Совершенствование технологии уборки и разработка конструкции транспортерного подборщика – погрузчика плодов бахчевых культур

На правах рукописи

Мутулов Владимир Николаевич

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ УБОРКИ

И РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ ТРАНСПОРТЕРНОГО

ПОДБОРЩИКА – ПОГРУЗЧИКА ПЛОДОВ

БАХЧЕВЫХ КУЛЬТУР

Специальность: 05.20.01 – Технологии и средства механизации

сельского хозяйства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Волгоград - 2007 г.

Работа выполнена на кафедре «Сельскохозяйственные машины» ФГОУ ВПО «Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия» и РГУП «Сарпа»

Кетченеровского района Республики Калмыкия.

доктор технических наук, доцент

Научный руководитель:

Абезин Валентин Германович доктор технических наук, доцент

Официальные оппоненты:

Герасун Владимир Морисович кандидат технических наук Чабан Леонид Никифорович ГОУ ВПО «Калмыцкий государственный

Ведущая организация университет

Защита состоится 21 мая 2007 г. в 10 часов 15 минут на заседании диссертационного Совета Д 220.008.02 при ФГОУ ВПО «Волгоградская государст венная сельскохозяйственная академия» академии (ВГСХА) по адресу: 400002, г. Волгоград, пр. Университетский, 26, ауд. 214.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Волгоградская го сударственная сельскохозяйственная академия»

Автореферат разослан «_» 2007 г

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор сельскохозяйственных наук, профессор А.И.Ряднов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследований. Уборка плодов бахчевых культур является одной из самых трудоемких технологических операций в бахчеводстве, а затраты на ее выполнение составляют до 50% от общего объема затрат. Анализ известных кон структорских решений, результаты лабораторных и полевых испытаний экспери ментальных бахчеуборочных машин показывает, что до настоящего времени не соз дан подборщик плодов бахчевых культур на продовольственные цели для сплошной уборки, обеспечивающий минимальное их повреждение.

Повышение уровня механизации всех технологических операций при уборке плодов до 80 %, снижение удельных и ресурсных затрат требует разработки и исследования подборщика – погрузчика плодов бахчевых культур.

Исследования по теме диссертационной работы выполнялись по «Программе фундаментальных и приоритетных прикладных исследований по научному обеспе чению развития агропромышленного комплекса Российской Федерации на 2006 – 2010 гг.» Российской академии сельскохозяйственных наук.

Цель исследования. Совершенствование технологии механизированной убор ки и разработка транспортерного подборщика – погрузчика плодов бахчевых куль тур.

Объекты исследований. Объектами исследований являлись: плоды и растения бахчевых культур, технологический процесс уборки плодов на продовольственные цели, включающий подбор плодов с поверхности земли и погрузку в транспортные средства, подборщик – погрузчик плодов.

Предмет исследований. Технология уборки плодов бахчевых культур на про довольственные цели.

Методика исследований. Для достижения поставленной цели и решения акту альных задач использовались теоретические и экспериментальные методы исследо ваний.

Научная новизна заключается:

- в совершенствовании технологии механизированной уборки плодов бахчевых культур для многоцелевого использования;

- в создании и исследовании конструкции подборщика – погрузчика плодов, защищенной патентами на изобретения;

- в теоретическом и экспериментальном обосновании параметров подборщика погрузчика с учетом физико-механических свойств плодов, растений и рельефа по верхности почвы;

- в технико-экономическом обосновании технологического процесса уборки плодов с использованием разработанной конструкции подборщика - погрузчика.

Практическую ценность имеют:

1. Конструкция подборщика – погрузчика транспортерного типа.

2. Теоретическое и экспериментальное обоснование параметров и режимов ра боты подборщика – погрузчика.

3. Агротехнические требования на подборщик-погрузчик плодов для многоце левого использования.

4. Предложения по использованию машин для уборки бахчевых культур, опуб ликованных в рецензируемых журналах.

5. Рекомендации по применению подборщиков плодов бахчевых культур, пред ставленных в 4 информационных листках и вестнике АПК Волгоградской области.

Научные положения и основные результаты работы, выносимые на защи ту.

