автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Теоретические и экспериментальные основы создания виноградоуборочных комбайнов

и чзппшз-ИЗЙлпима-ь ъидаигппззпм!

Г б ОД дизии^ ^зпщизыьиащъ иад>й1/ьи

{ 3 ИЮН 1ЧЧ7 ЗЬашс^ф [.¡^п^т}

ЗЦЛ^иЛцЛ «Цм.-.ш.р Jги.Ъ\1Ьр)1 ¡ЗЬЦЪшЪт.

адп'т&ч иъизпиь рьсзапкь

адия^зъить изьчулдъ гьиишъ &Ч 1ЬзиоПГ2ШИИ\1 ^ЫГППЪР'ЬЬГС

^шиЪип^илпьрЬ.20.01 - Ч,1П1.цшшЪшЬиш!{шЪ ш^гаш^рпс^цЛ!

^ЬвЬЪицшдпчГ Ь. ¡/ЬвЬЪшЪЬр!

ЗЬ^Ър^ш^вЛ! ^п«_'Ь'иЬ[1(л г\п1цппр[1 с^ошЦшЪ

иикфОиЛф '¡ц^з^щЪ ашЬ^ифпищр . .

иь П' и П Р - 1Э97

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РА АРМЯНСКАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ

На правах рукописи

Кандидат.техничесхих наук КУДЗАЕВ АНАТОЛИЙ БЕШТАУОВИЧ

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ II ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ОСНОВЫ СОЗДАНИЯ ВШЮГРАДО УБОРОЧНЫХ КОМБАЙНОВ

Специальность: Е.20.01 - Механизация сельскохозяйственного

производства и машины

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Ереван- 1997-

Работа выполнена в Горском государственном аграрном универсиiere

Официальные оппоненты: доктор технических наук. лка.кмнк

Академии сельскохозяйс1венных наук РА Григорян Ш.М.

доктор технических наук, профессор Оганесян К.Г.

доктор технических наук. академик-АПК РФ, «служенный лея гель науки и техники РСО-Алании

ГаппоевТ.Т.

Ведущая организация : Научно-исследоватедьскининститут виноградарства, виноделия и .плодоводства РА.

/Л Защита диссертации состоится А. ииолс^Х^10971. у/ОСтРО част; на заседании специализированного.еовега 033 при Армянской сельскохозяйственной академии по защите днссеркшин на соискание ученой степени доктора технических наук по спенналыюаи Е.20.01 по адресу: 375009. г. Ереван-9. ул Теряна. 74.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке академии.

Автореферат разослан

Ученый секретарь специализированного совета, профессор АрмСХА

Общая характеристика работы

Актуальность темм. Одной из самых трудоемких операций в виноградарстве является уборка урожая. По техническим сортам затраты труда на ее осуществление составляют до 40% от общих затрат на возделывание. Большая трудоемкость операции уборки урожая винограда обусловлена низким уровнем механизации и жесткими требованиями к срокам их проведения, увеличение которых отрицательно сказывается на качестве убираемого винограда и приготавливаемой из него продукции.

В настоящее время в решении проблемы механизации уборочных работ отчетливо выделились два направления: первое - создание средств частичной механизации, осуществляющих подборку и транспортировку собранного вручную винограда, и второе - создание к применение высокопроизводительных виноградоуборочных комбайнов. Последние широко внедрены во Франции, США, Италии и других станах,

В бывшем СССР создано несколько виноградоуборочных комбайнов. Некоторые их них положительно зарекомендовали себя в ходе,хозяйственных и государственных испытаний..

Рабочие органы существующих машин разрабатывались преимущественно эмпирическим путем, что в конечном итоге значительно снижает эффективность от использования уборочной техники, а порой и сильно сдерживает ее внедрение.

На основании в ы г; л о жен но го можно заключить, что разработка теоретических и экспериментальных основ создания виноградоуборочных машин является крупкой проблемой, решение которой позволит значительно сократить затраты труда на возделывание винограда и повысить рентабельность его производства.

Исследования проводились в Горском ГАУ по заданию Госкомитета по Науке и Технике в соответствии с программой OCX б!, поз.07.06.02.02.

Цель и задачи исследований. Целью настоящей работы являлась разработка теоретических и экспериментальных основ создания виноградоуборочных комбайнов.

Для ее достижения были выдвинуты следующие задачи:

¡. Изучить физико-технологические свойства и морфологические признаки плодов винограда, а также размерные показатели шпалерной системы и их положение в ряду.

2. Провести необходимые теоретические исследования основных процессов механизированной уборки урожая винограда (отделения ягод от вегетативных органов растений, улазливания отделенного урожая и т.д.).

3. Экспериментально исследовать рабочие органы и виноградоуборочный комбайн в целом, с целыо оптимизации действительных параметров.

4. Провести хозяйственные и государственные испытания усовершенствованного образца виноградоуборочного комбайна.

5. Определить экономическую эффективность использования новых рабочих органов и виноградоуборочного комбайна.

При решении поставленных задач обобщались исследования других авторов, ссылки на работы которых приводятся в соответствующих разделах диссертации.

Объектом исследования является - механизация технологического процесса уборки урожая технических сортов винограда. В качестве основных объектов исследоваЛись:

? растения винограда и их плоды;

- рабочие органы комбайнов СВК-3, СВК-ЗМ, КВ-0,57 "Крым", Дон! МВ, К Г-2; '

- экспериментальный образец виноградоуборочного комбайна ВК-2;

- уборочно-транспортные комплексы.

Общая методика исследований. В работе используются теоретический и экспериментальный методы исследования.

Экспериментальные исследования проводились в лабораторных и полевых условиях. При проведении исследований широко использовались методы математического планирования эксперимента с разработкой математических моделей изучаемых процессов. Для изучения основных характеристик изучаемых объектов применялись методы непосредственного замера, • тензометрирование, киносъемка, видеосъемка, а также методы исследования, предложенные автором. Полученные экспериментальные данные обрабатывались на ЭВМ.

Научная новизна диссертации заключается в разработке классификаций основных рабочих органов современных виноградоуборочных машин; в изучении некоторых физико-механических свойств и морфологических признаков плодов винограда с точки зрения механизации их сбора; 0 исследовании размерных характеристик виноградной шпалеры, необходимых для обоснования параметров вибрационных и улавливающих' рабочих органов; в установлении необходимых закономерностей колебаний плодов винограда; в разработке аналитических зависимостей, позволяющих установить оптимальные значения параметров вибрационных рабочих органов н улавливателей плодов; в теоретическом обосновании нового энергосберегающего метода отделения урожая от побегов; в разработке новой компьютерной методики исследования лепестковых и дисковых улавливателей; в обосновании энергетических затрат рабочих органов машин; в проведении полевых испытаний, подтверждающих правомерность теоретических предпосылок.

По теме диссертации выдано 2 авторских свидетельства и одно пояожптелыюс решение на выдачу патента.

Практическая ценность. В результате проведенных экспериментально-теоретических исследований разработаны рекомендации по закладке виноградников, с последующей механизированной уборкой урожая; обоснованы рациональные конструкции отделителя винограда, самообходяшего . опоры шпалерной системы; резинотканевого, лепесткового и дискового улавливателей; разработан внноградо-уборочный комбайн, осуществляющий уборку с одновременной переработкой.

Реализация результатов исследований. Результаты научных исследовании реализованы в конкретном образце виноградоуборочного комбайна ВК-2, успешно прошедшем хозяйственные и государственные испытания. Результаты исследований переданы центру научно-технической информации и в настоящее время используются ЦОКБ Горского ГАУ для разработки усовершенствованного виноградоуборочного комбайна. Материал диссертации используется при чтении лекций по курсу "Сельскохозяйственные машины" в Горском ГАУ. Мичуринской государственной академии и Кабардино-Балкарской г осударственной сельскохозяйственной академии.

Комбайн конструкции Горского ГАУ в течение ряда лет испытывался в хозяйствах Тсмрюкского района Краснодарского края, Крыма, Чеченской республики (ранее Ч И АССР).

