| |||||
МЕНЮ
| Решение проблемы механизации садоводства и виноградарства| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | Рис. 11. Формы нагрузки элементов кроны многолетних растений: 1) урожаем и массой плодообразующих темпоральных слоёв древесины [43, 60, 76, 94]; 2) параметрами приёмной камеры комбайна, лозоукладчика и обтекателями машин [29, 30, 31, 44, 68, 124] ; 3) массой укрывного вала и гололёдом [18,19, 23, 24, 28]; 4) формировкой скелета кроны в пределах параметров «закона золотого сечения» (раздел 2), [93, 125], (форма бесперегибного рода); 5) направленной одноразовой деформацией скелета кроны в пределах оптимальных параметров шпалеры и плодоношения [26, 56, 67, 75, 80, 82, 86, 111, 123, 116, 123]; 6) разовой деформацией в пределах равновесия упругой линии и сопротивления внутренней энергии изгибу однолетнего прироста [38, 41, 82, 113]. О1([pic]) в формах 1 ... 6 являются главными ветвями этих аналогов, по которым ведётся расчёт оптимального стыка. 5.2. Разработка метрологических основ и создание приборов для изучения взаимодействия частей крон многолетних растений со средствами ухода Установлено [31], что сопротивление пучка лоз при его укладке лозоукладчиком изменяется по закону показательной функции [pic], (21) где [pic] - длина плеча приложения силы [pic]; [pic] и [pic] - постоянные для данного горизонта приложения силы [pic]: [pic]- кг/см, [pic] - 1/cм [23].[pic] Предполагалось, что до предела разрушения идёт развитие про-цессов взаимодействия элементов крон с другими рабочими органами средств ухода в точках т.п., т.с. и т.р. (рис. 11) по этому же закону. Исходя из этого, была поставлена задача найти общий научный подход в определении характера взаимодействия нагрузок с объектами нагружения. Работа выполнена совместно с ОФ НПО «Агроприбор». При этом учитывалось, что отдельная виноградная лоза или ветвь плодового растения являются чрезвычайно сложными системами, у которых связь между действующими усилиями, деформациями и напряжениями является существенно нелинейной. Расчёт деформаций и напряжений проводился по схеме нагружения деформируемого упругого стержня рабочим органом (форма 2, рис. 11). Упругим стержнем являлся пучок лоз, укладываемый лозоукладчиком с постоянной (рис. 12) высотой контакта [pic], [68]. | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | Рис. 12. К расчёту взаимодействия рабочего органа лозоукладчика с лозой Расчётная схема нагружения связана с реальными условиями следующими соотношениями: n угол наклона оси лозы в точке [pic] [pic]; n угол наклона силы [pic] [pic], где [pic] - угол наклона оси лозы в месте выхода из земли к вертикали; [pic] - угол наклона оси деформированной лозы в точке [pic] к вертикали. По принятой расчётной схеме (рис. 12) определялись координаты места взаимодействия рабочего органа с лозой: [pic] [pic], (22) где [pic] - длина деформированного участка лозы; [pic] и [pic] - безразмерные упругие параметры отображения точки О; [pic] - коэффициент подобия; [pic] - жёсткость изгиба лозы. На длине деформируемого участка 01 (S) она постоянна. Для удобства дальнейших расчётов численные результаты проведенного исследования представлены графиком (рис. 13), где в за- висимости от отношения [pic] приведены значения [pic] при различных углах наклона [pic] недеформированной оси лозы, а также величи- на [pic]. Безразмерные упругие параметры отображения точки О [pic]и [pic]для расчётных условий нагружения, при величине коэффициента подобия, связанного с безразмерными упругими параметрами [pic] и | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | Рис. 13. Графическое отображение результатов проведенных исследований уравнений (22) [pic][pic] зависимостями [pic] (при [pic]) и [pic] (при [pic]), представлены графически (рис. 14), где угол [pic] характеризует степень деформации оси лозы. | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | Рис. 14. Графическое изображение упругих параметров С использованием приведенных графиков определение параметров различных процессов взаимодействия рабочего органа лозоукладчика с лозой не вызывает серьёзных трудностей. Например, при заданной высоте [pic] и различных расстояниях [pic] подсчитываются отношения [pic] и при известном угле [pic] находят величину [pic] и [pic]. Это позволяет определить длину [pic] деформированного участка лозы при различных положениях лозоукладчика, а также усилие взаимодействия рабочего органа лозоукладчика с лозой [pic] по жёсткости [pic]. Жёсткость[pic] при этом определяется через момент [pic], замеренный специально разработанным прибором, по формуле [pic] (23) где [pic]; [pic] - координаты точки [pic]. Применение нелинейной статики тонких стержней (Е.П.Попов, 1986) оказалось эффективным в качестве теоретической основы для разработки различных измерительных приборов. Так, на основе проведенных теоретических и экспериментальных исследований разработаны принципиально новые конструкции приборов ДЛ-3, ДТ-1, ПТЛ-1 и ПУВЛ [32, 41, 68]. В приборе ДЛ-3 реализуется схема консольного изгиба черенков исследуемой кроны длиной 400 мм с измерением изгибающего момента [pic] в месте крепления черенка (форма 2, рис. 11). При работе достаточно закрепить один конец черенка в соответствующее отверстие прибора, а свободный его конец последовательно устанавливать перед каждым из упоров, чтобы получить по показаниям встроенного в прибор динамометра типа ДПУ-0,01-2 величины момента [pic].Для удобства работы с прибором значения [pic] (23) вычислены с помощью нелинейной статики и проставлены у соответствующих упоров прибора. По величине [pic] в месте крепления черенка определяется приведенное значение нормальных напряжений лозы [pic], (24) где [pic] - момент сопротивления сечения лозы. По жёсткости изгиба [pic] находится приведенный модуль продольной упругости лозы [pic], (25) где для круглого сечения момент инерции сечения лозы [pic], а для округлого с сердцевиной (например, в черенке малины) [pic]. Прибор ДЛ-3 проходил испытания на однолетней виноградной лозе с параметрами сечения [pic]= 8,5 ... 8,9мм; [pic]= 7,3 ... 8,0 мм; [pic] = 2,5 ... 3,9 мм; [pic] = 0,049 ... 0,062 [pic]; [pic] = 0,0187 ... 0,0251 [pic]. Данные испытания приведены в табл. 11. Таблица 11 Результаты исследований виноградной лозы на приборе ДЛ-3 |Сорт |Иссле-|Единицы |Номера упоров | | |дуемые|измере- | | | |параме| | | | |- | | | | |тры |ния |1 |2 |3 |4 |5 |6 |7 | |Иза- |[pic] |[pic] |0,98 |4,9 |9,1 |13,0 |14,9 |15,9 |15,0 | |бел- |[pic] |[pic] |78,5 |210,0|262,0|283,0|267,0|244,0|205,0| |ла |[pic] |[pic][pic|4,2 |11,2 |14,0 |15,15|14,3 |13,0 |11,0 | | | |] | | | | | | | | | |[pic] |[pic] |19,2 |96,0 |178,0|255,0|292,0|312,0|299,0| | |[pic] |[pic] |2,04 |5,85 |9,56 |13,43|13,43|16,0 |- | |Али- |[pic] |[pic] |163,0|250,0|277,0|293,0|239,0|245,0|- | |готе |[pic] |[pic][pic|6,46 |10,0 |11,0 |11,67|9,5 |9,75 |- | | | |] | | | | | | | | | |[pic] |[pic] |33,0 |94,0 |154,0|217,0|215,0|258,0|- | | |[pic] |[pic] |3,1 |8,9 |14,0 |14,5 |- |- |- | |Кле- |[pic] |[pic] |248,0|380,0|419,0|317,0|- |- |- | |рет |[pic] |[pic][pic|11,1 |17,0 |18,7 |14,2 |- |- |- | | | |] | | | | | | | | | |[pic] |[pic] |56,4 |160,0|250,0|259,0|- |- |- | Из табл. 11 следует, что жёсткость изгиба и модуль упругости виноградной лозы растут с увеличением степени деформации до определённого момента, а затем уменьшаются, что соответствует показательной функции (21). У виноградной лозы заметна разница в интенсивности наращивания жёсткости изгиба [pic] и модуля упругости [pic]. Наибольшая интенсивность наращивания и спада у сорта Клерет. Плавнее - у Изабеллы. Это говорит о том, что нельзя пользоваться усреднёнными данными о физико - механических свойствах виноградной лозы при создании рабочих органов машин. В машинах должны быть предусмотрены узлы настройки рабочих органов на допустимые резонансные параметры амплитуды и частоты обрабатываемого сорта. Результаты испытаний прибора ДЛ-3 показали, что он обеспечивает высокую точность измерений и стабильность показаний на всём диапазоне нагрузок. Прибор ДТ-1 (динамометр торсионный) предназначен для определения крутящего момента в черенке по шкале отсчёта угла закручивания оттарированной пружины. В приборе применена пружина диаметром Д = 80 мм с 6,75 витками стальной проволоки [pic]= 4 мм. Напряжение в сечении проволоки при передаче наибольшего крутящего момента равно [pic], где [pic] и [pic] определялись прибором ДЛ-3. Расчётная деформация пружины равна [pic]. В принципе прибор состоит из тормозной и нагрузочной головок, между которыми в специальные зажимы вставляется испытыва-емый черенок лозы диаметром от 5 до 20 мм и длиной от 200 до 500 мм. Испытания черенка на приборе заключаются в закручивании его с помощью нагрузочной головки в прямом и обратном направлениях. Осевые деформации образца при этом измеряются с помощью индикатора часового типа, связанного с валом нагрузочной головки через коническую поверхность. Величины нагрузочного момента и угла закручивания отсчитываются по специальным шкалам, а осевая деформация - по шкале индикатора. Пределы измерения: крутящего момента [pic], угловой деформации [pic] и осевой деформации - не более 2 мм . Точность измерения: крутящего момента [pic], угловой деформации [pic] и осевой деформации [pic] мм. С помощью прибора ДТ-1 испытывалась виноградная лоза для определения предельных параметров в формах нагрузки 5 и 6 (рис. 11). Прибор ПТЛ-1 предназначен для двухопорного изгиба черенков с индикацией на цифровых шкалах величин деформаций и усилий, возникающих при этом в черенке. Форма нагрузки 2 и 5 (рис. 11). Расстояние между опорами переменно с позициями 200, 250 и 300 мм. Величина деформации черенка измеряется от 0 до 200 мм с точностью [pic] мм. Усилие деформации - от 0 до 10 кг с точностью [pic] кг. Прибор ПУВЛ предназначен для записи на диаграммной ленте усилий и деформаций, возникающих при нагружении образований в кроне по форме 1, 4, и 6 (рис. 11). Форма 1 аналогична консольному изгибу побегов в направлении штамба (развилок). Пределы измерений: усилия от 0,5 до 5 кг, деформации - до 150 мм. Точность измерения: усилия [pic] кг, деформации [pic] мм. Пользуясь теми же теоретическими предпосылками, были созданы приборы: навесной на трактор ПЛ-50-5 для исследования жёсткости изгиба пучка лоз на корню с записью на бумажной ленте механизмом, аналогичным механизму плотномера Ревякина; накидной МД-1 (матрица динамометрическая) для изучения жёсткости изгиба пучка лоз по его длине (форма 4, рис. 11) и модель лозы постоянной жёсткости при многократном нагружении по формам 1, 2, 3, 5 и 6 (рис. 11), предназначенной для изучения стыка рабочих органов с лозой в лабораторных условиях. Более подробно о методологии и приборах изложено в работах [31, 32, 38, 44, 56, 65, 67, 68, 94]. 