CC BY
3
7. Pogosyan V.M. Trends in the development of corn threshing machines // Scientific support of the agro-industrial complex: Sat. Art. on materials 72nd scientific and practical. conf. teacher according to the results of research for 2016, Krasnodar, March 29, 2017. Krasnodar: Kuban State Agrarian University named after I.T. Trubilin, 2017. S. 313-314.
8. Optimization of the main parameters of the corn seed calibrator / E.E. Samurganov, S.G. Rudnev, V.M. Pogosyan, G.E. Samurganov. Selskiy Mechanizator. 2018; 11: 14-15.
9. Kurasov V.S., Pogosyan V.M., Tsybulevsky V.V. Parameters of the corn selective roller thresher. Polythe-matic online scientific journal of Kuban State Agrarian University. 2018; 136: 1-14. https://doi.org/10.21515/1990-4665-136-001.
10. Butovchenko A.V. The use of mechanized cleaning and photoseparation of seed grain and corn cobs in modern technologies. Polythematic online scientific journal of Kuban State Agrarian University. 2017; 134: 984-994. https://doi. org/10.21515/1990-4665-134-080.
Алексей Евгеньевич Матущенко, старший преподаватель, archangel24@mail.ru, https://orcid.org/0000-0002-6727-5055
Никита Дмитриевич Кантемиров, соискатель, nikitakantemirov94@mail.ru, https://orcid.org/0000-0003-4767-163X
Alexey E. Matushchenko, senior lecturer, archangel24@mail.ru, https://orcid.org/0000-0002-6727-5055
Nikita D. Kantemirov, research worker, nikitakantemirov94@mail.ru, https://orcid.org/0000-0003-4767-163X
Вклад авторов: все авторы сделали эквивалентный вклад в подготовку публикации. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Contribution of the authors: all authors have made an equivalent contribution to the preparation of the publication. The authors declare no conflict of interests.
Статья поступила в редакцию 08.12.2022; одобрена после рецензирования 20.12.2022; принята к публикации 10.01.2023.
The article was submitted 08.12.2022; approved after reviewing 20.12.2022; accepted for publication 10.01.2023. -♦-
Научная статья УДК 631.352:634
Влияние режимов и параметров работы рабочего органа на качественные характеристики технологического процесса обрезки виноградной лозы
Пётр Ануфриевич Догода, Александр Петрович Догода, Виталий Викторович Красовский,
Энвер Шевхиевич Османов, Илья Михайлович Трофимов
Крымский федеральный университет им. В.И. Вернадского, Симферополь, Россия
Аннотация. В статье представлены методика и результаты лабораторных экспериментов по определению влияния режимов и параметров работы рабочего органа чеканщика на качественные характеристики технологического процесса обрезки виноградной лозы. Подтверждена гипотеза о возможности улучшения среза и уменьшения количества оборотов рабочего органа за счёт определения параметров рабочего органа чеканщика виноградной лозы. Описано устройство лабораторной установки. Доказано, что на качество среза непосредственное влияние оказывает изменение углов кривизны ножа и режущей поверхности. Результаты исследования показали преимущество ножа с криволинейной формой лезвия над стандартным и скошенным ножом по качеству среза на низких оборотах. Наилучшей формой ножа является спираль Архимеда.
Ключевые слова: чеканщик, лоза, ротор, лабораторная установка, ножи, побег, качество среза.
Для цитирования: Влияние режимов и параметров работы рабочего органа на качественные характеристики технологического процесса обрезки виноградной лозы / П.А. Догода, А.П. Догода, В.В. Красовский и др. // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2023. № 1 (99). С. 119 - 124.