Технология уборки плодов бахчевых культур для многоцелевого использования включающая:

1. Агротехническое обоснование технологии.

2. Исследование физико-механических свойств плодов и растений.

3. Конструкцию подборщика – погрузчика плодов с обоснованием его основ ных параметров.

4. Технико-экономические показатели технологии и конструкции подборщика погрузчика.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и получили положительную оценку на научных конференциях профессорско преподавательского состава Калмыцкого государственного университета, Волго градской государственной сельскохозяйственной академии, Быковской бахчевой се лекционной опытной станции, Всероссийском институте орошаемого овощеводства и бахчеводства, Прикаспийского НИИ аридного земледелия в 2003 … 2006 годах.

Публикация результатов. По теме диссертации опубликовано 7 работ, в том числе 1 статья в издании, указанном в «Перечне … ВАК». Получено 4 положитель ных решений о выдаче патента на изобретения. Общий объем публикаций составля ет 1,6 п.л., из них 0,9 п.л. принадлежит автору.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пя ти глав, общих выводов, списка используемой литературы и приложений. Материал изложен на 130 страницах компьютерного текста, содержит 12 таблиц, 55 рисунков и 11 приложений.

Список использованной литературы включает 104 наименования из них 11 на иностранных языках.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность исследований, их практическая значимость, обоснована цель исследований сформулированы основные научные положения и основные результаты работы, выносимые на защиту.

В первой главе «Анализ состояния уровня механизации уборки плодов бахче вых культур и обоснование конструкции подборщика – погрузчика» представлены современные технологии уборки плодов бахчевых культур и конструкции экспери ментальных подборщиков. Механизацией уборки плодов бахчевых культур в разное время занимались: Гудков А.Н., Ульянов А.Ф., Листопад Г.Е., Федоров В.А., Егоров И.С., Малюков В.И., Чабан Л.Н., Цепляев А.Н., Стрекалов С.Д., Раков Е.Ю. и др. Их исследованиями установлено, что наиболее приемлемой является технология уборки плодов арбузов на продовольственные цели, включающая 2 … 3 выборочных сбора и последний сплошной сбор в конце сезона.

Сплошная уборка выполняется в два этапа. Предварительно плоды скатываются в валок валкообразователем УПВ-8, затем из валка подбираются подборщиками, конструкции которых разработаны Саратовским институтом механизации и лабора торией механизации бахчеводства Волгоградской государственной сельскохозяйст венной академии.

К недостаткам существующей технологии уборки относятся значительное травмирование плодов валкообразователем и подборщиками, отсутствие устройств для механизации отбора стандартных плодов при подборе.

При обосновании конструкции подборщика ставилась задача производить уборку плодов за один технологический цикл, включающий скатывание плодов в валок, подбор плодов из валка и погрузку в транспортные средства или контейнеры.

Известные способы и технические средства по видам рабочих органов можно классифицировать на машины непрерывного и периодического действия (рисунок 1).

Анализ приведенной классификации показывает, что по количеству воздейст вий рабочих органов на плоды, вызывающих их повреждение оптимальным вариан том является транспортерный подборщик, который не только уменьшает количество воздействий, но и изменяет характер взаимодействия рабочих органов с плодом.

На основе анализа технологических и технических решений для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Усовершенствовать технологию механизированной уборки и разработать конструкцию подборщика - погрузчика плодов бахчевых культур для многоцелевого использования.

Рисунок 1 – Классификация подборщиков плодов бахчевых культур по видам рабочих органов 1. Усовершенствовать технологию механизированной уборки и разработать конструкцию подборщика - погрузчика плодов бахчевых культур для многоцелевого использования.

2. Изучить физико-механические свойства плодов и растений бахчевых культур, необходимых для обоснования конструкции и основных параметров подборщика с использованием предлагаемой технологии механизированной уборки.

3. Провести теоретические и экспериментальные исследования подборщика – погрузчика плодов бахчевых культур с целью определения основных его кинемати ческих и конструкторских параметров.

4. Определить технико-экономические показатели усовершенствованной техно логии уборки плодов бахчевых культур с использованием разработанной конструк ции подборщика - погрузчика.

