Размещено на http://www.allbest.ru/

Львівський державний аграрний університет

Обґрунтування параметрів і режимів роботи плодознімального агрегату з акумулятором енергії

05.05.11 - машини і засоби механізації сільськогосподарського виробництва

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

СЕМЕН ЯРОСЛАВ ВАСИЛЬОВИЧ

УДК 631.358:634.22

ЛЬВІВ - 2007

Дисертацією є рукопис

Робота виконана у Львівському державному аграрному університеті Міністерства аграрної політики України.

Науковий керівник: кандидат технічних наук, професор Рибарук Василь Якимович Львівський державний аграрний університет, завідувач кафедри сільськогосподарських машин.

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Дідух Володимир Федорович, Луцький державний технічний університет, директор навчально-науково-виробничого інституту неперервного навчання, професор кафедри сільськогосподарського машинобудування;

кандидат технічних наук, доцент Бондаренко Олександр Володимирович, Миколаївський державний аграрний університет, завідувач кафедри тракторів та сільськогосподарських машин.

Провідна установа: Національний аграрний університет, кафедра сільськогосподарських машин, Кабінет Міністрів України, м. Київ.

Захист відбудеться „ 22 ” червня 2007 р. о 1400 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 36.814.03 у Львівському державному аграрному університеті за адресою: 80381, Львівська обл., Жовківський р-н, м. Дубляни, вул. Володимира Великого, 1, корпус факультету механізації сільського господарства, аудиторія 34 М.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці у Львівського державного аграрного університету за адресою: 80381, Львівська обл., Жовківський р-н, м. Дубляни, вул. Володимира Великого, 1, головний корпус.

Автореферат розісланий „ 17 ” травня 2007 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Ковалишин С.Й.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Однією з головних проблем низького рівня виробництва плодово-овочевої продукції є недостатнє запровадження механізованих технологій і засобів збирання врожаю. Серійні плодознімальні агрегати вимагають певного агрофону, підготовки саду, спеціального формування штамбів та крони дерев. Зважаючи на те, що після знімання плодів з одного дерева необхідно переїжджати до іншого, актуальним постає завдання зменшення тривалості холостих (позациклових) операцій з працюючим двигуном енергетичного засобу. В садах є багаторічні насадження різних розмірно-вікових і сортових груп. Через це частина плодових дерев, особливо нижньої межі діапазону використання серійних плодозбиральних засобів, струшується на занадто жорстких режимах, що супроводжується пошкодженнями кори й кореневої системи та перевищенням енерговитрат. Водночас у верхньому діапазоні має місце неповне зняття плодів через брак потужності. За таких умов доцільно використовувати тросові струшувачі - малогабаритні, високоманеврені агрегати, що здатні передавати збурювальні зусилля як штамбам, так і плодоносним гілкам дерев.

Вибір раціональних режимів роботи плодознімального агрегату, сформованого на базі трактора класу 0,6 для дерев з широким діапазоном розмірно-масових показників можливий при позиціюванні у міжрядді таким чином, щоб послідовне знімання врожаю з чотирьох дерев здійснювалось без переїздів та за наявності в його гідроприводі додаткового джерела енергії. Інтенсивність акумулювання енергії таким джерелом залежить від його параметрів і необхідної тривалості включення та струшування - амплітуди і частоти коливань, збурювального зусилля. Тому актуальною є розробка системи акумулювання енергії гідроприводу плодознімального агрегату, адаптованої до розмірних і механічних характеристик дерев. Вирішення поставлених задач повинно ґрунтуватись на системному підході, що враховує узгоджену роботу віброзбурювача коливань струшувача, елементів гідроприводу енергетичного засобу та системи акумулювання енергії за умови забезпечення агротехнічно необхідної повноти знімання плодів.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослідження проводились відповідно до Національної тематики наукових програм “Агропродкомплекс” з розвитку плодоовочевого комплексу та відновлення садівництва, виноградарства, розсадництва й виноробної промисловості України до 2005 р., й тематичними планами науково-дослідних робіт Львівського ДАУ “Дослідження процесів механізованого збирання та внутрішньогосподарського транспортування плодів” (№0193V023627) та “Розробка, впровадження енергозберігаючих механізованих процесів, технологій і систем аграрного виробництва та технічних засобів їх реалізації” (№ держреєстрації: 0100U002333).

Мета і задачі дослідження. Мета роботи - підвищення ефективності процесу механізованого знімання плодів завдяки розширенню технологічних можливостей плодознімального агрегату, обладнаного акумулятором енергії, на основі системного обґрунтування його параметрів та режимів роботи.

Відповідно до поставленої мети сформульовано наступні задачі досліджень:

- проаналізувати технології та способи збирання плодів, а також конструкції наявних машин, агрегатів та їх робочих органів і з'ясувати недоліки;

- дослідити характеристики дерев стосовно механізації плодознімальних робіт; обґрунтувати енергоощадну технологію знімання плодів та розробити конструкцію плодознімального агрегату;

- розробити модель системи “енергетичний засіб - гідродвигун - віброзбурювач коливань - дерево” та теоретичні основи функціонування плодознімального агрегату з акумулятором енергії;

- теоретично обґрунтувати параметри та режими роботи плодознімального агрегату;

- на підставі результатів теоретичних досліджень обґрунтувати програму та методику експериментальних досліджень, виготовити експериментальний зразок, провести багатофакторний експеримент та встановити раціональні режими роботи плодознімального агрегату;

- оцінити економічну та енергетичну ефективність механізованого знімання плодознімальним агрегатом з акумулятором енергії.

Об'єкт дослідження - процес знімання плодів; дерева яблунь сортів Пепін золотистий (підщепа В9), Антор (57-490), Спартан (57-490), груш дички і напівдички; плодознімальний агрегат, сформований на базі трактора класу 0,6; система акумулювання енергії.

Предмет дослідження - залежність показників ефективності процесу знімання плодів від параметрів та режимів роботи плодознімального агрегату з акумулятором енергії, а також системний взаємовплив характеристик його складових.

Методи дослідження. Процес механізованого знімання плодів досліджувався шляхом теоретичного аналізу й експериментів, що виконувались в польових і лабораторних умовах з використанням стандартної вимірювальної апаратури, виготовлених пристроїв з динамічним моделюванням системи “енергетичний засіб - гідродвигун - віброзбурювач коливань - дерево” на ПЕОМ. В основу теоретичних досліджень покладено математичне моделювання роботи системи “енергетичний засіб - гідродвигун - віброзбурювач коливань - дерево” з розв'язком диференціальних рівнянь чисельним методом. Експериментальні дослідження базувались на системному підході, використовувались методи фотохронометражу, структурного аналізу та синтезу, статистичного опрацювання інформації, графічного моделювання.

