Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. Современное состояние подрезки чайных кустов . 10
1.1. Виды и агротехнические особенности подрезки чайных кустов 10
1.2. Краткий обзор развития режущих аппаратов сельскохозяйственных машин 14
1.3. Краткий обзор и конструктивные особенности ручных и мобильных чаелодрезочных машин 21
1.4. Цель и задачи исследования 36
ГЛАВА 2. Обоснование технологии боковой подрезки шпалер чайных кустов и изыскание рациональной схемы режущего аппарата 41
2.1. Статистические особенности (свойства) основных характеристик боковой поверхности чайных кустов в плоскости подрезки 42
2.2. Регрессионный анализ статистической взаимосвязи основных характеристик поверхности чайных кустов в плоскостях боковой подрезки 49
2.3. Обоснование технологии боковой подрезки шпалер чайных кустов и рациональной схемы режущего аппарата 52
ГЛАВА 3. Теоретическое обоснование основных параметров режущего аппарата для боковой подрезки шпалер чайных кустов 59
3.1. Особенности резания толстостебельных ветвей 59
3.2. Расчет шага режущего аппарата 61
3.3. Выбор угла наклона лезвия 62
3.4. Высота лезвия сегмента 64
3.5. Сопротивление резанию 69
3.6. Нагрузка На лезвия, подача и скорость резания 70
ГЛАВА 4. Экспериментальные исследования 79
4.1. Цель и задачи экспериментальных исследований 79
4.2. Программа и методика экспериментальных исследований 80
4.2.1.. Методика планирования эксперимента 80
4.2.2. Определение энергетических показателей 85
4.2.3. Методика обработки экспериментальных данных 97
4.2.4. Условия испытания и показатели работы 98
4.3. Результаты экспериментальных исследований 102
4.3.1. Влажность чайных стеблей 102
4.3.2. Результаты лабораторных исследований . 103
4.3.3. Результаты полевых испытаний 133
4.3.4. Подача.нагрузка на лезвие и скорость резания . 152
4.3.5. Силы инерции режущего аппарата . 159
4.3.6. Динамика установившегося движения ступенчато-секционного режущего аппарата . 166
4.3.7. Экспериментальное измерение колебаний органов управления машины 172
ГЛАВА 5. Конструктивные особенности и экономические показатели малогабаритной передвижной машины для боковой подрезки чайных кустов 176
5.1. Конструктивные особенности машины 176
5.2. Расчет экономической эффективности машины 180
Общие выводы 184
Литература 188
Приложения 200
- Виды и агротехнические особенности подрезки чайных кустов
- Статистические особенности (свойства) основных характеристик боковой поверхности чайных кустов в плоскости подрезки
- Особенности резания толстостебельных ветвей
- Условия испытания и показатели работы
Введение к работе
Коммунистическая партия последовательно продолжает осуществление своей экономической стратегии, высшая цель которой - неуклонный подъем материального и культурного уровня жизни народа, создание лучших условий для всестороннего развития личности на основе дальнейшего повышения эффективности всего общественного производства - увеличения производительности труда, роста социальной и трудовой активности советских людей.
Главной задачей одиннадцатой пятилетки является обеспечение дальнейшего роста благосостояния советских людей на основе устойчивого, поступательного развития народного хозяйства, ускорения научно-технического прогресоа, перевода экономики на рельсы интенсивного развития и более рационального использования производственного потенциала страны, при всемерной экономии всех видов ресурсов и улучшении качества труда. /I/
В связи с этим, в постановлении ХХУІ съезда Коммунистической партии Советского Союза "Основные направления экономического и социального развития СССР на I98I-I985 годы и на период до 1990 года" наряду с другими поставлена важная задача - существенно увеличить производство плодов, ягод, винограда, чая и субтропических культур.
Кроме того, специальные постановления ЦК КПСС и Совета Министров СССР от 27 сентября 1979 года № 896 "О мерах по улучшению производства южных и субтропических культур и дальнейшему ускоренному развитию сельского хозяйства в Грузинской ССР" и ЦК КП Грузии и Совета Министров ГССР "О мерах по дальнейшему развитию чаеводства в Грузинской ССР в I98I-I985 годах и на период до 1990 года" поставили перед партийными, советскими и сельскохозяйственными органами республики вовсе конкретную важнейшую задачу - выполнить
mm f\ mm
плановые задания, предусматривающие доведение производства сортового чайного листа в 1985 году до 530 тыс.тонн, а в 1990 году -до 700 тыс. тонн. При этом объемы механизированного сбора сырья должны быть доведены в 1985 году до 250 тыс.тонн,в том числе мобильными машинами « до 72,5 тыс.тонн, а ручными аппаратами - до 177,5 тыс.тонн. Этот сбор мобильными машинами намечено производить на площади 12500 га, а ручными аппаратами на площади 32000га. Таким образом, общая площадь механизированного сбора составит 44500 га. /2/.
Для осуществления этой программы чаеводческим хозяйствам необходимо своевременно и полностью подготовить плантации к дальнейшей механизации. Нужно провести тяжелую, полутяжелую и боковую подрезки шпалер и очистить подлежащие механизации площади от многолетних сорных растений, без чего недопустимо использовать машины и ручные аппараты на плантациях. /3/
Таким образом,научных работников, конструкторов и других специалистов следует сосредоточить на систематическом и планомерном решении этих вопросов, связанных с резким повышением уровня комплексной механизации - модернизации существующей и создании более новой техники, быстром внедрении совершенных технологии и технических средств в чаепроизводстЕо.
В нашей стране чаеводством занимаются преимущественно в Грузинской ССР, но в более скромных размерах оно имеет место и в Азербайджанской ССР и в Краснодарском крае.
В настоящее время в СССР насчитывается 83,8 тыс.га чайных плантаций, в том числе 70,0 тыс.га - полновозрастных, а 13,8 тыс. га - молодых плантаций.
По итогам последней паспортизации, из 63,78 тыс.га имеющихся чайных плантаций в Грузии (Государственный сектор - 59950,79га
и 3829,67-приусадебные участки населения) только 31,4 тыс.га составляют трактородоступные участки, расположенные на равнинах и склонах до 20. Остальные площади - участки, где применение мобильной техники, технически невозможно или экономически нецелесообразно. А/ На этих участках могут найти применение средства малой механизации (СММ) - ручные чаесборочные и чаеподрезочные аппараты, ручные самоходные машины и другая малогабаритная техника.
Внедрение ее приобретает особое значение в связи с большой трудоемкостью ручного возделывания и сбора чайного листа, которое только на имеющихся в настоящее время в Грузии площадях потребовало бы в общем объеме около 32,8 млн.чел/дн ежегодных затрат ручного труда. С учетом же запланированного роста этих площадей общий объем трудовых затрат, будь они основанными только на ручном труде, составил бы в 1985 г. приблизительно 38,3 млн.чел/дн. /5/
Вот что, повторяем, вызывает необходимость создания и внедрения в производство средств малой механизации в сфере Еозделывания и сбора чая.
Как известно, для возделывания культуры чая и ухода за чайными плантациями необходимо проводить следующие операции : шпалерную, полутяжелую, тяжелую и боковую подрезки, обработку почвы междурядий, внесение удобрений, борьбу с вредителями, сбор чайного листа, сбор чайного листа для получения кофеина и т.д. Механизация этих процессов началась созданием чаесборочных и подрезочных машин и аппаратов. А вопросу создания рабочих режущих органов для ручных и мобильных машин боковой подрезки шпалер чайных кустов почти не уделялось внимание, хотя, как известно, боковая подрезка способствует повышению урожайности и является обязательной мерой, с точки зрения агротехнических требований и ухода за чайными плантациями.
Так или иначе все механизированные средства боковой подрезки
— О —
чайных кустов, страдают весьма существенными недостатками. Основной недостаток их заключается в том, что режущие аппараты как мобильных, так и ручных машин расчитаны на один средний диаметр, подлежащих срезке ветвей куста, что не обеспечивает качественных результатов, вследствие различия на деле диаметров и количества ветвей по высоте шпалеры кустов. Кроме того, такие режущие аппараты вызывают недифференцированный повышенный расход энергии, из-за несоответствия их размеров и металлоемкости ножей технологическому процессу. Отсюда мы приходим к справедливому выводу, что проблема боковой подрезки чайных кустов пока остается нерешенной и работа, направленная на улучшение технологического процесса боковой подрезки кустов, приобретает особую актуальность.
Настоящая диссертационная работа ставит перед собой цель : разработать наиболее качественную и экономичную технологию и рациональную схему режущего аппарата для боковой подрезки шпалер чайных кустов, положа в основу исследования статистических характеристик ветвей боковой поверхности кустов в плоскости подрезки и обосновав рациональные параметры рабочих органов созданной нами малогабаритной самодвижущейся машины.
Научная новизна заключается в том, что в настоящем исследовании обоснована технология боковой подрезки чайных кустов средствами самодвижущихся малогабаритных машин, разработаны и обоснованы рациональные схемы ступенчато-секционного рабочего режущего органа сегментного типа, с необходимыми для этого параметрами, основанными на изучении особенностей боковой поверхности чайных кустов в плоскости подрезки.
Новизна технических решений в принципиальной схеме рабочего органа и самодвижущейся малогабаритной машине, которая обеспечивает качественную боковую подрезку шпалер чайных кустов с наименьши-
«. 9 * ми энергозатратами. Она защищена двумя авторскими свидетельствами.
Полученные зависимости могут быть также применены при проектировании режущих аппаратов для тяжелой и полутяжелой подрезок.
На основе проведенных исследований была создана экспериментальная самодвижущаяся малогабаритная машина для боковой подрезки чайных кустов, которая успешно прошла межведомственные испытания и рекомендована для изготовления опытной партии с целью дальнейшей широкой хозяйственной проверки.