Original article
Influence of operating modes and parameters of the working body on the qualitative characteristics of the technological process of grapevine pruning
Pyotr A. Dogoda, Alexander P. Dogoda, Vitaly V. Krasovsky, Enver Sh. Osmanov, Ilya M. Trofimov
V.I. Vernadsky Crimean Federal University, Simferopol, Russia
Abstract. The article presents the methodology and results of laboratory experiments to determine the influence of the modes and parameters of the minter's working body on the qualitative characteristics of the technological process of grapevine pruning. The hypothesis about the possibility of improving the cut and reducing the num-
ber of revolutions of the working body by determining the parameters of the working body of the vine chaser was confirmed. The device of the laboratory setup is described. It has been proven that the quality of the cut is directly affected by the change in the angles of curvature of the knife and the cutting surface. The results of the study showed the advantage of a knife with a curved blade over a standard and beveled knife in terms of cut quality at low speeds. The best form of a knife is the Archimedes spiral.
Keywords: chaser, vine, rotor, laboratory setup, knives, shoot, cut quality.
For citation: Influence of operating modes and parameters of the working body on the qualitative characteristics of the technological process of grapevine pruning / P.A. Dogoda, A.P. Dogoda, V.V. Krasovsky et al. Izvestia Orenburg State Agrarian University. 2023; 99(1): 119-124. (In Russ.).
Виноградарско-винодельческая отрасль занимает ведущее положение в экономике многих стран мира, а в некоторых районах Западной Европы, России, Северного Кавказа и других стран и регионов она является основной отраслью сельскохозяйственного производства. Поэтому усилия предприятий данной отрасли во многих странах мира направлены на улучшение качественных показателей производимого винограда и повышение конкурентоспособности производимой продукции как на внутреннем, так и на зарубежном рынках [1, 2].
Увеличение производства винограда невозможно без внедрения новых интенсивных технологий. Особое внимание при этом необходимо уделять внедрению эффективных агротехноло-гических приёмов, которые дают возможность снижения трудовых и энергетических затрат на проведение технологических операций [3].
Интенсивная технология выращивания винограда предусматривает более плотную посадку кустов на плантациях новыми скороспелыми и высокоурожайными сортами. Однако эти сорта винограда, которые в основном культивируются в Италии, Франции, Сербии и других странах юга Европы, имеют тенденцию к усиленному росту культуры.
Это в свою очередь вызывает необходимость проведения более частых и соответственно трудоёмких технологических операций чеканки в летний период.
Чеканка винограда - важный этап в уходе за виноградной лозой, представляющий собой обрезку верхней части побегов. Правильно проведённая процедура помогает повысить урожайность, ускорить рост виноградного куста, а также улучшить качество спелых гроздей. Она представляет собой удаление верхней части побегов с недоразвитыми листьями примерно на 35 - 40 см [4]. Применение этого метода приводит к ощутимым результатам: более быстрому созреванию грозди, увеличению размеров грозди и ягод, повышению плотности грозди, улучшению качества продукта - повышению сахаристости ягод, уменьшению риска заболевания лозы [3, 4].
Применение средств механизации на этой операции ограничено отсутствием необходимой отечественной сельскохозяйственной техники, которая могла бы качественно осуществлять чеканку. Применение импортных агрегатов
экономически неприемлемо из-за значительной стоимости этих машин. Основной причиной, сдерживающей выпуск отечественных машин для чеканки виноградников, что в равной мере относится и к машинам для обрезки, является отсутствие рекомендаций по разработке и изготовлению рабочих органов таких машин. Основным требованием к рабочим органам является условие качественного среза элементов кроны многолетних культур с минимальными энергетическими затратами. Наиболее энергоёмким способом резания виноградной лозы является процесс резания криволинейными ножами. При таком способе обеспечивается качественный срез без размочаливания лозы в соответствии с современными агротехническими требованиями. Вместе с тем имеет место необходимость в поиске и других принципов резания лоз и веток, которые позволили бы снизить энергоёмкость, материалоёмкость и конструктивную сложность соответствующих машин.
Материал и методы. Проведённые поисковые исследования показывают, что оптимальными угловыми скоростями вращения ножей режущих секций машины для чеканки виноградной лозы являются скорости 1400...1800 мин-1 [3, 5, 6].
Удовлетворительное качество срезов виноградной лозы при бесподпорном резании осуществляется при скоростях резания в пределах 32.42 м/с [3, 5, 6].