Наукова новизна одержаних результатів: вперше розроблено технологію енергоощадного збирання плодів за допомогою плодознімального агрегату, обладнаного системою акумулювання енергії, з позиціюванням біля чотирьох дерев, а також обґрунтовано його конструктивно-режимні параметри; вперше змодельовано процес знімання плодів, що системно враховує параметри та характеристики гідроприводу енергетичного засобу, віброударного збурювача коливань та плодових дерев, зведена маса яких змінюється; вперше отримані залежності режимів роботи віброзбурювача коливань від параметрів плодознімального агрегату з акумулятором енергії та характеристик багаторічних насаджень; удосконалено математичну модель пневмогідроакумулятора (ПГА) в системі “енергетичний засіб - гідродвигун - віброзбурювач коливань - дерево”; отримали подальший розвиток методичні засади визначення характеристик багаторічних насаджень і показника політропи процесу розширення газу пневмогідроакумулятора плодознімального агрегату.

Практичне значення одержаних результатів: розроблена енергоощадна технологія механізованого знімання плодів струшуванням та плодознімальний агрегат, в якому реалізується адаптування режиму роботи гідроприводу віброзбурювача коливань до фізико-механічних властивостей дерев. Запропоновано номограму вибору режимів роботи системи “енергетичний засіб - гідродвигун - віброзбурювач коливань - дерево” для різних розмірно-масових груп дерев.

Основні результати роботи схвалені й прийняті до впровадження комісіями Львівської дослідної станції садівництва УААН та Львівської державної зональної машиновипробувальної станції.

Особистий внесок здобувача. Основні результати роботи автором отримано самостійно; у наукових працях, що опубліковані у співавторстві, здобувачеві, зокрема, належать: обґрунтування конструкції та схема гідроприводу тросового струшувача із акумулювання енергії і попередній розрахунок її параметрів [1]; розробка методики та створення стенда для дослідження гідроприводу [2]; розробка удосконалених структурної та конструктивної схем плодознімального засобу, аналіз закономірностей зміни тиску й подачі робочої рідини [3, 10, 11]; обґрунтування структури та розробка циклограми процесу знімання плодів, опрацювання результатів господарських випробувань [5, 13]; розробка схеми та аналіз роботи гідроприводу тросового струшувача з автоматизованою системою управління на всіх етапах включення [6]; удосконалення математичної моделі пневмогідроакумуляторів у гідроприводі тросового струшувача плодів [8]; розробка та аналіз роботи аналітичної моделі підсистеми “гідродвигун - віброзбурювач коливань” [9]; розробка конструкторської документації та виготовлення регулятора тиску [12]; розрахунок енергетичної ефективності використання тросового струшувача плодів [17].

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертації заслуховувались, обговорювались та були схвалені на наукових конференціях і міжкафедральному семінарі Львівського ДАУ (1999-2006 рр.); міжнародній науково-практичній конференції, присвяченій пам'яті професора Євгена Храпливого “Теорія і практика розвитку агропромислового комплексу” (Львівський ДАУ, 1999 р.); міжнародному науковому конгресі молодих вчених та студентів “Здоров'я села-здоров'я держави” (Львів-Дубляни, 2000 р.); міжнародній конференції “Аграрна освіта і наука на початку третього тисячоліття” (Львівський ДАУ, 2001 р.); міжнародній науково-практичній конференції, присвяченій 10-й річниці Конференції ООН з питань охорони навколишнього середовища та розвитку “Еколого-економічні проблеми розвитку АПК” (Львівський ДАУ, 2002 р.); ІV міжнародній науково-технічній конференції “Механізація і енергетика сільського господарства MOTROL'03” (НАУ, м. Київ, 2003 р.); міжнародній науково-практичній конференції “Агромех-2004” (Львівський ДАУ, 2004 р.); V міжнародній науково-технічній конференції “Стан і перспективи розвитку аграрної механіки”, присвяченій пам'яті академіка П.М. Василенка (Вінницький ДАУ, 2004 р.), І міжнародній науково-технічній конференції ENERGIA '2006 (Полянчик, Польща, 2006 р.), міжнародному науково-практичному форумі „Теорія і практика АПК” (Львівський ДАУ, 2006 р.).

Публікації. Результати дисертаційної роботи опубліковані в 17 статтях, з них 9 у фахових збірниках наукових праць, 4 матеріалах і тезах наукових конференцій, 4 патентах України на винаходи. Загальний обсяг опублікованих праць становить 4,94 друк. арк., частка автора в яких - 3,31 друк. арк.

Структура та обсяг роботи. Дисертація складається зі вступу, п'яти розділів, висновків, списку використаних джерел із 142 найменувань та одинадцяти додатків. Основна частина викладена на 155 сторінках машинописного тексту, містить 5 таблиць, 41 рисунок. Повний обсяг роботи становить 202 сторінки.

плодознімальний агрегат акумулятор енергія

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність теми, сформульовано її мету та задачі досліджень, визначено наукову новизну й практичну значимість роботи.

Перший розділ „Стан питання в теорії і практиці” присвячений аналізу технологій, способів та засобів збирання плодів, що базується на теоретичних і практичних дослідженнях багатьох вчених, зокрема Г.П. Варламова, М.О. Демидка, Г.А. Хайліса, А.М. Кротова, Б.Х. Кульчієва, В.В. Бичкова, О.А. Цимбала, Х.А. Хачатряна, В.А. Чернікова, Р.С. Шевчука, З.О. Гошка, Р.І. Паславського та інших. Параметри гідроприводу плодозбиральної техніки досліджували М.Г. Кваріані, П.С. Перельмутер, В.М. Івлєв.

Встановлено, що серед відомих засобів для механізованого збирання врожаю найбільшою експлуатаційною ефективністю роботи відрізняються позиційні, зокрема тросові машини віброударної дії. Виконаний аналіз показників використання плодозбиральних агрегатів показав, що в процесі знімання плодів їх низька продуктивність та збільшені енерговитрати зумовлені завищеною тривалістю позациклових операцій під час переміщення агрегату між деревами. При цьому безпосередній процес струшування триває в середньому 10,5% загального часу циклу, а ефективна потужність двигуна використовується в середньому на 20,9%.

У результаті аналізу літературних джерел і патентної інформації окреслено низку питань, які вивчені недостатньо. Насамперед це стосується організаційних характеристик механізованого збирання плодів, динаміки приводу при змінній подачі робочої рідини до порожнини гідродвигуна, взаємодії віброзбурювача коливань з деревом, зведена маса якого змінюється в процесі відокремлення плодів, відсутні достовірні і систематизовані відомості про фізико-механічні властивості окремих сортів багаторічних насаджень. Разом з цим важливим питанням є розробка системи акумулювання енергії для короткочасного підвищення потужності приводу і розширення технологічних можливостей плодознімальних агрегатів.