Тема диссертации под № 13.03 в І98М985 гг. была включена в план комплексных научно-исследовательских работ кафедры уборочных машин и механизации животноводческих ферм Грузинского Ордена Трудового Красного Знамени сельскохозяйственного института, а также в программу работ на 1983-1990 гг. по решению научно-технической проблемы Р.0.51.16 "Создание и внедрение средств малой механизации (СМИ-) в сельскохозяйственное производство Грузинской ССР" за № ОІ.'П, которая была утверждена постановлением Коллегии Государственного комитета Грузинской ССР по науке и технике от 20 декабря 1983 г.
Работы проводились на кафедре уборочных машин Грузинского ордена Трудового Красного Знамени сельскохозяйственного института.
** 10 — ГЛАВА I
СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ МЕХАНИЗАЦИИ ПОДРЕЗКИ ЧАЙНЫХ КУСТОВ
1,1, Виды и агротехнические особенности подрезки
чайных кустов.
По морфологическим признакам род чай (7#ел) подразделяют на два вида : китайский (JFstnenSLS ) и индийский {77
Первый вид включает северные разновидности, а второй - объединяет южные разновидности. Во влажных субтропиках СССР главным образом распространены представители северной разновидности.
Промышленные посадки чая в СССР представлены китайскими разновидностями. Наибольшие площади занимают среднелистные китайские формы, за ними следуют крупнолистные китайские, затем мелколистные, или японские формы чая.
В наших условиях все они переопылились и образовали насаждения, известные теперь под названием местного чая. /6,7/
В культуре чая подрезка является ведущим агротехническим процессом, под воздействием которого чайное растение приобретает желаемую форму куста, усиливается развитие вегетативных органов, увеличивается зеленая поверхность, в результате чего повышается урожай молодых побегов-флешей.
В естественных условиях чайное растение имеет кустовидную или древовидную форму с явно выраженным главным стеблем, на котором формируются боковые ответвления первого порядка, на них - второго порядка и т.д. Крона такого растения рыхлая, в условиях наших субтропиков, достигает высоты 2,5 м. В возрасте 5*6 лет интенсивность роста вегетативных частей снижается и растение переключается в основном на цветение и плодоношение.
- II "
Таким образом, в естественных условиях чайное растение само не образует желаемой для человека формы кроны. Создание кроны со способностью продолжительного роста вегетативных частей - добиваются подрезкой.
Для промышленных целей производства чайного листа созданы чайные плантации, где для возделывания и уборки агротехнически предусмотрены разные операции. /7,8,9/
Подрезка по трудоемкости занимает второе место после сбора чайного листа. Кроме того, ее необходимо провести за короткое время на большой площади. Поэтому механизация этого процесса, конечно, имеет большое народнохозяйственное значение.
С помощью подрезки кустов, а затем и сборов чайного листа каждый раз нарушается равновесие между надземной и корневой частями куста, которое он стремится восстановить путем интенсивного образования большого количества новых побегов. Так, например из опытных данных известно, что неподрезанные кусты снижают урожайность сортового чайного листа на 40-60 % и увеличивают выход семян в 3-8 раз, по сравнению с подрезанными листосборными культурами.
Правильная и своевременная подрезка чайного растения обеспечивает : получение здорового чайного куста ; регулирование побегообразования ; увеличение листосборной поверхности ; получение в большом количестве нежных флешей ; успешную борьбу с вредителями и болезнями ; сокращение генеративных органов на листосборной чайной плантации и усиление вегетативной деятельности куста ; повышение производительности труда ; образования услогий для нормального проведения работ по уходу за чайными плантациями ; использование механизации при сборе урожая. /6,10,11/
В зависимости от состояния, возраста, характера эксплуатации
- 12-и ухода за растением чая, у нас в стране приняты в основном следующие виды подрезки.
Шпалерная * цель которой усиление побегообразования и роста, регулирование подхода листа к сбору, ослабление цветения и плодоношения, постепенное повышение высоты отстающих в росте чайных кустов и выравнивание уровня шпалер.
Шпалерная подрезка, повторяем, нарушает равновесие между надземной частью и корневой системой куста, что обуславливает образование новых побегов и их интенсивный рост. Соответствующие агротехническим требованиям аппараты мобильных и ручных машин должны обеспечивать срезание с чайных кустов верхней части годового прироста, оставляя при этом на кустах пеньки прошлогоднего прироста, как правило, с одним - двумя нормальными листьями. Допускается в некоторых случаях производить и более глубокую подрезку, когда срезается целиком 1-2-летний прирост, причем, диаметр отдельных срезаемых веток не должен превышать 5 мм. /6,12,13/
Но наступает другой период. На нормальных попновозрастных чайных плантациях ежегодные шпалерная подрезка и сбор флешей со временем способствуют образованию узлов в местах подрезки, ветвл и побеги постепенно сгущаются, а иногда наоборот, в результате усыхания ветвей крона становится изреженной, рыхлой. Непрерывный сбор флешей ежегодно вызывает образование все более высоких порядков ветвления, ветви и побеги которых все больше и больше слабеют. Это ведет к сокращению побегообразования. В результате сгущения узлов, ветви плохо проводят питательные вещества и, несмотря на высокий уровень агротехники, растения слабеют, урожайность падает.
Снижение урожайности чайной плантации можно установить по следующим внешним признакам : отсутствию нормального побегообра-
- ІЗ -зования и измельчению листьев ; появлению поросли в нижней части кроны ; наличию узловатого, рыхлого или сильно загущенного скелета куста ; появлению лишайников и мхов е нижних частях кроны куста; темно-серому цвету основных ветвей.
Такое положение плантации указывает на то, что шпалерная подрезка, как агротехнический прием на данной плантации уже исчерпала свое положительное действие и ее последующее применение не увеличивает урожай. В таких случаях, в зависимости от состояния плантации, проводят полутяжелую или тяже луб подрезку. Цель этих видов подрезки - омолаживание состарившихся частей кроны и сокращение переросшего объема кустов, что подразумевает полную или частичную замену всех старых частей растения новым приростом, который образуется после полутяжелой подрезки. /6,12,14/
К видам полутяжелой подрезки относят : подрезку с полным удалением І-2-петнего прироста; подрезку с полным удалением 3-4-летнего прироста; подрезку под верхними узлами на высоте 25-40 см от корневой шейки.
При полутяжелой подрезке с кустов удаляют всю облиственную часть и вместе с ней уже отработанные скелетные ветви.
Средний диаметр срезаемых веток 8-Ю мм,максимальный диаметр срезаемых веток 20-»25 мм.
Аппарат для полутяжелой подрезки должен обеспечивать чистую поверхность среза без расчепления пеньков и отдирания коры от древесины. Допускается не более 10 % поврежденных (с расчеплени-ем срезов, сломанных, с обрывом коры) стеблей от общего количества. /7,15,16/
К тяжелой подрезке относятся подрезка на высоте 10-15 ом от корневой шейки и подрезка у корневой шейки, обуславливающие омолаживание.При тяжелой подрезке, т.е. на высоте 10-15 см от корне-
- 14 -вой шейки восстановление куста идет в основном за счет появления новых побегов на скелете кроны у корневой шейки. Число подлежащих срезу веток на одном кусте в среднем 25-30 штук. Средний диаметр срезаемых веток I&-20 мм, максимальный диаметр 35 мм. Аппарат должен обеспечить срез не менее 90 % веток.
Боковая подрезка шпалер чайных кустов проводится для образования прохода между кустами шириной 30-35 см, когда кусты смыкаются. Отклонение допускается * 10 %. Она облегчает также проведение агротехнических мероприятий (культивацию, внесение органических и минеральных удобрений, вспашку, подрезку, сбор и вывоз чайного листа и т.д.). Причем, важно отметить, что на рост боковых веток, растущих за пределами листосборной поверхности куста, бесполезно расходуется значительная часть его биологической энергии, которая, не потерянная на боковой рост, в свою очередь может способствовать увеличению урожая. При боковой подрезке средний диаметр срезаемых веток - 6-8 мм, а максимальный - 18-20 мм.
Планомерное применение всех видов подрезки оказывает положительное влияние на урожайность, создает лучшие условия для ухода за плантацией, облегчает труд и повышает производительность труда сборщиц, регулирует подход листа к сбору. К тому же подрезанная масса, оставляемая в междурядьях, обогащает почву органическими веществами. /6,7,12,16/
1.2. Краткий обзор развития режущих аппаратов сельскохозяйственных машин.
Процессом уборки урожая сельскохозяйственных культур люди занимались еще в древности. Первые достоверные указания на применение жатвенных приспособлений мы находим у римских авторов Пли-нея Старшего Сот 23 до 79 г. нашей эры) и Палладия Св ІУ веке н.э.),
- 15 -которые описывают жатвенную повозку галлов, которую, состоявшую из повозки на двух колесах, толкал сзади бык.
Режущий аппарат этой первой жатвенной машины являлся рядом снабженных изогнутых зубъев, расположенных на высоте колосьев. Колосья ущемлялись смежными зубьями и рабочий, идущий рядом, сбивал их в ящик повозки.
Более поздний период (средние века), никаких достоверных сведений о применении каких-либо жатвенных машин или приспособлении не оставил.
И только в конце ХУШ столетия возникают первые попытки создать жатвенную машину. И в связи с этим, в начале XIX века появились разнообразные конструкции режущих аппаратов. Первым изобретателем аппаратов с резанием по способу ножниц был koert sl/fea^t.-** (Роберт Меиерз), который в 1800 году получил патент в Англии. В 1807 г. этот режущий аппарат был усовершенствован Sotcmon''он (Салмон). /17/
Что касается Америки, то первыми изобретателями режущих аппаратов по принципу ножниц были там ^*sey (Хайссей) (1833 г.) и Мс.СогтіА (Мак-Кормик) (1834г.). Йти аппарата легли в основу современного режущего аппарата с возвратно-поступательным движением ножа, хотя те и отличались поучительными недостатками. Первой ошибкой, допущенной //^.sre^ , было использование треугольных пластинок, заточенных на обе стороны, в то время как для режущего аппарата важна не только острота лезвия пластинок, но и возможно более близкое прохождение их относительно прорезей пальцев, который служит противорежущей частью в аппарате. Второй недостаток заключался в том, что прорези пальцев были закрыты снизу и сверху, что с течением времени, вызывало набивание обрезцов травы и соломы в этих прорезях, которые препятствовали работе ножа. Указанные
-* 16 "*
ошибки, были устранены в новом патенте в 1847 году.