Подборщик - погрузчик (рисунок 2) в наибольшей степени отвечает требовани ям предъявляемым к подборщикам плодов бахчевых культур на продовольственные цели.

Рисунок 2 - Схема транспортерного подборщика-погрузчика 1 – трактор;

2 – навесная система;

3 – плодоподъемный контур;

4 – рама;

5 – цепной контур;

6 – звездочки;

7 лопасти;

8 – транспортерный контур;

9 – почвозацепы;

10 – планки;

11 – копирующие колеса;

12 – скатный лоток;

13 – укладчик;

14 – несущий брус;

15 – копирующие колеса;

16 – планки;

17 – несущий брус;

18 – крепление лопастей;

19 – каркас лопасти;

20 – эластичное покрытие;

21 – сетка;

22 – поперечины;

23 – навесное устройство;

24 – опорные колеса Подборщик плодов бахчевых культур работает следующим образом. При дви жении агрегата плоды, лежащие на поверхности поля, захватываются планками валкообразователя и укладываются в валок, пропускаемый между колесами трак тора. Планки 10 вкатывателя направляют их в межлопастное пространство плодо подъемного контура 3. Далее лопастями они направляются на скатный лоток 12, по которому перемещаются к укладчику 13, и подаются к месту выгрузки.

Разработанная конструкция агрегата позволяет производить подбор плодов с поверхности поля и их укладку в транспортное средство с минимальным механиче ским повреждением, при этом существенно упрощается конструкция и компоновка агрегата.

Во второй главе приведены результаты теоретических исследований по обос нованию основных конструкторских и кинематических параметров подборщика погрузчика плодов бахчевых культур.

Наиболее опасным для плодов бахчевых культур является ударное воздействие рабочих органов, в этом случае плоды ведут себя подобно упруго-вязкой среде Мак свелла (рисунок 3).

Дискретная модель такой среды представлена реологическим уравнением:

d = Е + µ n, (1) dt где: Е – модуль упругости, Н/м2;

- линейная деформация тела, м;

µn - коэффициент вязкости, Па с, равный: µn = µ1 + µ2 ;

µ1 – вязкость коры пло да, µ2 – вязкость мякоти.

Рисунок 3 - Схема упруго–вязкой среды (элемент Максвелла) Решение реологического уравнений может быть представлено в виде:

d 1 dР = + P, (2) µ Е dt dt Учитывая выражение (2) сила воздействия на плод в общем виде может быть записана t t t E P (t ) = E (t ) ( t ) exp, (3) 0 dt µ где =.

E Допустимая скорость деформирования плода в общем виде:

l n V д = 0, 65 V 0 e, (4) где V0 – начальная скорость плода в момент удара, м/с;

– некоторая постоянная характеризующая свойства плода и ударной плоскости;

- время релаксации, с.

Совместное решение двух выражений позволяет определить P(t) t EV ( e t е ).

P (t ) = (5) В окончательном виде допустимая сила удара равна:

ln EV ( e ln 1) exp Pд = 1. (6) 1 В связи со сложностью математического решения полученного выражения (6) оно выполнено с использованием программы Math-Cad и Turbo Paskal.

Угол установки планки вкатывателя к направлению движения определялся ис ходя из допустимой скорости воздействия по зависимости:

2 rn (V д ), t = arc cos 6 rn t где: rn – радиус плода, м;

t – время перемещения плода до подборщика, с.

Допустимая скорость воздействия рабочего органа на плоды бахчевых опреде лялась исходя из ранее проведенных исследований, указывающих, что механическая сила, приложенная к плоду, вызывает упругую и пластическую деформации. Вели чина ударного импульса Fdt mU = (7) mV, где: V – скорость материальной точки до удара, м/с;

U – скорость ее после уда ра, м/с;

F – сила удара, Н;

dt – бесконечно малый промежуток времени, с.

Работа, совершаемая при ударе запишется выражением:

t V а cos dt = W 1 + W 2, F (8) где: Vа – абсолютная скорость при ударе, м/с;

F – сила удара, Н;

- угол между вектором силы и скорости, град.

