Lista de simboluri și notații [305867]
CUPRINS
Lista de simboluri și notații
CAPITOLUL 3
CAPITOLUL 4
CAPITOLUL5
CAPITOLUL 6
IMPORTANȚA TEMEI ȘI OBIECTIVELE TEZEI DE DOCTORAT
IMPORTANȚA TEMEI ABORDATE
In contextul unei puternice artificializării a vieții, [anonimizat], [anonimizat]. [60,99] [anonimizat] (rozmarinul, maghiranul, salvia etc.), fiind considerate condimente aromate. [anonimizat], la care se adaugă efecte antiseptice și de accelerare a metabolismului uman.[38,42]
Neexistând o destincție clară între termenii de ,,medicinal " și ''aromatic", în această lucrare ei vor fi folosiți împreună. [anonimizat], [anonimizat], [anonimizat]. De aceea le vom numi plante medicinale și aromatice. [80,82]
Cultivarea plantelor medicinale și aromatice poate constitui pentru unii fermieri o modalitate de a-[anonimizat] a reduce riscurile și de a crește semnificativ profitul afacerilor lor agricole. [anonimizat]. [45,53]
[anonimizat], suprafețele cultivate cu plante medicinale si aromatice s-[anonimizat]-se importurile. [5,12,31,123,103]
Cultivarea plantelor medicinale și aromatice ar putea constitui o [anonimizat]-climatice de la noi sunt deosebit de favorabile cultivării acestor specii iar terenurile puțin poluate sunt propice culturilor de tip ecologic [25,60,61,98].
[anonimizat], [anonimizat], uneori, a unor mașini/echipamente speciale precum si o [anonimizat]. [5,12,29,41,45,52,53,84,116,120,124].
Recoltarea mecanizată poate reprezinta o premiză importantă și in unele cazuri chiar o garanție, pentru realizarea unor producții de calitate și implicit profitabile de plante medicinale și aromatice.[63-72,78,82] [anonimizat], [anonimizat]. Majoritatea fermierilor nu le pot achiziționa sau n-o fac, [anonimizat]. [82]
Calitatea produselor obținute din plante medicinale și aromatice este apreciată mai ales prin conținutul de principii active. De aceea este foarte important ca recoltarea și prelucrarea plantelor să impieteze într-o cat mai mică măsură asupra acestuia.[26,48,73,87,88]
[anonimizat] a [anonimizat], [anonimizat], [anonimizat]. [79]
Costurile ridicate ale forței de muncă și lipsa unor utilaje adecvate procesului de recoltare, i-au determinat pe fermierii români să renunțe la cultivarea binecunoscutului musețel, acesta fiind cultivat pe suprafațe extrem de reduse, în acest moment.[154,155]
In vederea relansării cultivării acestei specii traditionale în țara noastră, se impune realizarea unor utilaje pentru recoltat, adecvate condițiilor autohtone. Pentru aceasta este necesară analizarea metodelor de recoltare și stabilirea tipurilor de organe active specializate potrivite pentru recoltarea inflorecențelor de musețel. Este indispensabilă studierea lor teoretică și experimentală stabilindu-se principalii parametri constructivi și funcționali, precum și tehnologia de utilizare în condiții de exploatare. [12,29,30,31,63,64,65,66,73,82]
Tocarea reprezintă o modalitate uzuală de procesare a plantelor medicinale și aromatice. Efectuarea acestei operații la un nivel calitativ corespunzător cerințelor, la un preț de cost cât mai scăzut și cu un consum redus de energie impune asigurarea unor utilaje cu parametri constructivi și funcționali superiori. Echipamentele utilizate pentru tocarea plantelor medicinale, cu cuțite acționate de acționate de un mecanism patrulater, permit micșorarea momentului la tăiere, deci un consum de energie mai redus, [50,75,76,77,82,107]
Analiza cinematică și cineto-statică a mecanismului de acționare a cuțitelor acestor mașini permite identificarea parametrilor funcționali și constructivi asupra cărora să se acționeze în scopul optimizării construcției și funcționării acesteia. [91,118]