В Ї842 v,Mc. Got-mlk получил патент на аппарат, где забивание режущего аппарата было устранено, прижиманием ножа к стрело-подобным пальцам. Однако затем, в 1852 г. он впять перешел к режущему аппарату, в котором нож двигался в прорезях пальцев, но только прорези сверху были открыты. В то же время и даже несколько раньше Св 1840г.) появился аппарат Яои^ъ, (Ругг), который первый применил насеченные пластинки, а сам аппарат очень похож на аппарат жатвенных машин.
В России в 1835 году П.И.Жигалов создал жатку, которая состояла из тележки с закрепленными впереди подвижными резцами. Тележку перемещала лошадь.
Через несколько же лет была создана жатка братьев Хитровых, на которой ножи приводились в движение от ходового колеса. В 1868 году изобретатель А.Р.Впасенко создал деревянную машину, которая подрезала стебли и подавала их в молотилку.
Для среза стеблей в первой половине XIX века конструкторами были применены попытки перенесения приемов ручной работы в машинную с помощью дисков и ножей, вращающихся в горизонтальной плоскости. Например, английский фермер Боис сконструировал косилку-жатку, представляющую собой комбинацию из шести серпов, укрепленных на горизонтальном вращающемся диске. Все эти попытки не имели практического успеха, так как у них были существенные недостатки: они не имели противорежущей опоры, скорость резания была недостаточна, а траектория описываемая ножом была несоответственной и т.п. /18/
Начальные попытки теоретических исследований технологического процесса работы режущих аппаратов с возвратно-поступательным движением ножа появились в конце семидесятых и начале восьмидеся-
- 17 -тых годов прошлого столетия UTtibt (BdctJ, Petefe (ПереиоJ,7/^ ^?^уе^(Талмеиер), ftctb (фриц) . Однако теоретические достиже-ния всех авторов того времени сводились к построению и изучению диаграмм движения ножа, заключащихся в графическом изображении пути режущих лезвии относительно поверхности поля.
Определенный вклад в развитие теории резания внесли проф. JfcLcfttwtfi\ (НахтвеЛ проф.Ган инж.Т.Гопогурский, а инж.И.Ф.Василенко создал даже экспериментальную установку для изучения влияния на срез стеблей степени их отклона, которое до него изучалось только на основании построения диаграмм резания. /17/
Основоположник новой технической дисциплины, земледельческой механики, акад.В.П.Горячкин внес решающий вклад в создание теории резания. Им был сделан первый теоретический расчет скорости движения ножей, достаточной для срезания стеблей растения. Ему же принадлежат первые исследования работы сегментов режущего аппарата, методы определения основных параметров сегментов режущего аппарата. Акад.В.П.Горячкиным даны методы определения оптимальных соотношений скорости движения ножа и поступательного движения машины, /19,20/
Ставший классическим, труд акад.В.П.Горячкина "Земледельческая механика", метод ученого в решении научных проблем и по сей день используется советскими учеными в разработке теоретических основ рабочих процессов, в разработке теории сельскохозяйственных машин - в целом.
Начатые В.П.Горячкиным исследования продолжили его ученики, Акад.В.А.Желиговский основал новую дисциплину - "Механическая технология сельскохозяйственных материалов". Создал экспериментальную теорию резания лезвием. /21/ Разработал практические методы проектирования и расчета сельскохозяйственных машин. Им же была
- 18-выдвинута проблема разработки научных основ инженерного проектирования сельскохозяйственных производственных процессов.
Свой вклад в изучение работы режущего аппарата внес акад. И.Ф.Василенко, который создал его теорию и методы расчета./22,23/
В трудах акад.А.Н.Карпенко основное внимание уделяется изучению работы режущего аппарата и режиму скоростей относительно характеристики резания. /24/ Им установлено, что при повышении скорости ножа от 0,3 до 0,5 - 0,6 м/сек сопротивление резания резко уменьшается, а дальнейшее увеличение скорости приводит к более медленному уменьшению сопротивления.
Н.Й.Дроздов создал скоростной тип режущего аппарата и исследовал его работу на повышенных скоростях. Он же доказал, что применение режущего аппарата с двойным пробегом целесообразно. /25/
Проф.А.П.Крамаренко сделал большой вклад в изучение сопротивления растений резанию при косом, наклонном и торцевом срезах. На основании опытов он установил преимущество косого среза перед торцевым с точки зрения усилия и работы. /26/
Разработки проф.Е.С.Босого, касающиеся изучения процесса резания стеблей трав и хлебных злаков продвинули вперед проблему изучения теории резания, где большое место уделено толстостебельным сельскохозяйственным культурам и изучению физико-механических свойств отдельных стеблей для построения рационального технологического процесса. /27,28,29/
Особое место е развитии теории резания принадлежит трудамv Н.Е.Резника. Его монография "Теория резания лезвием и основы расчета режущих аппаратов" обобщает научно-теоретические и экспериментальные достижения по изучению основ процесса резания. Разновидности процесса резания лезвием рассматриваются на основе диф-
ференциации технологических факторов. При этом наиболее важное значение придается кинематической транформации угла заточки и кромки лезвия. Им же разработана классификационная система, используемая для инженерных расчетов и проектирования режущих аппаратов. /30,31,32/
Следует отметить значение трудов акад.И.И.Артоболевского /33,34/ по изучению динамики привода ножа и вопроса уравновеша-ния механизмов. Последней проблеме посвящены работы акад.Н.Д.Лу-чинского /35/, проф.Б.И.Турбина /36,37,38/ и др.
Особо надо отметить труды акад.П.М.Василенко, который в решении многих задач земледельческой механики, в том числе теории резания, применил современные механико-математические методы,где даны основные понятия о частоте и вероятности, а также освещены основные положения, относящиеся к таким элементам математической статистики, как статистические характеристики, функция распределения и функция плотности распределения, статистические связи и др. /39,40/
Проблеме теории резания посвящены труды многих советских ученых-исследователей. Среди них в первую очередь следует отметить имена проф.Е.М.Гутъяра /41/, акад.А.Ю.Ишлинского /42/, которые свои работы посвятили аналитическому определению критических скоростей резании растения. В.И.Фоминым /43/ проведены работы по обоснованию оптимальных геометрических параметров и скоростных режимов режущего аппарата сегментно-дискового типа. Режущие аппараты для среза толстостебельных культур исследовали Ю.Ф.Новиков /44/, В.А.Носов /45/, Н.А.Карп /4б/, Н.В.Саб ликов /47/.
Необходимо отметить, что многие вопросы теории и практики режущих аппаратов еще не решены. Труды по теории резания лезвием отчасти отличаются разногласиями и противоречиями.
В настоящее время резание лезвием используется в сельском хозяйстве, промышленности и в быту при обработке многих различных материалов. Устройства, приспособления и механизмы, осуществляющие процесс обработки материала резанием с помощью лезвенных режущих элементов у ножей называют режущими аппаратами.
Профессор Н.Е.Резник определяет режущие аппараты по классам, видам, разновидностям и вторичным признакам. Классы различаются по четырем основным признакам рабочего движения : вращательному, возвратно-поступательному, колебательному и поступательному, каждое из которых характерно работой или только в плоскости, и ли-же в плоскости и циллиндри ческой поверхности.
Кроме того, характер резания лезвием может быть нормальным, наклонным и скользящим, в зависимости от которого мы определяем разновидность режущего аппарата. Для обеспечения процесса резания наряду с ножом (ножами) необходимо наличие противорежущей реакции со стороны разрезаемого материала. Это - противорежущий подпор, который в зависимости от направления ножей относительно разрезаемой кромки, может быть нормальным или наклонным.
Известны следующие основные виды подпоров: подпоры лезвием, пластиной, материалом, подпор жесткостью материала на изгиб, трением материала о поверхность, на которой он лежит, сипротивлени-ем материала растяжению, а также инерционный, аерогидродинамичес-кий, аэродинамический, гравитационный подпоры.
Эти виды подпоров, как правило, встречаются на практике в различных сочетаниях.
В сельском хозяйстве для резания стеблей, в основном, применяются режущие аппараты с прямолинейным движением режущих ножей,с вращательным движением ножей в горизонтальной плоскости1, с ножами, вращающимися в вертикальной плоскости, с барабанными режущими
- 21 -аппаратами.
Нужно отметить, что вышеуказанные режущие аппараты имеют каждый свои положительные и отрицательные стороны.
Положительной стороной возвратно-поступательных режущих аппаратов являются : широкий диапазон их применения в различных машинах с различной шириной захвата, срезание растений на более низких скоростях, малые металлоемкость и энергоемкость. Однако возвратно-поступательное - движение ножа вызывает большие знакопеременные инерционные усилия, что ограничивает увеличение поступательных рабочих скоростей машин. Недостатками обычных режущих аппаратов являются инерционные усилия, вибрация рамы и шум. Они устраняются с переходом к ротационным режущим аппаратам, у которых главным преимуществом является увеличение производительности, за счет значительного увеличения рабочих скоростей машины. Однако, вместе с тем, эти аппараты отличаются существенными отрицательными качествами: сложностью привода и громоздкостью конструкции, усложняющими их применение в широкозахватных уборочных машинах, большими энергозатратами. В косилках, это вызывает повышение потерь урожая из-за дополнительного измельчения стеблей, быстрого затупления ножей, которое в результате дает рванный, неровный срез и повреждение стерни, что уменьшает урожайность трав при последующих укосах. А8,49/ Как показывает практика, ротационные режущие аппараты пока еще не нашли большого распространения, по сравнению с возвратно-поступательными режущими аппаратами, которые уже давно широко применяются не только в жатвенных, но и во многих чайных машинах и аппаратах.