Лабораторные исследования по определению влияния режимов и параметров работы рабочего органа на качественные характеристики технологического процесса обрезки виноградной лозы проводились в лаборатории сельскохозяйственных машин кафедры технических систем в агробизнесе Института «Агротехнологическая академия» ФГАОУ ВО «Крымский федеральный университет им. В.И. Вернадского» [7].
Целью испытаний было подтверждение гипотезы о влиянии формы ножей, установленных на рабочем органе, на качество срезов.
Для исследований была изготовлена лабораторная установка, позволяющая определить параметры для качественного среза, создаваемого рабочим органом обрезчика (рис. 1).
Лабораторная установка состоит из рамы, электродвигателя переменного тока 220 В 2, ножа 3, регулятора напряжения 1, позволяющего регулировать обороты лабораторных ножей, с
возможностью установления противорежущих элементов 4.
Частота вращения ножа регулировалась через регулятор напряжения и фиксировалась тахометром. Конструкция лабораторной установки позволяла проводить предварительные поисковые эксперименты с возможностью установки различных типов ножей, выполнять срез лозы различного диаметра с установкой подпорной гребёнки (противореза) и без неё.
Измерение качества среза производилось при работе тремя комплектами ножей (рис. 2): стандартные ножи; ножи со скошенным лезвием под углом 45 град.; криволинейные с различным углом дуги эксцентрического круга, принимающего участие в резании, ур .
Качество обрезки лозы определяли визуально. Срезом хорошего качества считается срез, выполненный перпендикулярно или под углом к оси веток без расколов, надломов по краям или надрывов коры. Анализировали все срезы на учётных лозах.
Число учётных растений выбирали так, чтобы вышло не менее 100 замеров лоз в каждой исследуемой группе: до 5; 5 - 10; 10 - 15; 15 - 20 и более 20 мм.
Рис. 1 - Общий вид лабораторной установки:
1 - частотный преобразователь;
2 - электродвигатель переменного тока 220 В; 3 - нож, 4 - противорез
Рис. 2 - Ножи лабораторной установки:
1 - с криволинейным лезвием; 2 - со скошенным лезвием под углом 45 градусов; 3 - стандартные
При проведении эксперимента определяли зависимость между частотой вращения п - (Х1) с углом дуги эксцентрического круга, принимающего участие в резании, ур - (Х2), с целью получения качественных показателей среза виноградной лозы (у).
Методы планирования экспериментов заключались в выборе такой стратегии, которая позволит принимать обоснованные решения после каждой серии опытов. Для этого за основу были взяты известные методики планирования эксперимента [7 - 11].
В качестве метода анализа изучаемых технологических процессов и конструктивных параметров была принята математическая теория планирования эксперимента - метод построения математических моделей различных управляемых процессов, позволяющих значительно уменьшить число опытов и, следовательно, -время и средства на проведение эксперимента. Математическая модель объекта исследования обычно представляется в виде полинома (уравнения регрессии), чаще всего первой или второй степени [7, 10, 11]:
у=Ъ + Е Ъл+Е ъих1 Е ъчх), (1) '<}
где у - выборочная оценка; х1 и Xj - значение факторов; &0 - свободный член, равный выходу соответствующих факторов, указывающих влияние того или иного фактора на изучаемый объект; Ъ^ - коэффициенты регрессии соответствующих факторов, указывающие влияние того или иного фактора на изучаемый объект; Ъу - коэффициенты регрессии соответствующих факторов двойного взаимодействия; Ъи - коэффициенты регрессии соответствующих факторов квадратичного взаимодействия
[7, 12].
Такая постановка задачи позволяет оценить долю влияния каждого фактора и взаимодействие их на критерий оптимизации исследуемого процесса, что существенно важно при исследованиях сельскохозяйственных процессов и машин, когда экспериментатор ограничен во времени сезонностью работ и нестабильностью условий их проведения. Кроме того, при работе сельскохозяйственных машин действуют разнородные факторы, которые с помощью теории планирования эксперимента можно связать в единую зависимость [7].
