Методика исследования кинематических и конструкторских параметров и проведения полевых испытаний валкообразователя активного типа
М.
В. УльяновБиблиографическое описание статьи для цитирования:
Ульянов
М.
В.,
Цепляев
А.
Н. Методика исследования кинематических и конструкторских параметров и проведения полевых испытаний валкообразователя активного типа // Научно-методический электронный журнал «Концепт». –
2014. – Т. 20. – С.
2251–2255. – URL:
http://e-koncept.ru/2014/54714.htm.
Аннотация. Статья посвящена определению основных показателей и параметров качества работы валкообразователя активного типа и методике проведения полевых испытаний.
Ключевые слова:
валкообразователь активного типа, плоды некруглой формы, плодосдвигающие ребра, плетеотрывная планка, повреждение плодов, снижение ручного труда
Текст статьи
Ульянов Максим Владимирович,кандидат технических наук, доцент кафедры «Процессы и машины в АПК»ФГБОУ ВПО Волгоградский государственный аграрный университет, г. Волгоградulyanovmv@mail.ru
Цепляев Алексей Николаевич,доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заведующий кафедрой «Процессы и машины в АПК»ФГБОУ ВПО Волгоградский государственный аграрный университет, г. Волгоград
Методика исследования кинематических и конструкторских параметров и проведения полевых испытаний валкообразователя активного типа
Аннотация.Статья посвящена определениюосновныхпоказателейи параметров качества работывалкообразователя активного типа и методике проведения полевых испытаний.Ключевые слова: валкообразователь активного типа, плоды некруглой формы, плодосдвигающие ребра, плетеотрывная планка, повреждение плодов, снижение ручного труда.
В настоящее время среди возделываемых бахчевых культур тыква приобретает все большее значение, так плоды тыквы легко усваиваются и являются богатейшим источником витаминов, природных антиоксидантов и биологически активных веществ, которых нет в других продуктах. В мякоти тыквы содержится практически вся таблица Менделеева, то есть самые необходимые человеку химические элементы [1].Эти обстоятельства требуют увеличения посевных площадей и наращивания роста производства продукции бахчеводства. Однако, добиться повышения валового сбора тыквы возможно лишь с использованием комплексной механизации возделывания и, особенно, уборки плодов [2].Имеющиеся технические средства, предназначенные для уборки плодов бахчевых культур, изза высокой стоимости не находят широкого применения среди мелких производителей. Имеющиеся в нашей стране и за рубежом средства механизации уборки бахчевых имеют низкую производительность и по показателям повреждаемости плодов не отвечают основным агротребованиям. Эти факторы определяют актуальность создания и обоснования конструктивных параметров валкообразователя плодов бахчевых культур активного типа. Простота конструкции валкообразователя снижает его себестоимость и позволяет приобретать в хозяйства различных форм собственности[3]. При проведении исследований нами разработан валкообразователь плодов бахчевых культур активного типа для уборки плодов некруглой формы. Такая конструкция валкообразователя в большей степени отвечает агротехническим требованиям, предъявляемым к машинам для уборки плодов бахчевых культур. Основными из этих требований являются: повышение производительности, снижение травмирования, универсальность, простота конструкции.[4]Основными показателями качества работы валкообразователя плодов бахчевых культур активного типа являются: их повреждение, образование валка без растительных остатков. Для их определения среднеквадратического отклонения и коэффициента вариации.Показателем повреждения убираемого материала, валкообразователем активного типа в нашем случае принимаем количество плодов с явными повреждениями в процентах от общего количества убранных плодов.Запоказатель образование валка плодов бахчевых культур без растительных остатков принимаем количество плодов с плетями в процентах от общего количества убранных плодов. Изучение вышеперечисленных качественных показателей в зависимости от кинематических параметров и технологического процесса валкообразователя плодов бахчевых культур активного типа проводилось в лабораторных условиях при помощи специальной установки. Она состоит из валкообразователя активного типа и приводной тележки, которая перемещала валкообразователь (рис.1, 2).
1приводная тележка; 2параллелограмный механизм; 3вращающиеся лопасти;4ремень; 5шпулька; 6рама валкообразователя; 7плетеотрывная планка;8демультипликатор; 9электродвигатель; 10аккумуляторная батареяРисунок 1
Схема лабораторной установки
Секция валкообразователя крепилась к приводной тележке.На валкообразователь устанавливалась аккумуляторная батарея, которая подавала энергию в электродвигатель, и он приводил в движение ремни с плодосдвигающими ребрамичерез демультипликатор и ведущий вал.
