Анотація до роботи:

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 швидкість v_кр = 8,02 м/с, коефіцієнт аеродинамічного опору С_f = 0,516. Також визначено фактори, які найбільше впливають на показники якості роботи пневмомеханічного пристрою: величина розрідження Р_р, величина нагнітання Р_н та швидкість руху агрегату V_а. 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 розрідження Р_р = 2300...2740 Па, величина нагнітання Р_н = 1350...1750 Па, швидкість руху агрегату V_а = 6,8...9,7 км/год, за яких забезпечується максимальне значення коефіцієнта збирання комах К_з = 95% та мінімальне допустиме значення коефіцієнта пошкодження К_п = 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 Е^ш = 259,69 МДж/га, що на 207,86 МДж/га більше в порівнянні з пневмомеханічним пристроєм.

Публікації автора:

1. Бендера І.М., Гуцол Т.Д. Збирання колорадських жуків пневмомеханічними засобами // Збірник наукових праць Подільської ДАТА. Випуск 10. – Кам’янець-Подільський: ПДАТА, 2002. – С. 238-240. (Автором виконано аналіз пневмомеханічних способів збирання комах-шкідників)

2. Гуцол Т.Д., Бендера І.М., Бичинський С.О. Обґрунтування форми забірної камери пневмомеханічного пристрою // „Аграрний вісник Причорномор’я” збірник наукових праць Одеського ДАУ. – Одеса: ОДАУ, 2005. – №28. – С. 70-75. (Автором обґрунтовано раціональну форму робочої камери пневмомеханічного пристрою)

3. Гуцол Т.Д. Результати дослідження аеродинамічних властивостей комах-шкідників як обєктів пневмомеханічного збирання // Збірник наукових праць Подільського ДАТУ, Випуск 13. – Кам’янець-Подільський: ПДАТУ, 2005. – С. 238-240.

4. Гуцол Т.Д. Динамічні властивості листяної поверхні рослини в робочій камері пневмомеханічного пристрою для збирання комах-шкідників // Вісник Львівського державного аграрного університету: Агроінженерні дослідження. – Львів: ЛДАУ, 2006. – №10. – С. 297-301.

5. Gucol T., Bendera I., Nowak J. Zbieracz stonki // Rolniczy Przeglad Techniczny. – 2005. – №5 (75). – Р. 14. (Польща) (Автором обґрунтовано спосіб агрегатування пневмомеханічного пристрою з енергетичним засобом)

6. Gucol T., Bendera I., Nowak J. Mechaniczne niszczenie stonki ziemniaczanej // Ziemniak Polski. – 2006. – №4 (XVI). – Р. 30-33. (Польща) (Автором виконано опрацювання результатів експериментальних досліджень)

7. Gutsol Taras, Bendera Iwan. Grounding the parameters of pneumatic device for pests collecting // Proceedings of 5^th International Scientific Conference. – Jelgava: Latvia University of Agriculture, 2006. – Р. 34-37. (Латвія) (Автором обґрунтовано раціональні параметри та режими роботи пневмомеханічного пристрою)

8. Гуцол Т.Д., Бендера И.Н. Исследование формирования воздушной струи наполняющей насадки пневмомеханического устройства для сбора насекомых-вредителей // Научно-технический журнал Агропанорама. – 2006. – №3 (55). – С. 14-15. (Білорусь) (Автором досліджено формування струменю повітря нагнітальною насадкою пневмомеханічного пристрою)

9. Гуцол Т.Д., Бендера І.М., Кучер В.В. Маркетинговий аналіз виробництва пневмомеханічного пристрою для збирання колорадських жуків // Матеріали Всеукраїнської наукової конференції „Ринкова трансформація економіки: стан, проблеми, перспективи”. – Харків: ХДУСГ, 2003. – Том 2. – С. 38-40. (Автором визначено показники економічної ефективності впровадження пневмомеханічного пристрою у виробництво)

10. Гуцол Т.Д. Екологічно чиста технологія догляду за рослинами // Збірник доповідей. – Донецьк: ДонНТУ, ДонНУ, 2003. – Том 1. – С. 194.

11. Пат. 54939 А Україна, МКИ 7 А 01 М17/00. Пристрій для оперативного визначення кількості та маси зібраних колорадських жуків / Бендера І.М., Фірман Ю.П., Гуцол Т.Д. (Україна). – №2002054308; Заявлено 27.05.2002 р.; Опубл. 17.03.2003. Бюл. № 3. – 2 с. (Автором запропоновано спосіб оперативного визначення кількості та маси зібраних комах-шкідників)

12. Пат. 61250 А Україна, МКИ 7А01М5/08. Пневматичний пристрій для збирання комах-шкідників / Гуцол Т.Д., Бендера І.М., Корольчук П.С. (Україна). – №2002118924; Заявлено 11.11.2002 р.; Опубл. 17.11.2003. Бюл. № 11. – 2 с. (Автором запропонована форма робочої камери пневмомеханічного пристрою)

13. Пат. 8746 А Україна, МКИ 7А01В71/00. Пневматичний пристрій для збирання комах-шкідників / Гуцол Т.Д., Бендера І.М., Гуменюк О.О., Лазарчук С.С. (Україна). – №200501550; Заявлено 21.02.2005 р.; Опубл. 15.08.2005. Бюл. № 8. – 2 с. (Автором запропоновано обладнати пневмомеханічний пристрій стрічковим доочищувачем)