Установлено [31], что сопротивление пучка лоз при его укладке лозоукладчиком изменяется по закону показательной функции

                         ,                                  (21)

где  - длина плеча приложения силы ;

    и  - постоянные для данного горизонта приложения    силы : - кг/см,  - 1/cм [23].

Предполагалось, что до предела разрушения идёт развитие про-цессов взаимодействия элементов крон с другими рабочими органами средств ухода в точках т.п., т.с. и т.р. (рис. 11) по этому же закону. Исходя из этого, была поставлена задача найти общий научный подход в определении характера взаимодействия нагрузок с объектами нагружения. Работа выполнена совместно с ОФ НПО «Агроприбор». При этом учитывалось, что отдельная виноградная лоза или ветвь плодового растения являются чрезвычайно сложными системами, у которых связь между действующими усилиями, деформациями и напряжениями является существенно нелинейной. Расчёт деформаций и напряжений проводился по схеме нагружения деформируемого упругого стержня рабочим органом (форма 2, рис. 11).

Упругим стержнем являлся пучок лоз, укладываемый лозоукладчиком с постоянной (рис. 12) высотой контакта , [68].

 Рис. 12. К расчёту взаимодействия рабочего органа

лозоукладчика с лозой

Расчётная схема нагружения связана с реальными условиями следующими соотношениями:

n угол наклона оси лозы в точке

                                  ;                                              

n угол наклона силы

                                    ,

где  - угол наклона оси лозы в месте выхода из земли к вертикали;

 - угол наклона оси деформированной лозы в точке  к вертикали.

По принятой расчётной схеме (рис. 12) определялись координаты места взаимодействия рабочего органа с лозой:

, (22)

где  - длина деформированного участка лозы;

   и  - безразмерные упругие параметры отображения точки О;

   - коэффициент подобия;

     - жёсткость изгиба лозы. На длине деформируемого участка 01 (S) она постоянна.

Для удобства дальнейших расчётов численные результаты проведенного исследования представлены графиком (рис. 13), где в за-

висимости от отношения  приведены значения  при различных углах наклона  недеформированной оси лозы, а также величи-

на .

Безразмерные упругие параметры отображения точки О и для расчётных условий нагружения, при величине коэффициента подобия, связанного с безразмерными упругими параметрами  и

 Рис. 13. Графическое отображение результатов

 проведенных исследований уравнений (22)

 зависимостями  (при ) и  (при ), представлены графически (рис. 14), где угол  характеризует степень деформации оси лозы.

Рис. 14. Графическое изображение упругих параметров

С использованием приведенных графиков определение параметров различных процессов взаимодействия рабочего органа лозоукладчика с лозой не вызывает серьёзных трудностей. Например, при заданной высоте  и различных расстояниях  подсчитываются отношения  и при известном угле  находят величину  и . Это позволяет определить длину  деформированного участка лозы при различных положениях лозоукладчика, а также усилие взаимодействия рабочего органа лозоукладчика с лозой  по жёсткости . Жёсткость  при этом определяется через момент , замеренный специально разработанным прибором, по формуле

                                                                            (23)

где ;

        - координаты точки .

Применение нелинейной статики тонких стержней (Е.П.Попов, 1986) оказалось эффективным в качестве теоретической основы для разработки различных измерительных приборов. Так, на основе проведенных теоретических и экспериментальных исследований разработаны принципиально новые конструкции приборов ДЛ-3, ДТ-1, ПТЛ-1 и ПУВЛ [32, 41, 68]. В приборе ДЛ-3 реализуется схема консольного изгиба черенков исследуемой кроны длиной 400 мм с измерением изгибающего момента  в месте крепления черенка (форма 2, рис. 11). При работе достаточно закрепить один конец черенка в соответствующее отверстие прибора, а свободный его конец последовательно устанавливать перед каждым из упоров, чтобы получить по показаниям встроенного в прибор динамометра типа ДПУ-0,01-2 величины момента .Для удобства работы с прибором значения  (23) вычислены с помощью нелинейной статики и проставлены у соответствующих упоров прибора. По величине  в месте крепления черенка определяется приведенное значение нормальных напряжений лозы

                                      ,                                    (24)

где   - момент сопротивления сечения лозы.

По жёсткости изгиба  находится приведенный модуль продольной упругости лозы

                                       ,                                      (25)

где для круглого сечения момент инерции сечения лозы , а для округлого с сердцевиной (например, в черенке малины)

                .

Прибор ДЛ-3 проходил испытания на однолетней виноградной лозе с параметрами сечения = 8,5 ... 8,9мм; = 7,3 ... 8,0 мм;  = 2,5 ... 3,9 мм;  = 0,049 ... 0,062 ;  = 0,0187 ... 0,0251 .

Данные испытания приведены в табл. 11.

