АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

УДК 63:681.2:001.89:004
Минеев В.В., Алейников А.Ф., Тихонов А.С.,
Золотарёв В.А., Фурзиков В.М.,
ГНУ СибФТИ, Новосибирск
КОМБИНИРОВАННЫЙ ПРИБОР ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
ПРОЧНОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЯГОД
Одной из важных работ при селекции ягодных культур является оценка
пригодности сорта к механизированной уборке. Для этого в ГНУ СибФТИ
Россельхозакадемии разработан ряд приборов для определения прочностных
характеристик ягод: индикаторы усилия отрыва, усилия раздавливания, коэффициента
относительной прочности.
Ключевые слова: физико-механические свойства ягод, контроль, пригодность
ягоды, машинная уборка, свойства, контроль.
Одним из важных показателей, определяющих пригодность сорта
ягодной культуры к механизированной уборке, является коэффициент
относительной прочности ягод [1]. Для его определения необходимо
знать два параметра: усилие отрыва ягод от плодоножки (ветви
растения) и усилие раздавливания ягод. Для измерения этих
параметров используются приборы – динамометры, одним из которых
являются портативные электронные индикаторы силы, разработанные
в ГНУ СибФТИ [2,3,4]. Их преимущество заключается в том, что они
снабжены, соответственно, специальными захватами ягод и
нажимными раздавливающими устройствами, в том числе и
управляемыми. Несовершенством данных индикаторов силы является
то, что они определяют только одну величину – либо усилие отрыва,
либо усилие раздавливания, а коэффициент относительной прочности
ягод требуется вычислять по формуле, приведенной в [1]. Целью
данной
работы
является
разработка
принципа
действия
комбинированного прибора для определения всех трех названных
параметров.
а)
б)
Рисунок - Конструкция комбинированного прибора: а) вид сбоку; б) вид спереди:
1-плодоножка; 2-подвижная захватная чашеобразная губка; 3-хвостовик подвижной
губки; 4,9,16-возвратная пружина; 5-нить (трос); 6-нажимной шток; 7-направляющая
втулка; 8-распределитель силы; 10-механический привод нажимного штока; 11буквенно-цифровой индикатор; 12-кнопки управления; 13-портативный корпус; 14гайка; 15-механический привод захвата; 17-ручка; 18-стойка с осью; 19-подвижный
шток; 20-пластина крепления нажимного штока и его привода; 21,23-ось; 22-ролик; 24неподвижная захватная чашеобразная губка; 25-ягода; 26-вырезы.
Разработка принципа действия комбинированного прибора
базируется на следующих умозаключениях:
оба названных индикатора силы (отрыва и раздавливания) имеют
одинаковые электронные блоки, отличающиеся лишь тем, что один
воспринимает силу растяжения, а другой – сжатия;
после отрыва ягода находится внутри чашеобразного захвата
прибора для измерения усилия отрыва, что создает предпосылки для ее
раздавливания, используя внутреннюю поверхность захвата в качестве
опорной.
Принцип действия комбинированного прибора для определения
прочностных характеристик ягод, разработанного на стадии
«Техническое предложение», поясняется рисунком, на котором
изображена конструкция прибора. Структурные элементы прибора
перечислены в подрисуночной надписи.
Комбинированный прибор работает следующим образом. Корпус
прибора необходимо взять в ладонь руки так, чтобы большой палец
оказался около кнопок управления, а ось симметрии стержневого
распределителя силы совпала с предполагаемым направлением
вектора силы растяжения, прилагаемой к плодоножке ягоды. Большим
пальцем с помощью кнопок управления производится сброс прибора в
исходное нулевое состояние и запуск режима измерений. Затем
производится захват исследуемой ягоды. Для этого указательным
пальцем оператор перемещает ручку подвижного штока в направлении
нижней части корпуса, в результате чего трос тянет хвостовик
подвижной захватной чашеобразной губки, и
верхние кромки
захватных чашеобразных губок расходятся. Не отпуская ручки,
оператор вводит губки захвата внутрь кисти так, чтобы исследуемая
ягода оказалась между губками. Затем оператор отпускает ручку, трос
ослабевает, захватные чашеобразные губки под действием возвратной
пружины смыкаются, плодоножка оказывается внутри вырезов губок,
а подвижный шток механического привода под действием пружины
возвращается в исходное состояние. Отрыв ягоды осуществляется
перемещением корпуса на себя. При этом плодоножка натягивается, а
возникающая сила растяжения через стержневой распределитель силы
передаётся на преобразователь силы (на рисунке не показан) и
отображается на цифровом индикаторе. В момент отрыва
максимальное значение силы (усилие отрыва) отображается на
буквенно-цифровом индикаторе и при нажатии соответствующей
кнопки управления запоминается в ячейке памяти. Затем корпус
прибора необходимо взять в ладонь так, чтобы ось симметрии
стержневого распределителя силы находилась в положении, близком к
вертикальному. Большим пальцем с помощью кнопок управления
производится сброс прибора в исходное нулевое состояние и запуск
режима измерений. Затем производится раздавливание исследуемой
ягоды. Для этого большим пальцем оператор нажимает на свободный
конец механического привода нажимного штока, при этом нажимной
наконечник достигает поверхности ягоды, прижимает ее к захватным
губкам и раздавливает. При раздавливания ягоды возникает сила
растяжения, максимальное значение которой (усилие раздавливания)
фиксируется на индикаторе и при нажатии соответствующей кнопки
управления запоминается в ячейке памяти. После отпускания привода
оператором, шток возвращается в исходное состояние, показанное на
рисунке. После нажатия кнопки вычисления коэффициента
относительной прочности данные усилий отрыва и раздавливания
ягоды извлекаются из ячеек памяти и направляются в арифметическое
устройство. После вычисления значение коэффициента относительной
прочности отображается на буквенно-цифровым индикаторе.
Выводы. Разработанный прибор способствует повышению
производительности выполнения контрольных операций за счет
быстрого и удобного захвата ягод и улавливания их после отрыва, в
том числе и ягод с плотным расположением в кисти и затрудненным
доступом к плодоножке (облепиха, виноград и т.п.), а также за счет
совмещения операций отрыва, раздавливания и вычисления в одном
приборе. Для исключения негативного воздействия вытекающего сока
на электронный блок и нажимной шток предусмотрена резиновая
манжета, а на захватные губки – тонкий съемный резиновый чехол.
Библиографический список
1. Пантелеева Е.И. Облепиха крушиновая (Hippophae rhamnoides L.): монография / Рос.
акад. с.-х. наук. Сиб. отд-ние. Науч. исслед. ин-т садоводства Сибири.  Барнаул, 2006. 
249 с.
2. Минеев В.В., Алейников А.Ф., Золотарёв В.А. Применение методов
силоизмерительной техники при промышленном производстве облепихи // Сибирский
вестник сельскохозяйственной науки. – 2010. – № 11. – С. 79-85.
3. Алейников А.Ф., Минеев В.В., Золотарёв В.А., Фурзиков В.М. Совершенствование
инструментального контроля технологии производства пищевого ягодного сырья //
Найвовите постижения на европейската наука – 2011: материали за 7-й международна
научна практична конференция (София, 17-25-ти юни, 2011 на сельско стопанство). –
София: «БялГРАД БГ» ООД, 2011, – Т. 38. – С. 69-76.
4. Алейников А.Ф., Минеев В.В. Силоизмерительный прибор для промышленного
садоводства // Датчики и системы. – 2012. – №6. – С. 39-42.