Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Диденко Н.Ф. Машины для уборки овощей

.pdf
Скачиваний:
20
Добавлен:
25.10.2023
Размер:
13.51 Mб
Скачать

Фототок возникает при освещенности фотоприемника поряд­ ка 0,4—0,5 лк, поэтому он запаздывает относительно начала освещения. Для надежной работы реле необходимо, чтобы

Асв tcp>

где /Ср = 5-10~3 с — время срабатывания реле РПС-5. Расчеты показывают, что минимальное время засветки t ога'

должно быть в 5 раз больше tcp, a t'n /tB3 = 4. При этом фотореле

может надежно работать с частотой 10 Гц, т. е. фотоанализатор может пропускать независимо от размера 10 плодов в секунду, разделяя их на три фракции.

Разделение на две фракции более простое, для осуществле­ ния его требуется только один фильтр. Такое устройство имеется на томатоуборочной машине Пенсильванского университета (США). Плоды томатов, проходя по винтовым валикам 4 освещаются источником света 3 (рис. 152). Отраженные лучи падают на фотосопротивления 2, расположенные с двух сторон. При прохождении под осветителем зеленого плода на реле подается сигнал, затворка открывается и плод падает на землю.

Рис. 152. Фотоанализатор и исполнительный механизм сортирующего устройства томатоуборочной машины Пенсильванского универси­ тета:

1 — плод; 2 — приемники от­ раженных лучей (фотосопро­ тивления); 3 — источник осве­

щения;

4 — винтовые валики;

 

5

полупроводниковый уси­

 

литель фототоков; 6 — затвор­

 

ки; 7 — электромагнит

 

Для разделения плодов на четыре — пять фракций,

как это

сделано на машине фирмы ESM, необходим анализатор выход­

ных сигналов, а для исполнительного

органа «память»,

чтобы

выбрасывать плоды над соответствующей транспортерной лентой.

Известно фотоэлектронное устройство АСЦ-1, разделяющее томаты на три фракции, разработанное в Болгарии. Его произво­ дительность 10 томатов в секунду.

РАБОЧИЕ ОРГАНЫ МАШИН ДЛЯ УБОРКИ ОГУРЦОВ

Основными рабочими органами машин для уборки огурцов являются подборщик и плодоотделитель.

Подборщики машин для разовой уборки огурцов (рис. 153, а и б, см. также рис. 57 и 58) имеют подрезающий аппарат в виде пассивных ножей или сегментных полотен, колеблющихся

238

поперек ряда. Такие рабочие органы были рассмотрены при анализе подборщиков томатоуборочных машин.

Вследствие меньшей осыпаемости огурцов по сравнению с томатами, к подбирающей части машин для уборки огурцов предъявляются менее жесткие требования. Поэтому на машинах для уборки огурцов устанавливают цепочно-планчатые подбор­ щики с пружинными пальцами, теребильные гофрированные транспортеры или обычные прутковые транспортеры.

Рис. 153. Подрезающие и подбирающие рабочие органы машин для уборки огурцов:

а — типа VU (BMP); б — фирмы Портер-Уей

Испытания венгерской машины показали, что гофрированные транспортеры, подбирая растения, повреждают крупные плоды. Растения кустовых и короткоплетистых сортов плохо подби­ раются цепочно-планчатыми подборщиками. Хорошие резуль­ таты получены при испытании обычных прутковых транспорте­ ров в сочетании с прижимным барабанчиком.

Рассмотренные подборщики подбирают растения без захвата почвы, поэтому систем ее удаления на машинах для уборки огурцов нет.

Ширина захвата подборщиков большинства машин для уборки огурцов равна 2 м. Учитывая малую высоту растений (в среднем 25 см), предъявляются высокие требования к выров­ ненное™ поля в поперечном направлении.

На машинах для выборочной уборки огурцов установлены вакуумные или барабанные стеблеподъемники.

В зависимости от назначения (для выборочной или разовой уборки) машины для уборки огурцов имеют разные плодоотделители.

При выборочной уборке огурцы сбиваются с плетей горизон­ тальным ударом. Рассмотрим процесс отрыва, приняв огурец за жесткое тело, способное вращаться относительно неподвижной оси, проходящей через точку О крепления его к плети (рис. 154).

Пусть на плод в горизонтальном направлении действует ударный импульс S на расстоянии х от точки крепления. Необ­ ходимо найти реакцию подвески огурца при ударе.