Рисунок 2
Общий вид лабораторной установки валкообразователя активного типа
Одновременно с началом работы ремней приводилась в движение и приводная тележка, тем самым моделировался процесс уборки.Испытания проводились с арбузами сорта «Холодок», «Кримсон Свит» и тыквой «Волжская серая» (рис. 3; 4; 5,6) в почвенном канале.
а)
б)
в)а) арбуза «Холодок»; б) –арбуза «Кримсон Свит»; в) –тыква «Волжская серая»Рисунок 3 Общий вид лабораторной установки при исследовании взаимодействия звена валкообразователя с плодами
а)
б)
в)а) –начало взаимодействия; б) –траектории движения; в) –траектории движения с валкообразователемРисунок 4 –Траектория движения тыквы «Волжская серая» при использовании валкообразователя активного типа с изменением соотношения скоростей
а)
б)а) –в начале пути; б) –в конце путиРисунок 5 Траектория движения тыквы «Волжская серая» при использовании валкообразователя пассивного типа
Рисунок 6 –Разрушение плода тыквы «Волжская серая» при взаимодействии с валкообразователем пассивного типа
Параметры валкообразователя уточнялись при исследовании в почвенном канале кафедры «Процессы и машины в АПК» Волгоградскогогосударственногоаграрного университета. Наприводной тележке устанавливалась секция валкообразователя активного типа.При этом проверялись предварительно установленные параметры: высота установки планки, её угол по отношению к направлению движения и к поверхности почвы.Ориентировочные параметры валкообразователя определялись в лаборатории «Механизации овощеводства и бахчеводства» Волгоградского ГАУ. Для этого использовались малый и большой почвенные каналы. При проведении исследований на тележку, установленную на рельсах, навешивалась секция валкообразователя с заданными параметрами –высотой установки над поверхностью почвы, углом установки к направлению движения.В почвенном канале ВолГАУопределяли:
изменение длины пути плодов бахчевых культур в зависимости отсоотношения скоростей и угла установки секции валкообразователя. Угол установки секции менялся от 10одо 60очерез каждые 10о,изменяли скорость установки и скорость транспортерной ленты, для определения оптимальных значений при которых плоды бахчевых культур проходили наименьший путь, что способствовало наименьшей повреждаемости плодов и увеличению срока хранения. Оптимальным параметром будет тот, когда скорость установки и транспортерной ленты будут равны.
срок хранения плодов бахчевых культур в зависимости от скорости удара. После определения скорости удара на установке для определения критической скорости воздействия на плод, плоды бахчевых культур помещались в место хранения, где не оказывалось влияния климатических условий, и наблюдали за сроком их хранения, по полученным данным строился график.
срок хранения плодов бахчевых культур в зависимости от силы сжатия. Проводилось по той же методике, что и для определения срока хранения плодов в зависимости от скорости удара.В почвенном канале фиксировалась траектория движения плодов арбуза сорта «Холодок», «Кримсон Свит» и тыквой «Волжская серая».Предварительно определенные параметры принимались за базовые и окончательно устанавливались в полевых условиях.Полевые испытания проводились на экспериментальной секции валкообразователя плодов бахчевых культур активного типа (рис. 7; 8). В процессе полевых испытаний привод валкообразователя производился не от электродвигателя, а от опорного колеса через редуктор и клиноременную передачу. Валкообразователь агрегатировался с трактором МТЗ80.