Государственные испытания комбайна конструкции Горского ГАУ показали высокую . экономическую эффективность его использования.

Апробация работы. Диссертационная работа рассмотрена и рекомендована к защите на объединенном заседании кафедр Горского ГАУ, где она выполнялась. Отдельные разделы работы доложены на ежегодных научно-технических конференциях Горского ГАУ 1985-1996 годов, в Крымском НПО "Плодмашпроект"(1990 год), в Армянском НИИ механизации и электрификации сельского хозяйства, на заседании секции .механизации Научно-технического Совета агропромсогоза Краснодарского края (1990 год), на' конференции молодых ученых н специалистов СК НИИ ГПСХ (г.Владикавказ, 1994 год), на кафедре "Теоретической и математической ' физики" Северо-Осетинского Государственного университета, на технических советах в хозяйствах.

Публикация результатов исследований. Основное содержание работы изложено в двух монографиях и 22 статьях.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, списка литературы и приложений. Общин объем составляет 472 страницы, в том числе 15 страниц списка литературы, 58 страниц таблиц и 97 страниц рисунков. Список использованной литературы включает 158 наименований, из них 14 на иностранных языках.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы к приведены основные положения, выносимые на защиту.

В главе I "Состояние вопроса механизации уборки урожая и задачи исследования" рассмотрены ручной, полумеханнзироваиный и механизированный способы уборки винограда, проведен анализ конструкций основных рабочих органов и технологических систем ви-ноградоуборочных машин.

В производстве наибольшее распространение получил полумеханизированный способ уборки урожая. Внедрение эффективного механизированного способа уборки сдерживается неподготовленностью виноградников к применению уборочных машин и рядом конструктивных недостатков их рабочих органов.

Современные шжоградоуборочные машины отделяют биологический урожай от плодоносящих побегов вибрационным способом. Отделенный урожай содержит большое количество поврежденных ягод, из которых выделяется сусло. Контактируя с кислородом воздуха, оно быстро окисляется и становится чепрпголпым для приготовления высококачественной продукции. Для сохранения качества убранного винограда ряд фирм предлагает идги по пути создания рабочих органов, минимально повреждающих ягоды и хорошо очищающих собранный урожай от примесей. Перевозку отделенного урожая рекомендуется производить в кратчайшие сроки в специальных технических средствах.

Для со/сращения промежутка времени с момента отделении винограда до его переработки, за рубежом иногда используются передвижные прессы. Весьма перспективной является технология, разработанная в Горском ГАУ, когда виноград перерабатывается непосредственно в комбайне с получением сусла двух фракций. В этом случае машина оснащена дополнительно дробильно-прессовым оборудованием.

Далее в работе анализируются конструкции основных рабочих органов и систем виноградоуборочных комбайнов, приводятся разработанные их классификации.

Установлено, что из всех конструкций стряхивателей высокие значения показателя полноты съема урожая в сочетании, с высокой надежностью обеспечивают барабанные отделители. Но их широкое внедрение сдерживае»ся необходимостью ручного управления разводом барабанов отделителя.

На виноградоуборочных машинах применяются в основном лепестковые улавливатели, дисковые, щеточные, ковшовые, а в последнее время и улавливатели в виде полотнищ. Ковшовые улавливатели сочетают в себе операции улавливания и транспортировки, но имеют высокую стоимость. Лепестковые,

дисковые и щеточные улавливатели просты ' в изготовлении, но допускают большие пцтерп соком. Кроме того, у лепестковых и дисковых улавливателей наблюдаются частые заедания улавливающих •элементов больших размеров. Резинотканевые улавливатели обладают высокой надежностью, дешевизной и простотой конструкции, но имеют значительные непокрытые площади в местах охвата полотнищами штамбов кустов.

Из всего многообразия транспортирующих рабочих органов наибольшее распространение получили ленточные и снабженные ковшами транспортеры.

Использование ковшовых транспортеров позволяет сократить число перевалок ягод, тем самым снижая количество выделяющегося из них сусла. Применением ленточных транспортеров можно добиться снижения высоты сбора урожая, а рациональное сочетание режимных и размерных параметров создает благоприятные условия для эффективней очистки отделенного урожая.

На внноградоуборочных машинах наибольшее распространение получили две системы очистки отделенного урожая: система очистки воздушным потоком вороха, находящегося в полете, и система очистки воздушным потоком вороха, находящегося на транспортере. Вторая система значительно дешевле первой, может с успехом использоваться на машинах разной производительности, но очень чувствительна к сочетанию конструктивных и режимных параметров транспортеров и вентиляторов.

Далее в работе кратко рассмотрены конструкции основных типов накопительных устройств. На основании проведенного анализа сформулированы цель и задачи исследований.

Во второй главе "Характеристика виноградных насаждений я основные физико-механические свойства и морфологические признаки плодов винограда применительно к механизированной уборке урожая" приведены результаты собственных исследований и обобщены результат!.! исследований других авторов, необходимые для разработки высокопроизводительной уборочной техники.

Большой вклад в изучение морфологических признаков и физико-механических свойств плодов винограда внесли отечественные ученые: Н.А,,Стоюшкин, В.П.Попов. Ю.П.Маркин, Х.З.Ногаев, С.М. Джи-билов, Р.М.-З.Супьяноа, Т.О.Тебиев, А.П.Ганин, М. В. Козлов. А.Д.Мурашов, В.Н.Осьминкин, П.А.Догода, Е.И.Скрепннченко, Е.Я.Павленко и др. Из зарубежных исследователей большой вклад внесли ученые Корнельского университета, а также Шепардсон Э.С.. Драмов Н., Костадиков Г. и др.

Исследуя вопрос " закладки виноградника и формирования кустов с учетом применения уборочных машин", на основании материалов литературных источников и результатов многолетних испытаний опытных, образцов комбайнов, охарактеризованы 66 сортов винограда

с точки зрения целесообразности уборки урожая виноградоуборочными машинами. Критериями оценки служили амплитудно-частотные характеристики вибрационных рабочих органов комбайна и характер соковыделения из отделенных ягод. Так для механизированной уборки вполне пригодны сорта: Шардоне, Совнньон, Семильон, сорта группы Пино, Рислинг, Фиолетовый ранний, Каберне, Траминер розовый. Саперави л т.д. Наименее пригодны: Фетяска, Алиготе, Крымский черный и т.д.

Наименьшая повреждаемость древесины наблюдается на виноградниках с расположением элементов кустов в одностороннем (особенно однорукавком) кордоне. При расположении элементов кустов в двухсторонних кордонах, в производственных, условиях иногда наблюдаются случаи повреждения древесины в местах выхода рукавов из штамбов.

Далее даны рекомендации по выбору опор шпалерной системы.

Для исследования процессов взаимодействия рабочих органов с опорами шпалерной системы исследовалась прочность заделки опор. В результате получены следующие уравнения регрессии между углом отклонения опоры ср (градусы) и величиной • прилагаемого

изгибающего момента Ми (Нм):

- для деревянных опор : ф = 7„5 • 10 *Мш — 1,629 ;

- для железобетонных опор: ф е= 7,7 • 10~*МШ - 1,655 .

Параметры, характеризующие шпалерную систему (углы наклона

опор и штамбов вдоль и поперек оси ряда и т.д.), имеют весьма высокие значения размаха (произведение 38), хотя в подавляющем большинстве среднее их значение не выходит за рамки, определенные отраслевым стандартом. Например, среднее значение и размах угла наклона деревянных опор вдоль оси ряда соответственно составили 0,?" и ±13,14°, для бетонных опор соответственно 0,64° и ±8,04°. Размах угла наклона деревянных опор в плоскости перпендикулярной оси ряда ±7,23°, для бетонных ±7,71",. "

На участке с деревянными опорами среднее значение угла наклона штамба в плоскости перпендикулярной оси ряда составило 0,8°, размах ±45,87°, на участке с бетонными опорами соответственно 1,7°» 33,3°.