После некоторых преобразований получим:

t F V r dt = mk V + 0, 5 mk V r2 + W 2,, 2 (9) r где: - некоторая постоянная соотношения скоростей;

Vr – относительная скорость при ударе, м/с;

m – масса плода, кг;

k – коэффициент восстановления плода при ударе.

После преобразования получим:

1/ sin arctg gН rm (1 K ) Р т h 2 10,8 Е m exp Vq =, (10) 5, 4 m k (1 0,5 k )r m где: Рт – сила удара, Н;

h – высота конуса деформации, м;

- угол плоскости скалы вания, рад;

- некоторая постоянная, учитывающая свойства плода;

g – ускоре ние свободного падения, м/с;

Н – высота падения плода, м;

r – радиус шарика динамометрической иглы, м.

Для теоретического определения угла начала движения плода по лопасти пред ставлена схема (рисунок 4).

Рисунок 4 - Схема к определению угла начала движения плода по лопасти Х = 0 ;

F к + m 2 R cos n mg sin л m 12 rn = 0 ;

(11 ) У = 0 ;

N mg cos л + m R sin n = 0 ;

(12 ) из 2-го уравнения выражаем реакцию лопасти N и подставляем полученное значе ние в уравнение (11) N = mg cos л m 2 R sin n (13) S S cos л m 2 R sin n + m 2 R cos n mg sin л m12 rn = 0;

mg (14) rn rn Считаем, что в начале движения плода центростремительное ускорение равно 0, т.е. 1rn = 0. Тогда К к f к cos n f к sin n + cos n = 0;

(15) f sin n cos n cos n = к. (16) К к fк f к sin n cos n n = arc cos. (17) К к fк где: Кк – кинематический коэффициент.

Взаимодействие лопасти подборщика с плодом при его сходе представлено на рисунке 5.

Уравнения движения плода в проекциях на координатные оси будут представ лены в следующем виде:

Х = 0;

m R sin mg sin( ) 2 m x f к N = 0 ;

& (18) У = 0;

m R cos mg cos( ) 2 m x + N = 0 ;

& (19) Рисунок 5 - Схема взаимодействия лопасти с плодом при его сходе Из обоих уравнений можно исключить общую для них массу плода m, а также реакцию опоры N и если записать полученное выражение в общем виде, то оно бу дет представлено:

2 x + 2 f к x = 2 R (cos т sin т ) g [cos ( т ) + f sin ( т )] (20) & & Первая производная пути х по времени t, полученная из уравнения будет соот ветствовать скорости относительного движения плода по лопасти.

R (cos + f к sin ) 2 f кt g (cos т + f к sin т ) 2 f кt Х = Vr = е + е + & 2 f к 2 fк g [cos( т ) + f к sin( т ) ] (21) R (cos + f к sin ) + t 2 fк 2 fк R (cos f к sin ) g (cos т f к sin т ) 2 f к ( tc t0 ) е 2 f к ( t c t 0 ) + Vr = е + 2 fк 2 fк g [cos( т ) + f к sin( т ) ] (22) R (cos f к sin ) +.

2 fк 2 fк В третьей главе «Методика экспериментальных и теоретических исследова ний, обработка опытных данных» приведена методика исследований при обоснова нии параметров подборщика-погрузчика плодов бахчевых культур. Изучение физи ко-механических свойств плодов и плетей включало определение размерно массовых характеристик, устанавливалось влияние воздействия на плоды рабочих органов путем определения прочности при статической нагрузке и изучением харак теристики ударного импульса на плод. При этом для теоретического исследования ударных нагрузок разработана и использована программа Math-Cad. Взаимодейст вие рабочих органов с плодами требует определения коэффициентов трения качения и скольжения по различным материалам, а также прочности связи плодов с плетью и плетей с почвой.

Определение основных параметров вкатывателя и плодоподъемного контура устанавливалось в зависимости от диаметра плода, а их оптимизация проводилась с использованием многофакторного эксперимента.

Лабораторные и полевые исследования проводились в течение 2002 … 2006 гг. в РГУП «Сарпа», лаборатории кафедры «Сельскохозяйственные машины» ВГСХА и на полях Кетченеровского района РК.

При изучении физико-механических свойств плодов и плетей бахчевых культур использовалась методика, разработанная ВИСХом и лабораторией механизации бахчеводства.

