Несмотря на определенные преимущества многоместных плодоуборочных платформ и ручных вибраторов по сравнению с традиционным способом уборки плодов при помощи ручного садового инвентаря, их применение не может полностью решить проблему уборки (особенно на техническую переработку), так как при использовании платформ и ручных вибраторов все равно требуется большое количество ручного труда. В связи с этим дальнейшим развитием технических средств для механизации уборочных работ в садах явилось создание вибрационных плодоуборочных машин, которые обладают высокой производительностью при небольшом количестве обслуживающего персонала.
Все вибрационные плодоуборочные машины с законченным технологическим циклом имеют в своем составе устройства для колебаний деревьев (вибраторы) и устройства для улавливания плодов.
Технологический процесс работы плодоуборочной машины заключается в следующем. Стрела, закрепленная на тракторе или на кронштейне, специальным захватом (или захватом на штамбовом вибраторе) обхватывает ветвь (штамб) дерева. Затем от вибратора ветви (штамбу) дерева сообщаются колебания, в результате которых плод отделяется от ветви в месте наименьшей связи плодоножки. Снятые с дерева плоды собирают в специальное улавливающее приспособление, заранее установленное под деревом.
Рассматривая механизм отрыва плода, схематически представим дерево с плодами так, как показано на рис. 41. Ствол дерева захватывают в точке С и сообщают ему колебания от генератора колебаний Г. Колебания распространяются по ветвям дерева и доходят до точки А подвеса плодов, оптимальные режимы колебания которой необходимо установить теоретическими исследованиями и подтвердить экспериментально.
В связи с этим вопросы, подлежащие рассмотрению, могут быть сформулированы следующим образом:
1) установление закономерностей передачи частоты и амплитуды генератора колебаний на дерево;
2) установление закономерностей распространения волн в стволе и ветвях;
3) установление закона движения места подвеса плода.
В физической модели колебательной системы (рис. 41) приняты такие допущеня: элементы L, L' и L" соединены между собой жестко и обладают определенной упругостью; материал элементов однороден; в точке С к системе приложена внешняя возмущающая сила F(t) =F sin vt.
Колебания, сообщаемые генератором элементу L, распространяются вдоль элементов L' и L". Источник колебаний воздействует на систему таким образом, что окончание (точка А) последнего элемента совершает колебания в горизонтальной плоскости. Эта гипотеза подтверждена результатами скоростной киносъемки (кинооператор И. А. Кост), проведенной при механизированной уборке различных плодов. Окончание системы является точкой А подвеса плода, поэтому последняя также совершает колебания в горизонтальной плоскости.
Полагая соединение в точке А шарнирным и пренебрегая массой плодоножки, при математическом анализе отрыва плода применим уравнение движения простого физического маятника с горизонтальным синусоидальным перемещением точки подвеса.
Здесь же отметим, что вследствие переменного по длине сечения элементов L, L' и L" их жесткость также переменна (раньше принято допущение, что материал элементов однороден). В связи с этим амплитуда и частота колебаний точки подвеса А могут отличаться от соответствующих параметров колебаний точки С. Передаточные отношения могут быть определены экспериментальным путем, например с помощью скоростной киносъемки процесса распространения волн в стволе и ветвях.
Рис. 41 Физическая модель дерева:
1 — ствол; 2 — ветвь первого порядка; 3 — ветвь второго порядка; 4 — плодоножка; 5 — плод