У другому розділі „Теоретичне обґрунтування плодознімального агрегату” обґрунтовано робочий процес знімання плодів плодознімальним агрегатом з акумулятором енергії й теоретично встановлено його параметри й режими роботи.

За механізованого знімання плодів сукупність основних елементарних операцій, пов'язаних з безпосереднім відокремленням плодів від гілочки, та додаткових - подачу машини до місця роботи (позиціювання) - визначає середню тривалість знімання плодів з одного дерева (час циклу) Тз1(п). Очевидно, що якщо з однієї позиції струшуються два дерева, то Тз1(2) є більшим, ніж аналогічний час Тз1(4), за якого з однієї позиції струшуються чотири дерева, тобто:

(1)

де Тпз, Тц - відповідно час переїзду й зупинки агрегату та тривалість безпосереднього знімання плодів з одного дерева, год.

Таким чином, позиціювання плодознімального агрегату біля чотирьох дерев уможливлює скорочення тривалості позациклових операцій. Така схема застосування струшувача має обґрунтовані переваги в зменшенні енерговитрат через агрегатування його з тракторами класу 0,6 та є головною підставою для розроблення системи акумулювання енергії (САЕ) плодознімального агрегату, яка дає змогу узгодити роботу насоса роздільно-агрегатної гідросистеми трактора і гідродвигуна приводу віброзбурювача коливань з урахуванням характеристик багаторічних насаджень і тривалості безпосереднього відокремлення плодів.

Закономірності зміни агротехнічно необхідної частоти струшування від параметрів і режимів роботи віброзбурювача коливань досліджувались на підставі розробленої двомасової моделі системи “гідродвигун - віброзбурювач коливань - дерево”, що складалася з двох маховиків, з'єднаних між собою пружними ланками, які характеризують еквівалентну крутильну жорсткість і демпфірування робочої рідини (nр, cв). Перший маховик із зведеним моментом інерції Ір імітує рухомі маси потоку рідини й елементів гідродвигуна, а другий, із зведеним моментом інерції Ізв - всі махові обертові та поступальні маси гідродвигуна, віброзбурювача коливань разом з петлею-захватом і гнучким елементом між ними й дерева. До вала гідродвигуна, кутова швидкість обертання якого щд, прикладається крутний момент Мгд, а до вала ексцентрикового механізму віброзбурювача коливань, що обертається із швидкістю щс, - момент опору Мстр на валу віброзбурювача коливань струшувача.

Для окремих елементів розробленої двомасової моделі розглядається така система диференціальних рівнянь:

(2)

де цд,ц - відповідно кут, що позначає положення вала гідродвигуна та радіуса ексцентрика відносно напрямку дії сили натягу троса, рад.

Крутний момент на валу гідродвигуна створюється силовим потоком робочої рідини, що діє на його шестерні й зумовлює обертання вала та з'єднаних з ним ланцюгової муфти 2 й ексцентрикового механізму віброзбурювача коливань 3 струшувача.

Зрівноваживши всі зусилля на ексцентричній обертовій частині віброзбурювача коливань, диференціальне рівняння обертального руху вала гідродвигуна можна подати у такому вигляді:

(3)

де P1 - тиск, що чинить маса рідини на зуби шестерні гідродвигуна, МПа; Pоп - тиск опору переміщенню шестерень гідродвигуна, МПа; R - відстань від рівнодійної сили тиску на шестер-

ню до осі обертання, м; S - площа зубів шестерні, на яку діє тиск, мм2; F - сила натягу троса, Н; r - радіус ексцентрика віброзбурювача коливань струшувача, м.

При цьому враховується умова нерозривності потоку робочої рідини:

(4)

де , Qн -відповідно подача робочої рідини від ПГА й гідронасоса, м3/хв; q0 - витрата робочої рідини гідродвигуном, м3/хв; qm - витрата робочої рідини, що споживається за один оберт гідродвигуна, м3/об; зом - об'ємний к.к.д. гідродвигуна.

Враховуючи короткочасність процесу розрядки na паралельно з'єднаних пневмогідроакумуляторів, тиск попередньої зарядки яких у момент відкриття запірного елементу перевищує тиск, створюваний потоком рідини, який подається від гідронасоса, й виходячи з припущення, що цей потік не впливає на переміщення рухомих мас, рівняння (3) розглядається без врахування втрат тиску гідронасоса на всіх ділянках гідроприводу, тобто Р1 визначається з умови:

, (5)

де Pтах - максимальний тиск у пневмогідроакумуляторах, МПа; ДPaл, ДPат, ДPдр - втрати тиску ПГА відповідно на ділянках з ламінарним, турбулентним потоком робочої рідини та на дроселі, МПа; аа, ba, bд - коефіцієнти втрат тиску робочої рідини, що надходить від пневмогідроакумуляторів на всіх ділянках з ламінарним й турбулентним потоками та на дроселі; n - показник політропи; V1mіп - мінімальний робочий об'єм одного ПГА, м3; V - робочий об'єм ПГА за тиску попередньої зарядки, м3.

Під час відкривання запірного елемента, спрацювання якого вважаємо миттєвим, відбувається розрядка ПГА в порожнину гідродвигуна, тобто маса (стовп) робочої рідини починає рух під дією прикладеної сили, величина якої визначається тиском попередньої зарядки пневмогідроакумуляторів.

На першому етапі її руху, що відповідає включенню гідроприводу віброзбурювача коливань, відбувається розгін вала гідродвигуна до агротехнічно необхідної частоти струшування дерева, тобто права частина рівняння (3) додатна:

(6)

або з врахуванням (5) і введенням позначень

та ,

будемо мати:

(7)

У даному випадку подача робочої рідини , а кутова швидкість щс вала ексцентрикового механізму:

(8)

На етапі усталеного режиму роботи гідроприводу ,

(9)

а кутова швидкість вала ексцентрикового механізму щс становитиме:

(10)

Із залежності (3) невідомою залишається сила F взаємодії між віброзбурювачем коливань струшувача й деревом. Для її знаходження побудована математична модель струшувача, зв'язана з моделлю дерева.

Тросовий віброударний струшувач, начеплений на енергетичний засіб, разом із збурювачем коливань представлені сумарною масою m2. Петля-захват у вигляді зведеної маси m1, коефіцієнтами жорсткого с1 та в'язкого св1 опорів деформуванню, взаємодіє на висоті h зі штамбом дерева, зведена до місця захвату маса якого становить m, а опір відхиленню пропорційний коефіцієнтам жорсткого с і в'язкого св опору переміщенню.

Петля-захват за допомогою троса жорсткістю ст з'єднується з віброзбурювачем коливань, елементом якого є ударний механізм з пружиною жорсткістю сп.