С некоторым допущением огурец можно принять за однород­ ный стержень длиной I, равной длине огурца. В начальном положении огурец, приподнятый на плети над землей, висит вертикально и горизонтальной скорости не имеет, т. е. ц0 = 0, и, следовательно, начальная угловая ско­ рость огурца относительно точки под­

веса ©о = 0.

Применив теорему об изменении кинетического момента системы отно­ сительно оси О, получим

-^ог Lor.0 ^40(S),

Рис. 154. Действие удар­ ного импульса со сторо­ ны прутка плодоотделителя на огурец при выбо­ рочной уборке

где L0T = Jor© — кинетический

момент

огурца

относительно

точки

подвеса после удара;

 

Lor.o = /ог.осйо — начальный кинети­

ческий момент;

 

M0(S) — момент

импульса 5 относи­

тельно точки О.

 

Поскольку «о =

0, то Lor.o =

0 и

 

A,r = Mo(S).

(143)

Момент инерции огурца / ог относительно точки О будет

Л,г =

ml2,

 

где т — масса огурца,

Sx.

 

.а момент импульса силы M0(S) =

значения

Подставив в выражение (143) соответствующие

величин, имеем

 

 

-j- ml2a>= S x .

(144)

•Откуда

 

 

(0 = — .

(145)

m l 2

V

Скорость uc центра С массы огурца будет

 

U r = й(0 =

1

 

---(0.

 

 

2

 

Начальная скорость центра массы «с,о = 0.

Пользуясь теоремой об изменении проекций количества дви­ жения центра масс на оси ОХ и ОУ, получим

S O Y + S = tnuc',

S 0х = 0.

Отсюда

 

 

 

 

ox

 

SOK = тис—S = — mla

—5 =

~2l — A s .

(146)

Поскольку S 0x = 0, TO

S 0 = |Soy|.

 

 

Найдем наиболее благоприятное место приложения ударно­

го импульса.

 

по

абсолютному значению от

Реакция подвеса изменяется

нуля до S, когда импульс приложен

непосредственно в

точке

подвеса. Найдем условие,

когда

S0 =

0. Из выражения

(146)

при этом условии получим

2

I

 

 

 

 

 

 

 

 

х = — /.

 

 

 

 

3

 

 

 

 

Следовательно, для отрыва плода от плети удар должен быть произведен как можно ближе к точке подвеса 0 ^ х

На машине удар производится планкой или прутком. При медленном перемещении прутка плод может и не оторваться, а отклониться.

Определим скорость прутка, при которой

S0 > S,к р >

(147)

где SKp — импульс силы, необходимой для отрыва

огурца от

плети.

 

При соударении прутка с огурцом скорость в точке соударе­ ния равна V , а угловая скорость огурца относительно точки О

(Ù— ѵ/х.

(144)

 

 

 

 

 

Из зависимости

 

 

 

 

 

 

S = — m(2û )= — .

(148)

 

 

За:

 

 

Зх2

ѵ

Подставив выражение (148) в формулу

(146) и выполнив

условие (147), получим

 

 

 

 

 

 

 

ml2v

Г Зх

) < s ,к р

 

 

 

Зх2

\

1

 

 

21

 

 

Так как х «С I и

Зх

— 1 <

0, то

 

 

21

 

 

 

 

V

 

SKP3x2

 

 

 

 

 

/ Зх

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ml2I 21 '

 

 

16 З а к . 807

 

 

 

 

 

241

V ^

SKp6x^

(149)

ml (Зх 21)

Расчеты показывают, что если принять время отрыва, как и для томатов, т = 7 - 10~3с, максимальное усилие отрыва плодов 4,5 кгс, массу зеленца длиной 90 мм равной 100 г, а удар про­

извести

на расстоянии х = 25 мм

от точки

крепления

огурца

к плети

(расстояние

л: выбрано

исходя из

закругления

огурца

 

 

 

 

 

в этом

месте

 

г =

13,5 ± 4,5 мм),

 

 

 

 

 

то и ^

0,6 м/с. Это подтверждено

 

 

 

 

 

также

опытами [37].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

На машинах для разового сбо­

 

 

 

 

 

ра огурцов

 

устанавливают гори­

 

 

 

 

 

зонтально или вертикально

валь­

 

 

 

 

 

цовые

плодоотделители

(см. рис.

 

 

 

 

 

57 и 58).