1.3. Краткий обзор и конструктивные особенности ручных и мобильных чаеподрезочных машин
Широкое распространение чайной культуры в субтропиках Грузии,
~ 22 -уже начиная с 1928 года, вызвало необходимость создания, чаесборочных и чаеподрезочных машин и аппаратов. Пионером в этой области является Всесоюзный научно-исследовательский институт чайного хозяйства (ВНИИЧИСК) при участии треста "Чай-Грузия".
В разработках принимали участие проектное бюро Московского института механизации и электрификации сельского хозяйства (МИМЭСХ), Всесоюзный научно-исследовательский институт сельскохозяйственного машиностроения (ВИСХОМ), а также привлеченные к этой проблеме видные ученые страны, изобретатели и рационализаторы.
В дальнейшем работы по механизации возделывания и уборки чая возглавили: Всесоюзный проектно-технологичеокий и научно-исследовательский институт по машинам для горного земледелия и возделывания чая и субтропических культур (ВНИИгорсельмаш), ГрузНИИ МЭСХ, отделы ВНИИЧиСК и ВИЗХ(М. Большие работы ведутся также в Краснодарском крае и Азербайджанской ССР.
Начиная с 1928 года, отделом механизации ВНИИЧиСК создано и испытано большое количество разных ручных чаеподрезочных и чаесборочных машин и аппаратов, описание которых дано в трудах И.Ф.Попова /50/ и в отчетах ВНИИЧиСК и ГСКБ по чаю.
Создание средств малой механизации чаеводства с начала же развивалось в двух направлениях, а именно, конструирования: I) -широкозахватных аппаратов для обработки шпалеры чайных кустов за один проход (обслуживающихся двумя рабочими); 2) узкозахватных -с шириной захвата до 350 мм (обслуживающихся одним рабочим).
В общем , до 1935 года были созданы разные чаесборочные и чаеподрезочные аппараты, из которых в первую очередь, надо отметить универсальную чаесборочную и чаеподрезочную машиш A.E.CJypc-кого, В.А.Желиговского, Ш.С.Гогешвили, Б.А.ТитоЕа, Ш.С.Гигиберия,
— 23 — К.Е.Епачинцева и других. Общим у этих машин был привод, приходивший в действие от электродвигателя, который получал питание от стационарной сети или передвижной микроэлектростанции. /51/
С 1933 года начали создаваться аппараты с ручным приводом, первым из которых был аппарат А.Е.Сурского с ротационным ножом. Работа над созданием аппаратов с использованием ручного привода продолжалась вплоть до 1948 года. Но применение таких аппаратов было малоэффективным и, что самое главное, слишком переутомляло рабочих.
В эти же годы ученые убедились, что производить подрезку и сбор одним универсальным аппаратом нецелесообразно, так как режущим органам при подрезке двухгодового прироста чайных кустов необходимо гораздо большее усилие, чем при сборе чайного листа. В связи с этим работы по созданию чаеподрезочных машин, начиная с 1933 года, развивались самостоятельно. Особое внимание при создании чаеподрезочных машин уделялось и уделяется рабочим органам. Еще в 1933 году А.Е.Сурским был предложен чаеподрезочный аппарат с непрерывным движением рабочих органое (вращающиеся по циллинд-ричеокой поверхности ножи). В.А.Же литовский в том же 1933 году создал гипербоплоидный режущий аппарат, которым осуществлялась подрезка кроны чайного куста по форме гиперболы. /50,51/ Работы над гиперболпоидными режущими аппаратами были возобновлены с 1946 года, когда в отделе механизации ВНИЧиСК была спроектирована самоходная чаеподрезочная машина с режущим аппаратом гиперболлоидно-го типа.
После Великой Отечественной войны работы по созданию этих машин широко развернулись. Кроме ВНИИЧиСК в них включились Груз. НИИМЭСХ, вновь организованный ГСКБ по чаю, отдельные ученые и конструкторы. Причем, после 1950 года работа всех ведущих институтов
-24 -была направлена на создание и усовершенствование сегментио-режу-щих аппаратов с возвратно-поступательным движением ножей, обрабатывающих дугообразную крону чайного куста.
В 1971 году был образован ВНИИгорсельмаш, который стал ведущим научным учреждением в стране в области научных разработок и создания чайной техники. С 1982 года на базе ВНИИгорсельмаш, Кутаисского завода малогабаритных тракторов и завода Грузсельмаш организовано научно-производственное объединение "Грузсельхозмаш".
В 1962 году под руководством проф. Ш.Я.Кереселидзе была создана первая чаесборочная машина "Сакартвело", которая поныне успешно применяется на чайных плантациях Грузии. /52/ Почти одновременно большую работу провел Н.А.Костава, создавший чаесборочную машину ЧА-900/650, которая тоже успешно применяется в народном хозяйстве. /53/
В настоящее время аппараты для подрезки чайных кустов, в зависимости от назначения, подразделяются на я следующие типы : а) для шпалерной подрезки ; б) для полутяжелой и боковой подрезки; в) для тяжелой подрезки.
Мобильные аппараты, т.е. аппараты на самоходных шасси, могут быть применены на равнинных (до 8) и горных (до 20) трак-тородоступных участках.
Ручные чаеподрезочные аппараты применяются на горных склонах свыше 20, на мелкоконтурных участках и в других условиях, где применение мобильных аппаратов или невозможно или нерентабельно.
М/
Наряду с ручными аппаратами на чайных плантациях Грузии (на равнинных и частично горных участках,) успешно применяются, выпускаемые серийно, мобильные навесные аппараты, установленные на самоходное шасси машин, предназначенных для шпалерной и боковой, по-
— 25 -лутяжелой и тяжелой подрезок. За прошедший период было создано много чаеподрезочных навесных мобильных машин и аппаратов.
В последние годы внедрены в производство и серийно выпускаются : комплект аппаратов для шпалерной и боковой подрезки чайных кустов с использованием активных рабочих органов КШ-І и ее модификация АШГ-І для работы на горных склонах до 20 с аппаратами АПН-700 и АПН-900 ; Сменные подрезочные аппараты к чаеподре-зочной машине ЧА-900 /750/650, ЧП-900, ЧП-750 и ЧП-650 с радиусами кривизны 900, 750 и 650 мм.
Несмотря на то, что эти аппараты предназначены для выполнения одного процесса - шпалерной подрезки чая, они намного отличаются друг от друга своими конструкциями. У аппаратов УПА шаг между сегментами составляет 70 мм, у аппаратов АПН-І05 мм, а у аппаратов ЧП-60 мм.
На комплекте аппаратов для шпалерной подрезки БШ-ІА и КШП-І установлены сегментные режущие устройства боковой подрезки шпалер чайных кустов HI-2 с шагом между сегментами 70 мм, с числом двойного хода ножа в минуту - 650; с шириной захвата - q-90 мм. /55, 56, 57/
Для полутяжелой подрезки чайных кустов предназначены навесные аппараты: АПП-600А, работающий на равнинных участках и склонах крутизной до 8; горно-равнинной чаеподрезочный - АПГ-І, который навешен на горно-равнинное шасси СШ-06ІІ для работы на склонах крутизной до 20 и универсальный чаеподрезочный аппарат для глубокой и полутяжелой подрезки кустов ГПЧ-76. /55,57/
Режущее устройство аппарата АПП-600А состоит из подрезочной дуги, механизма привода и вертикального ножа. Подрезочная дуга имеет подвижный и неподвижный ножи. Верхние подвижные сегменты подрезочной дуги имеют пикообразную форму и являются опорами для
~ 26 -проведения среза. Вертикальный нож также состоит из подвижного и неподвижного ножей и предназначен для подрезания расположенных сверху переплетенных веток чайных кустоЕ.
Режущий аппарат АПГ-І отличается от серийного аппарата АІЇП-600А, только местами крепления его к навеске.
Универсальный же аппарат ГПЧ-76 от вышеназванных аппаратов в основном отличается тем, что подрез очная дуга имеет два подвижных ножа. У всех этих сегментных аппаратов, кроме ГПЧ-76, шаг между сегментами и ход ножа « 80 мм, а у ГПЧ-76 шаг - 100 мм,ход подвижных ножей 50 мм. /55/
С целью механизации процесса тяжелой подрезки было разработано и построено несколько опытных образцов аппаратов с различными рабочими органами; сегментао-режущие аппараты АТП-600 и АТП~ -800; аппараты с круглыми дисковыми пилами МТП-І, ТП-1,25 и АТЇЇ-58; аппарат с двумя активными плоскими пилами ТІШ-2 ; ручные гидравлические секаторы ОГ-бЗ и ПТР-Г; роторные аппараты АРЧ-І и АРЧ-2; цепной аппарат ЦТИ-І.
Как показали испытания, все эти аппараты не отвечали агротехническим требованиям тяжелой подрезки.
В 1966-70гг. была предпринята попытка применить в качестве рабочего органа для тяжелой подрезки ротационный измельчитель. Испытание опытных образцов аппаратов типа РПА показали, что они, обеспечивая измельчение листо-стебельной массы, в то же время значительно расщепляли и повреждали оставшиеся пеньки вєтеєй чайного куста.
В 1974 году во ВНИИГорсельмаше была разработана конструкция лент очно-пильного аппарата ЛЇЇ-І. Рабочим органом аппарата являлась горизонтально расположенная бесконечная ленточная пила. Испытания аппарата показали, что ленточная пила в основном обеспе-
чивапа чистый, без повреждения срез ветвей любого диаметра. /58/
Более современным аппаратом для тяжелой подрезки чайных кустов с одновременным измельчением срезанных веток является АРД-І. Основные узлы машины : подрезочный аппарат, роторный измельчитель, система навески и привод. Подрезочный аппарат представляет собой корпус сварной конструкции с дисковыми пилами. Он в свою очередь крепится к корпусу роторного измельчителя. Во время работы дисковые пилы срезают чайные ветви, и срезанная масса попадает в измельчитель, а затем через подруппки аппарата осыпаются в междурядье. /55/
Большие работы проводились и по созданию ручных чаесборочных и подрезочных аппаратов, как отдельными авторами, так и научно-исследовательскими организациями. Из этих аппаратов можно отметить следующие: РЧА-І4, РЧА-0,3; РЧП-І; РЧП-2, ЧПРГ-57, РПА--0,35, ЧПР-І, ЧПР-700, ППМ-0,5, АЧР-400, АЧР-700, РЧА-350, АШП-76, ППМ-0,5 А и другие.