Після надання тросу попереднього натягу і вмикання гідроприводу на штамб починає діяти сила, зумовлена поворотом ексцентрика, тобто

(11)

де q1, q2 - відхилення у процесі коливань від положення статичної рівноваги відповідно мас петлі-захвата й енергетичного засобу, м; а1 - коефіцієнт, що враховує параметри троса та пружини під дією зусилля попереднього натягу, Н/м;

, .

Під час контакту штока ударного механізму з упорами (пружина повністю здеформована) додатково виникає ударний імпульс, а тому

(12)

де у0 - зазор в ударному механізмі віброзбурювача коливань після надання тросу попереднього натягу, м.

Внаслідок відокремлення плодів у часі струшування змінюється зведена маса дерева m, яка відображається такою закономірністю:

(13)

де m0, mк - відповідно зведена маса дерева до струшування і після знімання плодів, кг; Т0 - тривалість струшування, с.

При цьому рух окремих елементів досліджуваної системи описується наступними диференціальними рівняннями:

 (14)

Момент опору Мстр визначається на основі потужності, що затрачається на привід струшувача в усталеному режимі та на зміну швидкості коливань дерева і струшувача, із виразу

(15)

При цьому мінімальний тиск в гідросистемі приводу гідродвигуна становить:

(16)

де зm - коефіцієнт корисної дії гідродвигуна.

Через те що під час спільної подачі робочої рідини в порожнину гідродвигуна від ПГА і гідронасоса Qн перепад тиску знижувався до мінімального значення, корисна потужність на валу гідродвигуна, за якої можлива взаємодія струшувача з деревом, становить:

(17)

Мінімальний робочий об'єм па паралельно з'єднаних ПГА, за якого досягається агротехнічно необхідна частота струшування визначається з рівняння:

(18)

де Vк1 - конструктивний об'єм одного ПГА, м3.

Спільний розв'язок числовим методом Рунге-Кутта рівнянь (3)-(14) дозволив встановити режими струшування, рівнянь (15) - (18) - конкретизувати значення параметрів гідроприводу під час взаємодії тросового плодознімального агрегату, обладнаного системою акумулювання енергії, зі штамбами досліджуваних дерев.

В результаті встановлено, що необхідні прискорення коливань без надмірного вихитування штамбів досягаються за радіуса ексцентриситету r = 15 мм, зазору ?y0 = 7,92 - 22,0 мм, створюваного зусиллям F0 що дорівнює 200 - 600 Н, жорсткостей: сп= 24 кН/м, ст = 10 МН/м, св2 = 100 МНс/м та с2 = 10000 МН/м, мас т1 = 5 кг та т2 = 2000 кг. Для створення частоти струшування щса в межах 101,3 - 144,6 с-1 за тиску зарядки ПГА 12-16 МПа подача Qгд робочої рідини до порожнини гідродвигуна повинна становити (3,02 - 5,75)М10-4 м3/с, а робочий об'єм V пневмогідроакумуляторів, що відповідає мінімальному значенню щса, має бути не меншим 5,32·10-3 м3. Для яблунь, зведена маса яких т=10,16 кг, зведений коефіцієнт жорсткості с=30,44 Н/мм за максимального тиску зарядки шести однолітрових ПГА 16 МПа можна досягти прискорень штамбів 558,1 м/с2. Для цих же параметрів гідроприводу та висоти зведення 0,3 м (т=38,26 кг, с=114,59 Н/мм) можна надати штамбам яблунь прискорень =386,2 м/с2 за тривалості струшування 4 с; прискорення коливань штамбів груш зведеною масою т=17,91 кг, коефіцієнтом с=127,81 Н/мм і максимальним тиском зарядки шести паралельно з'єднаних однолітрових ПГА 16 МПа становить 473,4 м/с2. Із збільшенням діаметра штамба dc до 240 мм та зменшенням висоти прикладання збурювального зусилля h до 0,3 м і максимального тиску зарядки чотирьох ПГА до 12 МПа можна забезпечити прискорення груш =352,3 м/с2.

Обладнання гідроприводу тросового струшувача системою акумулювання енергії дозволяє отримати корисну потужність, яка реалізується на валу гідродвигуна в межах 9,03 кВт, а це в 0,83 - 1,99 раза більше порівняно з гідроприводом, гідронасос якого має робочий об'єм 10 см3 й обертається з частотою 1500 хв-1.

У третьому розділі „Методика проведення експериментальних досліджень” розроблено програму й описано методики проведення експериментальних досліджень з визначення механіко-технологічних властивостей та жорсткісно-демпфіру-вальних показників дерев і петель-захватів, лабораторних випробувань гідроприводу тросового струшувача, обладнаного системою акумулювання енергії, для отримання показника політропи розширення газу в ПГА, досліджень з підтвердження й доповнення результатів теоретичних розрахунків, а також господарських випробувань, енергетичної та економічної оцінки процесу знімання плодів за різних умов позиціювання плодознімального агрегату.

Визначення розмірів наземної частини плодових дерев і кута природного нахилу їх штамбів проводились відповідно до загальноприйнятих і розроблених методик. Дослідження зведеного коефіцієнта жорсткості штамбів та граничного кута їх відхилення базувалось на методиці планування двофакторного експерименту (незалежні змінні - діаметр і висота захоплення штамба) на трьох рівнях. Частоти власних коливань, зведена маса дерев, їх коефіцієнт демпфірування, коефіцієнти в'язкого і жорсткого опорів деформуванню петель-захватів визначались на основі методу вільних коливань.

Методика визначення середнього значення показника політропи розширення газу в пневмогідравлічних акумуляторах системи акумулювання енергії тросового струшувача полягала у дослідженні роботи розширення газу під час зміни його об'єму й тиску за певний (вибраний) проміжок часу. Під час польових випробувань плодознімального агрегату визначали прискорення й максимальну частоту струшування дерев. Економічну та енергетичну ефективність процесу збирання врожаю оцінювали на підставі хронометрування й побудови циклограм окремих елементарних операцій і порівняльної оцінки використання тросового струшувача з тракторами різних класів за різного позиціювання біля двох і чотирьох дерев.

Досліди проводили з використанням експериментального взірця плодознімального агрегату, стандартизованої вимірювальної апаратури, створених пристроїв для вимірювання природного кута нахилу штамбів дерев та лабораторних установок для визначення показника політропи й властивостей петель-захватів.

Четвертий розділ „Результати експериментальних досліджень” присвячений висвітленню результатів експериментальних досліджень процесу механізованого знімання плодів струшуванням та окремих складових системи “гідродвигун - віброзбурювач коливань - дерево”.

Дослідженнями встановлено, що основними обмежувальними показниками застосування плодознімальних агрегатів у садах є висота й кут природного нахилу штамбів, вільний простір під кронами і ширина вільного проходу в міжряддях.

