Решение проблемы механизации садоводства и виноградарства

Отличительной особенностью этой системы от известных является замена

жёстких чётных опор на гибкие диады 1 по типу якорных оттяжек 2,

закрепление которых на штамбах осуществлено принципом передаточных балок 3,

а в почве - корневой системой кустов 4.

Согласно методики расчёта висячих систем (И.С.Доценко, 1976)

неизменность и неподвижность индустриальной шпалерной системе

обеспечивается балкой жёсткости (землёй) через опоры 5, диады 1 и якорные

оттяжки 2. Так как на диады и якорные оттяжки действуют силы растяжения, то

решение задачи сводилось к определению силы сопротивления выдёргиванию

виноградных кустов и яко-рей из почвы (табл. 13). Замер усилий производился

специальным вертикально расположенным силоизмерительным звеном,

присоединённым внизу к кусту или якорю, а вверху - к фаркопу навески

трактора.

Таблица 13

Сравнительные данные сопротивления выдёргиванию якорей

и кустов из почвы. (Сорт Алиготе, 7 лет, почва - выщелоченный

предкавказский чернозём)

|Элемент |Сопротивление |Время воздействия на элемент, |

|системы |выдёргиванию, кГс |с |

|Якорь без |614 |301 |1,67 |1,33 |0,62 |

|Якорь с |1030 |750 |2,51 |1,88 |1,5 |

|Корневая |832 |683 |1,7 |1,03 |1,15 |

|Шейка куста |489 |433 |1,4 |1,1 |1,07 |

В качестве силоизмерительного элемента использовано тяговое звено

конструкции ВИСХОМ - НАТИ, рассчитанное на

[pic]= 1500 кГс.

По всем показателям (табл. 13) якорение диад корнями эффективнее почти

в 2 раза.

Надёжность параметров стыка диад и якорей с почвой через корневые

системы кустов проверялась в течение 8 лет (табл. 14) на специальной

лабораторно - полевой установке подвесной шпалеры.

Таблица 14

Данные многолетних сравнительных замеров параметров

якорных оттяжек и диад. Сорт Алиготе, 7 ... 15 лет

|Элементы системы |В метрах по годам |

| |1977 |1978 |1979 |1984 |

|Оттяжки якорные |2,956 |2,900 |2,990 |2,933 |

|Диады |3,651 |3,619 |3,654 |3,660 |

Полученная информация (табл. 14) подтверждает надёжность закрепления

якорных оттяжек и диад корневой системой кустов. В среднем длина диад,

расположенных ближе к якорным опорам, (наиболее нагруженным), колебалась в

диапазоне 2,777 ... 2,881 м. Этот разбег лежит в пределах температурных

деформаций материала диад.

Эффективность внедрения индустриальной шпалеры достигается снижением

затрат на её сооружение (табл. 15).

Таблица 15

Сравнительная эффективность технологий посадки

саженцев винограда и сооружения шпалеры.

По данным анализа отдела механизации СКЗНИИСиВ (1991г)

| | |га |(1990г) | |

| |I |109,65 |53,63 |6,74 |

|Посадка |II |103,50 |51,38 |5,44 |

| |III |108,93 |53,21 |5,70 |

| |I |64,63 |35,63 |7,44 |

|Сооружение |II |64,63 |35,63 |7,44 |

| |III |38,18 |18,75 |4,23 |

Стык растения и шпалеры со средствами ухода наблюдается на операциях

защиты кустов от низких температур, которые наиболее трудоёмкие [5, 6, 11,

16, 23, 24, 28, 35, 69]. Для оценки была разработана модель зон

препятствий, состоящая из зоны залегания лозы, зоны расположения нижней

шпалерной проволоки, зоны отклонения опоры от номинального положения на

высоте максимального радиуса поворота рабочего органа, зоны перемещения

пласта почвы и зоны рамы плуга.

Для укрытия виноградников без подъёма нижней шпалерной проволоки

рабочий орган лозоукладчика должен навешиваться на раму плуга с помощью

наклонного вала. Этот вывод сделан на основании решения уравнения

[pic] (29)

и неравенства

[pic], (30)

где [pic] - угол атаки входного отверстия лозоукладчика, град;

[pic] - наклон вала к полю, град;

0,40 - расстояние от земли до первой проволоки, м.