Încercările experimentale permit verificarea ipotezelor referitoare la forma și dimensiunile organelor active destinate recoltării infloresccențelor de mușețel, precum și asupra modului, în care acestea înfluențează indicii calitativi de lucru, în diverse condiții de operare. Prelucrarea datelor experimentale permite determinarea unor funcții multivariabile pentru calculul indicilor calitativi ai lucrării de recoltare a inflorescențelor de tipul: grad de recoltare, grad de vatămare, puritate, conținut inflorescențe calitate înaltă, pierderi pe sol.[67-72,89,95]
Incercările experimentale referitoare la tocare permit analizarea și evaluarea calității materialului rezultat pentru mai multe specii de plante, în vederea stabilirii regimului de lucru optim. [75,76,77]
OBIECTIVELE TEZEI DE DOCTORAT
Obiectivul principal al cercetărilor îl constituie studiul teoretic și experimental al procesului de recoltare a plantelor medicinale, cu precădere cel al inflorescentelor de mușețel, realizat cu ajutorul mai multor variante de organe active specifice, în vederea evaluării comparative a indicilor calitativi ai lucrării (gradul de recoltare, puritatea, conținutul de inflorescențe de calitate înaltă, gradul de vătămare, pierderile pe sol), în scopul optimizării parametrilor constructivi și funcționali.
La acest obiectiv se adauga cel constituit din studiul teoretic și experimental al procesului de tocare a plantelor medicinale și aromatice, realizat cu o tocătoare dotată cu un cuțit cu o mișcare plan paralelă, în vederea elaborării sintezei mecanismului de acționare a cuțitului și a unuia echivalent, în scopul determinării indicilor calitativi de lucru ai procesului, pentru specii diferite.
Între obiectivele principale ale tezei se enumeră:
Studierea caracteristicilor culturii de mușețel care influențează procesul de lucru;
Elaborarea unei sinteze privind diversitatea constructivă, performanțele și procesul de lucru pentru mașinile de recoltat plante medicinale și aromatice, fiind studiate cu precădere cele destinate colectării inflorescențelor de mușețel;
Elaborarea unei sinteze privind diversitatea constructivă, performanțele și procesul de lucru ale mașinilor destinate tocării plantelor medicinale și aromatice;
Analiza procesului de recoltare a plantelor medicinale și aromatice, în vederea dezvoltării matematice a principalelor aspecte ce-l caracterizează, în scopul determinării condițiilor pentru detașarea inflorescențelor de tulpini, captarea și orientarea acestora spre interiorul sistemului;
Stabilirea unor relatii de interdependență între caracteristicile de cultură, vegetative ale plantelor de mușețel și particularitățile funcționale-constructive ale culegătorului, necesare studiului și dimensionării corecte a unui sistem de recoltare prin smulgere a inflorescențelor, corespunzător unor condiții de lucru specifice;
Analiza cinematică și cineto-statică a mecanismului de acționare a cuțitului unei mașini de tocat plante medicinale și aromatice, realizată comparativ cu cea a unui mecanism patrulater chivalent, pentru determinarea pozițiilor, vitezelor, accelerațiilor elementelor componente, momentul corespunzator forței de tăiere în scopul optimizării procesului de tăiere;
Evaluarea procesului de lucru și a produsului rezultat la recoltarea inflorescențelor de mușețel în urma determinării condițiilor de lucru la încercări, a indicilor calitativi de lucru, a indicilor energetici și a unor indici de exploatare, în vederea stabilirii variantelor tipo-dimensionale de organe active agreate;
Evaluarea procesului de lucru prin determinarea ponderii diverselor sorturi obținute în urma procesului de tăiere, în funcție de o lungime teoretică prestabilită a tocăturii, precum și determinarea forțelor medii de tăiere;
Determinarea unor funcții multivariabile pentru calculul indicilor calitativi de lucru specifici procesului de recoltarea a inflorescențelor de mușețel, grad de recoltare, puritate, conținut inflorescențe calitate înaltă, grad de vatamare, pierderi pe sol.
