Моделирование и анализ конструкции технологического адаптера для магнитно-импульсной обработки растений в садоводстве

В статье проанализированы особенности конструкции технологического адаптера с электронным прибором магнитно-импульсной обработки (МИО) растений. Он необходим для облучения растений низкочастотным магнитным полем в диапазоне от 0 до 100 Гц с одновременным дополнительным синхронным облучением импульсами света с длинами волн оптического диапазона 445 и 650 нм. Представлена классификация существующих сельскохозяйственных технологических адаптеров. Ее анализ показал, что для конструкции технологического адптера МИО растений лучше подходят электроцилиндры с электронными элементами управления, закрепленные на раме технологического адаптера. В программной среде Solid Works/Simulation с помощью модуля физического моделирования визуализирована кинематическая 3D-модель технологического адаптера и создана сетка конечных элементов (Finite Element Analysis, FEA). Исследуемая модель расположена в местах крепления трехточечной навесной системы. К направляющей в месте крепления рабочих органов МИО приложена нагрузка по всей поверхности 50 Н. Проведены оценка динамических качеств технологического адаптера МИО, частотный анализ, а также анализ напряженно-деформированного состояния конструкции и узлов. Получены значения резонансных частот. Установлены зоны концентрации напряжений в 50 мм от верхней точки крепления актуатора к направляющей. Их максимальные значения достигают 40 мПа. Выявлены особенности распределения дисперсии напряжений в этих зонах, получены спектры эквивалентных напряжений модели. В результате частотного анализа найдены значения резонансных частот в диапозоне 0,2-9,2 рад/с на различных режимах вибрации технологического адаптера. Выявлена стойкость к воздействию синусоидальной вибрации. Найденные резонансные частоты лежат за пределами диапазона частот, воздействующих на технологический адаптер при его эксплуатации и транспортировании. Погрешность моделирования не превышает 5 процентов. Анализ напряженно-деформированного состояния конструкции технологического адаптера и его узлов показал, что при нагрузке технологического адаптера рабочими органами МИО (магнитными индукторами) 50 Н вертикальное смещение направляющей составляет 1,16 мм. Разрабатываемый технологический адаптер манипуляторного типа, с упрощенной конструкцией и сниженной металлоемкостью, позволяет полностью автоматизировать процесс магнитно-импульсной обработки растений с возможностью автоматической настройки к различным агротехнологическим параметрам насаждений. Частота импульсно-светового излучения и время экспозиции выставляется на блоке управления электронного прибора. Применение специальных технических средств импульсной магнитной обработки садовых культур улучшает укореняемость черенков вишни в 1,8 раза, аронии черноплодной - в 1,4, ежевики и малины - в 1,5-2 раза, жимолости - в 1,4 раза по сравнению с необработанными черенками. Количество корней при этом увеличивается на 21-48 процентов, длина - на 25-61 процент. Применение МИО при доращивании укорененных черенков в теплице повышает приживаемость ежевики на 10 процентов, жимолости - на 18, рябины - на 30 процентов. Прирост побегов увеличивается на 14-46 процентов.

технологический адаптер, автоматизированный агрегат, магнитно-импульсная обработка растений, низкочастотное облучение, Technology adapter, Automated assembly, Magnetic-pulse processing of plants, Low-frequency irradiation

1. Лобачевский Я.П., Смирнов И.Г., Хорт Д.О., Филиппов Р.А., Кутырёв А.И. Инновационная техника для машинных технологий в садоводстве // Научно-информационное обеспечение инновационного развития АПК: Материалы VIII Международной научно-практической конференции «ИнформАгро2016», Москва, 2527 мая 2016 г. РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева. М., 2016. С. 199-203

2. Куликов И.М., Донекких В.И., Упадышев М.Т. Магнитноимпульсная обработка растений как перспективный прием в технологических процессах садоводства // Садоводство и виноградарство. 2015. N4. С. 45-52

3. Хорт Д.О., Филиппов Р.А., Кутырёв А.И. Многофункциональное робототехническое средство с системой технического зрения // Инновации в сельском хозяйстве. 2015. N4(14). С. 115-121

4. Смирнов И.Г., Артюшин А.А., Хорт Д.О., Филиппов Р.А., Кутырёв А.И., Цымбал А.А. Робототехнические средства в растениеводстве // Научный журнал КубГАУ. 2016. N118(04). С. 1651-1660

5. Кутырёв А.И. Технологический адаптер для робототехнического средства в садоводстве // Плодоводство и ягодоводство России. 2016. Т. XXXXVI. С. 180-185

6. Кутырёв А.И. Особенности разработки робототехнического средства для садоводства // Плодоводство и ягодоводство России. 2016. Т. XXXXVI. С. 175-179

7. Патент 167530 РФ. Робот для магнитноимпульсной обработки растений / Измайлов А.Ю., Кутырёв А.И., Смирнов И.Г., Филиппов Р.А., Хорт Д.О. Бюл. 2017. N1

8. Brown F.A., Barnwell F.H., Webb H.M. Adaptation of the magneto receptive mechanism of mudsnails to geomagnetic strength. Biological Bulletin. 1964. Vol. 127; 2: 221

9. Brown F.A. A hypothesis for extrinsic timing of circadian rhythms / F.A. Brown. Canadian Journal of Botany. 1969. Vol. 47; 2: 287

10. Измайлов А.Ю., Хорт Д.О., Смирнов И.Г., Филиппов Р.А., Кутырёв А.И. Обоснование параметров робототехнического средства c опрыскивателем и модулем магнитно-импульсной обработки растений в садоводстве // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2017. N1. С. 3-10