Чаеподрезочный аппарат РЧА-І4 конструкции ГОКБ по о/х технике, создан в 1959-60 гг. Состоит из одноколесной тележки с генератором и барабаном (для кабеля), рабочих органов и приводной части. Рабочие органы сегментного типа с шириной 350 мм, где возвратно-поступательное движение производится с помощью гибкого вала от электромотора, через понижающий редуктор, который подвешен на спине рабочего.
Аппарат увеличивает производительность по сравнению с ручной подрезкой, в полтора-ДЕа раза и улучшает условия труда.
В 1961«62гг. там-же был создан аналогичный с РЧА-Г4 аппарат РЧА-0,3. От аппарата РЧА-І4 отличается тем, что электропривод установлен прямо на подрезочном аппарате е виде рукоятки.
Качественные показатели работы аппарата, как показатели гос-
. — 28 — испытания, проведенные в 19бЗг,, оказались удовлетворительными. /59,60/
В 1959-бОгг. в Грузинском научно-исследовательском институте механизации и электрификации сельского хозяйства СГрузШШЭСХ-) был разработан переносной ручной моторизованный агрегат РПА-0,35, состоящий из переносной станции, гибкого вала и двух подрезочных аппаратов сегментного типа. Ширина захвата аппарата 350 мм. Возвратно-поступательное движение активного ножа обеспечивается кулисным механизмом, соединенным с коническим редуктором. Нож совершает 640 двойных ходов в минуту. Для переносной станции был использован двигатель от ручной бензомоторной пилы "Друиба-ч-".
Из числа названных выше аппаратов следует вкратце охарактеризовать еще несколько. Ручной широкозахватный - РЧП-2- состоит из электродвигателя, установленного на платформе чаеподрезочного аппарата и гибкой муфты, соединяющей двигатель с кривошипно-шатунным механизмом, приводящим в возвратно-поступательное движение нижние ножи чаеподрезочного аппарата. Шаг и ход ножа - 80мм, при 780 двойных ходах ножа в минуту. Аппарат подлежит обслуживанию двумя рабочими.
Ручной чаеподрезочный аппарат с бензомоторным приводом ЧПРГ~57, конструкции инж.В.С.Подгоричани. Состоит из режущего устройства, которое смонтировано на платформе дугообразной формы, опирающейся в работе на кусты. Рабочий орган - безпальцевый, активного действия, о ножами, закрепленными на стальной полосе. Предусмотрены три сменных органа с шириной захвата: 650, 900 и 1200 мм, при радиусе кривизны соответственно 450, 600 и 800 мм. Суммарный ход ножа и шаг сегментов - 56 мм. Число деойных ходов ножа в минуту 1000. Вес аппарата - 23 кг. Производительность - 720 пог.метров шпалеры чая в час. /59/
Сочинским НИИ горного цветоводства и садоводства была создана ручная чаеподрезочная машина ЧПР-2-69М, рабочий орган которого состоял из опорной платформы и дугообразного, сегментно-реку-щего аппарата с шириной по хорде - 1270 мм. /бо/
В последние годы большая работа развернута в Дагомысском чайном совхозе Краснодарского края. Там был создан (при участии главного механика совхоза А.И.Чалова) целый комплекс средств малой механизации как узкозахватных чаесборочных и подрезочных аппаратов, так и широкозахватных,- для шпалерной, полутяжелой и боковой подрезки - РЧА-Ш, РЧА-Ц, РЧА-М, РЧЇМІ, РМЧ-Т, РЧР-2-69М, РЧА-Б, ЧУРТ-490М, РМЧА-3 и другие. Все они (кроме РМЧ-Т) имеют сегментио-режущие рабочие органы с возвратно-поступательным движением. /5,61,62/
Аналогичные исследования и работы по созданию чайной техники ведутся в Японии, где, начиная с 60-ых годов, несколько фирм ("Тойо-Мейка", "Кобаяси", "Очиай", "Кавасаки Кико") начали разрабатывать и выпускать в производство узкозахватные и полнозахватные чаеподрезочные и чаесборочные машины и аппараты.
Привод японских аппаратов осуществляется, либо от двигателя внутреннего сгорания, либо от микроэлектродЕигателя, который питается или от стационарной электросети (через трансформатор),и ли от переносных микроэлектростанций, или - от аккумуляторных батарей. Из узкозахватных японских ручных чаеподрезочных аппаратов следует отметитъ:^Г"2г5,«ГГ-ЗООЛ^-300,/Г^250,^7?«350У , А7?-350У. Эти аппараты для шпалерной подрезки имеют рабочие органы сегментного типа с возврати о-поступательным движением ножей. /63,64,65/
Японские фирмы производят также аппараты с широкозахватными дугообразными рабочими органами сегментного типа, такие, как/? -8,
- зо -
*Y-I20, для шпалерной подрезки. И с плоскими рабочими ножами сегментного типа ^-140, л5"-5-для полутяжелой подрезки. Что касается боковой подрезки шпалер то здесь можно использовать аппараты сегментного типа с возЕратно-поступательным движением ножа Б~б, Д-6 и Д-75. /бб/
Отдельную группу представляют аппараты с ротационными рабочими органами - барабанного, дискового и серповидного типов. Отметим следующие: КДУ-290, КДМ-290, AM-30, РА-8, С-8А, А-8,Г -85, F -100, Д-50, V -75, D -90. /бб,б7/
Все японские аппараты отличаются еысоким качеством исполнения, особенно в части электрооборудования и микродвигателей.
Начиная с 1978 года, на чайных плантациях Грузии для шпалерной подрезки кустов применяются ручные аппараты РЧА-350, созданные на базе японских во ВНИИгорсельмаш. Такие аппараты питаются электроэнергией, вырабатываемой бензоэлектрическим агрегатом или электропреобразователем от воздушной сети со специальными отводами и штепсельными вилками.
РЧА-350 (рис. 1.1)- узкозахватный аппарат с шириной захвата 350 мм, имеет режущий орган сегментного типа, который срезает верхушки веток чайного куста. Подвижный нож режущего органа приводится в движение от вращающегося вала электродвигателя, мощность которого 0,09 кВт. Число деойных ходов ножа 556 в минуту, шаг режущих сегментов - 26 мм, ход ножа - 26 мм, масса - 2,75 кг. Аппарат обслуживается одним рабочим. /65,68,69/
В 70 годах заводом Трузсельмаш" для шпалерной подрезки были изготовлены разработанные в ГСКБ широкозахватные чаеподрезоч-ные аппараты ЧПР-І и ЧПР-700, с дугообразным цепным режущим рабочим органом непрерывно-поступательного движения. Аппараты имеют опорную платформу с неподвижной ножевой полосой и направляющими,
- ЗІ -а режущие сегменты установлены на цепь, с помощью которой выполняли непрерывно-поступательное движение.
ЧПР-І отличается от ЧПР-700 радиусом кривизны аппарата Су первого - 900 мм, второго - 700), шаг подвижных сєгмєнтое - в обоих аппаратах - 190 мм, неподвижных - 60 мм, скорость подвижных ножей - 5«6 м/сек.
Несмотря на положительную сторону - отсутствие кривошипно-шатунного механизма - рабочие органы этих аппаратов не нашли применения для шпалерной подрезки, и цепной режущий рабочий орган был заменен сегментным - возвратно-поступательного движения. С возникновением новой системы машин, предназначенных для комплексной механизации с/х производства на І98І-І990гг. аппараты типа ЧПР (ЧПР-І и ЧПР-700) были изъяты из производства и заменены аппаратами АШП-76, которые разработаны во ВНИИгорсепьмаше совместно с ПО "Краснодарский чай". /5,56,61/
АШП-76- аппарат с сегментным режущим органом возвратно-пос-тупального движения с двумя (верхним и нижним) подеижными ножами, ймеетюя две модификации этого аппарата - АШП-76-700 и АШП-76-900, различающиеся радиусом кривизны у одного - 700 мм (для работы в узких междурядьях), у второго - 900 мм (для работы в широкозахватных междурядьях 1,5-1,75 м). В АШП-76 шаг между сегментами -48 мм, ход ножа 26 мм, число двойных ходов ножа в минуту - 900. /5,61/
Необходимо отметить, что древесина веток чая отличается высокой твердостью. Именно этим объясняется бросающееся в глаза разнообразие конструкции рабочих органов для аппаратов тяжелой подрезки, как-то: циркулярные пилы, дисковые роторы с зубьями, плоские сегментно-режущие аппараты с активными ножами, дугообразные сегментно-режущие аппараты с верхними и нижними подвижными ножа-
--32-ми, плоские пилы с возвратно-поступательным движением, аппараты с качающимися ножами криволинейной конфигурации, цепные режущие органы, гидравлические секаторы, ротационный рабочий орган барабанного типа и ленточные пилы.
В результате многих опытов и наблюдений выяснилось, что для ручного аппарата тяжелой подрезки наиболее всего подходит в качестве рабочего органа циркулярная пила. На таком принципе по ВНИИ-горсельмаше создан ручной аппарат АРТ-2 для тяжелой подрезки на плантациях, где применение мобильной техники нецелесообразно или невозможно. Работу режущего органа обеспечивает ведомый вал конического редуктора от ведущего вала двигателя через центробежную муфту./5,61/
ВНИИгорсельмаш разработал также ручной моторизованный чае-подрезочный аппарат для полутяжелой и боковой подрезки ППМ-0,5 (рис.1.2) с плоскими сегментно-режущими возвратно-поступательного движения ножами - нижним неподвижным и верхним подвижным. В настоящее время этот аппарат находится в стадии модернизации. /55,60, 64/
Аналогичный аппарат (РЧА-П) сконструирован производственным объединением "Краснодарский чай". Он предназначен для полутяжелой подрезки и отличается удобным расположением рукояток и рациональной схемой расположения рабочего органа, исключающей возникновение поворачивающего момента в горизонтальной плоскости (что имеет место в.ППМ-0,5\ Но все эти аппараты имеют ряд недостатков, главными из которых являются низкое качество, большая энергоемкость среза еєтвєй и повышенная вибрация.
