Пневматичні підбирачі
При пневматичному підборі плодів кінцева швидкість висхідного повітряного потоку ϑr повинна бути достатньою для підвищення максимальної кількості плодів, розташованих на землі. При цьому вектори швидкостей повітряного потоку ϑa, витання плода ϑd та кінцевої швидкості ϑr і самі швидкості повинні знаходитись у наступній залежності (рис. 15):
Мал. 15. Схема сил, що діють на плід, при пневматичному доборі
З рис. 15 видно, що R cos Θ - Р cos Θ = 0, у свою чергу
деΘ - Кут нахилу повітряного потоку;Cr - коефіцієнт аеродинамічного опору плода;ρB - щільність повітря;ϑr -швидкість повітряного потоку;S - міделевий переріз плода.
Права частина останнього рівняння може бути прирівняна до Р cos Θ, тобто CrρBϑ 2 rS = Р cos Θ .
З урахуванням викладеного ϑr та ϑa будуть
Мінімальне значення швидкості повітряного потоку ?r, достатнє для підбору плодів, виходить при малому відношенні маси до міделевого перерізу плода. Плоди, що відповідають цій вимогі, найлегше підбираються із землі пневматичними пристроями. При цьому сміття із землі захоплюється у мінімальних кількостях.
Пневматичні підбирачі намагалися застосовувати у багатьох країнах. Першими машинами такого типу з'явилися звані мотоаспіратори.
Невеликі партії мотоаспіраторів самохідної та причіпної модифікацій для підбору волоських горіхів та деяких інших подібних плодів досі випускають у США. Вони мають невелику ширину захвату і малу продуктивність - близько 9 - 10 ц/год, що є головним фактором стримування їх широкого застосування.
Спроби виготовити пневматичні підбирачі великої продуктивності США, Італії та інших країнах не призвели до бажаних результатів, оскількивони споживають велику потужність виконання процесу і забирають разом із плодами багато сміття, видалення якого з плодів у машині вкрай утруднено.
У зв'язку з цим стали широко використовувати паркани з механічно-пневматичним принципом дії. Машини з таким принципом дії мають три основні механізми: барабан, що підбирає (підмітає), пневмотранспортер і очисний пристрій.
Прикладом машини, в якій використано механічно-пневматичний принцип підбору плодів із землі, є самохідний підбирач «Орхард-721» фірми Темперлі (рис. 16), що виготовляється кількома фірмами США. Його продуктивність при примусовому зніманні плодів із дерева на землю за допомогою вібраційної машини становить 12 т/год. При доборі падалиці продуктивність підбирача залежить кількості плодів, що є землі. Підбирач обладнаний пневматичним соплом, перед яким розташований барабан довжиною 1,8 м із круглими гумовими пальцями. Плоди та сміття, підібрані із землі, надходять у напрямну трубу, розділену поздовжнім козирком на дві частини. У нижній частині встановлений стрічковий транспортер, у верхній віддаленій від сопла — осьовий вентилятор. Швидкість потоку повітря підібрана таким чином, що легкі домішки (листя, гілочки, трава, пил і т. п.) засмоктуються у верхню частину труби і викидаються назовні, а плоди надходять на стрічковий транспортер і подаються їм в бункер, що самоперекидається, встановлений в задній частині машини. Підбирач має двигун внутрішнього згоряння потужністю 65 л. з, від якого наводяться всі вузли, у тому числі гідродвигуни ходових коліс.
Мал. 16. Самохідний механічно-пневматичний підбирач «Орхард-721»
Останнім часом підбирач фірми Темперлі значноудосконалено. Зокрема, пальці барабана виготовлені з трапецівидного ременя необхідної жорсткості, що дозволяє підбирати плоди навіть із трави.
У підбирачах з механічно-пневматичним принципом підбору плодів для сепарації захопленого ґрунту зазвичай застосовують гуркоти і пруткові барабани, легковажні домішки видаляють повітрям, а камені, за розміром не відрізняються від плодів, видаляють на похилих гірках з паралельним повітряним потоком, який запобігає не може утримати каміння. Цей принцип прийнятний при підборі горіхів, насіння плоди в процесі багаторазового активного впливу гуркотів і пруткових барабанів сильно ушкоджуються.