Теоретические исследования выполнялись с использованием математического аппарата дифференциального и интегрального исчислений, а также положения тео ретической механики и сопротивления материалов.

В четвертой главе «Результаты экспериментальных исследований» представ лена размерно-весовая характеристика плодов, показатели трения плодов по почве и конструкторским материалам, сопротивление плодов перекатыванию и сдвигу по почве, прочностные показатели плетей и их связей с плодами и почвой, сопротивле ние плодов статическим нагрузкам, а также влияние ударных нагрузок на повреж даемость плодов, экспериментально обоснованы параметры подборщика.

Размерно-весовые характеристики плодов арбузов сортов Холодок, Быковский 22 и Роза Юго – Востока изменяются в широких пределах, что необходимо учиты вать при обосновании параметров подборщика-погрузчика. Коэффициент вариации данных по некоторым сортам составляет 37 … 45 %. Наиболее широкое варьирова ние плодов наблюдается в весовом отношении у сорта Холодок, индивидуальный вес которых варьирует от 1,3 кг до 11 кг. Показатели трения плодов по почве и кон структорским материалам необходимы для обоснования параметров валкообразова теля и вкатывателя, рабочие поверхности которых должны обладать минимальным коэффициентом трения и обеспечивать перемещение плодов к плодоподъемному контуру перекатыванием без их травмирования.

Коэффициенты трения скольжения по почве у всех плодов арбузов имеют при мерно одинаковую величину.

Сопротивление плодов перекатыванию и сдвигу по почве выражается прямоли нейными зависимостями (рисунок 6). Зависимость усилия перемещения по почве сдвигом определяется эмпирическим уравнением F = 0,67 G + 0,101, а перекатыванием F = 0,14 G + 0,268, где G – вес плодов.

Прочностные показатели плетей и их связей с плодами и почвой в значительной степени влияют на качество уборки бахчевых культур.

Рисунок 6 - Зависимости усилия перемещения по почве от массы плода Установлено, что прочность плетей на разрыв несколько меньше прочности связи плодоножки с плодом, но значительно превосходит прочность связи плодо ножки с плетью, кроме того, она в 2 раза меньше прочности связи стеблей с почвой.

Поэтому при механическом воздействии плоды отделяются от плети с плодоножкой.

Статическим деформациям сжатия плоды бахчевых культур создают значи тельные сопротивления.

Закономерности распространения пластической деформации при допустимом статическом воздействии на плод представляют прямолинейные зависимости увели чения глубины пластической деформации от силы сжатия.

Критические значения силы сжатия находятся в пределах 1000 … 1500 Н в за висимости от толщины коры.

Воздействие движущегося рабочего органа на плод, который находится в покое, вызывает в точке встречи ударный импульс.

Глубина распространения пластической деформации при ударе зависит от фи зико-механических свойств плодов и скорости удара (рисунок 7). Если пластическая деформация распространилась на всю глубину коры, то плод считается поврежден ным из-за нарушения структуры мякоти.

На основании результатов проведенных исследований, можно определять ско рость воздействия рабочих органов и судить о повреждаемости плодов на этих ско ростях.

ХОЛОДОК Рисунок 7 - Зависимость глубины распространения пластической деформации при ударе Результаты экспериментальных исследований по обоснованию параметров под борщика – погрузчика позволяют установить зависимости повреждаемости плодов от параметров валкообразователя, вкатывателя и плодоподъемного контура.

Результаты этих исследований представлены на графике (рисунок 8).

Установлено, что с увеличением ширины плодосдвигающей планки более 25 см повреждаемость плодов не изменяется, а с уменьшением высоты ее установки над поверхностью почвы уменьшается повреждаемость плодов, но при этом происходит захват растительных остатков (сорняков, плетей и т.д.) и частично почвы.

Анализом работы плодосдвигающей планки на плоды установлено, что при из менении ее угла наклона к поверхности почвы возникает вертикальная составляю щая Рb, которая уменьшает силу взаимодействия плода с почвой и снижает повреж дение плодов. По результатам проведенного исследования установлено, что угол ус тановки планки к поверхности почвы должен быть равен 700. Угол установки пло досдвигающей планки к направлению движения обеспечивает боковое (поперечное) перемещение, при этом величина перемещения плодов в направлении движения подборщика – погрузчика должна быть минимальной, что позволит снизить повре ждаемость плодов.