С целью устранения некоторых из этих недостатков ВНИИЧиСК и ВИЛОМ" создали макетные образцы аппаратов для полутяжелой подрезки, в которых применены рабочие органы скользящего резания
Рлс. ГЛ. Ручной аппарат для .шпалерной, подрезки чая РЧА-350.
Рис.1.2. Ручной моторизованный чаеподрезочный , аппарат для полутяжёлой и боковой. подрезки ШШ-0,5.
, ~ 34 -(рис.І.З) с нижними лезвиями, совершающими возвратно-поступатепъ-ное движение и верхними, совершающими встречное колебательное движение. Ширина захвата-1,12 м, число двойных ходов режущих сегмент об - 300-520 в минуту, амплитуда колебаний противорежущих пальцев гребенки - 30 мм, а длина -600 мм. /5,61,62/
В настоящее время на чайных плантациях Грузии боковая подрезка на трактородоступных участках осуществляется с помощью аппаратов боковой подрезки - ЕП-2, входящие в комплект аппаратов шпалерной подрезки БШЫА и КШП-І (рис.1.4), а на тракторонедос-тупных участках - аппаратами полутяжелой подрезки ППМ-0,5. /69/ Что же касается специальных ручных аппаратов;удобных в эксплуатации и обеспечивающих высококачественное исполнение технологического процесса боковой подрезки чайных кустов, то таковых отечественная промышленность не выпускает.
В связи с этим надо подчеркнуть актуальность задачи создания технических средств с рациональными параметрами рабочих органов для боковой подрезки чайных кустов.
Работы в этом направлении пока находятся в стадии разработок и апробации.
Инженер-механизатор Наразенского чайного совхоза Д.В.Бахтад-зе создал моторизованную ручную самоходную машину для боковой подрезки с рабочим органом сегментного типа при одном активном ноже. Аппарат установлен на раме с опорным колесом и обслуживается одним рабочим.
Переносные аппараты для боковой подрезки, обслуживаемые двумя рабочими, созданы также в Дагомыском чайном совхозе. Это ЧПТ-І и РЧА-Б (марки условные), они не имеют опорного колеса и выполнены по типу косилок, отличаются крупными недостатками - большой вибрацией и, утомляющим рабочих,неудобством в эксплуатации. Эти аппараты
Рис.1.3. Рабочий орган скользящего резания аппарата для полутяжёлой подрезки
чая.
Рисі.4. Аппарат роковой подрезки Ш-2, /4/.
- 36 «* оснащены сегментно-режущими рабочими органами, которые производят боковую подрезку в вертикальной плоскости. /5/
В 1979 году на уровне изобретения А.С. 704515 была создана
ручная самоходная машина для боковой подрезки чайных шпалер РЧБ-2
(рис.1.5), которая установлена на опорно-ходов ом колесе, а на
телоскопическом пригодном вале, с двух сторон закреплены ле-
вый и правый дугообразные режущие аппараты цепного типа, выгнутые в противоположные стороны. Режущий аппарат состоит из сегмент-норежущих органов с гибким носителем, выполненным из пластинчатых цепей с закрепленными на них режущими сегментами, установленными на ведущих и ведомых звездочках. Цепные рабочие органы совершают поступательное дугообразное движение. Они унифицированы от ручных аппаратов для шпалерной подрезки ЧПР-І и ЧПР-700. Про-тиЕорежущая гребенка состоит из неподвижных сегментов, расположенных по всей длине дугообразной направляющей о шагом =45 мм, а шаг между подвижными сегментами режущих органов-180 мм. Режущие рабочие органы, перемещаясь по дугообразной направляющей, при скорости 5-Юм/сек, взаимодействуя с неподвижными сегментами,осуществляет процесс резания ветвей, а машина движется в междурядьях со средней скоростью 0,35 - 0,4 м/сек. /61, 70, 71, 72/
1.4. Цель и задачи исследования
Из итогов последней паспортизации чайных плантаций еидно, что больше половины их площади занимают тракторонедоступные участки, где применение мобильной техники, технически невозможно или экономически нецелесообразно.
Поэтому с целью максимального повышения производительности и облегчения ручного труда чаеводоЕ возникла неотложная задача -усовершенствовать или заново создать средства малой механизации
(<~=g^ggr tf«zs==5)
+
»iMWi
Рис.1.5. Экпериментальная ручная самоходная
машина для боковой подрезки чая РЧБ-2 цепными рабочими органами.
— 38 — в чаеводстве.
Нужно снова отметить, что до настоящего времени не выпускаются специальные ручные моторизованные аппараты для механизации процесса боковой подрезки чайных кустов, так как опытные разработки, в том числе отдельных авторов, не нашли практического применения. Поэтому на тракторонедоступных участках боковая подрезка в основном производится ручными ножницами, что является очень трудоемким процессом, быстро утомляющим рабочего, не говоря уже о низкой производительности труда.
Правда, некоторыми хозяйствами для боковой подрезки применяются выпускаемые мелкими партиями, обслуживающие двумя рабочими, ручные моторизованные аппараты ППМ-0,5, предназначенные для полутяжелой подрезки кустов. Но, как показал анализ результатов хозяйственных испытаний, они страдают недостатками, основными из которых являются : - малая производительность, повышенная вибрация, низкое качество и большая энергоемкость среза стеблей чая, большой вес аппарата, затрудненный заход режущего рабочего органа в зону резания и постоянная нагруженность аппаратов поворачивающим моментом, вызванного силой сопротивления перемещению рабочего органа и консольным расположением последнего на аппарате. /5,61,62/
Экспериментальная ручная самоходная машина РЧБ«2 цепными рабочими органами, унифицированными от ручных аппаратов для шпалерной подрезки ЧПР-І и ЧПР-700, тоще не отвечает повышенным требованиям процесса боковой подрезки, тем бо лее,что цепные рабочие органы ЧПР, даже при использовании по прямому назначению на шпалерной подрезке, и то не дают нужного эффекта и поэтому в ноеой системе машин заменены аппаратами АШП-76.
Самый же главный, мы бы сказали, принципиальный недостаток всех названных выше аппаратов, используемых для боковой подрезки,
- 39 -заключается в том, что режущие органы их рассчитаны на один усредненный диаметр ветвей, что естественно, имея в виду различия показателей в плоскости бокогой поверхности кустов, не могут обеспечить качественный результат и неэкономичны.
Из обзора существующих чаеподрезочных машин и аппаратов интересно обратить внимание, что ныне для шпалерной и полутяжелой подрезки на мобильных и ручных аппаратах, после долгих лет изысканий и исследований, применяются только сегментные рабочие органы с возвратно-поступательным движением ножей. А для тяжелой подрезки - дисковые ПИПЫ.
Еще в 30-ые годы ученые убедились, что шпалерную подрезку и сбор чайного листа одним универсальным аппаратом производить нецелесообразно, поскольку режущим органом при подрезке чайных ветвей необходимо усилие, гораздо большее, чем при сборе листа. Из анализа агротехнических требований, предъявляемых к видам подрезки видно, что шпалерная, полутяжелая и тяжелая подрезка производится на разной высоте (от основания куста), где количество срезаемых вєтеєй с единицы площади и их средние диаметры разные. Поэтому для каждого вида подрезки необходимы рабочие органы, специально рассчитанные именно для определенных конкретных показателей (в основном на средние диаметры и количество срезаемых ветвей). При боковой подрезке поверхность ветвей в плоскости подрезки различна на разной высоте : в нижней части ветви толстостебельные, грубые, древообразные, имеющие около 50 % влажности, при меньшем наличии их на единице площади ; в верхней же части, наоборот, -тонкостебельные нежные (около 70 % влажности), с большим числом их на единице площади, а в промежуточной части боковая поверхность является средней между нижней и верхней по толщине и числу веток на единицу площади (влажностью около 55 %\ Поэтому рабочий режу-
. - 40 -щий орган аппарата боковой подрезки чая при работе должен одновременно исполнять почти все виды подрезки, за один проход срезая одновременно в нижней, средней и верхней части куста ветви большого, среднего, малого диаметров.
Значит, существующие режущие органы аппаратов для боковой подрезки - однотипные, т.е. подрезающие ветви разных диаметров в разных плоскостях по высоте ножа одинаковыми лезвиями.
Как известно из теории резания /27,31/, выбор параметров режущего сегмента в первую очередь зависит от диаметра и механических свойств перерезаемых ветвей. Видно, что для качественного среза режущий орган аппарата боковой подрезки кустов должен иметь по высоте не одинаковые режущие сегменты, а разные, рассчитанные в соответствии с разными диаметрами и количеством перерезаемых ветвей.
С учетом сказанного, целью настоящей диссертационной работы является исследование и разработка рационального рабочего органа аппарата боковой подрезки чая для качественного резания с повышенной производительностью при минимальном расходе энергии.
Виды и агротехнические особенности подрезки чайных кустов
По морфологическим признакам род чай (7#ел) подразделяют на два вида : китайский (JFstnenSLS ) и индийский {77 xssamica),
Первый вид включает северные разновидности, а второй - объединяет южные разновидности. Во влажных субтропиках СССР главным образом распространены представители северной разновидности.
Промышленные посадки чая в СССР представлены китайскими разновидностями. Наибольшие площади занимают среднелистные китайские формы, за ними следуют крупнолистные китайские, затем мелколистные, или японские формы чая.
В наших условиях все они переопылились и образовали насаждения, известные теперь под названием местного чая. /6,7/
В культуре чая подрезка является ведущим агротехническим процессом, под воздействием которого чайное растение приобретает желаемую форму куста, усиливается развитие вегетативных органов, увеличивается зеленая поверхность, в результате чего повышается урожай молодых побегов-флешей.
