяйственном производстве. Начертательная геометрия, инженерная и компьютерная графика, — Н.Новгород., 2000. Выпуск 7.- С. 167-169.

79. Манаенков К.А., Ланцев В.Ю. Результаты исследования геометрических параметров ножей для измельчителя плодовойдревесины. Материалы научной конференции «Инженерное обеспечение в АПК». Мичуринск 23 октября 2003.

80. Машина для измельчения древесного материала и заделки полученной массы в почву./ Завражнов А.И., Манаенков К.А., Ланцев В.Ю. №2188524 2000129882/13; Заявл.29.И.2000; Опубл. 10.09.2002. -Бюл. № 25 - 4 с.

81. Матяшин Ю.И., Гринчук И.М. Расчет и проектирование ротационных почвообрабатывающих машин. М.: ВО Агропромиздат, 1988. - 176 с.

82. Медовник А.Н. Технологическое и техническое обеспечение ресурсосберегающих процессов ухода за плодовыми насаждениями интенсивного типа. — Автореф. дисс. на соиск. учен. степени д.т.н., Краснодар 2001.

83. Медовник А.Н. Совершенствование машиной технологии утилизации обрезков кроны плодовых деревьев для улучшения качественных и технико-экономических показателей: Дисс.канд. тех. наук., Краснодар, 1999. 168 с.

84. Мельников С.В. Планирование эксперимента в исследованиях процессов.- Л.: Колос, 1980. 168 с.

85. Мельников С.В. Влияние скорости резания на энергоемкость процесса измельчения стебльчатых кормов// В кн.: Записки ЛСХИ: т. 119. -вып. 1. - С. 139-143.

86. Механизация рубок, ухода в СССР и зарубежом// ЦБНТИ леспрома. М., 1978,-14 с.

87. Мирохин А.С. Исследование технологии удаления кустинного кустарника на лугах Приокской поймы с применением кустарниковой фрезы: Дис. канд. тех. наук. Рязань, 1975. - 215 с.

88. Митков А.А., Кардашевский С.В. Статические методы в сельхозмашиностроении. М.: Машиностроение, 1978. - 241 с.

89. Мослов Г.Г. Система машин для комплексной механизации растениеводства в условиях Краснодарского края. Краснодор, 1987 -148 с.

90. Муханин В.Г. Рекомендации по технологии возделывания интенсивных садов яблони в СССР. М.: Колос, 1991. - 54 с.

91. Налимов В.В., Чернова Н.А. Статистические методы планирования экспериментальных экспериментов. М.: Наука, 1965. -340 с.

92. Налимов В.В. Теория эксперимента. -М.: Наука, 1971. -307 с.

93. Нежесткин К.И. Исследование процесса фрезерования древесных включений в торфяной залежи: Дис. докт. техн. наук. — Калинин, 1965.

94. Новый кусторез- измельчитель «Вемир -1600» производства США. Ж «Реган Соут» №22(1). - 1988 - С. 26

95. Овчаров А.А. Обоснование параметров ножевого барабана кустореза-измельчителя: Дис.канд. тех. наук. Ростов н/Д. - 307 с.

96. Освоение закустаренных и закорчеванных земель фрезерными машинами// Проект подготовлен к.т.н. Першиной О.Ф. — М., 1985. 4 с.

97. Отчет. Разработать и внедрить машину для измельчения. Мичуринск, 1986-38 с.

98. Отчет о научно-исследовательской работе ВНИИС им. Мичурина. Мичуринск, 1989. 46 с.

99. Перелытин JI.M. Древесиноведение. -М.: Лесная промышленность, 1969.-318 с.

100. Печенкин В.Е., Мазуркин П.М. Бесстружечное резание древесины. -М.: Лесная промышленность, 1986. 144 с.

101. Потапов В.А., Ульянищев А.С., и др. Слаборослый интенсивный сад. — М.: Росагрпромиздат, 1991.-222 с.

102. Преображенский К.Н. Биологическая утилизация древесины на мелиорируемых землях. М.: Росагропромиздат, 1988. - 186 с.

103. Прокопенко Д.Д., Эльгурт Я.Б. Исследование ротоционого устройства с принудительным вращением рабочих органов. Материалы НТС ВИСХОМ, М., 1965. Вып.20. - С. 112-120.

104. Протокол испытаний опытного образца машины ИВС 1,5 для измельчения ветвей в садовых хозяйствах. Мичуринск, 1991 - 8 с.

105. Резник Н.Е. Теория резания лезвием и основы расчета режущих аппаратов. М.: Машиностроение, 1975 311 с.

106. Резников Л.А., Ещенко В.Т. Основы проектирования и расчета с.х. машин. М.: Агропромиздат, 1991. - 543 с.

107. Рушнов Н.П., Пряхин Е.А. Рубильные машины и установки// Обзорная информ/ Лесоэксплуатация и лесосплав. Вып. 13. М.: ВНИПЭИлесопром, 1981-40 с.

108. Синеонов Г.Н., Попов И.М. и др. Теория и расчет почвообрабатывающих машин. -М.: Машиностроение, 1977. — 147 с.

109. Соколовский В.В. Теория пластичности. М.: Высшая школа, 1969. — 382 с.

110. Сотонин А.И. Исследование усилий и напряжений в процессе раскалывания древесины. Дис. канд. техн. наук. - Львов, 1977. -213 с.

111. Стовпюк Ф.С. Исследование и зарубежные машины для подготовки площадей в мелиоративном строительстве : Обзор. М., 1972. - 66 с.

112. Тищенко A.M. Исследование и обоснование рациональных параметров лейзвийных пар садовых секаторов: Дис. канд. техн. наук. Киев, 1962,-187 с.

113. Токарев В.Г. Обоснование параметров вальцового измельчителя садовых обрезков: Дис. канд. техн. наук. Краснодар, 1989 - 167 с.

114. Турецкий Р.А. Рекомендации по освоению закустаренных земель методом запашки. — М.: Сельхозиздат, 1962. — 56 с.

115. Хине Ч. Основные принципы планирования эксперимента. М.: Мир, 1967.-206 с.

116. Ходаков Г.С. Физика измельчения. М., Наука, 1972 368 с.

117. Хухрянский П.Н. Прочность древесины. М. -JL: Гослесбумиздат, 1955.- 159 с.

118. Щубильский В.А. К обоснованию сроков обрезки в интенсивных яблоневых садах. Садоводство, 1986. - Т.2. - С. 4-5.

119. Финк К., Рарбах X. Измерение напряжений и деформаций. М., 1961. -535 с.

120. VoTex. Versnipperaars Seria V 185 Fm- 1989 - 2c.

121. Fiber Recovery at the shipper over locked Source of Savings. Pulp and Paper, 1971, №9, c. 74-76.

122. Harder N., Stade J. Chipper operation for improved chip quality. Svensk Paperstinding, 1977,3 14, c. 447 - 453.