В связи с этим, для нормальной работы виноградоуборочной машины необходимо значительное расстояние между продольными транспортерами, что ведет к увеличению габаритов машины. С целью уменьшения габаритов комбайна его конструкция должна предусматривать возможность копирования уборочным модулем отклонений шпалерных опор от оси ряда, а также отклонений, допускаемых трактористом.

Разброс значений углов наклона штамбов кустов позволяет сделать вывод, что продольные транспортеры комбайна должны снабжаться пассивными ограничителями, выполняющими роль направляющих для штамбов.

Для расчета кинематических параметров вибрационных рабочих органов необходимы данные по усилиям отрыва ягод от плодоножек.

Результаты зкепериментов, проведенных на 14 сортах винограда, показали, что максимальное значение усилия отрыва наблюдается при действии отрывающей силы по оси плодоножки. Средние значения усилий по исследованным сортам находятся в пределах 1...3.44 Н.

При отклонении отрывающей силы от оси плодоножки на 45°, усилие отрыва меньше на 27—52%, а при угле 90°, уменьшение усилия достигает 70%.

Для определения диапазона регулировки режимных параметров вибрационных рабочих органов комбайнов необходимы данные о зависимости между усилием отрыва и степенью зрелости ягод (содержанием в них сахара). Установлено, что между усилием отрыва и степенью зрелости существует обратно пропорциональная зависимость. По мере увеличения сахаристости ягод с !7 до 19% усилие отрыва по отдельным сортам уменьшается на 47% .■

Для анализа процессов взаимодействуя вибрационных органов с ягодами винограда необходимы данные об усилиях раздавливания ягод с плодоножками. На основании результатов исследования н обобщения уже имеющихся данных ( в сумме 40 сортов) можно заключить, что средние значения усилий на раздавливание ягод составляют. 3,94... 12,96 Н.

Для анализа процессов взаимодействия отделенных ягод с остальными рабочими органами комбайна необходимы данные об усилиях на раздавливание ягод с отделенными плодоножками. Установлено, что усилие раздавливания ягод без плодоножек на 22...45% ниже, чем ягод с плодоножками.

Угол скатывания неповрежденных ягод исследуемых сортов на покрытии: из нержавеющей стали варьирует в пределах 4...Юе\ транспортерной ленты 4.,.10°; струганной дубовой доски 5...П0. У частично разрушенных ягод угол скатывания находится в пределах /<?.. Л5", у сильно разрушенных достигает 70°.

Для проведения технических расчетов необходимо знать значение объемной массы ягод. По результатам экспериментов, значение объемной массы ягод шарообразной формы составляет* 1,303 10 5... 1,667 Ю-3 г/мм3.

Для расчета рабочих органов комбайна, обеспечивающих качественную очистку отделенного урожая, необходимы данные по аэродинамическим параметрам ягод винограда (скорость витания ягод, коэффициент пягуекеегк и т.д.). Исследованиями установлено, что а

зависимости от сорта, среднее значение скорости витания составляет 13.14...15,27 . м/с, коэффициента парусности 0,042...0,057 1/м. коэффициента сопротивления воздуха 0.306...0.67.

Далее в работе приводятся результаты собственных исследований размерных параметров гроздей винограда и обобщаются данные других авторов. На основании анализа результатов экспериментов по 125 сортам винограда можно заключить, что для большинства сортов средние значения длины ножки грозди составляют 34...53 мм, средние значения ширины грозди 70.,.131 мм, длины грозди 87...227 мм.

В ходе хозяйственных и государственных испытаний комбайна ВК-2 установлено, что сахаристость сусла комбайновой уборки на Г,5...2% выше, чем сусла, полученного на стандартном влнзаподском оборудовании из винограда ручной уборки. Исследования по выявлению причин этого явления проводились в несколько этапов. На первом 'этапе изучалось распределение сахара в ягодах винограда. Исследовались ягоды Зб ампелографических сортов. По результатам экспериментов можно заключить , что содержание сахара в ягодах вблизи кожицы в среднем на 1,84 % Еьше, чем в центральных слоях.

На втором этапе изучалось влияние режимов раздавливания ягод на сахаристость выделяющегося сусла. Опыты проводили как отдельными ягодами, так и с совокупностью ягод. Эксперименты с совокупностью ягод проводили на лабораторной установке моделирующей корзиночный пресс. Исследования проведены на> плодах 10 ампелографических сортов. Прогеденные опыты показали, что с возрастанием усилия прессования ягод увеличивается содержание, сахара в выделяющемся соке. •

Дробнльно-прессовое оборудование разработанного внноградо-уборочного комбайна обеспечивает высокие значения усилия прессования (влажность выжимки, составляет 45%), что способствует более полному извлечению сока ягод с повышенной сахаристостью. ,

Далее в. работе приводятся результаты экспериментов по определению значения модуля упругости древесины винограда. Опыты проводили, опираясь на работы Х.А.Хачатряка, Г.П.Варламова и Б.Х.Кульчиева. Среднее значение модуля упругости древесины виноградных растений составило: по сору Молдова 1,73 ГПа; Изабелла 1,72 ГПа; Фиолетовый ранний 1,97 ГПа.

Исследования способа отделения гроздей от побегов током высокого напряжения показали, что данный способ ухудшает вкусовые качества ягод и способствует снижению сахаристости их сока на 0.5...0.8 %. Таким образом, разработка виноградоуборочных машин с рабочими органами, отделяющими грозди током высокого напряжения, нецелесообразна.

Глава 3 " Исследование основных процессов при комбайновой уборке урожая винограда" посвящена теоретическим вопросам. В ней рассмотрены процессы: отрыва ягод от плодоножек, колебания плодов,

взаимодействия вибраторов со шпалерной системой и обхода ее опор, взаимодействия улавливателей различных типов со штамбами кустов, транспортировки отделенных ягод к перерабатывающему оборудованию, рассмотрены вопросы расчета мощности, потребляемой виноградоуборочным комбайном и производительности комбайнов.

Исследуя процесс отрыва ягод от плодоножек, нами были проанализированы математические модели, разработанные примени, тельно к плодам деревьев. Анализ показал неприемлемость данных моделей для раснета режимных параметров рабочих, органов виноградоуборочных комбайнов. Неплохие результаты получаются при использовании теории гибкой нити, разработанной для описания процесса отрыва плодов томатов, однако применительно к плодам винограда, данная теория приемлема только для анализа процесса колебания гроздей, имеющих травянистую ножку.

■ X* Л ЫпъА

Рис. I. Виноградная гроздь, представленная в виде двойного физического маятника с синусоидальными колебаниями точки подвеса

Виноградную гроздь представим в виде двойного физического маятника с синусоидальными колебаниями (рис.1)- В результате составления и решения дифференциальных уравнений движения системы вибратор виноградная гроздь расчитаны значения полных ускорений и возникающих усилий отрыва в зависимости от размерно-массовых характеристик гроздей и режимных параметров вибратора.

На рис.2 представлена зависимость максимального значения возникающего усилия отрыва ягод от частот колебаний при амплитуде 0,06 и. Сравнив полученные, результаты с результатами анализа рабочих органов, сообщающих точкам подвеса гроздей вертикальные колебания, можно заключить, что вибрационные рабочие органы горизонтального действия менее энергоемки, чем вертикального.

Далее в работе излагаются, результаты теоретических исследований процесса колебаний плода, вызванных периодическими импульсами небольшой длины. В результате получено выражение:

Ч'

1 I

1

0 го зс т ж бо

(¿аст/яа колебаний рад/с

Рис. 2. Зависимость максимального значен)»! усилия отрыва, действующего на ягоду от частоты колебаний при горизонтальной вибрации точки подвеса: 1-Ркацнтели; 2- Бастардо Магарачский; 3 -Траминер розовый

(д/(/))" =2/>г

где В - коэффициент диффузии; Д/(*) - переменная действия.

Это позволяет заключить, что в перепектине возможно создание менее энергоемких уборочных машин с рабочими органами, сообщающими растениям импульсы небольшой величины, но следующими через строго определенный промежуток времени.