Різновидом пневматичних підбирачів є вакуумні машини. У серійному виробництві таких машин поки що немає.
У нашій країні В. Ф. Брехуненко та ін. створено макетний зразок роторного підбирача з вакуумними присосами для підбору плодів із землі. Головним робочим органом підбирача є еластичний ротор, на циліндричній поверхні якого встановлені вакуумні присоси (рис. 17, в). Робота підбирача значною мірою залежить від оптимальних параметрів вакуумних присосів. Накладаючи чашку присоса на плід та відкачуючи повітря, можна щільно з'єднати присос із плодом.
R = 0,75d; h = (0,05 ÷ 0,10)d.
Підйомна сила вакуумного присоса може бути визначена за формулою
деμp - коефіцієнт тертя гуми за плодом;р1 - атмосферний тиск;р2 - тиск у внутрішній порожнині вакуумного присоса;k3 - Коефіцієнт запасу.
Експериментальні дослідження дозволили В. Ф. Брехуненко рекомендувати аналітичну залежність між величиною вакууму та діаметром чашки вакуумного присоса
деG0 - зусилля відривувакуумного присмоктування від поверхні;kі - коефіцієнт, що враховує неповне використання присоса при збільшенні діаметра чашки;F - площа чашки присоса.
Дослідженнями встановлено, що оптимальний діаметр еластичного ротора дорівнює 450 – 550 мм, діаметр чашечки присоса знаходиться в межах 12 – 14 мм, крок встановлення присосів на роторі дорівнює (1,25 – 1,5) d, різниця тисків у присосі (зовні та всередині) камери) має бути в межах 250 - 350 мм рт. ст.
Макетний зразок підбирача плодів із вакуумними присосами виготовлено у Ворошиловградському сільськогосподарському інституті.
Еластичний ротор 4 підбирача (рис. 17 а) встановлений на рамі 5, що спирається на пневматичні колеса 6. Рама ротора шарнірно закріплена на основній рамі, встановленої збоку трактора. На навісній системі трактора змонтована вакуумна установка 15, що приводиться в дію від ВОМ трактора через редуктор. У вакуумній установці використано насос ВВН-12. Підйом установки в транспортне положення здійснюється гідроциліндрами 1. Ротор обертається від ходових коліс за допомогою ланцюгових передач 7, встановлених з обох сторін ротора. При роботі підбирача на м'якому ґрунті, з метою забезпечення безперервного обертання ротора, передбачений додатковий привід від гідромотора 8, з'єднаного з гідравлічною системою підсилювача зчіпної ваги. У комплект підбирача входять транспортери 9, 11, 12, які використовуються при укладанні яблук в ящики 13, розташовані на візку 14.
Ротор робочого органу (рис. 17 б) складається з валу 16, золотника 20, поздовжніх трубопроводів 17, гнучких трубопроводів 18 і вакуумних присосів 19. Зверху ротор прикритий кожухом 3, який при русі агрегату відхиляє низькорозташовані гілки. Для покращення знімання плодів із присосіві передачі їх ротором на поперечний транспортер 9 між ротором і транспортером передбачені спеціальні гумові плодовідбивачі 10. Для видалення плодів з ходових коліс останні забезпечені спеціальними щитками 2.
Мал. 17. Схема підбирача плодів з вакуумними присосами: а - схема агрегату; б - схема робочого органу в поперечному розрізі; в - схема вакуумного присоса
Робота підбирача з вакуумними присосами ось у чому. Агрегат, переміщаючись по міжряддю, підводить ротор з присосами до плодів, що лежать на землі. Присоси стикаються з плодами, захоплюють їх і переносять до поперечного транспортера, з якого плоди надходять на поздовжній і похилий транспортери і далі в ящики.
За даними В. Ф. Брехуненка, плоди, підібрані подібним підбирачем, не ушкоджуються. Не повністю збираються дрібні плоди та плоди, розташовані плодоніжкою вгору. Останнє не є закономірністю, тому що часто на один плід припадає кілька присосів, що забезпечує досить високу гарантію їхнього захоплення із землі. Водночас робочий орган порівняно складний у виготовленні, тому поки що машини з вакуумними присосами не знайшли широкого застосування.