CAPITOLUL 1
CONSIDERAȚII GENERALE PRIVIND CULTIVAREA PLANTELOR MEDICINALE ȘI AROMATICE
IMPORTANȚA UTILIZĂRII PLANTELOR MEDICINALE ȘI AROMATICE
Încă din timpuri străvechi, oamenii și-au dorit să găsească remedii pentru bolile ce îi chinuiau. Ei au folosit cunoștințele transmise din generație în generație, iar pentru tratarea maladiilor au utilizat cel mai adesea plantele medicinale și aromatice. Girul timpului pe care-l poartă vechimea folosirii lor, reprezintă cel mai sigur indiciu al utilității acestor plante în prezent și viitor.[60]
Foarte importante în fazele acute ale unor boli, medicamentele de sinteză, remediile chimice, au de cele mai multe ori, o acțiune violentă asupra organismului, cu efecte secundare periculoase, ajungându-se chiar la contraindicații.
Medicamentele pe bază de plante medicinale sunt mult mai bine tolerate de organismul uman, fenomenele secundare și reacțiile adverse aparând foarte rar. Datorită cercetărilor în domeniu, în ultima vreme s-au îmbunătățit mult formulele farmaceutice obținute din plante medicinale, precum și modalitățile de extracție neagresive, ceea ce a făcut ca eficacitatea lor să crească tot mai mult și să poată fi produse la scară industrială. [99]
Flora medicinală a țării noastre este reprezentată de 800 de specii, dintre care 283 au proprietăți terapeutice certe. Dintre acestea 180 de specii au fost studiate din punct de vedere farmacodinamic, iar pentru circa 50 de specii ( număr în creștere) s-au stabilit elementele de bază ale tehnologiilor de cultură.[115] Acum se cultivă în jur de 20 de specii, restul fiind recoltate din flora spontană, dezvoltată peste 80% în păduri. Specialiștii susțin că ar fi nevoie de o “gardă a plantelor medicinale”, care să protejeze arealurile în care acestea se dezvoltă, [48]. Din păcate, valorificarea florei spontane se realizeaza de cele mai multe ori, prin exploatarea aleatoare și necontrolata a biotopurilor, pentru satisfacerea nevoilor proprii sau ale unor agenți economici locali. [48]
Plantele medicinale și aromatice își datorează acțiunea fitoterapeutică prezenței unor componente chimice bioactive, cu efecte în metabolismul întregului organism, numite și principii active. Acestea sunt constituite dintr-o gamă largă de substanțe cum ar fi: proteinele, hidrații de carbon, vitaminele, substanțele minerale, alcaloizii, substanțele amare, glicozidele, flavonoidlee, mucilagiile, substanțele taninice, acizii organici, fermenții, uleiurile volatile (eterice), rășinile, fitoncidele. In principiu, fiecare plantă prezintă interes pentru o anumită substanță activă care ii este caracteristică, dar fiecare specie vegetală conține mai multe principii active, ceea ce explică efectele terapeutice complexe ale acestora [2,11,26,]
Pe lângă utilizările în fitoterapie (tratamentul cu produse farmaceutice obținute din plante), plantele medicinale și aromatice au numeroase utilizări in industria alimentară, de arome, în industria produselor de cosmetică și parfumerie, in cea a lacurilor și vopselelor, aromaterapie etc.[60] De asemenea nu trebuie să neglijăm importanța utilizării plantelor medicinale ca soluții alternative pentru promotorii de creștere și antibiotice, în vederea creșterii cât mai naturale a animalelor de fermă, conform reglementărlior europene, prin schimbarea întregului concept de management nutrițional dedicat acestora, luând în considerație cerințele consumatorului actual de produse animaliere.[26]
NECESITATEA CULTIVĂRII PLANTELOR MEDICINALE ȘI AROMATICE
Plantele medicinale si aromatice se cultivă pe suprafețe foarte reduse comparativ cu orice altă plantă agricolă. Importanța acestor plante nu trebuie apreciată după suprafațele pe care se cultivă, ci prin valoarea lor specifică, datorată conținului de principii active indispensabile. [115]
Fluctuațiile piețelor de profil datorită crizei economice, lipsa unor utilaje specializate au determinat în România, schimbări profunde ale evoluției suprafețelor cultivate cu plante medicinale și aromatice. Astfel, acestea au crescut până în anul 2010, când suprafețele cultivate cu aceste specii au fost de 15,9 mii ha, a urmat o scădere continuă și accentuată a acestora, astfel că în anii 2014 și 2015, ele s-au menținut la același nivel scăzut de aprox. 3,2 mii ha (fig.1.1)[123]
Fig. 1.1. Evolutia suprafețelor cultivate cu plante medicinale și aromatice în România [123]
Plantele medicinale si aromatice se cultivă, în cea mai mare parte, in ferme de dimensiuni reduse, unde se folosește de obicei forța de muncă familială sau locală, posibilitatile financiare ale acestor fermieri fiind reduse, majoritatea practicând o agricultura de subzistență/ semi-subzistență. La acestea se adauga faptul că ideea de asociere a terenurilor agricole pe care se realizeaza aceste culturi, este încă respinsă. Aceste considerente conduc la necesitatea gasirii unor solutii care să sprijine și sa ajute micii cultivatori in vederea extinderii suprafetelor cultivate cu plante medicinale și aromatice, si implicit la creșterea veniturilor obtinute din valorificarea acestora.