Дальнейшие исследования посвящены теорегическому обоснованию основных параметров рабочего органа, самоообходящего опоры шпалерной системы (рис. 3). Согласно приведенной схеме эксцентричные вибраторы 1 снабжаются копирующими колесами 2. кронштейны вибраторов стягиваются между собой пружиной 4, а для регулировки амплитуды колебаний шпалеры служит ограничитель колебаний 5, который может устанавливаться между рамками (вариант 1) или крепиться к каждой рамке отдельно (вариант 2).

Для анализа варианта 1 шпалерную систему представим в виде двух рамок 1 (рис. 4), каждая из которых подпружинена пружинами 2. /жесткость которых эквивалентна жесткости шпалерной системы. В процессе взаимодействия такого отделителя со шпалерой можно

Рис. 3. Схема отделителя винограда самообходящего опоры шпалерной системы

выделить 4 фазы: 1 - взаимодействие с рамкой Цшпалерой) правого вибратора ; 2 - свободные колебания обеих секций стряхивателя ; 3 -контакт с рамкой 1 левого вибратора ; 4 - свободные колебания продолжающиеся до начала контакта правого вибратора с рамкой !.

Используя уравнение Лагранжа 2-го рода, нами были получены системы дифференциальных уравнений движения секций отделителя в каждой фазе. Так, для первой фазы они имеют вид:

Рис. 4. Схема для расчета величины колебании секций отделителя

• ' (1) Jz

где ст - жесткость пружины рамки 1 (жесткость шпалеры, (Н/м); спр -

жесткость пружины рабочего органа, (Н/м); е - эксцентриситет барабанов, (м); 5 зазор между барабаном и рамкой при расположении эксцентриситета е параллельно оси У, (м); 1,р - длина

кронштейна от точки О до точки крепления пружины, (м); 1кр - длина кронштейна, (м); о5- угловая скорость вращения барабана, (рад/с); Лг-момент инерции секции рабочего органа относительно оси, проходящей через точку О1 перпендикулярно плоскости рисунка, (кг-м2); -

текущие значения координат.

Для определения жесткости пружины сш получено выражение:

ЛЬ--, (2)

~ (cos 2ц>1 - cos 2ф2) - 5<?($/иф2 — 5/лф/)

где 7Vf • - среднее значение мощности, потребляемой барабаном, (Вт); фу - угол поворота эксцентриситета е при встрече барабана со шпалерой, (рад); ф3 - угол поворота эксцентриситета е при максимальном отклонении шпалеры от первоначального положения, (рад).

Анализ результатов расчета показал, что крепление ограничителей по варианту 1 нецелесообразно, так как ввиду колебаний секций отделителя происходит потеря амплитуды колебаний шпалерной системы.

Исследуя вариант 2, установлено, что для предотвращения колебаний секций отделителя должно выполняться условие:

мт

сш{сйп<йь1-Щ1КТ--

,-^ ' '(3)

пР

где Млр -момент трения в опорах кронштейнов, (Н м). Радиус копирующего колеса барабана RK должен быть равен: RK = R6 + е + А,

где Ra - радиус барабана, по исследованиям не должен превышать 0,165 м, принимаем 0,15 м, . Д - величина защитной зоны, (м).

Величину защитной зоны принимаем равной диаметру штамба. По исследованиям Ю.Н.Саватеева значение диаметра штамба можно принять 0,03 м. Тогда при е=0,Об м, = 0,24 м.

Для безударного взаимодействия копирующих колес с опорами шпалерной системы, необходимо, чтобы колеса имели привод. Показатель кинематического режима Кк должен удовлетворять условию:

Ь ...... .

% ~ 0,5е-С1-1хрзт%0'

где с - расстояние между креплениями кронштейнов к портальной раме комбайна, (м); С, - смещение опоры относительно оси ряда , (м); % -

окружная скорость сращения барабана, (м/с); \ • скорость движения комбайна, (.м/с).

Условие обхода опоры рассматриваемым рабочим органом:

где N0 - нормальная реакция опоры, (Н); а - угол между вектором силы ЛГ0 и прямой, проходящей через точку контакта параллельно оси ряда, (рад); фт- угол трения материала колеса о материал опоры, (рад); А„ - высота расположения нижних колес, (м); - допускаемое

значение изгибающего момента, действующего на опору, (Н м).

В работе приведены выражения для расчета Л^,а,а . Для определения параметров резинотканевого улавливателя . первоначально анализировался процесс охвата штамба виноградного куста ' полотнищами, имеющими различную форму поперечного сечения. Для этого выделим две расчетные схемы: а - улавливающие полотнища имеют поперечное сечение в виде прямой линии, и б -

а - с поперечным сечением в виде прямой линии ; б - с поперечным сечением в виде кривой линии

Анализ проводили, опираясь на работы академиков Л.Д.Ландау и Е.М. Лифишца. В результате получили выражение:

Я

й. 4'

/Г/о

где (1„,(10 - характерные области изгиба для полотнищ соответственно с прямолинейным (пластина) к криволинейным (оболочка) поперечным сечением (м); /„ - прогиб пластины (м); Л - толщина полотнищ обеих видов, (м). * •

Принимая со внимание, что -~»1, получим, что </*» йд

Л*

(так как из физических соображений следует, что' /0 < /„), то есть

■ 9

^<

0 »

Рис.6. Схема к определению параметров криволинейного поперечного сечения улавливателя.

полотнища с криволинейным поперечным сечением значительно плотнее охватывают штамбы кустов. Нами предложено описывать поперечное сечение полотнищ функцией в виде параболы.

Согласно рис. 6 уравнение параболы будет у = ах2+с. Для расчета коэффициентов данного уравнения получены выражения:

№п

а-

с = •

а II

(5)

углу скатывания ягод, (рад): Ьп • расстояние между ограничителями

з улавлизателлх с плавающей подвеской, (м).

где а_ - начальный угол установки полотнищ, принимается равным

Значение Ьп определено теоретическим путем и составляет 0,15...0,17 м. Тогда, воспользовавшись формулами (4) и (5), получим а - - 4,12-10'3, с = 29,75. Для улавливателей с жесткой подвеской расстояние между ограничителями Ьж = 0,30...0,45 м. Из-за ухудшения условий схода принимаем сс„ = 45°. Расчетные значения коэффициентов а = -3,35-10-5, с = 75,26.

У

> р р ч \ \ \ N N

На X/ 1 1

*А X \ / В

4 ■

Рис. 7. Схема к расчету изгиба стержня

улавливателе

Далее в • работе выводятся аналитические выражения, позволяющие определить площадь просвета, образующегося при охвате штамбов кустов ковшовыми улавливателями.

В таблице 1 приведены теоретические зависимости, позволяющие расчитать площадь просвета, образующегося в щеточном улавливателе, а на рис. 7 и 8 изображены расчетные схемы.

Исследуя процесс взаимодействия со штамбами кустов лепестковых (рис. 9) н дисковых (рис. 10) улавливателей, разработаны аналитические зависимости, позволяющие определить положение каждого улавливающего элемента в зависимости от координат центра штамба.

Существующие теоретические зависимости для расчета параметров транспортеров комбайнов выведены только из условия обеспечения заданной производительности. Вследствие этого наблюдаются значительные потери урожая при его очистке и ухудшается качество сепарации. В связи с этим, необходимо исходить из условия, что счесанная вибратором листва и отделенные ягоды должны располагаться на транспортере гз один слой без перекрытия друг друга.

'Для расчета скорости Движения ленты транспортера

? ^ 136-1О-7умм^ХК!<уАА,у > (б)

где У - урожайность растений, т/га; N -количество убираемых рядов; % - поступательная скорость движения комбайна, км/ч; М - ширина междурядья, (м); В,ы-ширина транспортерной ленты, (м); с1я,тя -средние значения диаметра (мм) и массы (г) ягод убираемого сорта; кя,к,,кул - эмпирические коэффициенты, учитывающие потери

соответственно ягод на кустах, гребней, на улавливателе; кя - коэффициент, учитывающий наличие в отделенном урожае листьев; кн -

коэффициент, учитывающий неравномерность распределения урожая з ряду. . .