Уравнение (29) выведено из условия обхода уложенного пучка лоз

выходным отверстием лозоукладывающего рабочего органа без задира пучка,

т.е. из условия равенства радиусов кривизны в точке [pic] эллипса «[pic]» и

траектории точки [pic] «[pic]» (рис. 18). Неравенство (30) выведено из

условия незадевания нижней шпалерной проволоки лозоукладывающим рабочим

органом при обходе опоры.

| | |

Рис. 18. К определению Рис. 19. К определению

рационального угла наклона предельного угла наклона

оси поворота лозоукладывающего пучка лозы в смежное

рабочего органа

междурядье

Для более полной укладки лозы у опор, согласованного обхода опор и

поднимаемого пласта рабочая поверхность лозоукладчика должна быть выполнена

двухдуговой. Этот вывод сделан на основании того, что во время укладки

пучка лоз , пучок сначала нагружается только передней кромкой

лозоукладывающей поверхности, потом на мгновение передней и задней и,

наконец, после прохождения максимальной упругости, нагружается только

задней кромкой. Момент отрыва пучка лоз от входного отверстия определял

рациональную длину лозоукладывающей поверхности (форма 3, рис. 11), т.е.

[pic] ,

где [pic] и [pic] - соответственно прогибы пучка лоз от входного и

выходного отверстий. Они определялись путём составления дифференциальных

уравнений упругих линий с последующим двойным интегрированием с помощью

приёма Клебша.

В результате:

[pic], (31)

[pic], (32)

где [pic] - длина пучка лоз;

[pic] - жёсткость пучка лоз;

[pic] и [pic] - нагрузка на пучок лоз входным и выходным

отверстиями.

Так как при полной укладке угол поворота пучка [pic] и [pic], то

[pic] и [pic].

Тогда длина лозоукладывающей поверхности

[pic],

(33)

где [pic] - расстояние от штамба до максимума упругости пучка [pic] 21

... 25 см (21).

В двухдуговом лозоукладывающем рабочем органе входное и выходное

отверстия должны быть развёрнуты параллельно движущемуся пласту почвы.

Разворот при [pic] не ухудшает собирающей способности лозоукладывающей

поверхности. Этот вывод сделан на основании решения равенства

[pic] , (34)

где [pic] - угол запаса наклона пучка лоз в смежное междурядье

([pic]);

[pic] - коэффициент трения лозы о металл.

Равенство (34) определяет момент вхождения пучка лозы в конус трения

лозы о металл. Для нахождения этого момента движение точки контакта пучка

[pic] с дугой представлялось в виде линейного преобразования трёхмерного

пространства, путём вращения точки [pic] вокруг фиксированной оси [pic]

(оси ряда) с одновременным растяжением этой оси и расстояния от места

защемления лозы до точки контакта [pic] (рис. 19).

В результате форма и параметры лозоукладывающей поверхности

определяются путём графической деформации конической поверхности

лозоукладчика для бесшпалерных виноградников [1]. При этом шаблоны для

гибки дуг могут быть построены по уравнениям: для входного отверстия [29]

[pic] (35)

и выходного отверстия

[pic], (36)

где [pic] и [pic] - радиусы проекций входного и выходного отверстий

лозоукладывающей поверхности на вертикальную, поперечную движению агрегата,

плоскость: 150 и 300 мм.

Удельное давление кромок переднего и заднего отверстий

лозоукладывающей поверхности при развёрнутых отверстиях под углом [pic]

меньше, чем при [pic]. Этот вывод получен на основании решения равенства,

определяющего удельное давление на пучок лоз кромками отверстий

[pic] (37)

где [pic] - вертикальная составляющая упругости лозы [21].

Размеры выемки вспаханного сечения при укрытии для междурядий , ширина

которых более двух метров должны быть такими, как и у рациональной выемки

двухметрового междурядья, т.е. по глубине [pic]= 18 ... 20 и средней ширине

[pic]= 90 ... 100 см. Этот вывод сделан на основании анализа почвенного

баланса в междурядьях виноградников между площадью поперечного сечения

вспаханной почвы и площадью поперечного сечения вала.

Так как для двухметрового междурядья максимальные размеры выемки

обусловливаются минимальным углом откоса вала [pic] (28 ... [pic]), то

рациональные параметры выемки ([pic] и [pic]) можно определить из уравнения

[pic], (38)

где первый корень равен [pic], а второй - [pic](из графического

решения с помощью параболы и секущей прямой). При этом между углом

естественного откоса почвы в валу [pic], толщиной защитного слоя почвы над

лозой [pic], радиусом залегания лозы [pic], глубиной вспашки [pic] и

шириной междурядья В существует следующая зависимость:

[pic] (39)

где [pic].

Угол скоса лезвия [pic] укрывочного корпуса должен быть не менее

[pic], так как уменьшение этого угла приводит к лишней деформации бороздной

стенки выемки. Этот вывод сделан на основании исследования функциональной

зависимости между углом скоса лезвия [pic], углом наклона откоса выемки

[pic] и углом наклона плоскости скалывания почвы впереди клина [pic],

которая может быть выражена следующим равенством

[pic],

(40)

откуда, при [pic] и [pic] (среднеарифметиче-ская величина нижнего

предела угла скалывания почв) [pic].