 

 

 

 

 

 

 

 

этих

 

 

 

 

 

 

Основными параметрами

 

 

 

 

 

плодоотделителей

являются

диа­

 

 

 

 

 

метр вальцов и зазор

 

между ни­

 

 

 

 

 

ми в процессе работы. Чтобы от­

 

 

 

 

 

рывать

малые

огурцы,

необходи­

 

 

 

 

 

мы вальцы как можно

меньшего

 

 

 

 

 

диаметра. Но в то же время валь­

Рис. 155.

Определение параметров

цы малого диаметра

имеют

ма­

плодоотрывающего

аппарата

ма­

лую захватывающую

и протяги­

шины

для уборки огурцов

 

вающую способность и быстро за­

 

 

 

 

 

биваются.

диаметр

вальцов из

Определим максимальный допустимый

условия

незащемления плода (рис. 155).

При

соприкосновении

с вальцами на огурец действуют сила трения F, усилие со сто­

роны стебля, максимальное

значение

которого

равно

усилию

отрыва F0T, и вес плода G. Поскольку прежде всего интересен

вопрос

защемления

огурцов

малых

размеров

диаметром

30—35

мм, которые

весят обычно

40—80

гс,

что

значительно

меньше

усилия

отрыва,

то для

упрощения

расчетов

весом

огурцов пренебрегаем.

 

прижимаются

 

к

вальцам

силой,

Огурцы в момент отрыва

 

развиваемой протаскиваемыми

через вальцы

 

стеблями.

При

этом возникает сила нормального давления N =

 

for

 

 

 

 

2

sin а

 

 

 

Чтобы плод не защемлялся, сила трения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

FX< N X.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(150)

Но Fx = Nf cos a, a Nx = N sin а.

 

 

 

 

 

и упростив его,

Подставив эти значения в выражение (150)

получим

 

 

 

а >

ф.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(151)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cosa = --------—,

(152)

R + r

 

где R — радиус вальца;

 

h — зазор между вальцами;

 

г — радиус закругления огурца.

 

Отсюда

 

а = arccos-------— .

(153)

R + r

 

Подставив выражение (153) в неравенство

(151), имеем

2R + h ^

(154)

arccos---------- > ср.

2 (R + r)

 

Из зависимости (152)

 

R = 2г cos а —h

(155)

2(1—cos а)

 

Определим минимально допустимый диаметр вальцов из условия устойчивого захвата и протаскивания стеблей огурцов.

Захват начинается в основном с листьев, особенно на плодоотделителе с воздушным поддувом. Тонкие и шероховатые листья легко захватываются вальцами и увлекают за собой стебли.

Для протаскивания стеблей необходимо, чтобы

сц < Фь

где фі — угол трения стеблей о поверхность вальцов.

c o s ctt

j _dc—h

(156)

D

где dc — диаметр стебля; D — диаметр вальца. Отсюда

cil = arccos

Тогда условие протаскивания стеблей вальцами выразится так:

arccos A

< Фі-

(157)

Величина dc h в формуле (156) представляет собой умень­ шение диаметра стебля (обжатие) при протягивании его через вальцы,

По данным В. Г. Удовина, наибольший зазор между валь­ цами в процессе работы должен быть h = 8 — 12 мм [28].

Расчеты показывают, что при выполнении условия (154) будет выполнено и условие (157). Однако выполнить полностью условие (154) трудно, так как требуются диаметры вальцов 25—30 мм, чтобы отделять мелкие плоды, что не всегда можно выполнить конструктивно. Поэтому на практике увеличивают диаметры вальцов, несмотря на некоторое повышение поврежде­ ния мелких плодов.

Исследованиями В. Г. Удовина установлено, что вполне удовлетворительно, с повреждениями плодов не более 10% мо­ гут работать вальцы диаметром 35—51 мм [28].

В машинах США с горизонтальными вальцами шириной до 2 м принимают диаметр вальцов 100 мм и больше. В этих ма­ шинах неизбежно затаскивание и раздавливание плодоотделителем мелких огурцов, что нельзя признать удовлетворительным.

Усилие N\ прижатия вальцов друг к другу для обеспечения протягивающего усилия, равного Fот, определяют из выражения

ДГ

л /7о х

 

 

где п — количество одновременно протягиваемых

стеблей;

f — коэффициент трения стеблей

о поверхность вальцов.

Применение вальцов малого диаметра и небольшого зазора

между ними предъявляет

высокие

требования

к снижению

засоренности полей, так как засоренность приводит к забиванию вальцов.

В уборочных машинах необходимо предусмотреть рассредо­ точение стеблей огурцов перед подачей их в вальцы. Эту роль, например, в комбайне фирмы FMC выполняет транспортерпитатель, имеющий скорость, превышающую скорость транспор­ тера подборщика.