Для расчета основных параметров элеваторов и поперечного транспортера комбайна получены следующие теоретические зависимости:

- для определения длины ковша элеватора 6:

у- --^ (7}

Таблица 1

Смещение центра штамба от оси ряда С, м

Расчетные формулы

Принятые обозначения

С < — + 2 2

2 2

= —-^аи—С, л / 2 2

-

Ш -1«) •

•.т 1

а:

а„!„

< '\i-4h

а

^«{У - + ^л + ^итХл ~

I* /я - плечи приложения сил, отклоняющих стержни

¿<- - длина стержня улавливателя

Л" - перекрытие : стержней

К», У« - максимальные значения прогибов стержней левой и правой секций

а.,, а„ - коэффициенты

тхА

.5

^ = IX

х К +

+

______

- для расчета скорости движения ленты поперечного транспортера ми

^ ^ 695-10^УМУУккяк.к}.лксеп В2„п

где аК - шаг расстановки ковшей, из конструктивных соображении принимаем ак = 0,15м; кз - коэффициент заполнения ковшей, А» «0,75; ксея - коэффициент, учитывающий уменьшение массы, подаваемой на элеватор из-за отсоса примесей, А\м = 0,97...0,98; <р„т - угол откоса ягод, исследован Т.О.Тебиевым, (град): % - скорость движения ленты элеватора, принимается из условия^^^, (м/с). Формулы (б)...(8) были заложены в ЭВМ и, используя материалы главы 2 по размерно -массовым показателям ягод различных сортов винограда! рассчитаны параметры транспортирующих устройств. Установлено, что при ; урожайности насаждений до 20т/га, междурядьи 3...4 м, скорости движения комбайна 1,033...3,49 км/ч, шприце транспортерной ленты 0,2...0,3 м, скорость ее движения^.»= 4 м/с.

Далее в работе излагается расчет мощности, потребляемой виноградоуборочньш комбайном. ...

Мощность,, потребляемую вибраторами комбайна лучше всего определить по эмпирическим зависимостям энергопотребления от урожайности насаждений (приводятся ниже). :

Расчет затрат мощности на преодоление сопротивления улавливающих элементов трудностей не вызывает.

В основу расчета мощности, потребной на привод транспортеров, очистных вентиляторов, элеваторов, дробилки, пресс - стскатедя, вакуум • насосов, положены ' материалы работ В.М.Малтабара, Ц.Р.Зайчика, Л.Л.Гелыара, П.М.Яковлева, Т.М.Башта, М.П. Александрова.

Мощность, потребная для привода одного продольного транспортера /Ут;): - . .

Итр =(0,038,,,,%

где £ • длина транспортера, (м).

Мощность, необходимая для привода одного элеватора/У3,:.

Л'я, = 9,8 • 10"3д:1ЬЛ%1Кх +1,17- 10~4УМИ %кяк.кулкскиуНЪ1,

где </., - гюгонная масса ленты с ковшами, (кг/м); Ьл • длина ленты, (м); кх - коэффициент, учитывающий сопротивление ленты на холостом ходу; Н- высота подъема отделенного урожая, (м).

Затраты мощности на привод поперечного транспортера :

где Ьтр - длина поперечного транспортера, (м). Затраты мощности на привод дробилки:

л/ ^7,7-10~4УМЫ%(120с1я + Р.2)кфкК АРЗФа

где - диаметр палка дробилки, (м); кф- коэффициент, учитывающий физико-механические свойства винограда, профиль валков; кК - комплексный коэффициент недосбора урожая; 5, - зазор между валками дробилки, (м): р,,-плотность раздрабливаемого продукта в момент прохождения его между валками, (кг/м3); поправочный коэффициент, учитывающий неравномерность питания валков продуктов, наполнение щели. . Мощность на привод стекателя;

; ■N, = 278,-Ю'4ШУ%ккае.

где Ос - энергозазраты на переработку I кг мезги в течении 1 секунды, поданным Ц.Р.Зайчнка Ос =0,4...0,5(кВт-с/кг). Мощность затрачиваемая на привод пресса:

у , = 1,63-10-4р0УМХ%ккКс

1 пр РпЛК ^'т^Щк', ' где рв - давление прессуемой массы на выходе из камеры давления(Па): кос - коэффициент, учитывающий уменьшение массы за счет отбора сусла-самотека на стекателе (0,5...0.7); рЛм -плотность мезги в зоне подачи, (кг/м3); к'а,к'у- коэффициенты, учитывающие

фактическую производительность пресса по винограду при нормальном выходе сусла 75 дал/г и по условному расчетному сорту винограда, 1,65, к'у= 0,87: (рая - коэффициент, учитывающий

обратный поток мезги вдоль винтового канала; к'г - коэффициент, учитывающий тип пресса. Для одношнекового пресса к'г =1; к'р -

коэффициент, учитывающий режим работы пресса (предварительный отбор сусла первой фракции),к'р-1,3; -коэффициент, учитывающий

действительный выход сусла; к[ - коэффициент, учитывающий влияние режимного параметра; к'л - коэффициент, учитывающий влияние константы геометрического подобия.

Расчет затрат мощности на привод вакуум-насосов осуществляется по общеизвестной методике, однако при этом необходимо чтобы соблюдалось условие:

354■ ]0~4УМ1Ч%кКк(с-^~2 * %' РЛ

где 1/с - допускаемая скорость перемещения сусла, (м/с); квс - коэффициент выхода сусла рассматриваемой фракции; рс - объемная масса сусла рассматриваемой фракции (кг/м3); (¡с - диаметр суслопровода, (м).

Затраты мощности на привод . вентилятора очищающего воздушным потоком от примесей отделенный урожай, расположенный на продольном транспортере определяются также по известной методике, однако для проведения этих расчетов необходимо экспериментально определить оптимальное значение воздушного потока у поверхности транспортерной ленты.

Все полученные зависимости были заложены в ЭВМ и для конкретной модели виноградоуборочного комбайна ВК-2 произведен расчет потребляемой мощности. По результатам расчета, при нормальном функционировании узлов комбайна, благоприятных погодных условиях, урожайности растений 10 т/га, потребное значение мощности двигателя трактора комбайна составляет 11..Л 6 кВт,

С целыо определения оптимального значения объема накопительных емкостей комбайна исследовалась его производительность при различных способах уборки.

Для расчета сменной производительности виноградоуборочного комбайна \УС„ при его разгрузке с остановкой на межклеточных дорогах и разворотных полосах получена следующая формула:

\У =

0,1ММ %(тсм - Тшп - Ттп - Тпз - тпр)

с м

1 + 0,ШМ%

где / = /ЛТ

I?' +10'(тп+т*1) +к _ 1

1рМ М1КЛ1 1рМ%\1>:я

«Р<

ОАЯгМКК

„ , ЧсЮ4

^ < -----

278УМ№.

Тем - время смены, (ч); Тнт - время, затрачиваемое на устранение нарушений технологического процесса, (ч); Тяг • затраты времени на подготовительно - заключительные работы, (ч); Тяр - затраты времени на прочие простои, (ч): ТС1, Г«/, Т,/ - затраты времени на осуществление соответственно одного слива сусла, поворота, выгрузку выжимки, (ч): 1р. !кл. 1мкч - длина соответственно ряда, клетки, межклеточного промежутка, (м); Уцк - объем Накопительной емкости

комбайна, (м1) -пропускная способность пресс-стехателя, (кг/с).

По результатам расчетов проведенных на ЭВМ, оптимальное -значение объема накопительной емкости для комбайна ВК-2 составляет 0,9 м3.

В_четвертой гласе "Экспериментальные исследования процессов комбайновой уборки/винограда", приведены результаты экспериментальных исследований; " .

Эксперименты по определению оптимальных значений режимных параметров эксцентричных отделителей проводили по трехуровневому плану Бокса-Бенкина. ¡Входными факторами были: амплитуда колебаний шпалеры, частота колебаний и урожайность насаждений. Исследования проводились на первой, второй и третьей передачах комбайна на . винограднике с сортом Фиолетовый ранний, расположенном в винсовхозе "Знаменский" (бывшая. ЧИ АССР).

