Совершенствование агрегата для машинной контурной обрезки плодовых деревьев тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.20.01, кандидат технических наук Панкова, Елена Анатольевна

• Панкова, Елена Анатольевна
• кандидат технических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат технических наук Панкова, Елена Анатольевна

РЕФЕРАТ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1 Технологии возделывания плодового сада.

1.2 Анализ способов обрезки плодовых деревьев.

1.3 Основные размерные характеристики кроны и физико-механические свойства ветвей.

1.4 Анализ технических средств механизированной обрезки плодовых деревьев.

1.4.1 Виды машин для механизированной обрезки плодовых деревьев.

1.4.2 Схемы навешивания режущих аппаратов машин для контурной обрезки плодовых деревьев.

1.4.3 Виды режущих аппаратов машин для механизированной обрезки плодовых деревьев.

1.5 Анализ устройств стабилизации рабочих органов машин для обрезки плодовых деревьев.

1.6 Классификация машин для контурной обрезки плодовых деревьев.

1.7 Обоснование цели и задач исследований.

ГЛАВА 2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА СТАБИЛИЗАЦИИ РЕЖУЩИХ АППАРАТОВ ПРИ МЕХАНИЗИРОВАННОЙ КОНТУРНОЙ ОБРЕЗКЕ ПЛОДОВЫХ ДЕРЕВЬЕВ.

2.1 Устройство стабилизации режущих аппаратов машины для контурной обрезки плодовых деревьев.

2.2 Исследование неровностей междурядий плодового сада.

2.2.1 Вероятностные характеристики распределения неровностей междурядий плодового сада.

2.2.2 Исследование корреляционной функции междурядья.

2.2.3 Спектральная плотность воздействия неровностей междурядий плодового сада на машину для контурной обрезки и анализ ее характеристик.

2.3 Исследование спектральных характеристик колебаний режущего бруса машины для контурной обрезки плодовых насаждений.

2.4 Расчет геометрических параметров демпферного устройства (пружины сжатия).

2.5 Модернизированная машина для контурной обрезки плодовых деревьев.

Выводы.

ГЛАВА 3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ОБРЕЗКИ ПЛОДОВЫХ ДЕРЕВЬЕВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ УСТРОЙСТВА СТАБИЛИЗАЦИИ РАБОЧИХ ОРГАНОВ МАШИНЫ ДЛЯ КОНТУРНОЙ ОБРЕЗКИ ПЛОДОВЫХ ДЕРЕВЬЕВ.

3.1 Программа экспериментальных исследований.

3.2 Методика проведения экспериментальных исследований.

3.2.1 Методика экспериментальных исследований поперечного микропрофиля междурядий плодового сада.

3.2.2 Методика экспериментальных исследований процесса обрезки кроны плодовых деревьев.

3.2.3 Методика планирования эксперимента.

3.3 Экспериментальные исследования процесса обрезки модернизированной машиной для контурной обрезки плодовых деревьев, оснащенной устройством стабилизации рабочих органов.

3.3.1 Объект исследований.

3.3.2 Результаты экспериментального исследования качества среза ветвей плодовых деревьев.

3.3.2.1 Проверка условий применимости двухфакторного дисперсионного анализа.

3.3.2.2 Расчет основных параметров модели двухфакторного дисперсионного анализа.

3.3.2.3 Проверка существенности различий между средними значениями показателя качества срезов при механизированной обрезке плодовых деревьев.

3.3.3 Доверительный интервал для оценки среднего значения показателя качества среза ветвей.

3.3.4 Результаты полевых исследований.

Выводы.

ГЛАВА 4 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ МЕХАНИЗИРОВАННОЙ КОНТУРНОЙ ОБРЕЗКИ КРОНЫ ПЛОДОВЫХ ДЕРЕВЬЕВ.

4.1 Цель и объект экономического обоснования

4.2 Сравнительная экономическая оценка механизированной контурной обрезки кроны плодовых насаждений.

4.3 Расчет экономической эффективности выращивания яблони при обрезке ее различными агрегатами.

Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование агрегата для машинной контурной обрезки плодовых деревьев»

Обрезка - одна из трудоемких процессов в садоводстве, поэтому облегчение этой операции имеет большое значение. При механизированной обрезке проводят прорезку коридоров между рядами (боковая обрезка) и снижение крон высоких деревьев в полновозрастных насаждениях. Однако, при этом отмечается сильный восстановительный рост и загущение кроны, что снижает эффективность данной операции. Применение контурной обрезки, начиная с молодого возраста насаждений, сглаживает этот недостаток [1].

В комплексе агротехнических мероприятий обрезка деревьев занимает важное место. Для растений требуются, прежде всего, минеральные элементы питания, свет, воздух, вода, необходимые для их нормального роста и развития. Чтобы питание дало максимальный экономический эффект, плодовым деревьям необходима обрезка. Уменьшение габаритов крон сокращает затраты ручного труда и повышает производительность труда при съеме плодов [2].

Обрезка является одной из важнейших операций по уходу за садом, регулирующей рост и плодоношение деревьев. Эффективная механизация работ в садах невозможна без контурной обрезки (ограничения кроны деревьев по ширине и по высоте), так как разрастающаяся крона препятствует перемещению машинно-тракторных агрегатов.

Под механизированной контурной обрезкой следует понимать обрезку периферийной части кроны - всех ветвей и побегов в верхней части и с боковых сторон плодового дерева, проведенную машинами с различными режущими аппаратами по заранее определенному контуру [3].

Механизированная контурная обрезка проводится с учетом состояния плодовых деревьев, конструкций насаждений, габитуса кроны, наличия годичного прироста и схемы размещения растений [4].

Затраты труда на обрезку кроны деревьев составляют 22 - 25 % всех затрат на возделывание плодовых насаждений на 1 гектар [5].

Изучению технологического процесса обрезки посвящены работы Г.П. Варламова, В.В. Бычкова, JI.A. Шомахова, A.A. Цымбала, В.А. Павленко, В.К. Кутейникова, Б.И. Пименова, Г.И. Кадыкало, А.П. Драганцева, Н.П. Донских, А.Н. Фисенко, Н.М. Куренного, Р.П. Кудрявца, П.Г. Шита, М.Д. Мокана, П.С. Гельдфандбейна, В.М. Васюты и др.

Сложность механизации обрезки объясняется несовершенством конструкции машин, их режущих аппаратов, разнообразием ветвей по толщине, бессистемным расположением их в кроне и другими факторами. Все это обуславливает индивидуальный подход к каждой ветви [6]. Важным недостатком существующих машин для контурной обрезки плодовых деревьев является отсутствие устройства гашения колебаний режущих аппаратов, что значительно снижает качество проводимой обрезки и приводит к недолговечности работы дисковых пил.

Поэтому разработка машины по уходу за плодовыми насаждениями, которая была бы снабжена устройством гашения колебаний режущих аппаратов, является актуальной задачей.

На современном уровне развития компьютерной техники существуют высокоэффективные программные продукты для статистического и математического анализа данных. Поэтому применение подобных программных комплексов при решении проблем механизации садоводства также является современным инструментом научных исследований.

Научная новизна диссертационной работы состоит в:

- разработке методики, позволяющей получить статистическую модель, описывающую поперечный микропрофиль междурядий плодового сада, с целью определения основных его вероятностных и статистических характеристик.

- разработке математической модели, описывающей смещение режущего аппарата машины для контурной обрезки плодовых деревьев, оснащенной устройством стабилизации рабочих органов, относительно трактора в случае случайной вынуждающей силы, позволяющая определить основные параметры устройства. Практическую значимость составляет разработка устройства стабилизации рабочих органов машины для контурной обрезки плодовых насаждений, обеспечивающее повышение качества среза путем снижения уровня поперечных колебаний режущих аппаратов относительно энергетического средства. Экспериментально доказана целесообразность наличия устройства стабилизации рабочих органов в конструкции машины для контурной обрезки плодовых деревьев. Применение полученных результатов исследований диссертационной работы обеспечит повышение качества обрезки плодовых деревьев, значительно расширит технологические возможности машины, позволит увеличить сезонную загрузку агрегата по уходу за садами.