а)
б)а) –перед уборкой; б) –в процессе уборкиРисунок 7 Общий вид валкообразователя активного типа при уборке плодов арбуза «Кримсон Свит»
Рисунок 8 Общий вид валкообразователя активного типа при уборке плодов тыквы «Волжская серая»
Полевые испытания были направлены на проверку теории о том, что при уборке валкообразователем активного типа будет возможным:
образование валка из плодов некруглой формы;
травмирование плодов будет минимальным;
уменьшение ручного труда;
увеличение срока хранения плодов.Для этого проводились испытания валкообразователя с арбузами и тыквой различных сортов и на полях с разной степенью засоренности сорными растениями и различным макрорельефом. При испытаниях менялось соотношение скоростей, угол установки планки валкообразователя к направлению движения, а шаг плодосдвигающих планок нами был определен в лаборатории «Механизации овощеводства и бахчеводства» Волгоградского ГАУ.В процессе проведения испытаний были определены оптимальные параметры работы валкообразователя при уборке плодов бахчевых культур, которые в дальнейшем будут рекомендованы для валкообразователей активного типа.Проводили наблюдения за сроком хранения плодов бахчевых культур убранных руками и аккуратно помещенных в зону хранения и плодов убранных валкообразователем активного типа. Срок хранения плодов убранных валкообразователем оказался на 2 дня меньше, чем у плодов убранных руками.После проведения испытаний нами была проведена обработка полученных данных и на их основе были построены кривые зависимости срока хранения плодов от скорости удараи другие.
Ссылкинаисточники1. Шапров, М.Н. Обоснование конструкции роторного подборщика для уборки плодов бахчевых культур [Текст]/ М.Н. Шапров, А.В. Седов //Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. –2013.№4(32). –С.214217.2. Седов, А.В. Повышение эффективности уборки бахчевых культур за счет применения роторного подборщика [Текст] / А.В. Седов, М.Н. Шапров// Фундаментальные проблемы технических наук: сборник статей Международной научнопрактической конференции. 19 февраля 2014г.:/отв. Ред. А.А. Сукиасян. Уфа: РИЦ БашГАУ, 2014.170 с.3. Ульянов, М.В. Результаты проведения лабораторнопроизводственных испытаний валкообразователя плодов бахчевых культур активного типа [Текст]/ М.В. Ульянов, А.В. Ульянов // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. –2011. –Вып. №3(31). –С. 98100.4. Цепляев, А.Н. Разработка современной машины для уборки плодов бахчевых культур [Текст] / А.Н. Цепляев, М.В. Ульянов, А.В. Ульянов // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. –2010. –№4(20). –С. 164167.
Maxim Ulyanov Ph.D., Associate Professor of "Processes and machines in agriculture" FGBOU VPO Volgograd State Agricultural University, Volgogradulyanovmv@mail.ruAlexey Tseplyaev Doctor of Agricultural Sciences ,Professor, Head of Department " Processes and machines in agriculture" FGBOU VPO Volgograd State Agricultural University, VolgogradTechnique to study the kinematic parameters and design and field testing of active type swatherAbstract:This paper is devoted to definition of key indicators and quality parameters of the active type swather and how to conduct field trials.Keywords:rake active type, nonround fruit, plodosdvigayuschie ribs pleteotryvnaya strap, chilling injury, reducing manual labor.
Цепляев Алексей Николаевич,доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заведующий кафедрой «Процессы и машины в АПК»ФГБОУ ВПО Волгоградский государственный аграрный университет, г. Волгоград
Методика исследования кинематических и конструкторских параметров и проведения полевых испытаний валкообразователя активного типа
Аннотация.Статья посвящена определениюосновныхпоказателейи параметров качества работывалкообразователя активного типа и методике проведения полевых испытаний.Ключевые слова: валкообразователь активного типа, плоды некруглой формы, плодосдвигающие ребра, плетеотрывная планка, повреждение плодов, снижение ручного труда.
