CC BY
32
УДК 631.3:634.1:6311.037
ОБОСНОВАНИЕ И РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ И РЕЖИМОВ РАБОТЫ МАШИНЫ ДЛЯ РАСКРЫТИЯ КОРНЕВОЙ СИСТЕМЫ ОТВОДКОВ КЛОНОВЫХ ПОДВОЕВ ЯБЛОНИ
В. Г. БРОСАЛИН, кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник М. И. МЕРКУЛОВ, инженер ВНИИС им. И.В. Мичурина К.А. МАНАЕНКОВ, кандидат технических наук, доцент
Мичуринский ГАУ E-mail: vniis@pochta.ru
Резюме. Дано описание рабочего процесса раскрытия корневой системы перед отделением отводков в маточнике клоновых подвоев яблони, приведено научное обоснование основных параметров и кинематических режимов рабочих органов машины для осуществления этого процесса.
Ключевые слова: маточники клоновых подвоев, садовые машины, разокучиватели маточников.
Механизация работ при производстве посадочного материала плодовых культур, в том числе на клоновых подвоях, — актуальная задача современного садоводства [1, 2].
Цель наших исследований — разработка машины для раскрытия корневой системы вегетативно размножаемых подвоев яблони перед их отделением от маточных растений. Задача -- обосновать параметры и кинематические режимы новой машины [3], содержащей отпашники и установленные последовательно за ними роторы, снабженные лопастями с эластичными элементами, обеспечивающими очистку корней от субстрата укрывного вала.
В работе каждая лопасть вращающегося ротора (рис. 1) сгребает субстрат бровки укрывного вала с площади, ограниченной двумя конгруэнтными трохоидами, смещенными в направлении поступательной скорости машины |4, 5].
(1)
Параметрические уравнения крайней точки лопасти, вращающейся вокруг центра Ос постоянной угловой скоростью и одновременно перемещающейся в направлении оси х.
\х\ -Ь М1 + Лятю? у{ - ЯсоъШ *
где (о — частота вращения ротора, с1; ьм — поступательная скорость машины, м/с; Я — радиус ротора, м; г — время поворота ротора от начала отсчета, с.
Абсолютная скорость крайней точки лопасти § =' = +(&/*)' * Так как *1 /л =#*+*»>■соею*
и 4у11^ = -Ко>' зшшГ,то:
=л/л2ео2'С08шГ+^л2 . №
Известно [4, 5], что основные параметры роторных рабочих органов связаны уравнением
с^=Мм/<огу (3)
где; с — подача на лопасть в направлении поступательной скорости машины, м; I — число лопастей на роторе, шт.
Ориентировочно, толщина срезаемой стружки при повороте лопасти на угол Ы составляет с'=с ■ Бтси/, а с учетом (3):
с = Ьгдм ятш/юг. (4)
Одновременно в работе может участвовать т/2 лопастей. При этом суммарная толщина стружки будет равна [6]
С =
2л&
0)2
---1
sin <р + ^ sin І(Р - pi)
(5)
где С — суммарная толщина стружки, м,<р — угол поворота ротора, 2л/?><р>0 (<р=о)()\ (3 — угол между соседними лопастями, рад; i —- номер лопасти.
При сгребании субстрат постепенно скапливается впереди лопасти в виде порций, первые из которых прочно сцепляются с ней, а последующие удерживаются силами трения. На первом этапе происходит разрушение укрывного вала, сгруживание субстрата, в виде так называемой призмы волочения [7], и вынос его за пределы укрывного вала.
Ориентировочно призму волочения субстрата перед лопастью можно принять в виде четверти конуса с образующей, расположенной под углом естественного откоса к основанию почвенного вала (рис. 2).
Текущее значение радиуса основания конуса в призме волочения [2]:
Rn = ijukpCH^Ril - cosg>/)/jt • tgh ,
(6)
где Яп — радиус основания конуса призмы волочения, м; кр — коэффициент разрыхления почвы (субстрата) в призме волочения (Л =1,10... 1,35 [7]); Яу — средняя высота укрывного вала, м; е ~ угол наклона образующей конуса, град (е ~ 50°[4]).