По результатам проведенного исследования определен оптимальный угол уста новки планки к направлению движения, который находится в пределах от 40 до в зависимости от состояния поверхности поля.

Длина плодосдвигающей планки определяет условие копирования рельефа поч вы и соответственно возможное воздействие планки на плод.

Построенная по результатам исследований зависимость повреждаемости пло дов от длины плодосдвигающей планки показывает, что для выровненных полей, характерных для Калмыкии, длина планки может быть равна 0,8 м.

Безударная подача плодов на плодоподъемный контур без их сгруживания и повреждения обеспечивается шириной зоны вкатывания В подборщика, представ ляющей собой расстояние между осями нижних обводных звездочек цепного конту ра подборщика погрузчика (рисунок 2).

При подаче плодов на плодоподъемный контур от вкатывателя их скорость из меняется как по величине так и по направлению. При этом плод ударяется о лопасть плодоподъемного контура. Для снижения величины удара лопасть покрыта эластич ным материалом, а между полками каркаса натянута сетка. Основное повреждение плодов происходит из-за их соударения в зоне вкатывания, для исключения этого явления ширина зоны вкатывания должна обеспечивать свободное прохождение плодов на плодоподъемный контур.

По результатам проведенного исследования установлены зависимости повреж даемости плодов от ширины плодоподъемного контура, высоты лопастей плодо подъемного контура, шага лопастей, ширины зоны выгрузки (рисунок 8).

При недостаточной ширине плодоподъемного контура, не обеспечивающей размещение максимальных по размеру подбираемых плодов их повреждение суще ственно возрастает.

Все перечисленные параметры зависят от размера подбираемых плодов и могут определяться из установленных соотношений, по которым предлагается порядок (последовательность) определения параметров подборщика – погрузчика.

Ширина плодосдвигающей планки b=1,34dср;

высота установки плодосдвигаю щей планки над поверхностью почвы h = 0,23dср;

угол установки плодосдвигающей d ср планки к поверхности почвы ;

угол установки плодосдвигающей планки к tg = 8, направлению движения =450;

длина плодосдвигающей планки l=3,57dср;

ширина зоны вкатывания В=8dср;

ширина плодоподъемного контура Е=2,7dср;

шаг лопастей t=2,2dср;

высота лопастей М=2,2dср;

ширина зоны выгрузки С=4,5 dср.

V М высота лопастей шаг лопастей t ширина плодоподъемного контура Е C ширина зоны выгрузки 6 ширина зоны вкатывания B 40 50 100 110 120 130 160 170 180 мм 30 60 70 80 90 140 Рисунок 8 - Зависимости повреждаемости плодов от параметров плодоподъемного контура Поскольку на повреждение плодов влияют многие факторы, то для определения оптимальных параметров вкатывателя и плодоподъемного контура проводился мно гофакторный эксперимент по плану Рехтшафнера. По его результатам получены уравнения регрессии, представленные в виде полинома второго порядка. Уравнения регрессии в кодированном виде полученные по результатам расчета коэффициентов:

а) повреждение плодов планкой вкатывателя:

Уn = 2,02 + 0,03Х1 + 0,16Х2 + 0,18Х3 + 0,06Х4 - 0,03Х1Х2 - 0,03Х1Х3 - 0,03Х1Х4 + + 0,12Х2Х3 - 0,08Х2Х4 - 0,08Х3Х4 + 0,95 Х 12 + 1,32 Х 2 + 1,29 Х 3 + 0,92 Х 2 ;

(23) 2 б) повреждение плодов плодоподъемным контуром:

Ук = 1,59 + 0,13Х1 + 0,18Х2 + 0,13Х3 + 0,13Х4 - 0,28Х1Х2 - 0,04Х1Х3 - 0,31Х1Х4 + + 0,14Х2Х3 + 0,14Х2Х4 + 0,12Х3Х4 + 1,07 Х 12 + 1,02 Х 2 + 1,07 Х 3 + + 0,87 Х 2. (24) 2 Судя по значениям коэффициентов в уравнениях регрессии наибольшее влия ние на повреждение плодов планкой вкатывателя оказывают второй (угол установки планки к направлению движения) и третий (ширина планки вкатывателя) факторы.