В естественных условиях чайное растение имеет кустовидную или древовидную форму с явно выраженным главным стеблем, на котором формируются боковые ответвления первого порядка, на них - второго порядка и т.д. Крона такого растения рыхлая, в условиях наших субтропиков, достигает высоты 2,5 м. В возрасте 5 6 лет интенсивность роста вегетативных частей снижается и растение переключается в основном на цветение и плодоношение.
Таким образом, в естественных условиях чайное растение само не образует желаемой для человека формы кроны. Создание кроны со способностью продолжительного роста вегетативных частей - добиваются подрезкой.
Для промышленных целей производства чайного листа созданы чайные плантации, где для возделывания и уборки агротехнически предусмотрены разные операции. /7,8,9/
Подрезка по трудоемкости занимает второе место после сбора чайного листа. Кроме того, ее необходимо провести за короткое время на большой площади. Поэтому механизация этого процесса, конечно, имеет большое народнохозяйственное значение.
С помощью подрезки кустов, а затем и сборов чайного листа каждый раз нарушается равновесие между надземной и корневой частями куста, которое он стремится восстановить путем интенсивного образования большого количества новых побегов. Так, например из опытных данных известно, что неподрезанные кусты снижают урожайность сортового чайного листа на 40-60 % и увеличивают выход семян в 3-8 раз, по сравнению с подрезанными листосборными культурами.
Правильная и своевременная подрезка чайного растения обеспечивает : получение здорового чайного куста ; регулирование побегообразования ; увеличение листосборной поверхности ; получение в большом количестве нежных флешей ; успешную борьбу с вредителями и болезнями ; сокращение генеративных органов на листосборной чайной плантации и усиление вегетативной деятельности куста ; повышение производительности труда ; образования услогий для нормального проведения работ по уходу за чайными плантациями ; использование механизации при сборе урожая. /6,10,11/
В зависимости от состояния, возраста, характера эксплуатации и ухода за растением чая, у нас в стране приняты в основном следующие виды подрезки.
Шпалерная цель которой усиление побегообразования и роста, регулирование подхода листа к сбору, ослабление цветения и плодоношения, постепенное повышение высоты отстающих в росте чайных кустов и выравнивание уровня шпалер.
Шпалерная подрезка, повторяем, нарушает равновесие между надземной частью и корневой системой куста, что обуславливает образование новых побегов и их интенсивный рост. Соответствующие агротехническим требованиям аппараты мобильных и ручных машин должны обеспечивать срезание с чайных кустов верхней части годового прироста, оставляя при этом на кустах пеньки прошлогоднего прироста, как правило, с одним - двумя нормальными листьями. Допускается в некоторых случаях производить и более глубокую подрезку, когда срезается целиком 1-2-летний прирост, причем, диаметр отдельных срезаемых веток не должен превышать 5 мм. /6,12,13/
Но наступает другой период. На нормальных попновозрастных чайных плантациях ежегодные шпалерная подрезка и сбор флешей со временем способствуют образованию узлов в местах подрезки, ветвл и побеги постепенно сгущаются, а иногда наоборот, в результате усыхания ветвей крона становится изреженной, рыхлой. Непрерывный сбор флешей ежегодно вызывает образование все более высоких порядков ветвления, ветви и побеги которых все больше и больше слабеют. Это ведет к сокращению побегообразования. В результате сгущения узлов, ветви плохо проводят питательные вещества и, несмотря на высокий уровень агротехники, растения слабеют, урожайность падает.
Снижение урожайности чайной плантации можно установить по следующим внешним признакам : отсутствию нормального побегообразования и измельчению листьев ; появлению поросли в нижней части кроны ; наличию узловатого, рыхлого или сильно загущенного скелета куста ; появлению лишайников и мхов Е НИЖНИХ частях кроны куста; темно-серому цвету основных ветвей.
Такое положение плантации указывает на то, что шпалерная подрезка, как агротехнический прием на данной плантации уже исчерпала свое положительное действие и ее последующее применение не увеличивает урожай. В таких случаях, в зависимости от состояния плантации, проводят полутяжелую или тяже луб подрезку. Цель этих видов подрезки - омолаживание состарившихся частей кроны и сокращение переросшего объема кустов, что подразумевает полную или частичную замену всех старых частей растения новым приростом, который образуется после полутяжелой подрезки. /6,12,14/
К видам полутяжелой подрезки относят : подрезку с полным удалением І-2-петнего прироста; подрезку с полным удалением 3-4-летнего прироста; подрезку под верхними узлами на высоте 25-40 см от корневой шейки.
При полутяжелой подрезке с кустов удаляют всю облиственную часть и вместе с ней уже отработанные скелетные ветви.
Средний диаметр срезаемых веток 8-Ю мм,максимальный диаметр срезаемых веток 20-»25 мм.
Статистические особенности (свойства) основных характеристик боковой поверхности чайных кустов в плоскости подрезки
Различны и физико-механические свойства ветвей Е ЭТИХ зонах. В каждой зоне боковой подрезки должны применяться такие органы режущего аппарата, которые максимально соответствуют условиям.Ибо ясно, что полная обработка боковой поверхности однотипным режу не щим органом рациональна, так-как, если оптимально рассчитать режущее устройство с учетом требований, характерных лишь для нижней зоны боковой подрезки, то в таком случае, процесс подрезки в средней и особенно в верхней зоне будет производиться неудовлетворительно (некачественно,), с нарушением агротехнических требований и повышенными энергозатратами.
Исходя из этих соображений, следует применять такую технологию подрезки боковой поверхности чайных кустов, которая обеспечит повышение эффективности и улучшение качества боковой подрезки.
Если в каждой зоне подрезку будем производить режущим устройством, которое соответствует ее особенностям, то этим можно обеспечить как качественную подрезку куста, так и меньшую энергоемкость работы, что повысит в целом эффективность режущего аппарата. Таким образом ясно, что чем большим будем число зон, делящих поверхность боковой подрезки, и, соответственно, дифференцированней режущие органы, тем более качественной станет подрезка. Считаем целесообразным комбинировать эти разные режущие органы в одном аппарате, но следует отметить, что увеличение числа выделенных зон значительно усложнит конструкцию аппарата.
Учитывая это, очевидно, наиболее целесообразно ограничиться делением на три зоны боковой подрезки чайных кустов - нижнюю, среднюю и верхнюю. Кинематическая схема режущего органа разработана применительно к этому случаю. Известные сегментно-режущие аппараты мобильных и ручных машин, используемые для боковой подрезки шпалер чайных кустов имеют режущие органы с подвижными и неподвижными ножами на одном брусе. /55/
Недостатками этих аппаратов являются : некачественный срез, неоправданные энергозатраты, большие инерционные силы и повышенная металлоемкость. /5,61,62/ Причина недостатков кроется в одинаковой (однотипной) конструкции режущего устройства, и его универсальности, которая не обеспечивает технологическую эффективность процесса, поскольку боковая поверхность чайных кустов в плоскости подрезки, как уже отмечалось, различна на разных высотах. В нижней части ветви топстостебельные, грубые (0=13-л-2Омм), с влажностью порядка 50 % о малым наличием их на единицу площади, в верхней же части наоборот - тонкое тебе лъные ( 2D =1---2т), нежные, приблизительно с 70 % влажностью, с большим числом их на единицу площади; в промежуточной части боковая поверхность является средней между нижней и верхней зоной по толщине и числу веток на единицу площади с влажностью около 55 %,
Именно потому следует еще раз отметить, что технологический процесс срезания однотипным режущим органом, не учитывающим изменения характеристик куста на разных Еысотах плоскости боковой подрезки, является некачественным. Срезание самых толстых, грубых ветвей вызывает забивание аппарата, а требование избежать этого приводит к необходимости срезать ветку за несколько ходов ножа. Срезание же верхних, тонкостебельных и сравнительно нежных вет-ЕЄЙ, в сипу большого шага и недостаточного защемления между сегментами ножа, приводит к тому, что некоторая часть их проскакивает между ножами и остается нес резанной. Кроме того, как уже отмечалось, здесь имеет место недифференцированный расход энергии, вызванный тем, что в ряде случаев (для тонкостебельных ветвей) применяются бопьшеразмерные металлоемкие ножи, что приводит к неоправданным ее тратам. Исходя из вышеизложенного, для обеспечения качественной подрезки с повышенной производительностью и минимальным расходом энергии, следует применять рациональную технологию боковой подрезки чайных кустов, заключающейся в том, что подрезку производить по трем- нижним, средним и верхним зонам по высоте куста с соответствующими условиям работы режущими аппаратами. Для принятой технологии подрезки автором разработана схема комбинированного трехсекционного сегментио-режущего аппарата о подвижными и неподвижными ножами, (рис.2.3). Секции соединены между собой посредством тяг двуплечным коромыслом, установленным между подвижными органами ножа, причем, средняя из них, с нижней стороны, связана с криЕошипно-шатунным механизмом привода. Режущие элементы каждой секции ПОДЕижного ножа установлены с разным шагом, величина которого меньше у Еышерасположенной секции. При этом длины плеч коромысел, связывающие соответствующие секции ножей, пропорциональны шагу режущих элементов этих секций. Неподвижный нож (контрнож) также является секционным, причем, ЕЫ-шерасположенные секции ножа и контрножа смещены относительно ни-жераоположенных в направлении, противоположном перемещению режущего аппарата. Сегментио-режущий аппарат (Рис.2.3) содержит ступенчатый брус I, на котором закреплены секции 2,3 и 4 контрножа, размещенные в салазках секций 5,6 и 7 подвижного ножа с неизменной величиной шага между режущими элементами и конфигурацией ножей,соответствующей толщине (диаметру) и количеству, срезаемых ветвей по высоте куста (в данной зоне). Секции 5,6 и 7 подвижного ножа соединены между собой посредством тяг с дЕуплечими коромыслами 8 и 9, у которых плечо коромысел уменьшается в направлении снизу вверх ( t a - &± и -О - ), что дает возможность устанавливать оптимальные размеры шага в секциях. Длины плеч коромысел, связанных с соответствующими секциями ножа, пропорциональны шагу режущих элементов. К нижней части аппарата на концах рычагов установлен подпружиненный стеблеподъемник 12, опорные точки коромысел 8 и 9 на брусе обозначены через Оу и 0 . Указанная схема защищена авторским свидетельством. /88/ Аппарат работает следующим образом: режущие элементы средней секции получают возвратно-поступательное движение через кривошипи о- шатунный механизм привода 10 от источника энергии посредством предохранительной муфты. ВозЕратно-поступательное движение передается нижней и верхней секциям посредстом тяг с двуплечими коромыслами 8 и 9. При этом режущие элементы секции б и смежных секций 5 и 7 движутся в противоположных направ пениях,что способствует уменьшению сил инерции. Перемещение опорной точки коромысла на брусе, дает возможность менять величину хода ножа пригодной секции. /89/