Коефіцієнт жорсткості штамбів яблунь з діаметром 80-200 мм на висоті зведення 0,3 м змінюється в інтервалі 114,59-473,31 Н/мм, на висоті 0,5 м - 30,44-209,66 Н/мм. Для груш верхня межа досліджуваного показника на висоті 0,3 м сягає 117,91-734,67 Н/мм, а його значення 61,29-311,75 Н/мм відповідає висоті 1,5 м. Для яблунь з плодами й діаметром штамбів 80-200 мм друга частота вільних коливань змінюється в межах 54,73-94,37 с-1, а коефіцієнт демпфірування - 17,32-51,13 с-1; відповідно у яблунь без плодів - 56,04-96,84 с-1 та 18,12-52,23 с-1. Межі змін другої частоти вільних коливань для груш з плодами й діаметром штамбів 185-240 мм становлять 89,23-120,57 с-1, а коефіцієнта демпфірування - 48,63-69,11 с-1; у груш без плодів відповідно 93,01-122,0 с-1 та 50,18-70,93 с-1.

Встановлено, що в процесі відокремлення плодів зведена маса дерев зменшується. Максимальні значення зведеної на висоту 0,3 м маси дерев при другій частоті власних коливань спостерігаються в діапазоні 38,27-53,15 кг (яблуні з плодами) та 14,81-50,54 кг (груші з плодами); для дерев без плодів т' = 36,50-50,47 кг (яблуні) та т' = 13,63-49,36 кг (груші).

Найвищий діапазон значень коефіцієнта в'язкого (0,317-0,429 кНс/м) та найнижчий коефіцієнта жорсткого (6899,2-9210,3 кН/м) опорів деформуванню притаманний петлі-захвату, яка виготовлена з двох прогумованих еластичних стрічок товщиною 10 мм. Відповідно вказані коефіцієнти мають мінімальні (0,291-0,373 кНс/м) та максимальні (7819,6-10105,8 кН/м) межі значень у петлі-захвата, обладнаної оболонками із сипким наповнювачем.

Показник політропи розширення газу в ПГА тросового струшувача плодів коливається в межах 1,386-1,438 і залежить в основному від тиску підпору зливу та збільшується із зростанням співвідношення між тисками попередньої його зарядки й максимальним робочим.

Розроблена система акумулювання енергії, що є складовою гідроприводу віброзбурювача коливань, - це шість паралельно з'єднаних пневмогідроакумуляторів АПГ 1.16.000 мембранного типу, які під час переміщення плодознімального агрегату від одного дерева до іншого заряджаються (заповнюються) робочою рідиною.

Розподільник при цьому перекриває доступ рідини до гідродвигуна, і рідина, що забирається з місткості, подається до ПГА насосом 1 через зворотні клапани. При досягненні в системі акумулювання енергії тиску зарядки пневмогідроакумуляторів відключається насос 1 і зворотні клапани та миттєво закриваються.

Після розміщення на штамбі дерева петлі-захвата й надання тросу попереднього натягу важіль розподільника переводиться у положення, за якого робоча рідина з пневмогідроакумуляторів надходить через регулювальний дросель, відкритий зворотний клапан у напірну магістраль і живить гідродвигун. Одночасно з розподільником вмикається насос, вступаючи в роботу зразу ж після відкривання зворотного клапана із зменшенням тиску в напірній магістралі. На цьому етапі робоча рідина одночасно подається від двох джерел гідроприводу - пневмогідроакумуляторів та насоса, які сумарно забезпечують живлення гідродвигуна. Їх спільна робота триває протягом повної розрядки ПГА до мінімального тиску зарядки.

Узгоджувати параметри і вибирати режими роботи віброзбурювача коливань та гідроприводу плодознімального агрегату дозволяє номограма, побудована (рис. 5) на підставі теоретичних і експериментальних досліджень для дерев із зведеною масою 10,16 кг (І), 26,34 кг (ІІ) та 53,15 кг (ІІІ).

У першому квадранті характеристики представлені експериментально отримані закономірності зміни тиску Р та подачі Qг робочої рідини до гідродвигуна під час струшування плодів. Криві Р = f(t) відображають у спадаючому порядку тиск робочої рідини на зуби шестерень гідродвигуна, що забезпечує відповідні крутні моменти, інтерпретовані у другому квадранті залежностями Мгд = f(Р) та Мстр = f(Р). На цьому етапі система “віброзбурювач коливань - дерево” працює в усталеному і монотонно спадному режимі аж до повної розрядки ПГА (зупинки гідроприводу). У третьому квадранті представлені залежності частот щс від моменту опору струшуванню Мстр, отримані теоретично з врахуванням корисної потужності Nгд гідродвигуна. Вісь абсцис третього квадранта є віссю ординат для четвертого, в якому відображено закономірності зміни частоти щс від часу струшування.

Перевірка достовірності результатів теоретичних досліджень, отриманих внаслідок аналізу динамічної моделі системи “гідродвигун - віброзбурювач коливань - дерево”, здійснювалась за допомогою порівняльного аналізу прискорень коливань та частоти струшування штамбів дерев яблунь і груш у процесі знімання плодів під час реалізації п'ятифакторного експерименту. На підставі виконаних експериментальних досліджень встановлено основні фактори, що впливають на параметри коливань системи “гідродвигун - віброзбурювач коливань - дерево”: Х1 - конструктивний об'єм ПГА, Х2 - максимальний робочий тиск, Х3 - діаметр штамба, Х4 - висота зведення, Х5 - попередній натяг троса. Після математичної обробки результатів досліджень отримані частоти струшування штамбів яблунь щс(я) та груш щс(г) у місці захвату, які відповідають агротехнічно необхідним значенням і описуються рівняннями регресії в кодованих значеннях:

щс(я)=130,1248+1,2008Х1+11,2149Х2-0,1831Х3+0,09Х4+1,21Х5-0,8779+0,8554+

+0,5888-1,5612+1,4721+0,0325Х1Х2-0,108Х1Х3++0,0362Х1Х4+0,195Х1Х5+

+0,5425Х2Х3+0,1805Х2Х4+0,0258Х2Х5++0,0346Х3Х4+0,0675Х3Х5-0,2612Х4Х5. (19)

щс(г)=130,5695+0,9752Х1+11,7101Х2+0,016Х3-0,1473Х4+1,7287Х5-0,9157-0,0323+

+1,1343-1,599+1,2843+0,3628 Х1Х2-0,0997 Х1Х3++0,2643 Х1Х4+0,2816 Х1Х5+

+0,2747 Х2Х3+0,0101 Х2Х4+0,2059 Х2Х5-0,1434 Х3Х4-0,1066 Х3Х5+0,2378·Х4Х5 (19)

Подальший аналіз результатів експерименту проводився графічно з використанням методу двомірних перетинів при послідовному встановленні декількох незалежних факторів на фіксованій величині.