Результаты и обсуждения. Предварительные эксперименты были направлены на подтверждение выдвинутой гипотезы о возможности улучшения среза и уменьшения количества оборотов рабочего органа за счёт изменения угла режущего элемента и установки направляющей гребёнки для подъёма обвисших лоз. Была изготовлена лабораторная установка обрезчика (рис. 3). Для
экспериментов изготовлены несколько видов ножей одинаковой толщины, одинаковой высоты, с различным профилем и различными углами кривизны (рис. 2). Целью экспериментов являлась проверка влияния формы ножа на качество среза при различном количестве оборотов рабочего органа при работе обрезчика [13].
Полученные в ходе проведённых экспериментальных исследований результаты отображены на рисунке 3.
Было установлено, что наибольший процент качественных срезов достигается при установке ножа с криволинейной формой лезвия. На остальных ножах при оборотах от 1000 до 1800 мин-1 среднее количество срезов меньше на 20 - 35 %, и только на оборотах 2000 мин-1 количество качественных срезов на всех трёх типах ножей выравнивается.
Можно сделать вывод, что криволинейный нож значительно превосходит стандартный и скошенный нож по качеству среза на низких оборотах.
На рисунке 4 показаны срезы виноградной лозы в ходе проведения лабораторных исследований.
Изменение углов кривизны ножа и режущей поверхности оказывает непосредственное влияние на качество среза на всех испытываемых оборотах. Из этого можно сделать вывод, что
факторы, закодированные под ними, влияют на процесс среза лозы разрабатываемым рабочим органом.
Для оценки влияния переменных факторов на искомый критерий количества чистых срезов проанализируем полученное уравнение регрессии в кодированных переменных [7]:
L = -0,455 + 0,017а! + 0,014Л --0,0003а? - 0,0002й2 + 0,4275аД
(2)
где а1 - угол кривизны ножа, рад;
h - частота оборотов, мин-1;
L - процент чистых срезов, %.
Нами были проведены исследования влияния угла кривизны (а^ криволинейным ножом при различной частоте вращения ножа (И) на количество чистых срезов (Ь) (рис. 5). Как видно из анализа графиков, требуемое количество чистых срезов ^ = 0,98 %) достигается при частоте вращения от 1200 мин-1 и выше. Увеличение угла кривизны а1 до некоторого значения сопровождается увеличением выходного параметра функции, но при дальнейшем увеличении угла наблюдается снижение. При этом точка перегиба кривых Ь неодинакова для различных значений частоты вращения h, что обусловлено взаимодействием двух факторов, определённых при анализе коэффициентов регрессии. Увеличение частоты вращения ведёт
стандартный «Щ» скошенный с , криволинеиыыи
Рис. 3 - Среднее значение измерений количества качественных срезов, %
Рис. 4 - Срезы лозы при различной форме ножей:
1 - срез стандартным ножом; 2 - срез ножа со скошенным лезвием; 3 - срез криволинейным ножом
Рис. 5 - Зависимость количества чистых срезов от частоты вращения и угла кривизны лезвия ножа
за собой повышение энергоёмкости. Изменение углов кривизны ножа и режущей поверхности оказывает непосредственное влияние на качество среза на всех испытываемых оборотах [7]. Согласно результатам исследований, наилучшей формой ножа является спираль Архимеда со значениями угла дуги резания ножа ур, вычисляемыми по формулам:
Тк = 1,0 рад;
ур = arcras (cos тк / cos т0), то = 0,9 рад;
Ур = 0,523 рад, где То - начальное значение угла скольжения;
Тк - конечное значение угла скольжения;
Ур - угол дуги резания ножа.
Результаты проведённых экспериментов подтверждают выдвинутые нами ранее предположения о влиянии параметров ножа рабочего органа чеканщика на качество среза и энергоёмкость процесса.