Максимальный объем субстрата накапливается к моменту выхода граблины с укрывного вала, поэтому:
ЛГ=#к,С„Н„В/я%2е, (7)
где — максимальный радиус основания конуса в призме волочения, м; В — ширина бровки укрывного вала, м.
Максимальная высота конуса из субстрата в призме волочения:
яг=*Г-^- <8>
От величины параметров К™ и зависит соответственно ширина и высота лопасти с эластичными элементами.
При сгребании субстрата укрывного вала лопасть преодолевает следующие сопротивления [4, 5, 7]:
Рл = Р^+Р2+Ру (9)
где Рл — сопротивление одной лопасти, Н; Рх — сопротивление почвы резанию, Н; Р2 — сопротивление от трения призмы волочения по подошве укрывного вала, Н; Р3 — сопротивление от отбрасывания пласта, Н.
Известно, что сопротивление почвы резанию Р, = с' *Н -к, где к — общий коэффициент сопротивления почвы резанию, Н/м2, (&=1,9...2,0 Н/см2 [4]). Поэтому, с учетом (4)
Р1 - (рі&нНфк&іпшУірг).
(Ю)
Сопротивление от трения призмы волочения по подошве укрывного вала Р2 = т-#-/, где т — масса перемещаемого субстрата, кг; ^ — ускорение свободного падения, м/с2;/— коэффициент трения субстрата о подошву укрывного вала (/==0,6 [4]). Так как масса субстрата перед лопастью в каждый момент времени составляет т—с * Н • у ■ к • (1 — соауГ), где у — объёмная масса субстрата, кг/м3 (у = 0,8 т/м3 [4]),
с=(дм ' 2гс)/тиул то текущее сопротивление от трения призмы волочения по подошве укрывного вала:
Р2 = 2л$ соя со О/а) г. (Ц)
Для нахождения Рч рекомендуют [8] вначале определить секуцдную работу А0 или мощность на отбрасывание А0 = Лр = т'#02/2, где т ’ — секундная
подача массы почвы (субстрата) на лопасть, кг/с (т1 = с'Н у&п)\ #0— скорость отбрасывания почвы, м/с; дп — скорость поступления почвы на лопасть, м/с. Затем вычислить сопротивление отбрасыванию Р = N0 /дп = с'Ну у#02/2. Учитывая (4) и приняв вместо (2) дп = д0 = а)к [5] получим:
Ръ = яъхпш/ж. (12)
Общее сопротивление лопасти, после сложения (10), (11), (12) и некоторых преобразований:
Наглядное отражение составляющих и общее сопротивление лопасти представлено на рис. 3, при условии, что ширина бровки укрывного вала равна диаметру ротора.
ставляюших от угла поворота ротора.
Производная с1Р/й<р = 0 определяет максимум функции (13) (точка Мна кривой Р^Ш), см. рис. 3),
—^м /2|со8«и/+^/К8тй)/| = 0.(14)
В уравнении (14) только выражение в фигурных скобках может быть равно нулю, то есть
к+у^оКУ /2 |соаиґ=0 /2)^§/7г),
или
откуда:
k>t)B1шX=arctg
(15)
^ - угол поворота ротора, соответствую-
где (ш{) щий Р™.
Практическое применение результатов подсчета нагрузки на лопасть отражено при определении силового воздействия рабочего органа на почвенный вал и растение [2].
Для того, чтобы вычислить момент и мощность оптимальная частота вращения ротора — а>=25 с*1,
привода ротора, нужно учесть суммарную толщину Ширина и высота каждой лопасти ротора при Н — 20
срезаемого субстрата (5): см, #=20 см и к?=1,2 составляют — Лп=140... 156 мм;
М=Р R. (16) fffi= 168... 187 мм. Нагрузка на лопасть —
где а/ — момент привода ротора. Нм; Рр — сум- Р—230...250Н, суммарная мощность на привод од-
марная нагрузка на все лопасти, Н. ного ротора (Np) не превышает 4.0 кВт.
N ~Мо), (17) Испытания опытного образца машины, изготов-
где NPp — мощность привода одного ротора, кВт. ленного в соответствии с результатами исследований,
Расчеты показывают, что при скорости движения показали её работоспособность и перспективность
машины {^=0,5...0,75 м/с с шестилопастным рото- выбранной схемы, а также подтвердили правиль-
ром при /?=25 см и подаче на одну лопасть 2...3 см ность методики расчета. •
Литература.