Это подтверждают и коэффициенты от парных взаимодействий.

При работе плодоподъемного контура большее влияние на повреждение оказы вает длина плодоприемной части контура (Х2), а от парных взаимодействий ширина плодоприемного контура и шаг лопастей.

Оптимальные значения исследуемых факторов:

а) для планки вкатывателя: высота над поверхностью почвы Х1=0,05м;

угол ус тановки – Х2 = 420;

ширина – Х3=0,3м;

длина Х4=0,8м;

б) для плодоподъемного контура: ширина Х1=0,48м;

ширина зоны вкатывателя – Х2 = 1,15м;

ширина зоны выгрузки – Х3=0,87м;

шаг лопастей Х4=0,5м.

Суммарная величина повреждения плодов при оптимальных параметрах У = 3,57%, что не превышает значений (5 %) рекомендованных агротребованиями.

В пятой главе определены основные экономические показатели при механизи рованной уборке арбузов.

Для их сравнения представлены технические характеристики существующих машин и предлагаемого транспортерного подборщика – погрузчика.

Установлено, что при использовании разработанного подборщика – погрузчика экономия трудозатрат на тонну продукции составит 1,58 чел.ч/т, а производитель ность труда по сравнению с ручной уборкой увеличивается в 27,3 раза.

Срок окупаемости подборщика – погрузчика составляет два с половиной года.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ 1. По результатам анализа состояния уровня механизации уборки плодов бах чевых культур разработана классификация подборщиков по видам рабочих органов и установлены элементы, вызывающие повреждения плодов, что позволило опреде лить конструкцию транспортного подборщика-погрузчика, отвечающего агротехни ческим требованиям к подборщику на продовольственные цели.

2. Результатами теоретических исследований установлена математическая за висимость для определения допустимого усилия воздействия на плоды, скорости взаимодействия рабочих органов с плодами бахчевых культур, определяющие глу бину деформации плодов, установлена величина угла поворота лопасти, при кото рой плод начинает свое движение по ее поверхности в сторону скатного лотка, раз работана теоретическая модель определения максимальной скорости, при которой плод сходит с лопасти, а так же определена высота расположения скатного лотка при работе подборщика.

3. Результатами исследований физико – механических свойств плодов и расте ний бахчевых культур установлено, что размерно – весовые характеристики плодов арбузов сортов Холодок, Быковский 22 и Роза Юго-Востока изменяются в широких пределах, однако их параметры подчиняются закону нормального распределения.

Коэффициент вариации по размерно – весовым характеристикам плодов изменяется в пределах 37 … 45 %.

4. Сопротивление плодов перекатыванию и сдвигу по почве подчиняется пря молинейной зависимости, при этом сопротивление плодов перекатыванию в 3 … 5 раз меньше чем сдвигом.

5. Сила отрыва плода от плодоножки в 2 раза меньше чем сила отрыва стебля от корневой части растения и составляет – 30 Н. Это позволяет подборщику подавать плоды на выгрузку без плетей.

6. При взаимодействии рабочих органов с плодами наиболее опасны ударные нагрузки, поэтому воздействие на плод со скоростью превышающей 2 м/с вызывает его значительное повреждение.

7. Результатами экспериментальных исследований обоснованы параметры вал кообразователя и вкатывателя – ширина и длина плодосдвигающей планки, высота ее установки над поверхностью почвы, угол установки к поверхности почвы и на правлению движения.

Определены основные размеры плодоподъемного контура: ширина зоны вкаты вания В = 8 dср;

ширина плодоподъемного контура Е = 2,7 dср;

шаг и высота лопастей t = М =2,2 dср;

ширина зоны выгрузки С = 4,5 dср.

Определены размеры глубины плодоприемного лотка, угол наклона плодоподъ емной ветви цепного контура, расстояние между ремнями охватывающего контура.