Principalele obiective ale introducerii în cultură a plantelor medicinale și aromatice sunt:
Aclimatizarea unor specii care nu cresc spontan in flora noastră (Digitalis purpurea din vestul Europei, Lavandula angustifolia din bazinul meditaranean, Solanum lacinianum din Australia etc);
Obținerea de cantități sporite de material vegetal colectat, la speciile indigene, de la care se obțin din flora spontană, cantități mult prea mici față de consum ( Atropa belladona, Carum cavi, Digitalis lanata etc.);
Ocrotirea plantelor rare, unele deja declarate monumente ale naturii ( Angelica archangelica, Gentiana lutea) precum și rezolvarea valorificării lor.
Obținerea unui produs mai valoros, mai bogat in principii active, mai omogen, mai aspectuos la plantele cultivate decât la cele din flora spontană( Gypsofila paniculata, Matricaria chamomilla, Valeriana officinalis etc). [48]
Avantajele cultivării plantelor medicinale și aromatice sunt:
Posibilitatea efectuării recoltării în perioada optimă, când conținutul în principii active este cel mai ridicat;
Posibilitatea efectuării uscării imediat după recoltare, în cele mai bune condiții sau livrarea produsului pentru prelucrare în stare proaspătă;
Posibilitatea efectuării mecanizate a unora dintre lucrările agricole specifice acestor culturi;
Valorificarea capacității fitoameliorative a unora dintre plante, deoarece cu ajutorul lor se pot valorifica terenuri mai puțin propice altor culturi, realizând protecția solului sau prevenirea eroziunii; [48]
cultivarea în parcuri sau gradini, a unora dintre plante, în dublu scop, ca plante ornamentale sau melifere;[60]
Dezvoltarea comunităților rurale prin inființarea și dezvoltarea de întreprinderi mici de profil, care să valorifice potențialul uman local și să aducă un plus de valoare resurselor din zonă.
Aplicarea rezultatelor cercetării științifice, pentru modernizarea producției, reprezintă principalul mijloc de obținere a unor producții sporite, de calitate superioară, cu prețuri mai reduse, asigurând producătorilor agricoli condiții de profitabilitate și competitivitate în economia de piață. [115]
S-a demonstrat practic, că prin trecerea în cultură, cu respectarea particularităților biologice ale plantelor, conținutul în principii active, nu numai că se menține, dar în majoritatea cazurilor se îmbunătățește. [48]
1.3 GENERALITĂȚI PRIVIND TEHNOLOGIA DE CULTIVARE A MUȘEȚELULUI
Cultivarea plantelor medicinale și aromatice se poate face doar aplicând tehnologii de cultură diferențiate, elaborate pe baza cunoașterii temeinice a biologiei plantei și a cerințelor acesteia față de factorii de vegetație, în vederea obținerii unor producții mari de materie primă, bogată în principii active.[60]
Pentru orice tehnologie de cultivare a plantelor medicinale și aromatice trebuie cunoscute și aplicate în general mai multe verigi tehnologice:
Ameliorarea;
Pregătirea terenului, asolamentul, aplicarea îngrășămintelor;
Semănatul și plantatul;
Întreținerea culturilor;
Recoltarea;
Uscarea (pentru speciile care nu se prelucrează imediat)[48,74,99].