6. Создание и обоснование оптимальных параметров механизированных технологий, рабочих органов и машин для приоритетных направлений многолетних культур Разработка морфологических матриц отличительных функций стыка параметров форм насаждений и средств ухода (табл. 1), вариантов исполнения основных функций архитектоники многолетних растений (табл. 3), ранговой иерархии ветвления крон (табл. 4) и обнаружение идентичности влияния на среду факторов природного (рис. 5) и антропогенного (табл. 5) происхождения в почвообрабатывающем, удобренческом , мелиоративном и защитном модулях даёт основание надеяться на выявление однообразных тенденций и в габитусном и в уборочном модулях. Создание и обоснование оптимальных параметров габитусного модуля Установлено [16, 23, 26, 31, 37, 38, 41, 43, 44, 56, 60, 65, 67, 68, 79, 80, 83, 92, 94, 96], что в модуле объективен стык растения с почвой, растения со шпалерой, шпалеры с почвой и растения и шпалеры со средствами ухода. Этот набор стыкующихся пар возможен и в садоводстве и в виноградарстве. Поэтому, с целью рациональности рассмотрим наиболее вероятные стыки, использовав морфологию форм нагрузок (рис. 11). Стык растения с почвой обусловлен природной связью корней, поэтому повреждение их в бесшпалерных формах насаждений на подвоях типа М9 приводит к опрокидыванию растений от нагрузок, создаваемых ветром, гололёдом, урожаем (формы 1 ... 4, рис. 11). Для сведения до минимума отрицательного влияния нагрузок потребовалось исключить повреждение корней при обработке почвы в приствольных полосах и при внесении удобрений в корнеобитаемый горизонт. Проблема щадящей почвообработки решалась заменой режущих рабочих органов фрезы ФА-0,76А на молотковые, а у дисковых - заменой технологии подрезки сорняков на технологию окучивания и разокучивания, чередование которых должно начинаться с осеннего окучивания ряда и весеннего его разокучивания. В роли молотковых рабочих органов использовались цепные шлейфы, смонтированные на фланцах барабанов фрез по спиралям четырёхзаходной схемы с провисанием от центробежных сил по форме цепной линии в пределах внешних параметров фрезбарабанов. Спиральное закрепление цепных шлейфов позволило решить проблему управления движением в ряд или из ряда, сбивающегося до глубины 0,03 м цепями слоя почвы с прорастающими сорняками. Цепные рабочие органы на фрезах ФА-0,76А позволили распространить их внедрение на каменистых почвах [97]. Выносной нож на секции культиватора КСГ-5 заменён аналогичным имеющемуся у ФА-0,76А цепным фрезбарабаном с гидроприводом. Для внесения удобрений в корнеобитаемый горизонт (глубина 0,30 ... 0,50 м) рыхлящие рабочие органы заменены игольчатым колесом, а твёрдые удобрения - на жидкие минеральные [37, 40, 45, 47, 50, 52, 61, 63, 66]. При внесении растворов в зону ряда игольчатое колесо самоустанавливается по изоплоскостям твёрдости пахотного горизонта (рис. 15.1) [114], а при внесении в междурядьях игольчатое колесо устанавливается за рыхлящим рабочим органом глубже его хода на 0,20 ... 0,25 м между экранами, не допускающими контакта раствора с почвой пахотного горизонта (рис. 15.2) [110]. | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | Рис. 15. Рабочие органы для внесения растворов минеральных удобрений в корнеобитаемый горизонт: 1) зоны ряда; 2) междурядья Базовой машиной для этих рабочих органов является любой прицепной Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 |
ИНТЕРЕСНОЕ | |||
|