8. По результатам многофакторного эксперимента установлены оптимальные параметры подборщика-погрузчика – высота планки вкатывателя над поверхностью почвы – 0,05 м, ширина плодоподъемного контура – 0,48 м, ширина зоны вкатыва теля – 1,15 м, ширина зоны выгрузки – 0,87 м, шаг лопастей – 0,5 м.

9. Определены основные экономические показатели при механизированной уборке арбузов.

Годовая экономия от внедрения подборщика – погрузчика составит 210531 руб., а срок окупаемости равен 2,6 лет.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ 1. Для уборки плодов бахчевых культур необходимо использовать разработан ную конструкцию подборщика – погрузчика, который обеспечивает подбор плодов с поверхности бахчевого поля без дополнительных операций, погрузку их в транс портные средства или контейнеры, травмирование плодов не превышает агротехни ческих требований на уборку, а производительность труда при этом повышается в 27 раз по сравнению с ручной уборкой.

2. Подборщик – погрузчик может применяться при уборке тыквы, при этом его дополнительного переоборудования не требуется.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК 1. Абезин, В.Г. Агрегат для подбора плодов бахчевых культур / В.Г. Абезин, А.Н.

Цепляев, В.Н. Мутулов // Тракторы и сельскохозяйственные машины. – 2006. № 10. – стр. 13 - 14.

Публикации в других изданиях 2. Мутулов, В.Н. Анализ технологий и средств уборки плодов бахчевых культур / В.Н. Мутулов, В.Г. Абезин // Современные проблемы развития АПК : Материалы научно-практической конференции. Волгогр. гос. с.-х. акад. – Волгоград, 2006. – С. 120 – 121.

3. Абезин, В.Г. Подборщик плодов бахчевых культур на продовольственные цели / В.Г. Абезин, А.Н. Цепляев, В.Н. Мутулов // Вестник АПК Волгоградской облас ти. – 2007. - № 1. – С. 19 – 20.

4. Мутулов, В.Н. Подборщик плодов бахчевых культур / В.Н. Мутулов, В.Г. Абе зин, А.Н. Цепляев // Инф. листок Волгоградского ЦНТИ № 51-011-06. – 0,22 уч.-изд. л.

5. Абезин, В.Г. Подборщик плодов бахчевых культур / В.Г. Абезин, А.Н. Цепляев, В.Н. Мутулов // Инф. листок Волгоградского ЦНТИ № 51-012-06. – 0,22 уч.-изд.

л.

6. Абезин, В.Г. Подборщик плодов бахчевых культур / В.Г. Абезин, А.Н. Цепляев, В.Н. Мутулов. // Инф. листок Волгоградского ЦНТИ № 51-017-07. – 0,20 уч.-изд. л.

7. Абезин, В.Г. Технология уборки плодов арбузов на продовольственные цели / В.Г. Абезин, В.Н. Мутулов, А.Н. Цепляев // Инф. листок Волгоградского ЦНТИ № 51-018-07. – 0,21 уч.-изд. л.

8. Абезин, В.Г. Подборщик плодов бахчевых культур / В.Г. Абезин, А.Н. Цепляев, В.Н. Мутулов, А.М. Салдаев // Решение о выдаче патента на изобретение от 04.12.2006 по заявке № 2005131774/12 от 13.10.2005.

9. Мутулов, В.Н. Подборщик плодов бахчевых культур / В.Н. Мутулов, В.Г. Абезин, А.Н. Цепляев, А.М. Салдаев // Решение о выдаче патента на изобре тение от 01.12.2006 по заявке № 2005131775/12 от 13.10.2005.

10. Абезин, В.Г. Подборщик плодов / В.Г. Абезин, В.В. Карпунин, А.Н. Цепляев, М.Н. Шапров, В.Н. Мутулов, В.Б. Немгиров // Решение о выдаче патента на изо бретение от 24.01.2007 по заявке № 2005139243/12 от 15.12.2005.

11. Абезин, В.Г. Подборщик / В.Г. Абезин, В.В. Карпунин, А.Н. Цепляев, М.Н. Ша пров, В.Н. Мутулов, В.Б. Немгиров, А.М. Салдаев // Решение о выдаче патента на изобретение от 25.02.2007 по заявке 2005140840/12 (045471) от 26.12.2005.