РАЗДЕЛ 2
ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ПРИВИВОЧНОГО УСТРОЙСТВА
2.1. Обоснование конструктивно - технологической схемы и выбор метода
оптимизации прививочного устройства
Одним из основных методов производства плодовых растений остается зимняя
прививка, которая реализуется способом улучшенной копулировки. Технологической
особенностью данного способа является, то что на косых срезах компонентов
прививки (подвое, привое) необходимо наличие дополнительного (язычкового)
зареза, обеспечивающего их надежное соединение.
Количественным признаком качества прививки являются ее геометрические
параметры, регламентируемые нормативами агротехнических требований.
Нормативными данными, приведенными в [22] установлены следующие параметры
прививки (рис. 2.1).
Обеспечение данных нормативных требований возможно за счет разработки
прививочного устройства, которое с одной стороны позволяет обеспечивать
заданное качество прививки, а с другой снизить затраты труда.
На основании проведенного анализа исследований ученых [51, 62, 65, 79] принята
рабочая гипотеза.
Рабочая гипотеза. Прививочное устройство должно обеспечивать процесс резания,
при котором, отрезной нож перемещается под острым углом к оси компонента
прививки и создает минимальное деформирующее влияние на проводящие сосуды коры
и камбия черенка.
Рис. 2.1. Геометрические параметры копулировочных срезов на компонентах Рис. 2.3. Схема к определению параметров окружности с эксцентрической осью
прививки
L- длину косого среза L?3D, где D – диаметр черенка;
L1- расположение язычкового зареза на косом срезе L1=1/4 L или L1=1/3 D;
L2 - глубину язычкового зареза L2?1/2(L - L1).
Обоснование параметров рабочих органов устройства, обеспечивающих заданные
нормативные требования целесообразно проводить с применением теоретических
частных методов оптимизации на основе инженерных расчетов с использованием
нормативов [2].
В математической теории систем данный тип задач относится к задачам
удовлетворения, у которых оценочным критерием является удовлетворения
неравенства
(2.1)
где Ц – целевая функция;
Popt- оптимальный параметр;
w - множество неопределенностей;
t - уровень удовлетворения (агротехнические требования).
С учетом 2.1 целевую функцию прививочного устройства можно записать в виде:
, (2.2)
где w - множество неопределенностей;
F1- параметры отрезного ножа;
F2- параметры противореза;
F3- параметры дополнительного (язычкового) ножа;
F4- параметры направляющего кронштейна.
Из неравенства 2.2 следует, что задача оптимизации сводится к обоснованию
геометрических параметров формы и положения (F1,F2,F3,F4) элементов
прививочного устройства, при которых выполняется условие целевой функции по
обеспечению заданных нормативов ( L, L1, L2).
2.2 Обоснование параметров отрезного ножа
Выполнение косых срезов на привое и подвое обеспечивает отрезной нож 2
прививочного устройства (рис. 2.2).
Согласно 2.1 целевая функция для отрезного ножа будет иметь вид:
, (2.3)
где параметры:
fон - параметры формы;
pон - параметры положения;
показатели:
ц – травмирования тканей;
г – отклонения поверхности среза от плоскости.
Исследованиями [62, 63, 65] установлено, что на количественные показатели
качества (к, ц, г) среза существенное влияние оказывает коэффициент скольжения
tg t.
Для обоснования параметров формы и положения отрезного ножа рассмотрим типы
кривых, часто применяемые при моделировании рабочих органов
сельскохозяйственных машин [63].
Рассмотрим окружность, расположенную эксцентрично к оси вращения (рис. 2.3) с
произвольным радиусом , на котором 001= e (эксцентриситет, e
вращения
Ее уравнение в полярных координатах определим из D 001В:
, (2.4)
а коэффициент скольжения
где
тогда , (2.5)
определим через данные R, e, и из [64]:
откуда
или . (2.6)
Из 2.5 определим угол скольжения
. (2.7)
Для построения нужной окружности задаемся величинами (независимая переменная),
затем последовательно определяем и по уравнениям 2.5 и 2.6.
Запишем уравнение окружности в декартовых координатах:
откуда , (2.8)
при .
Из рис. 2.3 имеем
и , (2.9)
тогда из [64]
или . (2.10)
Разработанная программа (Приложение А), позволяет определять значения
коэффициента скольжения в зависимости от радиуса r (1-й вариант), и от угла и
(2-й вариант) при разных значениях е и R. Для формулы 2.6 выбираем знак «+»,
так как и находиться в пределах от 90? до 180?.
При помощи данной программы, произведены расчеты и r (Приложение Б) для
значений эксцентриситета е=10,20,30,40,50 мм и радиуса R=30,40,50,60 мм. По
результатам расчетов построены зависимости , показанные на рис. 2.4, 2.5, 2.6.
Рис. 2.4. Зависимость коэффициента скольжения от угла и при е=10 мм
Рис. 2.5. Зависимость коэффициента скольжения от угла и при е=20 мм
Рис. 2.6. Зависимость коэффициента скольжения от угла и при е=30 мм.
Из полученных зависимостей видно, что коэффициент скольжения плавно возрастает
с изменением угла и до 162є,а затем резко возрастает.
Также получены значения и и (Приложение В) при значениях е=10,20,30 для
R=30,40,50,60. По результатам расчетов построены зависимости , приведенные на
рис. 2.7, 2.8, 2.9, 2.10, 2.11.
Рис. 2.7. Зависимость коэффициента скольжения от радиуса r при е=10 мм.
Рис. 2.8. Зависимость коэффициента скольжения от радиуса r при е=20 мм.
Рис. 2.9. Зависимость коэффициента скольжения от радиуса r при е=30 мм.
Рис. 2.10. Зависимость коэффициента скольжения от радиуса r при е=40 мм.
Рис. 2.11. Зависимость коэффициента скольжения от радиуса r при е=5