Параметры направляющей кривой рабочей поверхности укрывочного корпуса

могут быть определены путём построения траектории безостановочного движения

внешних точек «элементов пласта» для средних почвенных условий вспашки (при

деформации почвы клином) потому, что её вогнутость и вылет зависят от

глубины вспашки, шага скалывания и угла скалывания [pic]. Исходя из условий

деформации почвы косым клином и полосной характеристики почвы в междурядьях

виноградников (рис. 4), копающая часть укрывочного рабочего органа может

быть составлена в виде листера из двух лемешно - отвальных поверхностей

укрывочных корпусов плуга ПРВН-2,5А с общей шириной захвата, равной 1,0 м.

При этом направляющая кривая для обеих поверхностей может быть общей и

лежащей в плоскости симметрии листера. Этот вывод сделан на основании того,

что риски истирания вблизи носков лемехов укрывочных корпусов почти

параллельны направлению движения агрегата.

Для транспортирования почвы от выемки на уложенную лозу рационально

применять дисковые транспортёры, установив их под бороздными обрезами

отвалов укрывочного листерного корпуса с углами плоскости вращения дисков к

поверхности поля [pic] и к направлению движения агрегата [pic].

Качественного укрытия при этом можно получить коническими дисками диаметром

[pic] м и высотой [pic] м.

При таких параметрах транспортёра пласт, поступивший на коническую

поверхность, сойдёт с неё в районе точки касания плоскости вращения диска с

поверхностью поля, так как

[pic],

(41)

где [pic],

[pic] - угол трения почвы о сталь,

[pic] - угол естественного откоса почвы,

[pic] - угол наклона бороздного обреза отвала к поверхности

поля.

Этот вывод получен на основании исследования зависимости между углами

[pic] , [pic] и расстоянием [pic] от вертикального бороздного обреза

отвала до зоны залегания лозы, которая может быть выражена равенством

[pic],

(42)

где

(43)

[pic]

и [pic] ,

(44)

а [pic] - общая ширина захвата листерного корпуса, м.

Из равенства (44) видно, что с увеличением [pic] и [pic] [pic]

увеличивается, а с уменьшением - стремится к единице. Следовательно,

согласно зависимости (42), выгодно стремиться к уменьшению[pic] и [pic]. Но

так как при [pic] [pic], принимаем [pic]. Тогда для сочетания углов

[pic] и [pic] с параметрами бороздных обрезов отвалов, наиболее

рациональной поверхностью дисков будет коническая, высота которой находится

из равенства

[pic]

(45)

Затраты энергии трактором зависят от постановки дисков по высоте и

глубине вспашки, особенно на малых глубинах, которые с увеличением глубины

заметно снижаются. Однако по всем показателям установка дисков на высоте

([pic])см выгоднее, чем при [pic]. Судя по вспушенности, при установке

дисков на высоте [pic] большие затраты энергии идут на излишнее крошение

пласта, которое происходит за счёт сгребания дисками верхнего слоя почвы,

что оказывает значительное сопротивление вращению дисков.

Тяговое сопротивление укрывочного плуга с увеличением ширины

расстановки дисков растёт. Однако с увеличением глубины копания

интенсивность роста тягового сопротивления падает и уже на глубине копания

0,16 м прирост его на каждые 0,10 м прироста ширины расстановки дисков

равен 4,5 %, в то время как на глубине 0,11 м он составляет 16,7 %.

Это явление объясняется улучшением продольной устойчивости пласта с

увеличением глубины копания. Снижение сопротивления в этом случае

достигается увеличением оборотов диска, вызванных подпором пласта.

Изменение тягового сопротивления плуга ПРВН-2,5А от ширины расстановки

укрывочных корпусов характеризуется коэффициентом потерь [pic] (табл. 16).

Таблица 16

Значения коэффициента потерь [pic]

|Общая ширина |100 |111,25 |120 |139 |163 |

|Коэффициент |1 |1,056 |1,1 |1,2 |1,18 |

|[pic] | | | | | |

Из табл. 16 следует, что укрытие виноградников выгоднее делать при

общей выемке. В этом случае тяговое сопротивление укрывочного плуга может

определяться с помощью преобразованной рациональной формулы В.П.Горячкина

[pic] , (46)

где [pic] - член, учитывающий усилие на деформацию почвы клином при не

свободном резании.

Способ укрытия лозы листерным корпусом с дисковыми пластоукладчиками

аналогичен выемочно - насыпным схемам с бермами (рис. 20). Он нормализует в

междурядьях полосный структурный ха-

| | |

Рис. 20. Принципиальная схема укрытия виноградников

при общей выемке

рактер почвы за счёт перемешивания почвы при укрытии и открытии и

предупреждает чрезмерное глыбообразование во время укрытия, так как почва

на образование вала берётся между колеёю. В этом случае полностью

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9

МЕНЮ

Решение проблемы механизации садоводства и виноградарства