Таблица 11

Результаты исследований виноградной лозы

 на приборе ДЛ-3

Сорт	Иссле-дуемые параме-	Единицы измере-	Номера упоров
	тры	ния	1	2	3	4	5	6	7
Иза-			0,98	4,9	9,1	13,0	14,9	15,9	15,0
бел-			78,5	210,0	262,0	283,0	267,0	244,0	205,0
ла			4,2	11,2	14,0	15,15	14,3	13,0	11,0
			19,2	96,0	178,0	255,0	292,0	312,0	299,0
			2,04	5,85	9,56	13,43	13,43	16,0	-
Али-			163,0	250,0	277,0	293,0	239,0	245,0	-
готе			6,46	10,0	11,0	11,67	9,5	9,75	-
			33,0	94,0	154,0	217,0	215,0	258,0	-
			3,1	8,9	14,0	14,5	-	-	-
Кле-			248,0	380,0	419,0	317,0	-	-	-
рет			11,1	17,0	18,7	14,2	-	-	-
			56,4	160,0	250,0	259,0	-	-	-

Из табл. 11 следует, что жёсткость изгиба и модуль упругости виноградной лозы растут с увеличением степени деформации до определённого момента, а затем уменьшаются, что соответствует показательной функции (21). У виноградной лозы заметна разница в интенсивности наращивания жёсткости изгиба  и модуля упругости . Наибольшая интенсивность наращивания и спада у сорта Клерет. Плавнее - у Изабеллы. Это говорит о том, что нельзя пользоваться усреднёнными данными о физико - механических свойствах виноградной лозы при создании рабочих органов машин. В машинах должны быть предусмотрены узлы настройки рабочих органов на допустимые резонансные параметры амплитуды и частоты обрабатываемого сорта.

Результаты испытаний прибора ДЛ-3 показали, что он обеспечивает высокую точность измерений и стабильность показаний на всём диапазоне нагрузок.

Прибор ДТ-1 (динамометр торсионный) предназначен для определения крутящего момента в черенке по шкале отсчёта угла закручивания оттарированной пружины. В приборе применена пружина диаметром Д = 80 мм с 6,75 витками стальной проволоки = 4 мм. Напряжение в сечении проволоки при передаче наибольшего крутящего момента равно

                     ,

где  и  определялись прибором ДЛ-3.

Расчётная деформация пружины равна .

В принципе прибор состоит из тормозной и нагрузочной головок, между которыми в специальные зажимы вставляется испытыва-емый черенок лозы диаметром от 5 до 20 мм и длиной от 200 до 500 мм. Испытания черенка на приборе заключаются в закручивании его с помощью нагрузочной головки в прямом и обратном направлениях. Осевые деформации образца при этом измеряются с помощью индикатора часового типа, связанного с валом нагрузочной головки через коническую поверхность. Величины нагрузочного момента и угла закручивания отсчитываются по специальным шкалам, а осевая деформация - по шкале индикатора.

 Пределы измерения: крутящего момента , угловой деформации  и осевой деформации - не более 2 мм .

Точность измерения: крутящего момента , угловой деформации  и осевой деформации  мм.

С помощью прибора ДТ-1 испытывалась виноградная лоза для определения предельных параметров в формах нагрузки 5 и 6 (рис. 11).

Прибор ПТЛ-1 предназначен для двухопорного изгиба черенков с индикацией на цифровых шкалах величин деформаций и усилий, возникающих при этом в черенке. Форма нагрузки 2 и 5 (рис. 11). Расстояние между опорами переменно с позициями 200, 250 и 300 мм. Величина деформации черенка измеряется от 0 до 200 мм с точностью  мм. Усилие деформации - от 0 до 10 кг с точностью  кг.

Прибор ПУВЛ предназначен для записи на диаграммной ленте усилий и деформаций, возникающих при нагружении образований в кроне по форме 1, 4, и 6 (рис. 11). Форма 1 аналогична консольному изгибу побегов в направлении штамба (развилок). Пределы измерений: усилия от 0,5 до 5 кг, деформации - до 150 мм. Точность измерения: усилия  кг, деформации  мм.

Пользуясь теми же теоретическими предпосылками, были созданы приборы: навесной на трактор ПЛ-50-5 для исследования жёсткости изгиба пучка лоз на корню с записью на бумажной ленте механизмом, аналогичным механизму плотномера Ревякина; накидной МД-1 (матрица динамометрическая) для изучения жёсткости изгиба пучка лоз по его длине (форма 4, рис. 11) и модель лозы постоянной жёсткости при многократном нагружении по формам 1, 2, 3, 5 и 6 (рис. 11), предназначенной для изучения стыка рабочих органов с лозой в лабораторных условиях. Более подробно о методологии и приборах изложено в работах [31, 32, 38, 44, 56, 65, 67, 68, 94].