В результате обработхп опытных данных на ЭВМ расчитаны 'коэффициенты уравнений регрессии и построены графики, некоторые их которых приведены на рис. П и 12. По результатам опытов сделан выводе том. что при фиксированном значении амплитуды колебаний, изменение частоты колебаний оказывает на показатель полноты съема значительно большее влияние, чем изменение амплитуды при фиксированном значении частоты; По. данным графикам вполне обоснованно можно сделать вывод, что увеличение амплитуды колебаний значительно больше повышает повреждаемость побегов, чем увеличение частоты. Даже при частоте 6,67 Гц, увеличение амплитуды с 0,03м до 0,06 м приводит к возрастанию повреждаемости побегов с 0,88% до 4,65% , в то же время, изменение частоты колебаний при фиксированном значении амплитуды повышает повреждаемость побегов до 1,05" о. На показатель счесываемости листьев изменение частоты колебаний при фиксированной амплитуде оказывает значительно большее влияние, чем изменение амплитуды при фиксированном значении частоты.

На основании проведенных исследований можем заключить, что оптимальные значения амплитуды колебаний А е[0,04...0,05]м,

частоты V е[б...#] Гц.

Установлена зависимость между энергопотреблением барабанами отделителя и урожайностью насаждений

Рис. 11. Зависимость показателей качества работы вибраторов от амплитуды А и частоты колебаний шпалеры V при работе комбайна со скоростью =0,49 м/с на винограднике с сортом Фиолетовый ранний и урожайностью насаждений 5 т/га: а - полнота отделения, б -повреждаемость побегов

о,т Щ5 0,03 ЛщмтуЪв. Л,н

Рис. II. Зависимость счесываемости листьев С, бесконтактным вибратором от амплитудь! А и частоты колебаний шпалеры V при работе комбайна со скоростью 1/ =0,49 м/с на винограднике с сортом Фиолетовый ранний и урожайностью насаждений 5 т/га

• для левого барабана Nул - 878,6 + 24,9У,Вт - для правого барабана ¡\ - 1130 4- 27,6 ,Вт где , ¡\'у - мощность потребляемая соответственно левым и

правым вибраторами.

При урожайности растений У=7,5 т/га энергопотребление правым вибратором составило 1330 Вт, левым - 1060 Вт, то есть вибратор, стоящий первым, испытываег нагрузки большие чем вибратор, стоящий ■¡а ним. Проведенные опыты позволили произвести расчеты по формулам (2) и (3). В результате определено значение силы упругости пружины, которое должно быть больше или равняться 1730 Н.

Полевые испытания отделителя, самообходящего опоры шпалерной системы показали, чго данный рабочий орган обеспечивает полноту сьема 99,1 %, повреждения однолетних побегов не превышали 3,4%.. , ■ ' ' ■ ■''''.••.

Резинотканевые улавливатели первоначально исследовались в лабораторных условиях. Опыты показали, что оптимальные значения перекрытия между полотнищами для улавливателя с плавающей подвеской составляют 0,07...0,12 м, с жесткой подвеской - 0,10...0,15 м.

Комбайны, оснащенные разработанными улавливателями, испытывалисъ в хозяйствах Краснодарского края, Грузии, Крыма, бывшей ЧИАССР. По результатам испытаний потерн, допускаемые разработанными улавливателями, .не превышают 2,1%.

Далее в работе приводятся результаты лабораторных исследований ковшовых улавливателей, необходимые для объективной опенки улавливателей различных типов.

Шсточпые^тнвлматели образуют в местах охвата штамба кусiон малые значения площади просвета. Однако защемляемость ягод между стержнями улавливателя приводит к размочаливанию щеток и увеличению потерь ягодами и соком. По результатам"испытаний, в начале рабочей смены щеточные улавливатели допускают погори 0,5...!"п. за tем из-ui забивания щеток потерн увеличиваются до 3,5...4%. Следовательно, данный тип улавливателя использовать на внноградоуборочных машинах нецелесообразно.

Лvn.ee!Л<тые улавливатели исследовались по разработанной нами методике. На бате теоретических разработок была разработана программа для ЭВМ, при выполнении которой компьютер запрашивал расстояние между осями крепления противоположных лепестков Lmp,

между ограничителями L0. диаметр штамба куста , пределы

варьирования угла (рнс.9). вылета лепестка /(, шага установки

лепестков t., и длины стороны СД(/:). Затем ЭВМ рассчитывала

положение каждого лепестка, переходила в графический режим и вырисовывала картину охвата штамба куста. Площадь образовавшегося просвета оказывалась закрашенной в цвет фона, ЭВМ подсчитывала сумму точек экрана, окрашенных в цвет фона и по уравнениям тарировки пересчитывала полученное значение в площадь. Одновременно проводился анализ материалоемкости данной конструкции.'

Всего проанализирована 81 конструкция лепесткового улавливателя без кинематической связи между лепестками и 81 конструкция с кинематической связью, причем каждый вариант анализировался при 18 различных положениях штамба куста.

В результате установлено, Что при £ =0,36'м, ¿„=0,16 м,

оптимальные значения искомых параметров составляют = 55°, /,=0.22 мЛ, =0,16 м,/,= 0.048 м.

Дисковые улавливатели исследовались по этой же методике. В ре тч ль га го при Lmp- 0,36 м, i.fl =0,16 м оптимальные значения радиуса

лиска 0.12 м. mai а расстановки дисков t£ =0,149 м, длины поволка /,= 0.125 м.

Для полного обобщения результатов исследований по улавливающим устройствам нами исследовались улавливатели машин Дон - 1 МВ и СВК - 3. На рис. 13 предоставлены результаты исследования улавливателей, у которых расстояние между ограничителями превышает 0,17 м.

г

(¡15 Ци

Рис.13. Зависимость изменения средних значений непокрытой площади, образующейся в улавливающих устройствах первой группы, от смещения центра отклоняющего объекта от оси ряда

Из всех рассматриваемых конструкций разработанный улавливатель РЗЖ отличается простотой устройства, безотказностью в работе и долговечностью, поэтому использование его на комбайнах , предназначенных для: уборки урожая с формировок с высокорасположенным урожаем наиболее целесообразно.

Анализируя вторую группу улавливателей ( с расстоянием между ограничителями менее 0.17 м), видно,.что разработанные улавливатели образуют значительно меньший просвет, чем ковшовый улавливатель машины СВК-ЗМ (рис.14). . -

V

но т во:

ьо

.70 &>

5§

П Ш

О от - 0.0Щ €,н

Рис.14. Зависимость Средних значений непокрытой площади, образующейся в улавливающих устройствах второй группы, от смещения отклоняющегося объекта от оси ряда

КМ коШиа СШ РЖрещттммки лоМажныи ля лепесткокш-Д.Р. А'ш&ш 1 . 1

1 I ■■V: ■ 1 • 1

1 . ...... ¡.

1 Р

(V Уг\А:

".-•л '•>"

. 1

^ш7 гУ даваядаяля»^ ............ —(—

1 ! .

\p.mi : ( 1 .........;, .......1..—

Оптимальное-значение скорости воздушного потока очищающего отделенный урожай ог примесей, определялось на лабораторных установках к непосредственно на комбайнах. Установлено, что для системы очистки вороха, находящегося па транспортере, оптимальные значения скорости воздушного потока 4...6 м/с, а для системы очистки вороха, находящег ося в полете, * 3 м/с.

Экспериментальные исследования' энергопотребления внноградоуборочного комбайна подтвердили правильность теоретических разработок. При урожайности насаждений 4 т/га энергозатраты на привод дробнльно-прессового оборудования составляют к 5,13 кВт. Затраты ■мощности'на привод уборочного модуля комбайна ВК-2, объединяющего в себе вибраторы, продольные транспортеры, элеваторы, поперечный транспортер и вентиляторы при урожайности насаждений-? т/га и работе комбайна на второй передаче не превышают 8 кВт. По длимым государственных испытаний при работе комбайна ВК-2 на винограднике с урожаГшосгыо насаждении Ю т/га затраты мощности двигателя трактора комбайна, составили 15,7 кВт.