В настоящее время среди возделываемых бахчевых культур тыква приобретает все большее значение, так плоды тыквы легко усваиваются и являются богатейшим источником витаминов, природных антиоксидантов и биологически активных веществ, которых нет в других продуктах. В мякоти тыквы содержится практически вся таблица Менделеева, то есть самые необходимые человеку химические элементы [1].Эти обстоятельства требуют увеличения посевных площадей и наращивания роста производства продукции бахчеводства. Однако, добиться повышения валового сбора тыквы возможно лишь с использованием комплексной механизации возделывания и, особенно, уборки плодов [2].Имеющиеся технические средства, предназначенные для уборки плодов бахчевых культур, изза высокой стоимости не находят широкого применения среди мелких производителей. Имеющиеся в нашей стране и за рубежом средства механизации уборки бахчевых имеют низкую производительность и по показателям повреждаемости плодов не отвечают основным агротребованиям. Эти факторы определяют актуальность создания и обоснования конструктивных параметров валкообразователя плодов бахчевых культур активного типа. Простота конструкции валкообразователя снижает его себестоимость и позволяет приобретать в хозяйства различных форм собственности[3]. При проведении исследований нами разработан валкообразователь плодов бахчевых культур активного типа для уборки плодов некруглой формы. Такая конструкция валкообразователя в большей степени отвечает агротехническим требованиям, предъявляемым к машинам для уборки плодов бахчевых культур. Основными из этих требований являются: повышение производительности, снижение травмирования, универсальность, простота конструкции.[4]Основными показателями качества работы валкообразователя плодов бахчевых культур активного типа являются: их повреждение, образование валка без растительных остатков. Для их определения среднеквадратического отклонения и коэффициента вариации.Показателем повреждения убираемого материала, валкообразователем активного типа в нашем случае принимаем количество плодов с явными повреждениями в процентах от общего количества убранных плодов.Запоказатель образование валка плодов бахчевых культур без растительных остатков принимаем количество плодов с плетями в процентах от общего количества убранных плодов. Изучение вышеперечисленных качественных показателей в зависимости от кинематических параметров и технологического процесса валкообразователя плодов бахчевых культур активного типа проводилось в лабораторных условиях при помощи специальной установки. Она состоит из валкообразователя активного типа и приводной тележки, которая перемещала валкообразователь (рис.1, 2).
1приводная тележка; 2параллелограмный механизм; 3вращающиеся лопасти;4ремень; 5шпулька; 6рама валкообразователя; 7плетеотрывная планка;8демультипликатор; 9электродвигатель; 10аккумуляторная батареяРисунок 1
Схема лабораторной установки
Секция валкообразователя крепилась к приводной тележке.На валкообразователь устанавливалась аккумуляторная батарея, которая подавала энергию в электродвигатель, и он приводил в движение ремни с плодосдвигающими ребрамичерез демультипликатор и ведущий вал.
Рисунок 2
Общий вид лабораторной установки валкообразователя активного типа
Одновременно с началом работы ремней приводилась в движение и приводная тележка, тем самым моделировался процесс уборки.Испытания проводились с арбузами сорта «Холодок», «Кримсон Свит» и тыквой «Волжская серая» (рис. 3; 4; 5,6) в почвенном канале.
а)
б)
в)а) арбуза «Холодок»; б) –арбуза «Кримсон Свит»; в) –тыква «Волжская серая»Рисунок 3 Общий вид лабораторной установки при исследовании взаимодействия звена валкообразователя с плодами
а)
б)
в)а) –начало взаимодействия; б) –траектории движения; в) –траектории движения с валкообразователемРисунок 4 –Траектория движения тыквы «Волжская серая» при использовании валкообразователя активного типа с изменением соотношения скоростей
а)
б)а) –в начале пути; б) –в конце путиРисунок 5 Траектория движения тыквы «Волжская серая» при использовании валкообразователя пассивного типа
Рисунок 6 –Разрушение плода тыквы «Волжская серая» при взаимодействии с валкообразователем пассивного типа
Параметры валкообразователя уточнялись при исследовании в почвенном канале кафедры «Процессы и машины в АПК» Волгоградскогогосударственногоаграрного университета. Наприводной тележке устанавливалась секция валкообразователя активного типа.При этом проверялись предварительно установленные параметры: высота установки планки, её угол по отношению к направлению движения и к поверхности почвы.Ориентировочные параметры валкообразователя определялись в лаборатории «Механизации овощеводства и бахчеводства» Волгоградского ГАУ. Для этого использовались малый и большой почвенные каналы. При проведении исследований на тележку, установленную на рельсах, навешивалась секция валкообразователя с заданными параметрами –высотой установки над поверхностью почвы, углом установки к направлению движения.В почвенном канале ВолГАУопределяли:
изменение длины пути плодов бахчевых культур в зависимости отсоотношения скоростей и угла установки секции валкообразователя. Угол установки секции менялся от 10одо 60очерез каждые 10о,изменяли скорость установки и скорость транспортерной ленты, для определения оптимальных значений при которых плоды бахчевых культур проходили наименьший путь, что способствовало наименьшей повреждаемости плодов и увеличению срока хранения. Оптимальным параметром будет тот, когда скорость установки и транспортерной ленты будут равны.