РАБОЧИЕ ОРГАНЫ МАШИН ДЛЯ УБОРКИ БОБОВЫХ КУЛЬТУР

РАБОЧИЕ ОРГАНЫ ЖАТОК И ПОДБОРЩИКОВ

Вбобовых жатках установлен режущий аппарат нормаль­

ного резания, который работает

в сочетании

с эксцентри­

ковым мотовилом. Конструкции и

теоретический

анализ этих

рабочих органов хорошо известны. Однако они имеют ряд кон­ структивных особенностей, учитывающих специфику бобовых культур. Режущий аппарат имеет пальцы открытого типа, на каждом третьем пальце установлены лифтеры, поднимающие растения.

Полозки, копирующие микрорельеф, выполнены плавающими и подпружинены. Режущий аппарат тоже плавающего типа, шарнирно соединен с полозками. С рамой режущий аппарат связан через плоские пружины, что дает возможность раме копировать поверхность почвы и обеспечивает регулировку ап­ парата независимо от рамы. Средняя скорость ножа составляет 1,5—1,6 м/с; минимальная высота среза 70—80 мм.

Граблины эксцентрикового мотовила имеют подпружиненные пальцы. Угол наклона граблин и положения мотовила в гори­ зонтальной и вертикальной плоскостях регулируются.

Особый интерес представляют теребильно-подрезающие жатки (ЖНТ-2,1) и теребильные машины (МРМ-2,2), принцип работы которых полностью учитывает специфику растений овощного гороха (перевитость стеблей и слабую прочность прикорневой шейки). На этих машинах, а также на мобильных молотилках установлены барабанные подборщики с убирающи­ мися жесткими пальцами.

Подборщик (рис. 156) имеет барабан, внутри которого расположен эксцентрично пальцевый вал. На внутренней поверхности барабана шарнирно закреплены направляющие роликовые обоймы, в которые входят пальцы прямоугольного сечения. Пальцы прикреплены к установленным на валу чугун­ ным головкам с капроновыми втулками. При вращении бара-

бана пальцы свободно поворачиваются на неподвижном валу, а благодаря эксцентричному расположению вала вылет пальцев из барабана в течение одного оборота изменяется от максималь­ ного до минимального на величину удвоенного расстояния между центрами вала и оси. Выходя из барабана, пальцы за­ хватывают слой стеблей и поднимают его вверх, а после пере­ дачи на транспортирующие органы входят в барабан.

Рис. 156. Схема жатки ЖНТ-2,1:

1 — делители; 2 — барабан; 3 — пальцевый вал; 4 — задний щит; 5 — рама; 6 — транспортерное полотно; 7 — копирующая

лыжа; 8 — носилочный аппарат

Рабочий процесс барабана состоит из трех фаз: захват растений, натяжение стеблей при подъеме и отрыв (если нет режущего аппарата) и, наконец, подача растений на транспор­ тирующие органы.

Рассмотрим более подробно работу барабана (рис. 157, а—в). Уравнение движения конца пальца имеет вид

X = ѵыі + е sin а + / sin(a + <р);

у = е cos а + / cos (а + ф),

 

где е = О А — расстояние между осями вала

О и барабана А,

т. е. эксцентриситет механизма;

 

I = AB — длина пальца;

(а = 25 -у- 45°) ;

а — угол наклона осевой линии ОА

Ф — угол поворота пальца, отсчитываемый от осевой

линии ОА.

 

При постоянной угловой скорости барабана угловая скорость пальцев переменная и определяется из уравнения

СО( 1— Ц COS ф)

0)п = ----------------- ,

1+ ц2 — 2ii cos ф

где ц = —^— (здесь Рб — радиус барабана). Линейная скорость конца пальца

ѵп = /соп,

а абсолютная скорость

Va = Y vl + v l — 2 ѵ « ѵ п sin(ф — а).

Абсолютная скорость при входе пальцев в слой не должна быть чрезмерно большой, чтобы при встрече их со стеблями не происходило вымолачивание бобов.

Чтобы исключить огрехи при подгребании стеблей, точки пересечения траекторий концов пальцев двух последовательно работающих рядов должны располагаться не выше уровня сре­ зания растений (10—13 см).

Точка В !,2 имеет следующие координаты:

хв = v j i + е sin а + / sin(a + <р,) = v j 2+ е sin а — / s i n ^ — а);

ув = е cos а + / cos(a + <р,) = е cos а + I соз(ф2 — а) = е cos а + /—h .

247