1. Технология закладки и возделывания маточников клоновых подвоев яблони в средней зоне садоводства РФ: рекомендации / под ред. Ю.В. Трунова — Мичуринск: Изд. МичГАУ, 2007. — 50 с.
2. Бросалин, В.Г. Воздействие рабочей щетки на почвенный вал и маточное растение вегетативно размножаемых подвоев при весеннем раскрытии / В.Г. Бросалин, К.А. Манаенков//Научные основы эффективного садоводства: труды ВНИИС им. И.В. Мичурина. — Воронеж: Кварта, 2006. — С. 533-543.
3. Пат. А01В 39/00 РФ. Устройство для раскрытия корневой системы вегетативно размножаемых подвоев/ Бросалин В. Г., Манаенков К.А. - №2335110. 2008 Бюл. №28.
4. Босой Е. С. Теория, конструкция и расчет сельскохозяйственных машин: Учебник для вузов с. -х. машиностроения / Е. С. Босой [и др.]. — Изд. 2-е, перераб. и доп. — М.: Машиностроение, 1977. — 568с.
5. Турбин, В.Г. Сельскохозяйственные машины: Теория и технологический расчет / В.Г. Турбин [и др.}. — Изд. 2-е, перераб. и доп. — Л.: Машиностроение, 1967. — 584 с.
6. Зотов, В.А. Машины для городских озеленительных хозяйств/ В.А. Зотов. М.: Машиностроение, 1978. — 203 с.
7. Рябов, Г.А. Механизация гидротехническиг работ / Г.А. Рябов, В. Б. Гантман, В.В. Суриков. М. : Колос, 1973. — 343 с.
8. Синеокое, Т.М. Теория и расчет почвообрабатывающих машин / Г.М. Синеокое, И.М. Панов. М.: Машиностроение, 1977. — 328 с.
MECHANICAL OPENING OF OFFSETS ROOTS OF APPLE CLONAL ROOTSTOCKS V.G. Brosalin, M.l. Merkulov, K.A. Manayenkov
Summary. The working process of opening the in clonal rootstock motherbed before offsets separation is described. Determination of main parameters and kinematic regimes of the machine to do this operation was given.
Keywords: a clonal rootstock motherbed, orchard machines, hiller oft in a motherbed.
УДК 631.311
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ КОМПЛЕКТОВАНИЯ МТА ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ПРОДУКЦИИ РАСТЕНИЕВОДСТВА
АА КЕМ, кандидат технических наук, зав. отделом В.Ж МИКЛАШЕВИЧ, кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник
НА ЗАРИПОВА, кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник
Д.Н. АЛГАЗИН, аспирант Сибирский НИИСХ E-mail: sibniish@bk.m
Резюме. Представлены результаты экспериментальных исследований при возделывании зерновых с применением различных машинно-тракторных агрегатов {МТА} с определением влияния способа посева, послепосевных операций и средств химизации в условиях южной лесостепи Западной Сибири. Установлено влияние послепосевной обработки почвы и внесения минеральных удобрений на урожай зерна. Приведена зависимость расчёта рационального состава МТА по критерию затрат энергии на единицу продукции.
Ключевые слова: технологическая операция, обработ-
ка почвы, посевной комплекс, посевной агрегат, посев, послепосевная обработка, ресурсосбережение.
Обеспечение высокой рентабельности сельскохозяйственных предприятий в современных условиях зависит не только от показателей валового производства. но и от рационального использования комплексов машин в соответствии с прогрессивными зональными технологиями.
Учитывая специализацию большинства хозяйств степной и лесостепной зон Западной Сибири на производстве зерновых культур и их различные финансовые возможности, учёные СибНИИСХ разработали технологии, которые отличаются способами выполнения полевых работ, набором машин и системой применения средств химизации.
Экстенсивная технология предусматривает минимальную обработку почвы, посев некондиционными (дешевыми) семенами, одну обработку гербицидами, сочетание одно-(30...40 %) и двухфазной (60...70 %) уборки. При этом урожайность не превышает 1,0... 1,2
