Гуцол Тарас Дмитрович. Обґрунтування параметрів та режимів роботи пристрою для механічного збирання комах-шкідників просапних сільськогосподарських культур

brief description

Гуцол Тарас Дмитрович. Обґрунтування параметрів та режимів роботи пристрою для механічного збирання комах-шкідників просапних сільськогосподарських культур : Дис... канд. наук: 05.05.11 2007

Гуцол Т.Д. Обґрунтування параметрів та режимів роботи механічного пристрою для збирання комах-шкідників просапних сільськогосподарських культур. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.05.11 машини і засоби механізації сільськогосподарського виробництва. Львівський державний аграрний університет, Львів, 2007.
Дисертаційна робота присвячена питанням розробки і обґрунтуванню параметрів та режимів роботи механічного пристрою для збирання комах-шкідників. Запропоновано екологічно безпечний спосіб боротьби з комахами-шкідниками, який базується на застосуванні пневмомеханічних засобів. Обґрунтовано множину та послідовність технологічних операцій комбінованого процесу. Теоретично встановлено взаємозв’язок головних параметрів пневмомеханічного пристрою з якісними та енергетичними показниками, обґрунтовано робочі елементи, форму робочої камери.
Досліджена динаміка листової поверхні рослини та комахи-шкідника в робочій камері пневмомеханічного пристрою, що дає змогу сформулювати умову непошкодження рослини при робочому процесі, умову знімання комахи з листової поверхні. Приведено теоретичні дослідження формування струменю повітря нагнітальною насадкою. Досліджено процес транспортування комах-шкідників на горизонтальних, вертикальних і похилих ділянках повітропроводу. Визначено раціональні значення параметрів та режимів роботи пневмомеханічного пристрою.
Проведено економічне та енергетичне оцінювання ефективності використання пневмомеханічного пристрою, проаналізовано шкідливі наслідки від технологічних операцій. Результати досліджень використані для розробки нової сільськогосподарської техніки у ВАТ Кам’янець-Подільськсільмаш” (Україна) та SIA „BaltTehnika” (Латвія).

1. У дисертаційній роботі наведене теоретичне узагальнення і технічне вирішення науково-прикладної задачі механічного збирання комах-шкідників просапних сільськогосподарських культур на основі реалізації комбінованого процесу за допомогою пневмомеханічного пристрою з обґрунтованими параметрами та режимами роботи.
У результаті огляду методів та засобів боротьби з комахами-шкідниками встановлено, що застосування пневмомеханічного способу збирання комах-шкідників та їх личинок, за певних умов, дає змогу відмовитися від хімічної обробки рослин, одержувати екологічно чисті продукти, знизити затрати на вирощування сільськогосподарських культур за рахунок поєднання технологічних операцій захисту рослин з іншими операціями, а також зменшити захворюваність робітників, зайнятих на хімічній обробці сільськогосподарських культур.
На основі аналізу конструкцій різних пристроїв, принципів їх роботи обґрунтовано множину та послідовність виконання технологічних операцій комбінованого процесу збирання комах-шкідників, що включає: орієнтування-звуження куща картоплі та подання його в робочу камеру; розширення-обдування рослини повітряним потоком знизу-вгору; всмоктування шкідників повітряним потоком у верхній частині робочої камери; доочищення куща рослини від шкідників стрічковим доочищувачем; транспортування комах-шкідників; знищення. Це дало змогу обґрунтувати технологічну схему пневмомеханічного пристрою (див. рис. 1), для якого ідентифіковано головні параметри і режими роботи.
2. Геометричне дослідження взаємодії направляючих пневмомеханічного пристрою з кущем картоплі дало змогу обґрунтувати раціональні значення таких його параметрів: висота 0,7 м, ширина 0,3 м, кут розкриття направляючих 60...950.
3. У результаті дослідження процесу деформації куща рослини під дією повітряного потоку обґрунтовано раціональну форму робочої камери пневмомеханічного пристрою еліпс, велика і мала осі якого становлять відповідно 0,7 м та 0,6 м.
4. Аналіз різних випадків розташування комах на кущі картоплі дав можливість визначити умову відривання комах-шкідників та непошкодження рослини, що уможливило обґрунтувати величину нагнітання повітря 1300 Па та параметрів насадки: кута встановлення 60...700, діаметра сопла 0,04 м.
5. У результаті розкриття процесу силової взаємодії стрічки з поверхнею куща складено еквівалентну схему (див. рис. 4), одержано залежність для визначення сили зчісування, на основі якої встановлено раціональні параметри стрічкового доочищувача: ширина стрічки 0,05 м, товщина 0,03 м, довжина 0,5 м, матеріал стрічки гума.
6. Теоретичними дослідженнями процесу транспортування комах-шкідників у горизонтальних, вертикальних і похилих ділянках повітропроводу встановлено, що їхній рух описується рівняннями (5)-(14), а мінімальна швидкість повітряного потоку, яка забезпечує роботу пристрою, повинна бути не меншою 20 м/с. На основі аналізу траєкторій руху комах в пневмоканалах пристрою отримано залежність коефіцієнта Гастерштадта від параметрів і режимів роботи пневмосистеми (15).
7. Розроблена програма і методика експериментальних досліджень включає лабораторне визначення фізико-механічних характеристик комах-шкідників, пошукові відсіюючі експерименти, повний факторний експеримент, які разом з теоретичними дослідженнями уможливлюють комплексне обґрунтування параметрів та режимів роботи пневмомеханічного пристрою.
8. Експериментально встановлено аеродинамічні характеристики колорадських жуків, а саме, критичну швидкістьvкр= 8,02 м/с, коефіцієнт аеродинамічного опоруСf= 0,516. Також визначено фактори, які найбільше впливають на показники якості роботи пневмомеханічного пристрою: величина розрідження Рр, величина нагнітання Рнта швидкість руху агрегату Vа. Виконання повного факторного експерименту дало змогу отримати аналітичні залежності показників якості роботи пневмомеханічного пристрою (16), (17) від вказаних факторів.
9. У результаті опрацювання експериментальних даних обґрунтовані раціональні значення наступних режимів роботи пневмомеханічного пристрою: величина розрідженняРр= 2300...2740 Па, величина нагнітанняРн= 1350...1750 Па, швидкість руху агрегатуVа= 6,8...9,7 км/год, за яких забезпечується максимальне значення коефіцієнта збирання комахКз= 95% та мінімальне допустиме значення коефіцієнта пошкодженняКп= 5%.
10. Проведене економічне оцінювання ефективності використання пневмомеханічного пристрою встановило, що економічний ефект складає 103,08 грн./га, або 15,673 тис. грн. на рік. Проаналізовані шкідливі наслідки від технологічних операцій свідчать, що їх сумарний енергетичний еквівалент обприскування становить Еш= 259,69 МДж/га, що на 207,86 МДж/га більше в порівнянні з пневмомеханічним пристроєм.