На основі аналізу експериментальних даних встановлено, що для всього інтервалу досліджуваних дерев із збільшенням максимального робочого тиску Ртах в гідроприводі й робочого об'єму V ПГА частота струшування щс(я) зростає. Так, у діапазоні тисків 12-13,5 МПа можна забезпечити частоту струшування щс(я) штамбів яблунь з діаметром 80-200 мм в межах 120,4-129,3 с-1. Для інтервалу тисків 13,5 - 15 МПа щс(я) набуває значень 129,3-136,4 с-1, а для 15-16 МПа частота струшування може сягнути максимальних значень 142,1 с-1, причому оптимальною є висота зведення h = 0,4 м, мінімальна сила попереднього натягу троса F0 = 250 Н, радіус ексцентрика віброзбурювача коливань r = 15мм. Під час знімання плодів з дерев яблунь, діаметр штамбів яких 80-130 мм та понад 180 мм, робочий об'єм V вибирається в межах 0,0048-0,006 м3. Характерною є робота плодознімального засобу на деревах з діаметрами штамбів 130-180 мм - навіть за максимального об'єму V=0,006 м3 і тиску зарядки ПГА Ртах=14 МПа щс(я) не перевищує 134,1 с-1.

Разом з тим, збільшення ексцентриситету r до 20 мм призводить до надмірних вихитувань штамбів, а його зменшення до 10 мм не забезпечує відповідних амплітудно-частотних характеристик процесу струшування; зменшення сили F0 до 200 Н спричинює надмірні коливання троса в горизонтальній площині, а створення сили F0 понад 600 Н зменшує зазор у0 і дозволяє здійснювати тільки вібраційні коливання.

Для штамбів груш з діаметром 180-240 мм в діапазоні тисків 12-13,5 МПа забезпечується частота струшування щс(г) від 119,4 до 130,4 с-1, для Ртах=13,5-15 МПа щс(г) набуває значень 130,4-136,4 с-1, а для Ртах=15-16 МПа щс(г) може сягнути максимальних значень 146,01 с-1 за умови, що на низьких висотах зведення (до 0,9 м) зусилля F0 не буде нижчим, ніж 480 Н. Під час знімання плодів з дерев, діаметр штамбів яких 180-200 мм та понад 220 мм частота щс(г) не перевищує 141,2 с-1 (V = 0,0051-0,006 м3). При цьому для всього інтервалу діаметрів досліджуваних дерев груш необхідно, щоб для висот зведення zк=0,6-1,3 м мінімальне значення корисного об'єму становило 0,004 - 0,0058 м3, а у діапазонах прикладання F0 на висотах 1,3-1,5 м Vк має бути рівним 0,006 м3.

Режими коливань, отримані експериментальним шляхом, відрізняються від розрахованих на основі математичної моделі в межах 6,3 - 9,2 %, що підтверджує достовірність висновків, зроблених у теоретичному розділі роботи.

У п'ятому розділі „Польові випробування та економічна ефективність впровадження плодознімального агрегату з акумулятором енергії” подано результати досліджень процесу знімання плодів плодознімальним агрегатом із системою акумулювання енергії в умовах господарства та виконано економічну й енергетичну оцінку його використання.

У результаті знімання плодів побудовано циклограму, яка дозволяє встановити тривалість окремих елементарних операцій процесу та мінімально можливий час між послідовними включеннями ПГА ТЗТаmin, що становить 43 с.

Завдяки скороченню середньої тривалості знімання плодів з одного дерева до 0,91 хв, вдалося підвищити продуктивність модернізованого плодознімального агрегату до 0,063 - 0,069 га/год, що в середньому на 27,13% більше, ніж при використанні базової моделі тросового струшувача, та зменшити сукупні затрати енергії до 49,7%.

Річний економічний ефект від використання плодознімального агрегату з системою акумулювання енергії в садах зі схемою садіння 3Ч5 і за умови його позиціювання біля двох дерев становить 8344,17 грн., а у випадку послідовного знімання врожаю з чотирьох дерев без переїзду агрегату - 10184,74 грн.

ВИСНОВКИ

У дисертації наведено обґрунтування енергоощадного знімання плодів і нове вирішення науково-прикладної задачі, що полягає у підвищенні ефективності механізованого збирання врожаю плодознімальним агрегатом з акумулятором енергії, на підставі системного розкриття впливу параметрів і режимів роботи плодознімального агрегату на енергомісткість процесу. З огляду на це, запропоновано технологію збирання, що уможливлює зменшення тривалості позациклових операцій, та є головною підставою створення конструкції системи акумулювання енергії, режим роботи якої підпорядковується закономірності опадання плодів широкого діапазону розмірних груп багаторічних насаджень.

Проведений структурно-схемний аналіз та синтез технологій, способів і засобів знімання плодів дозволив обґрунтувати енергоощадну технологію та структурну і конструктивну схеми плодознімального агрегату на базі енергетичного засобу класу 0,6. Доведено, що основними параметрами модернізованого плодознімального агрегату є: радіус ексцентрика віброзбурювача коливань, зазор між упорами та бойком ударного механізму, зусилля попереднього натягу троса, потужність та крутний момент, реалізований на валу гідродвигуна, робочий тиск у гідросистемі, об'єм ПГА; режимами роботи є: середня тривалість знімання плодів з одного дерева, час зарядки пневмогідроакумуляторів робочою рідиною, частота коливань та лінійні прискорення штамбів.

У результаті розв'язку числовим методом рівнянь (2) - (14), що описують роботу моделі системи “гідродвигун - віброзбурювач коливань - дерево”, встановлено максимально можливу частоту струшування (щса = 101,3 - 144,6 с-1) та лінійні прискорення штамбів (=386,2 - 558,1м/с2) за радіуса ексцентриситету r = 15 мм, зазору між упорами та бойком ударного механізму (?y0 = 7,92 - 22,0 мм), зусилля попереднього натягу троса (F0 = 200 - 600 Н). При цьому подача Qгд робочої рідини до порожнини гідродвигуна повинна становити (3,02 - 5,75)М10-4 м3/с, а корисний об'єм V пневмогідроакумуляторів має бути не меншим 5,32·10-3 м3.

Аналітичними дослідженнями встановлено, що корисна потужність (17), яка реалізується на валу гідродвигуна, підвищується до 9,03 кВт, а зменшення тиску в системі акумулювання енергії з 16 до 8,4 МПа є раціональною межею її роботи (18), причому подальше зниження тиску призводить до втрати роботоздатності струшувача (Мстр ? Мгд).