Конструкция, комбайна ВК-2 обеспечивает получение сусла высокого качества. . .. , :

По ' всем основным показателям качества (сахаристости, титруемой кислотности, содержанию железа, меди,, взвесей) сусло, вырабатываемое комбайном ВК-2, удовлетворяет действующим нормативам. Лробилы'ю-прессовое .оборудование комбайна обеспечивает выход сусла на 2 дал больше, чем .стандартное винзаводское. По данным хозяйственных и государственных испытаний, ■ сахаристость сусла комбайновой уборки на (-'.5...2% выше; чем сусла, полученного из винограда 'ручной уборки или собранного машиной СВК-ЗМ. На Сенновском винзаводе Тсмрюкского района Краснодарского края из сусла комбайновой уборки в -купаже .(40%) с суслом, полученным из винограда ручной уборки, приготовлен шампанский виноматериал в количестве 10.5 тысяч декалитров. Сухие виноматериалы Пино-блан, Рислинг, Каберне, Трамииер, Ркацители получили высокую оценку дегустационной комиссии. Объем партий колебался от 1470 до 3500 дал. На вннзаводе "Знаменский" приготовлено 600 дал сока из винограда сорта Фиолетовый ранний, убранного комбайном ВК-2.

В пятой главе приведены данные по реализации результатов исследований и рассмотрены пути дальнейшего совершенствования зиноградоуборочиой техники. Выполненные исследования реализованы в виде опытных образцов внноградоуборочного комбайна ВК-2. успешно прошедших многочисленные хозяйственные и государственные испытания (рис.15). По показателям, характеризующим качество работы внноградоуборочного комбайна, разработанный образец не уступает лучшим мировым образцам, а по некоторым показателям превосходит их. . • .

к ^

Шг1

33

< КУСТ КЯЮГРАДА

2 ШКРЛТСРЫ

3 УЛАСЯИЕЙТгПЬ * ТРЛНСПОРТЬРЫ

8 злшиторы

В ВЕНТИЛЯТОРЫ 7 ПОПЕРЕЧНЫЙ ТРДИСПЕТЕР С ДРОЯ5ЛНЛ С СТЕКМелЬ О ПРЕСС

Я СШОСТЬ ДЛЯ СГСЛА1ШЛЭ-ТЕМНОЙ СГ&ИЦ.Ч51 хг ештот для суши п-гсскдДсшцка ВАнтадсввы гз вумкердлп сшшикм

Рис. 15. Технологически!! схема комбайна ПК -2

Уборка винограда комбайном ВК-2 по сравнению с полумехашннрованным способом обеспечивает получение высокого экономического >ффекэа. который по данным Госиспытаний равен 21856 рублей в ценах, имевших место до 1990 года. По данным хозяйственных испытаний экономическая эффективность применения комбайна ВК-2 по сравнению с машиной КВР-1 составляет 5570 рублей ( в иенах до 1990 года). По данным государственных испытаний эффект от применения комбайна ВК-2 по сравнению с машиной СВК-ЗМ , составляет 1597 рублей в год (также в ценах до 1990 года).

Общие выводы и рекомендации

Проведенные экспериментально-теоретические исследования по проблеме разработки основ создания шноградоуборочных комбайнов позволяют прни гн к следующим выводам:

!,' Научный'анализ' основ создания виноградоуборочных машин показывает, что они далеко несовершенны из-за методических и принципиальных и постановке аналитических задач недостатков.

Серьезным пробелом при разработке ь технологических схем и конструкций виноградоуборочных комбайнов и их рабочих органов следует считать игнорирование важных физико-механических свойств и морфологических признаков растений винограда и их плодов, особенностей возделывания этой культуры:

2. Установлено, что уборка урожая технических сортов винограда вибрационными машинами, является' наиболее эффективным способом сбора. С учетом основных , размерных характеристик шпалеры, прочности заделки ее опор, физико-механических свойств и морфологических признаков плодов, винограда разработаны рекомендации по подбору сортов, закладке и возделыванию растений винограда, соблюдение которых ' способствует эффективному использованию вибрационных комбайнов. 1

3. Из известных теорий, описывающих процесс отрыва ягод от плодоножек, хорошие результаты получаются при использовании теории гибкой нити при условии ее применения только для анализа колебаний гроздей стравянистой ножкой.

Наилучшие результаты получаются при использовании разработанной математической модели колебания виноградной грозди, представленной в виде двойного физического маятника с синусоидальными колебаниями точки подвеса. Для безусловного сьема урожая конструкция рабочих органов должна предусматривать непосредственное воздействие на виноградную гроздь. Анализ процесса колебания плода при сообщении точки подвеса ударных импульсов, следующих через строго определенные промежутки времени, позволяет сделать вывод, что возможна создание экономичных машин с рабочими органами ударного типа. -

4. Установлено, что из существующих отделителей винограда наибольшей надежностью обладают барабанные. Из них наиболее мягко воздействуют на шпалеру эксцентричные вибраторы. Разработан новый рабочий орган с эксцентричными барабанами, самообходяший опоры шпалерной системы, обеспечивающий высокую полноту съема урожая и малые повреждения побегав. Оптимальные значения амплитуды колебаний шпалеры составляют А=0.04...0.05 м, частоты у=6...8 Гц.

5. Обоснована рациональная форма резинотканевого улавливателя и определены оптимальные значения его размерных параметров.

Разработана новая методика исследования дисковых и лепестковых улавливателей с использованием компьютерной графики, по которой изучено их большое количество. На основании проведенных исследований определены рациональные значения размерных и установочных параметров лепестков и дисков.

6. Исследованиями процесса транспортировки отделенного урожая установлено, что при ширине транспортерной ленты 0,2...0.3 м, скорость ее должна варьировать с пределах 0,2...1,4 м/с.

7. Оптимизирована величина скорости воздушного потока, создаваемого аспирамноннымн вентиляторами для отсасывания примесей из отделенного урожая - 4...6 м/с. Система очистки вороха, находящегося в полете, более эффективна по сравнению с системой очистки вороха расположенного на транспортере, так как в указанном диапазоне скоростей дополнительно обеспечивает отсос черешков листьев. Аспирацнолные вентиляторы целесообразно оснащать ножами для измельчения удаляемых с примесями побегов и их частей.

8. Исследовано энергопотребление рабочими органами и комбайном в целом. При благоприятных погодных условиях, урожайности насаждений 10т/га энергопотребление комбайном составляет около 16 кВт.

9. Результаты исследований воплощены в конкретной модели виноградоуборочного комбайна ВК-2, успешно прошедшего многочисленные хозяйственные и государственные испытания. Показатели, характеризующие качество работы комбайна (полнота сбора, повреждение кустов, потери урожая), не уступают лучшим мировым образцам. Дробильно-лрессовое оборудование комбайна обеспечивает -.получение сусла высокого качества, и с повышенным содержанием сахара, что, как установлено исследованиями, обусловлено параметрами дробильно-прессового оборудования и расположением сахара в ягодах винограда. Из сусла комбайновой уборки приготовлено 10,5 тыс. дал шампанских пиломатериалов (протокол Куб НИИТиМ № 13-129-80/4221010/), а также большое количество киноматериалов и ■ соков, • получивших при дегустации высокую оценку. По данным государственных испытаний, се.ч.яняя

наработка па один комбайн достигает 153 га (протокол Куб НИИТиМ №13-129-80/4221010/).

10. Расчеты, основанные на результатах хозяйственных и государственных испытаний, показывают, что при учете всех факторов (потери урожая, стоимости переработки убранного винограда на заводе, рапшцы в закупочных иенах) годовой экономическийэффект от внедрения комбайна ВК-2 по сравнению с машиной КВР-1 составляет 51978 рублей в ценах 1990 года. Годовой экономический эффект от внедрения ВК-2 по сравнению с машиной СВК-ЗМ (без учета стоимости переработки убранного винограда на вннзаводе и разницы в закупочных иенах) составляет 1597 рублей в цепах 1990 года (протокол Куб НИИТиМ № 13-75-86/4201510/).

