Регистрационный номер НТЦ «Информрегистр» 0420900012
Свидетельство о регистрации СМИ Эл № ФС77-32022
ISSN 1990-4665
  English
 Журнал
Главная
Свежий номер
Архив номеров
Разделы
О журнале
Этика научных публикаций
Статистика
География

 Авторам
Условия публикации
Порядок публикации
Образцы документов
Оформление статей
Оформление ссылок
Статус публикаций
Авторские права
Наши авторы

 Редакция
Редакционный совет
Редколлегия
Объявления
Ссылки
Контакты

 Документы
Оформление и публикация (в одном файле)





Кто здесь?


CC BY  «Attribution» («Атрибуция»)
 Версия для печати
 Файл в формате pdf


УДК 631.35



ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЦЕССА ОТДЕЛЕНИЯ ПЛОДОВ ТОМАТОВ ПЛАНЕТАРНЫМИ ВАЛЬЦАМИ

 

Абликов В.А. – д. т. н., профессор

Вдовиченко М.Н. – аспирант

Тимофеев М.Н. – инженер

Кубанский государственный аграрный университет


В статье рассмотрены основы технологического процесса отделения плодов томатов планетарными вальцами при механизированной многоразовой уборке.

Основание плода томата держится на плодоножке, которая, в свою очередь, прикреплена к стеблю. Для отделения плода необходимо, чтобы отрыв плодоножки происходил в месте присоединения ее к основанию плода. Разрыв обеспечивается при условии, что на плодоножку в поперечном направлении действует сила сжатия, в продольном – сила растяжения и переменный по направлению изгибающий момент. Сочетание указанных сил и момента наблюдается в работе планетарного плодоотделяющего аппарата. Усилие разрыва плодоножки при растяжении с изгибом уменьшается в 3–5 раз по сравнению с растяжением без изгиба.

На рисунке изображена схема действия на основание плода и плодоножку сил нормального давления N, трения Т и растяжения Р в том случае, если диаметры и рабочие поверхности парных вальцов одинаковы. При этом углы a охвата вальцов стеблем и плодом, силы N, Т и равнодействующие силы R для обоих вальцов одинаковы, изгиб плодоножки отсутствует, и разрыв ее чаще всего происходит в середине.

Диаметры и рабочие поверхности планетарных вальцов 3 и 4, находящихся в паре, в общем случае не одинаковы, поэтому , ,  и .

Для отделения плода необходимо выполнение условия:

,                                         (1)

где   и  – сумма проекций сил Т3 и Т4 и соответственно N3 и N4

на направление движения стебля.

 

 
Отделение плодов томатов планетарными вальцами

 

Процесс отделения плода от стебля планетарным вальцом состоит из двух этапов: растяжение плодоножки и ее двухсторонний изгиб. Рассмотрим первый этап.

В результате относительного перемещения вальцов 3 и 4 и воздействия на основание плода переменных сил R3 и R4 на плод оказывает влияние переменный по величине и направлению момент. Плодоножка при этом изгибается и растягивается так, что наибольшее напряжение испытывают крайние наружные или внутренние волокна в месте прикрепления плодоножки к плоду. Разрыв плодоножки произойдет, как только напряжения в месте соединения с плодом достигнут критических значений.

Примем, что плодоножка – гибкая нить, прикрепленная к середине основания плода, а сила Р направлена вдоль среднего волокна плодоножки, dп – диаметр плода;  – длина плодоножки на участке 5–6; m1 – угол между прямыми 5–6 и 5–7, определяющий направление силы Р, m2 – угол между прямыми 1–2 и О34, определяющий положение основания плода в рабочей щели.

Расчетами установлено, что . В результате проектирования сторон трапеций 1О356 и 2О456 на направления 5-6 и О3О4 и преобразований получим

,

,                                                    (2)

где m – разница радиусов смежных вальцов, ; n – разница между длиной плодоножки и m, .

Длина плодоножки l может быть принята равной

,                                               (3)

где rср – средний радиус вальцов, .

Из трапеции 1О356 следует:

.                                                            (4)

Если  и , то из уравнений моментов сил R3, R4 и Р относительно точек 1 и 2 имеем соответственно

,    ,                  (5)

где  Ми – момент сопротивления плодоножки изгибу, Ми = 0,04–0,07 Н×м.

Если  и , то

 .                 (6)

Примем, что e1 и e2 – углы между направлениями нормальных давлений N3 и N4 и скоростей V1 и V2 соответственно. Если скорости V1 и V2 направлены вне углов трения j3 и j4, т. е. e1 > j3 и e2 > j4, то вальцы 3 и 4 пробуксовывают по основанию плода, и направления векторов  и  определяются значениями углов j3 и j4, а модули R3 и R4 – по формулам (6). Если  e1 < j3 и e2 < j4, то направления векторов  и  совпадают с направлениями V1 и V2 соответственно. Тогда, определяя модули R3 и R4, в формулах (6) и (7) вместо j3 и j4 следует подставить значения e1 и e2 соответственно.

Итак, положение основания плода в начале соприкосновения его с вальцами определяется соотношением диаметров вальцов d3 и d4 и основания плода dп. В свою очередь величины и направления сил R3 и R4 зависят от положения основания плода в рабочей щели, а также от значений j3 и j4.

Если e1 > j3 и e2 > j4, то условия для незахвата плода вальцами 3 и 4 будут выглядеть так:

,    ,                                       (7)

где  и  – углы, заключенные между плоскостью основания

плода и направлением сил N3 и N4 соответственно.

Если e1 < j3 и e2 < j4, то условия для незахвата плода вальцами 3 и 4:

,    .                                   (8)

Время отделения плода от стебля планетарными вальцами t0 определено по формуле:

,                                            (9)

где  – относительное удлинение плодоножки;  – длина плодоножки;  – радиус начальной окружности перекатывания барабана 1 по барабану 2, , А – расстояние между центрами барабанов 1 и 2; Vст – скорость стебля.

Мощность, потребная для отделения плода от стебля вальцами двухбарабанного аппарата Wп, равна:

,                                 (10)

где ес – количество стеблей, одновременно находящихся в рабочей щели;

еп – среднее количество плодов на стебле;  и  – момент равнодейст-

вующих сил R3 и R4 относительно мгновенных осей вращения вальцов 3 и

4.

Мощность, расходуемая на отбрасывание плода вальцами Wq, определяется по формуле:

                  ,                         (11)

где q – масса одного плода.


 
© Кубанский государственный аграрный университет, 2003-2015
Разработка и поддержка сайта: ЦИТ КубГАУ

Регистрационный номер НТЦ «Информрегистр» 0420900012
Свидетельство о регистрации СМИ Эл № ФС77-32022
ISSN 1990-4665