Дослідженнями і систематизацією фізико-механічних властивостей дерев виявлено вплив урожаю на зміну таких їх характеристик: друга частота вільних коливань - 54,73-94,37 с-1 (яблуні з плодами) та 56,04-96,84 с-1 (дерева без плодів); коефіцієнт демпфірування - 17,32-51,13 с-1 (яблуні з плодами) та 18,12-53,23 с-1 (без плодів), зведена маса яблунь з плодами - 10,16-53,15 кг і без плодів -10,01-52,16 кг; друга частота вільних коливань - 89,23-120,57 с-1 (груші з плодами) та 93,01-122,0 с-1 (дерева без плодів); коефіцієнт демпфірування - 48,63-69,11с-1 (груші з плодами) та 50,18-70,93 с-1 (без плодів), зведена маса груш з плодами - 7,7-50,54 кг і без плодів -7,09-49,36 кг.

На підставі експериментальних досліджень на виготовленій лабораторній установці встановлено, що найнижчий діапазон значень коефіцієнта в'язкого (0,291-0,373 кНс/м) та найвищий коефіцієнта жорсткого (7819,6-10105,8 кН/м) опорів деформуванню притаманний петлі-захвату, яка обладнана оболонками із сипким наповнювачем і рекомендується для дерев з діаметрами штамбів 80-200 мм.

Показник політропи розширення газу в ПГА тросового струшувача плодів, визначений експериментально на виготовленій лабораторній установці, коливається в межах 1,386 - 1,438 та залежить в основному від тиску підпору зливу і збільшується із зростанням співвідношення між тисками попередньої його зарядки й максимальним робочим.

На основі багатофакторного експерименту отримано регресійні залежності (19) та (20) та встановлено такі раціональні режими струшування окремих груп багаторічних насаджень: для діапазону діаметрів dc(я) штамбів яблунь 80-130 мм максимальної частоти струшування щс(я) = 144,8-145,06 с-1 можна досягти за робочого об'єму V ПГА 0,005 м3, попереднього натягу троса F0 = 600 Н і висоти зведення h = 0,4 м; для яблунь dc(я) = 130-170 мм максимальної частоти щс(я) = 143,33-143,88 с-1 досягають за V = 0,006 м3, F0 = 500 Н та h = 0,45 м; для яблунь, діаметр dc(я) штамбів яких 170-200 мм максимальна частота щс(я) змінюється в межах 142,7-143,1 с-1, якщо V = 0,006 м3, F0 = 450 Н та h = 0,5 м; для діапазону діаметрів dc(г) центральних провідників груш 180-210 мм максимальна частота щс(г) = 143,09-143,54 с-1 досягається відповідно в інтервалі зміни висот h = 0,9-1,1 м і сил F0 = 400-500 Н за V = 0,005 м3; для dc(г) = 210 - 240 мм відповідно оптимальні h = 1,1 - 1,5 м і V = 0,0058 - 0,006 м3, F0 = 600 Н забезпечать максимальну частоту щс(г) = 143,09-143,54 с-1. Такі режими струшування будуть реалізовані за робочого тиску зарядки ПГА Ртах = 16 МПа.

Розроблена гідравлічна схема приводу віброзбурювача коливань тросового струшувача із системою акумулювання енергії - паралельно з'єднані ПГА - забезпечує знімання врожаю дерев у широкому діапазоні зміни розмірних показників (діаметра й висоти штамбів), одночасно зменшуючи затрати енергії до 49,75%.

Обґрунтована технологія знімання плодів (патент України на винахід) дозволяє, завдяки скороченню середньої тривалості знімання плодів з одного дерева до 0,91 хв, підвищити продуктивність модернізованого плодознімального агрегату до 0,063-0,069 га/год, що в середньому на 27,13% більше, ніж при використанні базової моделі тросового струшувача, що агрегатується з енергетичними засобами класу 1,4.

Річний економічний ефект від використання плодознімального агрегату з акумулятором енергії в садах зі схемою садіння 3Ч5 м за умови його позиціювання біля двох дерев становить 8344,17 грн., а у випадку послідовного знімання врожаю з чотирьох дерев без переїзду - 10184,74 грн.

Основні результати досліджень з обґрунтування параметрів знімання плодів тросовим струшувачем з системою акумулювання енергії схвалені та прийняті до впровадження комісіями Львівської дослідної станції садівництва УААН, Львівської державної зональної машиновипробувальної станції.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

Шевчук Р.С., Ріпка І.І., Семен Я.В. Удосконалення тросового струшувача плодів //Сільськогосподарські машини: Зб. наук. статей /Луцький ДТУ. -Луцьк, 2000. -№6. -C. 208-211 (автором запропоновано схему гідроприводу тросового струшувача з системою акумулювання енергії та розраховано її параметри).

Семен Я.В., Шевчук Р.С., Крупич О.М. Датчик для вимірювання тиску в гідравлічних приводах струшувачів //Сільськогосподарські машини: Зб. наук. статей /Луцький ДТУ. -Луцьк, 2000. -№7. -C. 136-138 (автором запропонована методика та створено стенд для дослідження гідроприводу плодозбиральної техніки).

Семен Я.В., Рибарук В.Я., Крупич О.М. Обґрунтування структурнoї схеми плодознімального засобу струшувального типу //Вісн. Львів. держ. аграр. ун-ту: Агроінженерні дослідження. -2001. -№5. -C. 110-116 (автором запропоновані структурна та конструктивна схеми плодознімального засобу, проаналізовано закономірності зміни тиску й подачі робочої рідини).

Семен Я.В. Енергетичний аналіз процесу знімання плодів тросовим струшувачем // Вісн. Львів. держ. аграр. ун-ту: Агроінженерні дослідження. 2002. -№6. -С. 131-135.

Семен Я.В., Шевчук Р.С., Крупич О.М. Господарські дослідження процесу збирання яблук тросовим віброударним струшувачем з акумулятором енергії // Праці Таврійської держ. агротехн. академії. -Мелітополь: ТДАТА, 2002. -Вип. 7. -С. 36-43 (автором обґрунтовано структуру циклу та розроблено циклограму процесу знімання плодів, опрацьовано результати господарських випробувань).

Крупич О., Шевчук Р., Семен Я., Паславський Р. Обґрунтування гідравлічної схеми приводу тросового струшувача плодів //Механізація сільськогосподарського виробництва: Зб. наук. праць /Нац. аграр. ун-т. -К.: НАУ, 2003. -Т. 14. -С. 385-391 (автором запропоновано схему та проаналізовано роботу гідроприводу тросового струшувача з автоматизованою системою управління на всіх етапах включення і виокремлено систему акумулювання енергії).