Выводы. В результате лабораторных исследований по определению влияния режимов и параметров работы рабочего органа на качественные характеристики технологического процесса
обрезки виноградной лозы было определено, что изменение углов кривизны ножа и режущей поверхности оказывает непосредственное влияние на качество среза. Было установлено, что наибольший процент качественных срезов достигается при установке ножа с криволинейной формой лезвия. Можно сделать вывод, что криволинейный нож значительно превосходит стандартный и скошенный нож по качеству среза на низких оборотах. Согласно результатам исследований, наилучшей формой ножа является спираль Архимеда.
Список источников
1. Виноградарство с основами виноделия. Ростов-на-Дону, 2003. 472 с.
2. Виноградарство России: настоящее и будущее / Е.А. Егоров, А.М. Аджиев, К.А. Серпуховитина и др. Махачкала, 2004. 440 с.
3. Виноградарство Крыма / А.П. Дикань, В.Ф. Виль-чинский, Э.А. Верновский, И.Я. Заяц. Симферополь: Бизнез-Информ, 2001. 405 с.
4. Кондря С. Биологические исследования чеканки винограда в Молдавии: автореф. дис. ... канд. биол. наук. Вильнюс, 1962. 26 с
5. Научное обоснование основных направлений развития агропромышленного комплекса Крыма / под ред. Е.В. Николаева. Симферополь: Таврия, 2004. 312 с.
6. Кулиев Г.Ю., Гумбатов В.И. Машины для измельчения виноградной лозы // Виноградарство и виноделие Молдавии. 1982. № 2. С. 46 - 48.
7. Красовский В.В. Обоснование параметров и режимов работы косилки для скашивания сидератов в междурядьях садов и виноградников: дис. ... канд. техн. наук. Симферополь, 2017. 152 с.
8. Джонсон Н.Л., Лион Ф.С. Статистика и планирование эксперимента в технике и науке. Методы обработки данных. М.: Мир, 1980. 510 с.
9. Горохов В.А. Основы экспериментальных исследований и методика их проведения: учеб. пособ. Минск: Новое знание, 2015. 655.
10. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Наука, 1976. 279 с.
11. Мельников С.В., Алешкин В.Р., Рощин П.М. Планирование эксперимента в исследованиях сельскохозяйственных процессов. Л.: Колос, 1980. 168 с.
12. Мухортова В.К. Агробиологические аспекты контурной обрезки высокоштамбовых плодоносящих виноградников Нижнего Дона: дис. ... канд. с.-х. наук. Мичуринск, 2017.
13. Догода П.А., Догода А.П., Красовский В.В. Комплекс машин, обеспечивающий экологически безопасную энергосберегающую технологию возделывания многолетних насаждений // Энергосбережение и энергоэффективность: проблемы и решения: сб. науч. труд. IX Всерос. (национал.) науч.-практич. конф. Нальчик, 2020. С. 88 - 92.
References
1. Viticulture with the basics of winemaking. Rostov-on-Don, 2003. 472 p.
2. Viticulture in Russia: present and future / E.A. Ego-rov, A.M. Adzhiev, K.A. Serpukhovitin et al. Makhachkala, 2004. 440 p.
3. Viticulture of the Crimea / A.P. Dikan, V.F. Vilchinsky, E.A. Vernovsky, I.Ya. Zayats. Simferopol: Business-Inform, 2001. 405 p.
4. Kondrya S. Biological studies of grape minting in Moldova: Abstract of the dis. ... Cand. Biol. Sci. Vilnius, 1962. 26 p.
5. Scientific substantiation of the main directions of development of the agro-industrial complex of the Crimea: ed. E.V. Nikolaeva. Simferopol: Tavria, 2004. 312 p.
6. Kuliev G.Yu., Gumbatov V.I. Machines for crushing vines. Viticulture and winemaking in Moldova. 1982; 2: 46-48.
7. Krasovsky V.V. Substantiation of the parameters and modes of operation of the mower for mowing green manure in the aisles of orchards and vineyards: dis. ... Cand. Tech. Sci. Simferopol, 2017. 152 p.