9

Оакммс со<)ерзнание диссертации опубликована в следующих печатных работах:

1. Джнбилов С.М.. Цогоев Ю.Г.. Супьянов Р.М.-З., Кудзаев А.Б. и др. Уборочно-транепорпшй комплекс при комбайновой уборке винограда в Л ПО // Информ.. листок СО ЦНТИ / Орджоникидзе, № 16-S5. 1985 г. •

2. Цогоев Ю.Г.. Джнбн.чон С.М., Идзиев М.-А.З., Кудзаез А.Б. к др. Опыт организации' круглосуточной работы на комбайне ВК-2 //Информ.. листок СО ЦНТЙ / Орджоникидзе, № 15-80, 1985.

3. Джнбилов С. М., Цогоев Ю. Г., Супьянов Р. М. -3, Кудзаев А. Б.. Идзиев М.-А. 3. . Чегырехроликовый отделитель урожая плодов и ягод - вибратор ВК-1 // Информ. листок СО ЦНТИ. - Орджоникидзе. -I9S5. - №40-85.

4. Стокшшш И. А., Джнбилов С. М., Цогоев Ю. Г., Кудзаев А. Б. и др. - Сравнительный анализ технологии уборки винограда прямым комбаннированнем И Северо-Осетинский ЦНТИ. Информационный листок/Орджоникидзе. -1985.-№ 40-85. •

5. Джнбилов С.М., Цогоер Ю.Г., Кудзаев А.Б. и др. Номограмма оптимальных рабочих режимов виноградоуборочных машин // Информ., листок СО ЦНТИ / Орджоникидзе, № 22-85, 1985

6. Стоюшкин H.A., Джнбилов С.Н., Шарифов Ф.Г., Кудзаев А.Б. и др. Технологические операции системы сепарации виноградоуборочного комбайна // Информ., листок СО ЦНТИ I Орджоникидзе. №42-86, 1985

7. Идшев М.-А.З., Джнбилов С. М„ Кудзаев А. Б. Исследование отрыва ягод от плодоножек И Тр. Кубанского СХИ, вып. 278. -Краснодар. 19«7, с. 119-123.

8. Джнбилов С.М., Кудзаев A.B., Кантуков В.К. и др. Эксцентриковый отделитель урожая плодов и ягод - вибратор

Л • , - .

виноградоуборочного комбайна ВК-2 //Информ., листок СО ЦНТИ / Орджоникидзе. № 6-88, 1985

9. Стоюшкнн И.А., Джибилов С.М., Кудзаев А.Б., Идзиев М-А.З. Создать и освоить в производстве комбайн для уборки технически ч сортов винограда с переработкой на сусло II Отчет лаб.НИСа ГСХИ. № госрегистраиии 01.87.00889! I //Орджо'никидзе, 1988,110 с.

10. Кудзаев А.Б., Джибилов С.М., Идзиев М.-А.З., Дзицоев П.Р. Разработка улавливателя внноградоуборочной машины II Труды Кубанского СХИ ( межвузовский сборник)/ Краснодар, 1989. с 50...56.

11. Кудзаев А.Б., Белозерская Т.Ю., Супьянов Р.М.-З. Дробильно-прессовое оборудование для виноградоуборочного комбайна //Информ., листок СО ЦНТИ / Орджоникидзе, № 47-90, 1990.

12. Кудзаев А. Б. Совершенствований технологической схемы комбайновой уборки винограда и обоснование параметров отделяющих и улавливающих устройств: Автореф. дне. канд. техн. наук. - Ереван. 1990, - 25 с.

13. Савин И.Г., Джибилов С.М., Стоюшкнн H.A., Кудзаев А.Б. Уборка технических сортов винограда прямым комбайнированием II Информ.листок СО ЦНТИ /Владикавказ № 39-92, 1992.

14. Яблонко Н.В., Бирюков А.П., Савин И.Г., Кудзаев А.Б. Системы ведения виноградных насаждении применительно к комбайновой уборке урожая //Информ.листок СО ЦНТИ /Владикавказ № 92-92,1992."

15. Джибилов С.М., Кудзаев А.Б, Бирюков А.П. Теория и практика комбайновой уборки винограда// СО ЦНТИ /Владикавказ, 1992.289 с. ■ ' •

16. Кудзаев А.Б., Стоюшкнн И.А., Джибилов С.М. Разработка малогабаритного улавливателя виноградоуборочного комбайна II Тезисы докладов юбнл. научно-производственной конференции посвященной 75-летшо ГГАУ/Владикавказ, 1993, с.148...149.

17. Кудзаев А.Б., Плиев С.Х. разработка методик оптимизации размерных параметров улавливателей виноградоуборочных машин II Тезисы докладов научно-производственной конференции ГГАУ 1994 года/ Владикавказ, 1994.f. 179...Ш.

IS. Джибилов С. М., Кудзаев А. Б., Бирюков А. П. Теория » практика комбайновой уборки винограда. - Владикавказ, СОЦНТИ, 1992,- 315 с.

19. Кудзаев А.Б., Плиев С.Х. Об эффективности технологии уборки винограда методом прямого ■ комбашшрования //Пути рационального, эколог, безопасного использования горных территорий //Тезисы докладов конф. молодых ученых и специалистов CK НИИГЛСХ НПО "Горное'УВладнкавказ, 1997, C.79...80.

20. Кудзаев А.Б., Кубалов М.А. Методика, исследования улавливателей виноградоуборочных машин с использованием компьютерной графики //Пути рационального, эколог, безопасного

использования горных территорий/Л" езисы докладов конф. молодых ученик и специалистов CK НИИГПСХ НПО "Горное"/Владикавказ, 1994, с.78.,.79

21. Кесаев В. И.. Кудзаев А. Б.. Плнсв С. X. К обоснованию импульсного съема плодов и ягод // Тезисы докладов научно-производственной конференции ГГАУ по итогам НИР 1994 года. / Владикавказ. ГГАУ. 1995.

22. Кудзаев А.Б., Кубалов М.А.. Гаппоев А.И., Соппоев Д.Х. Анализ систем сепарации отделенного урожая виноградоуборочных комбайнов //Тезисы докладов научно-производс. конф. ГГАУ по итогам НИР 1994 г./Владнкавказ, 1995 с.181...182

23. Кудзаев А.Б., Плиев С.Х., Кубалов М.А., Плиев ß.X. К обоснованию режимных параметров устройств системы сепарации пи но град оу б прочного комбайна /¡Тезисы докладов научно-произ. конф. ГГАУ по итогам НИР 1995 г./ Владикавказ. 1996, с.207.,.208

24. Кудзаев А.Б., Туриев О.И., Плиев С.Х. Расчет мощности потрс'бляемой виноградоуборочным комбайном //Тезисы докладов наччно-произв. конф. ГГАУ по итогам НИР 1995 г./Владикавказ, 1996, С.222...225

25. Кудзаев А. Б., Сорокин М.Н., Экологический анализ гечнолопш механизированной уборки винограда //Эколого-географ.проблемы Юга РоссииII Тезисы докладов VI международной регноназьлой стул. конференции/Владикавказ, 1996, C.55...56

26. Джибилов С.М.. Сгоюшкнн H.A., Идзиев М.-А.З., Кудзаев А.Б.. Белозерская Т.Ю. Машина для уборки винограда - Авт.св. СССР, Ks 1276.' 91, 1986 г.

27. Кудзаев А. Б.. Джибилов С. М., Стоюшкин И. А. и др. Улавливающее устройство виноградоуборочпой машины - Авт. свид. СССР, №16694077; 1989 ' •

28. Кудзаев А.Б., Тхапсаев В.А.,-Плиев С.Х. Машина для уборки винограда - положительное решение на выдачу патента РФ (95120(13 (034912)

Подписано к печати 26.О4.97ггф0рмат бум. 60x84 1/16, 2.0

Заказ 03. Тираж 100

Типография'АрмСХА ул. Теряна 74.