Семен Я.В. Економічна ефективність використання тросового струшувача плодів // Вісн. Львів. держ. аграр. ун-ту: Агроінженерні дослідження. -2004. -№8. -С. 88 - 96;

Шевчук Р.С., Семен Я.В. Математична модель пневмогідравлічних акумуляторів у гідроприводі тросового віброударного струшувача плодів Вісн. Львів. держ. аграр. ун-ту: Агроінженерні дослідження. -2005. -№9. -С. 48-60 (автор удосконалив математичну модель пневмогідроакумуляторів у гідроприводі тросового струшувача плодів).

Ніщенко І.О., Семен Я.В. Аналітична модель підсистеми “гідродвигун - віброзбурювач коливань” // Вісн. Львів. держ. агр. ун-ту: Агроінженерні дослідження. -2005. -№9. -С. 222 - 227 (авторові належить розробка та аналіз роботи вказаної аналітичної моделі на всіх етапах включення гідроприводу).

Пат. 32324 А Україна МПК 6 А 01D 46/24, 51/00. Тросовий віброударний струшувач /Я.В. Семен, Р.С. Шевчук, О.М. Крупич. -№99041940; Заявл. 6.04.99; Опубл. 7.03.2000, Бюл. №7-ІІ. -2 с (автором обґрунтована суть винаходу, розроблена конструктивна схема та виготовлений дослідний взірець системи акумулювання енергії для тросового струшувача плодів).

Пат. 53357 А Україна МПК 7 А01D 46/26. Плодознімальна машина /О.С. Миронюк, Р.С. Шевчук, Я.В. Семен, Р.І. Паславський. -№2002053745; Заявл. 07.05.2002; Опубл. 15.01.2003, Бюл. №1. -2 с (автором обґрунтовано структурну схему системи акумулювання енергії як складової гідроприводу плодознімального засобу та втілено її в дослідний взірець).

Пат. 39698 А Україна МПК 7А01D 46/26. Струшувач плодів / Р.С. Шевчук, Я.В. Семен, О.М. Крупич, Р.І. Паславський -№2000127503; Заявл. 26.12.2000; Опубл. 15.06.2001, Бюл. №5. -2 с (автором запропоновано конструктивне виконання регулятора тиску).

Пат. 63242 А Україна МПК 7А01D 46/26. Спосіб і засіб механізованого знімання плодів струшуванням / Я.В. Семен, Р.С. Шевчук, В.Я. Рибарук та ін. №20031110513; Заявл. 21.11.2003; Опубл. 16.08.2004, Бюл. №8. -2 с (авторові належить ідея, розробка конструкції кронштейна поворотної платформи, обґрунтування часу циклу за різних умов позиціювання плодознімального агрегату).

Семен Я.В. Шляхи удосконалення плодозбиральної техніки // Теорія і практика розвитку АПК: Тези доп. міжнар. наук.-практ. конф. -Львів, 1999.-С. 151-152.

Семен Я.В. Дослідження розмірно-масових показників дерев та їх плодів //Здоров'я села - здоров'я держави: Тези доп. міжнар. конгресу молодих вчених та студентів -Львів, 2000. -С. 65.

Семен Я.В. Методика визначення показника політропи розширення газу в пневмогідроакумуляторі // Матеріали між нар. наук. практ. форуму „Теорія і практика АПК”: У 3 т./ -Львів: Львів. держ. агроуніверситет, 2006. -Т.2. -С. 263 - 266.

Семен Я.В., Крупич О.М., Шевчук Р.С. Енергетична ефективність застосування пневмогідравлічних акумуляторів у гідроприводах плодозбиральних машин / MOTROL Motoryzacja i Energetyka Rolnictwa. Lublin: Akademia Rolnicza, 2006. -Т. 8А. -С. 251 - 257 (автор провів розрахунок енергетичної ефективності використання тросового струшувача плодів).

АНОТАЦІЇ

Семен Я.В. Обґрунтування параметрів і режимів роботи плодознімального агрегату з акумулятором енергії. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.05.11 - машини і засоби механізації сільськогосподарського виробництва. -Львівський державний аграрний університет, Львів, 2007.

Дисертаційну роботу присвячено питанням підвищення ефективності механізованого знімання плодів завдяки скороченню тривалості циклу плодознімальним агрегатом з акумулятором енергії та обґрунтування параметрів і режимів його роботи. Для вирішення поставлених завдань проведено структурно-схемний аналіз та запропоновано спосіб збирання; запропоновано конструкцію та отримано аналітичні умови ефективного використання плодознімального агрегату на базі енергетичного засобу класу 0,6; запропоновано динамічну модель системи „гідродвигун - віброзбурювач коливань - дерево” та методи її аналізу; обґрунтовано теоретично й підтверджено експериментально раціональні параметри й режими роботи вказаної системи; досліджено вплив фізико-механічних властивостей дерев на зміну окремих їх характеристик; розроблено методику визначення показника політропи процесу розширення газу пневмогідроакумулятора тросового струшувача, а також методику проведення експериментальних досліджень з позиціювання плодознімального засобу біля двох і чотирьох дерев.

Основні результати роботи реалізовані в експериментальному зразку плодознімального агрегату, обладнаного системою акумулювання енергії.

Ключові слова: дерево, плодознімальний агрегат, тросовий струшувач, знімання плодів, частота коливань, гідропривід, пневмогідроакумулятор, тиск, об'єм.

Семен Я.В. Обоснование параметров и режимов работы плодосъемного агрегата с аккумулятором энергии. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.05.11 - машины и средства механизации сельскохозяйственного производства. -Львовский государственный аграрный университет, Львов, 2007.

Диссертация посвящена вопросам повышения эффективности механизированного съема плодов на основании адаптирования режимов работы плодосъемного агрегата к физико-механическим свойствам деревьев и параметрам гидропривода (системы аккумулирования энергии) с расширением технологических возможностей агрегата.

Изученные размерно-массовые и физико-механические свойства деревьев, а также результаты лабораторных исследований гидропривода стали основанием для математического моделирования системы „гидромотор - вибровозбудитель колебаний - дерево”. Динамическая модель указанной системы позволяет установить параметры и необходимую закономерность разрядки пневмогидроаккумуляторов (подачи рабочей жидкости) при виброударном съеме плодов с деревьев широкого диапазона размерно-сортовых групп и частоту колебаний деревьев. Теоретическими исследованиями установлены основные ограничительные факторы, влияющие на величину возмущающей силы. В связи с этим для рекомендованных условий работы рассчитаны рабочее давление, объем ПГА, момент сопротивления стряхивания и мощность, развиваемую гидромотором при одновременной подаче рабочей жидкости в его полость от пневмогидроаккумуляторов и гидронасоса, а обоснованные параметры и режимы работы вибровозбудителя дают возможность реализовать колебания деревьев с агротехнически необходимой частотой. Согласование параметров гидропривода, тросового стряхивателя, а также физико-механических свойств деревьев предлагается осуществлять с помощью технологической характеристики, построенной для разных режимов и условий работы.

...