срок хранения плодов бахчевых культур в зависимости от скорости удара. После определения скорости удара на установке для определения критической скорости воздействия на плод, плоды бахчевых культур помещались в место хранения, где не оказывалось влияния климатических условий, и наблюдали за сроком их хранения, по полученным данным строился график.
срок хранения плодов бахчевых культур в зависимости от силы сжатия. Проводилось по той же методике, что и для определения срока хранения плодов в зависимости от скорости удара.В почвенном канале фиксировалась траектория движения плодов арбуза сорта «Холодок», «Кримсон Свит» и тыквой «Волжская серая».Предварительно определенные параметры принимались за базовые и окончательно устанавливались в полевых условиях.Полевые испытания проводились на экспериментальной секции валкообразователя плодов бахчевых культур активного типа (рис. 7; 8). В процессе полевых испытаний привод валкообразователя производился не от электродвигателя, а от опорного колеса через редуктор и клиноременную передачу. Валкообразователь агрегатировался с трактором МТЗ80.
а)
б)а) –перед уборкой; б) –в процессе уборкиРисунок 7 Общий вид валкообразователя активного типа при уборке плодов арбуза «Кримсон Свит»
Рисунок 8 Общий вид валкообразователя активного типа при уборке плодов тыквы «Волжская серая»
Полевые испытания были направлены на проверку теории о том, что при уборке валкообразователем активного типа будет возможным:
образование валка из плодов некруглой формы;
травмирование плодов будет минимальным;
уменьшение ручного труда;
увеличение срока хранения плодов.Для этого проводились испытания валкообразователя с арбузами и тыквой различных сортов и на полях с разной степенью засоренности сорными растениями и различным макрорельефом. При испытаниях менялось соотношение скоростей, угол установки планки валкообразователя к направлению движения, а шаг плодосдвигающих планок нами был определен в лаборатории «Механизации овощеводства и бахчеводства» Волгоградского ГАУ.В процессе проведения испытаний были определены оптимальные параметры работы валкообразователя при уборке плодов бахчевых культур, которые в дальнейшем будут рекомендованы для валкообразователей активного типа.Проводили наблюдения за сроком хранения плодов бахчевых культур убранных руками и аккуратно помещенных в зону хранения и плодов убранных валкообразователем активного типа. Срок хранения плодов убранных валкообразователем оказался на 2 дня меньше, чем у плодов убранных руками.После проведения испытаний нами была проведена обработка полученных данных и на их основе были построены кривые зависимости срока хранения плодов от скорости удараи другие.
Ссылкинаисточники1. Шапров, М.Н. Обоснование конструкции роторного подборщика для уборки плодов бахчевых культур [Текст]/ М.Н. Шапров, А.В. Седов //Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. –2013.№4(32). –С.214217.2. Седов, А.В. Повышение эффективности уборки бахчевых культур за счет применения роторного подборщика [Текст] / А.В. Седов, М.Н. Шапров// Фундаментальные проблемы технических наук: сборник статей Международной научнопрактической конференции. 19 февраля 2014г.:/отв. Ред. А.А. Сукиасян. Уфа: РИЦ БашГАУ, 2014.170 с.3. Ульянов, М.В. Результаты проведения лабораторнопроизводственных испытаний валкообразователя плодов бахчевых культур активного типа [Текст]/ М.В. Ульянов, А.В. Ульянов // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. –2011. –Вып. №3(31). –С. 98100.4. Цепляев, А.Н. Разработка современной машины для уборки плодов бахчевых культур [Текст] / А.Н. Цепляев, М.В. Ульянов, А.В. Ульянов // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. –2010. –№4(20). –С. 164167.
Maxim Ulyanov Ph.D., Associate Professor of "Processes and machines in agriculture" FGBOU VPO Volgograd State Agricultural University, Volgogradulyanovmv@mail.ruAlexey Tseplyaev Doctor of Agricultural Sciences ,Professor, Head of Department " Processes and machines in agriculture" FGBOU VPO Volgograd State Agricultural University, VolgogradTechnique to study the kinematic parameters and design and field testing of active type swatherAbstract:This paper is devoted to definition of key indicators and quality parameters of the active type swather and how to conduct field trials.Keywords:rake active type, nonround fruit, plodosdvigayuschie ribs pleteotryvnaya strap, chilling injury, reducing manual labor.