8. Johnson N.L., Lion F.S. Statistics and experiment planning in technology and science. Data processing methods. M.: Mir, 1980. 510 p.
9. Gorokhov V.A. Fundamentals of experimental research and methods of their implementation: textbook. Minsk: New knowledge, 2015. 655 p.
10. Adler Yu.P., Markova E.V., Granovsky Yu.V. Planning an experiment in the search for optimal conditions. 2nd ed., revis. and addit. M.: Nauka, 1976. 279 p.
11. Melnikov S.V., Aleshkin V.R., Roshchin P.M. Experimental planning in the study of agricultural processes. L.: Kolos, 1980. 168 p.
12. Mukhortova V.K. Agrobiological aspects of contour pruning of high-stemmed fruit-bearing vineyards of the Lower Don: Dis. ... Cand. Agr. Sci. Michurinsk, 2017.
13. Dogoda P.A., Dogoda A.P., Krasovsky V.V. A complex of machines that provides an environmentally safe energy-saving technology for the cultivation of perennial plantations // Energy saving and energy efficiency: problems and solutions. Collection of scientific papers of the IX All-Russian (national) scientific and practical conference. Nalchik, 2020. P. 88-92.
Пётр Ануфриевич Догода, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, petr.dogoda@mail.ru, https://orcid.org/0000-0003-4099-4655
Александр Петрович Догода, кандидат технических наук, доцент, gadget-09@mail.ru Виталий Викторович Красовский, кандидат технических наук, доцент, vitaliy-krasovskiy@mail.ru, https://orcid.org/0000-0002-5556-9531
Энвер Шевхиевич Османов, кандидат технических наук, enver_1984@mail.ru, https://orcid.org/0000-0002-1757-6837
Илья Михайлович Трофимов, аспирант, iliyaxz@mail.ru, https://orcid.org/0000-0002-6755-4038
Pyotr A. Dogoda, Doctor of Agriculture, Professor, petr.dogoda@mail.ru, https://orcid.org/0000-0003-4099-4655 Alexander P. Dogoda, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, gadget-09@mail.ru Vitaly V. Krasovsky, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, vitaliy-krasovskiy@mail.ru, https://orcid.org/0000-0002-5556-9531
Enver Sh. Osmanov, Candidate of Technical Sciences, enver_1984@mail.ru, https://orcid.org/0000-0002-1757-6837
Ilya M. Trofimov, postgraduate, iliyaxz@mail.ru, https://orcid.org/0000-0002-6755-4038
Вклад авторов: все авторы сделали эквивалентный вклад в подготовку публикации. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Contribution of the authors: the authors contributed equally to this article. The authors declare no conflicts of interests. Статья поступила в редакцию 23.11.2022; одобрена после рецензирования 20.12.2022; принята к публикации 10.01.2023.
The article was submitted 23.11.2022; approved after reviewing 20.12.2022; accepted for publication 10.01.2023. -♦-
Научная статья УДК 625.76
doi: 10.37670/2073-0853-2023-99-1-124-129
Повышение эффективности использования бульдозерного оборудования наземных транспортно-технологических машин при уборке снега
Эдуард Олегович Кучер, Марсель Мусавирович Ямалетдинов, Фаил Наилович Галлямов,
Шамиль Файзрахманович Нигматуллин, Арсений Александрович Козеев
Башкирский государственный аграрный университет, Уфа, Россия
Аннотация. Зимнее содержание внутрихозяйственных, межхозяйственных дорог, производственных территорий направлено на обеспечение бесперебойного безопасного движения транспортно-технологических машин и должно быть построено таким образом, чтобы максимально облегчить и удешевить зимнее содержание. Целью исследования является повышение эффективности использования бульдозерного оборудования на очистке дорог от снега путём обоснования параметров элементов рабочего органа. Проанализированы технологические свойства снежной среды. Обоснованы конструктивно-технологические параметры и разработана модель в программном комплексе Flow Vision, которая позволяет установить конструктивно-технологические параметры рабочего органа и кинематические параметры снежной среды.