Работа выполнена по плану НИР ФГБОУ ВПО РГАТУ на 2011.2015гг. по теме №73.31.41 гос. per. 01201174433 в рамках раздела 5.4 «Повышение эффективности использования транспортных и технологических машин путем совершенствования технологии и технических средств производства, транспортировки, погрузки и разгрузки плодоовощной продукции». На защиту выносятся следующие положения:

1. Конструктивная схема устройства стабилизации рабочих органов машины для контурной обрезки плодовых насаждений.

2. Математическая модель, описывающая смещение режущего бруса машины для контурной обрезки плодовых деревьев, оснащенной устройством стабилизации рабочих органов, относительно трактора с течением времени.

3. Результаты экспериментальных исследований технологического процесса обрезки плодовых деревьев с использованием устройства стабилизации рабочих органов контурного обрезчика.

4. Результаты экономической оценки применения машины для контурной обрезки плодовых насаждений, оснащенной устройством стабилизации рабочих органов.

Заключение диссертации по теме «Технологии и средства механизации сельского хозяйства», Панкова, Елена Анатольевна

Выводы

В результате экспериментальных исследований механизированной обрезки плодовых деревьев установлено:

1. При доверительной вероятности 0,95 установлено, что среднеквадра-тическое отклонение высоты неровностей микропрофиля междурядья и факт наличия устройства стабилизации рабочих органов на контурном обрезчике оказывают существенное (значимое) влияние на исследуемую величину - показатель качества срезов ветвей.

2. Различие значений показателя качества срезов при применении серийной машины для контурной обрезки и модернизированной машины, равное 11,3 %, не является случайным и связано с наличием устройства стабилизации рабочих органов.

3. Около 33,5% общей выборочной вариации показателя качества среза ветвей связано с влиянием высоты неровностей микропрофиля междурядий плодового сада и около 51% - с влиянием факта наличия у контурного обрезчика устройства стабилизации рабочих органов.

4. С надежностью у = 0,95 среднее значение показателя качества среза ветвей во всей генеральной совокупности содержится в доверительном интервале 83,1% < хг < 86,3%.

5. У модернизированной машины количество хороших и удовлетворительных срезов возросло на 12, 7% и 17,6% соответственно, а общее количество некачественных срезов - с задиром, расщепленных и смятых со сломом - уменьшилось на 35% по сравнению с серийной машиной МКО-3.

6. Сменная производительность модернизированной машины, оснащенной устройством стабилизации рабочих органов, вследствие сокращения времени на простои по причине технических неисправностей, возникающих в процессе работы (застревание ветвей в пилах, поломка пил, регулировка режущих аппаратов) возросла на 9,3% по сравнению с серийной машиной МКО-3.

ГЛАВА 4 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ МЕХАНИЗИРОВАННОЙ КОНТУРНОЙ ОБРЕЗКИ КРОНЫ ПЛОДОВЫХ ДЕРЕВЬЕВ

4.1 Цель и объект экономического обоснования

Целью экономического обоснования является определение экономической целесообразности практического использования предлагаемой машины для контурной обрезки плодовых деревьев.

Объектом экономического обоснования является модернизированная машина для контурной обрезки плодовых деревьев, оснащенная устройством стабилизации рабочих органов (см. гл. 2).

Базовым объектом для сравнения была выбрана машина универсальная для контурной обрезки плодовых деревьев МКО-3, которая получила широкое распространение во всех плодоводческих зонах страны (см. гл. 1).

В качестве системы показателей экономической эффективности применения механизированной контурной обрезки кроны плодовых деревьев выбраны удельные показатели годовой экономии и годового экономического эффекта.

Оценка эффективности принятого научно-технического решения проведена по стандартной методике [122, 123], комплексно с учетом экономических, социальных и других аспектов данного решения, независимо от того носят они основной или сопутствующий характер. Расчет экономической эффективности основан на сравнении тех положительных качеств, которые отличают предлагаемую машину от базовой.

Основные технические характеристики модернизированной машины, оснащенной устройством стабилизации рабочих органов, и базовой машины МКО-3 приведены в таблице 15.