Особенности резания толстостебельных ветвей
Проходимый машиной путь в течение опыта определяется длиной участка, замеряемой двадцатиметровой землемерной лентой. Длительность опыта измеряется секундомером, включение и выключение которого синхронизировано с другими измерительными приборами. Расход топлива за опыт определяется по показателям шкалы мерного бачка в начале и конце зачетного участка. Точность отчета 0,5 куб.см. Балансировка тензоузлов, регулировка сигнала и регистрация исследуемых параметров производится с помощью передвижной тензо-лаборатории. Связь между машиной и тензолабораторией осуществляе-Ф-ся с помощью 100-метрового кабеля. Измерительная схема безусилителъного тензометрироЕания машины показана на рис.4.3. /ЮЗ/ Представленная на рис.4.3 измерительная схема безусилительного тензометрирования состоит из двух частей :1 часть представляет схему тензоузлов, расположенных на испытуемой машине, а вторая - схему измерительной аппаратуры. Тензомосты № I и № 2 расположены на полуосях ведущих колес машины. Тензомост № 3 расположен на приводном валу режущего аппарата, а тензомост № 4 - на валу двигателя. Для отсчета числа оборотов, применяем : а) для ведущих колес, прерыватели пр. I и пр.?.; б) для привода режущих аппаратов и двигателя индукционные датчики ИД-І и ИД-2. Питание тензомостов и отвод сигналов от них осуществляются через токосъемники ТРАК-4 (на ведущих колесах TK-I, ТК-2) и ТРАК-6 с индуктивными датчиками (на валу привода режущих аппаратов и на валу двигателя). Питание схемы осуществляется от двух двенадцативольтовых аккумуляторных батарей 6СТ-128Г в тензомостах через питающую диагональ 1-3 подается стабилизированное напряжение 12 вт. Сигнал от измерительной диагонами 2-4 подается в пульт управления, где производится балансировка тензомоста, с помощью переменных сопротивлений R — l ,R-2, R-3 , R- i и регулировка масштаба с помощью переменных сопротивление RS-r-8 по показаниям микроамперметра М-24/18. Сигналы после балансировки тензомоста и регулировки масштаба подаются на шлейфы осцилографа Н-700. Переменные сопротивления R-9 uR—/0 служат для регулировки сигналов от контактных прерывателей пр-1 и пр-2. Регулировка производится по показаниям микроамперметра. Импульсы от контактных прерывателей, после регулировки, подаются на импульсные счетчики МЭС-54 и шлейфы осциллографа. Сигналы от индуктивных датчиков, после усиления, подаются на импульсные счетчики СЬ-1 м/ЮО и шлейфы осциллографа. Выключатели ВЫКЛ 1-4-6 служат для переключения мостов и прерывателей на осциллограф или на микроамперметр визуального контроля, В тензомостах нами применяются бумажные тензодатчики ГГБ-ЇО сопротивлением ІОО ом. Сопротивление резисторов переменного сопротивления: R 1—-8 - 470 ом, а Я 3 -hiО - 2р ком шр І-Д-6-штепсельные разъемы. Внешний вид ручной малогабаритной передвижной машины для боковой подрезки шпалер чайных кустов показан на рис.4.4. В данной схеме тензодатчики наклеены на вращающиеся валы таким образом, что на них действуют только деформации растяжения или сжатия, а другие виды деформации исключаются или компенсируются. Расчет тензозвена для измерения упругих деформаций приведен в приложении. Для проведения лабораторных исследований нами была сконструирована специальная экспериментальная установка (Рис.4.5), позволяющая исследовать методом тензометрирования режущие сегменты с различными параметрами, при различных скоростных и нагрузочных режимах работы с помощью специально изготовленных тензозвеньев разной чувствительности (см.приложение). Конструкция стенда обеспечивает испытание режущих сегментов разной формы, регулирования шага хода и скорости ножа, а также автоматическую подачу ветвей в режущий аппарат с регулируемой скоростью подачи и наклоном их в продольной и поперечной плоскостях относительно режущих сегментов. Установка приводится в движение с помощью электродвигателя через реостат - для установления требуемых скоростей резания. Для перерезания толстых ветвей стенд снабжен маховиком.
Лабораторная установка с помощью портативной тензоаппаратуры в составе пульта управления, осциллографа Н-700 и блока питания обеспечивает запись на осциллографной фотобумаге следующих параметров: силу для перерезания ветвей в статике и динамике, число двойных ходов ножей, скорость резания и время опыта. /104/
Условия испытания и показатели работы
В работе впервые были определены величины корреляцион ных связей между основными статистическими характеристиками боко вой поверхности чайных кустов в плоскости подрезки. Выведены уравнения регрессии второго порядка изменения по высоте куста среднестатистических значений диаметров ветвей, их количества и площади сечения в плоскости подрезки, приходящиеся на единицу площади. Эти показатели значительно меняются по высоте куста. Такие существенные различия статистических локазателей боковой поверхности представляют особые требования к конструктивным и кинематическим параметрам режущих аппаратов, непредусмотрение которых является основным недостатком ныне применяемых для боковой подрезки аппаратов. 2. По высоте чайных кустов условно выделены три зоны, сред-ние статистические величины JD, Ж", S которых легли в основу для расчета режущих органов. 3. Обоснована технологическая схема работы и разработаны схемы ступенчато-секционного рабочего органа и передвижной малогабаритной машины для боковой подрезки чайных кустов. Введение режущего органа, состоящего из трех секций, объясняется увеличением эффективности их использования при резании ветвей разного диаметра. Предложенный нами секционный режущий аппарат обеспечивает улучшение качества резания, дифференцированный расход энергии, уменьшение инерционных сил и металлоемкости самого аппарата. 4. Теоретически обоснованы основные параметры режущего ор гана по секциям, предназначенных для подрезки толстых, средних и тонких ветвей по выделенным основным зонам в соответствии по высоте куста. 5. На основе регрессионного анализа установлено, что зависимости усилий резания и мощности от скорости резания и угла наклона режущей кромки сегмента для единичных чайных веток различного диаметра описываются уравнением регрессии второго порядка. Выведены также уравнения усилий резания и потребной мощности в зависимости от диаметра перерезаемых ветвей для различных скоростей резания и углов наклона ветвей относительно плоскости режущих сегментов. 6. Установлено, что с энергетической точки зрения, более эффективно режущие сегменты с углом наклона с - =10,Ф установить на верхнюю секцию аппарата для резания чайных ветвей диаметром в диапазоне от 1,5 до 5,0 мм; сегменты с углом наклонения оС =29 установить на среднюю секцию для резания ветвей в диапазоне Д=5-Юмм, а сегменты с углом наклонас 1 =35 применять для нижней секции Д=10мм и больше. 7. Исследовав полученные функциональные зависимости P-fi(, v и1/ / Ина экстремум, определены оптимальные значения угла наклона режущего сегмента, скорости резания и соответственно числа оборотов вала привода для отдельных секций. Выбран оптимальный диапазон скоростей резания, определены оптимальные значения наклона режущего сегмента. 8. С увеличением скорости более чем VonT , усилия резания и потребные мощности возрастают. Это явление очевидно вызвано увеличением сопротивления перерезанию материала чайных ветвей, а также увеличением мощности на холостой привод режущих сегментов. 9. Потребная мощность на выполнение технологического про цесса для нижней, средней и верхней секций соответственно состав ляет 43,5%, 38,5% и 18% - от общей, требуемой режущим аппаратом мощности, А потребная мощность на выполнение технологического процесса в целом составляет 80-87% от мощности, развиваемой двигателем (2,95 кВт). 10. На основе проведенного исследования изготовлен опытный образец передвижной малогабаритной машины для боковой подрезки шпалер чайных кустов с двумя режущими аппаратами ступенчато-секционного типа, который обслуживается одним рабочим. Машина прошла межведомственные испытания и рекомендована для широкой хозяйственной проверки. 11. Наиболее рациональным соотношением между скоростью ножа и скоростью машины с точки зрения энергетических показателей, для исследуемого ступенчато-секционного режущего аппарата является 3,25. При поступательной скорости машины 1 =0,26-0,32 м/сек, указанные значения варьируют в пределах 2,98-3,9, т.е. они близки к 3,25. 12. Анализ динамики установившегося режима ступенчато- секционного чаеподрезочного органа показал, что разделение рабочего органа по всей длине на отдельные секции, с движением режущих сегментов в противоположные стороны существенно уменьшает инерционные силы в аппарате. Однако, надо отметить, что наличие редуктора в приводе аппарата не всегда способствует снижению коэффициента неравномерности. Выявлены области, в которых наблюдается относительный рост или снижение суммарных инерционных сил. 13. Агротехнические и агрономические показатели лучше, чем у сравниваемого аппарата и удовлетворяют предъявляемым требованиям 14. Результаты проведенных исследований могут быть использованы при проектировании, исследовании и изготовлении режущих аппаратов для боковой, тяжелой и полутяжелой подрезки чайных кустов.