Recoltarea plantelor medicinale și aromatice este veriga care influențează în mare măsură calitatea materiei prime vegetale, aceasta fiind condiționată de:
cunoașterea organului de plantă cu conținutul cel mai ridicat în substanțe active;
cunoașterea momentului din dezvoltarea plantei când părțile care se valorifică conțin cea mai mare cantitate de principii active;
metoda de recoltare, astfel ca pierderile de principii active să fie minime. minime.
Florile, se recoltează pentru unele specii înainte de a se deschide, iar pentru altele ce conțin uleiuri volatile, când sunt complet deschise. Se recomandă ca inflorescențele să se recolteze pe timp stabil, cu soare, fără umiditate, dimineața sau după amiaza. Dacă florile se ofilesc, nu mai conțin uleiuri volatile sau alte principii active în aceleași proporții, determinând pierderi calitative de recoltă.[26,48]
Mușețelul (Matricaria chamomilla L.) este o specie puțin pretențioasă la condițiile climatice și de sol. [57] În general se dezvoltă în toate zonele agricole ale țării valorificând și terenurile impropii pentru alte culturi. [48]
Cerințele agrotehnice de bază se referă la condiția de pregătire corespunzătoare a terenului la însămânțare, pentru obținerea unor suprafețe plane fără, denivelări și alte neuniformități. Pregătirea terenului la însămânțare în mod corespunzător, creează premizele dezvoltării uniforme a culturii în timpul perioadei de vegetație.
Mușețelul se seamăna în luna august sau la începutul lunii septembrie. Semănatul se realizează cu semănătoarea SUP-21 sau SUP-29 cu distribuitoare tip ,,cilindru cu pinteni’’ cu fețe plane și reglajul cutiri de viteze la B-3. Spațiul optim de nutriție și dezvoltare al plantelor, pentru conditiile tarii noastre, se obține prin semănatul pe rânduri la 25 cm, tinand cont de faptul ca soiurile extise in cultura au talie inalta. Mușețelul trebuie semănat foarte superficial (0,3 sau 0,5 cmm) sau chiar la suprafața solului. Densitatea optimă este de 300-350 plante/m2. Pentru obținerea unei culturi reușite, norma este de 3-4 kg/ha semințe amestecate în proporție de 1:1 cu praf (pulvis) rezultat de la condiționarea semințelor de mușețel. [115]
Fig.1.2. Mușețelul Matricaria chamomilla L [87]
Musețelului trebuie sa contina: ulei volatil minim 0,75%; chamazuline 5%; bisalobol 20-30%; en-in-dicloeteri 10%; flavone 5,70-7,20%, pentru ca acțiunea sa terapeutică să fie maximă. Aceasta este intregită de prezenta cumarinelor, sintetizate mai ales in florile ligulate. De la mușețel se folosesc mai ales florile (Flores Chamomillae). Substanțele minerale sunt prezente în florile de mușețel în proporție de 8-10%. Principiul activ este uleiul volatil, sintetizat în florile tubulare. Uleiul proaspăt obținut este de culoare albastră, cu gust amarui și miros caracteristic. Conținutul variază în funcție de proveniența între 0,30-1,50%. [21,39,101] Florile reprezentate prin inflorescențe, sunt grupate în capitule terminale cu un peduncul de 5-10 cm. La formele diploide diametrul capitulului este mai redus, 1-1,5 cm. La formele poliploide, diametrul este de 2-3 cm. Involucrul este format din 20-30 bractee eliptice, cu lungimea de până la 3 mm, de culoare verzuie, cu margine membranoasă.[60,87]
Capitulul este compus din 12-18 flori ligulate, de culoare albă, lungi de 5-9 mm, lățimea de 3-4 mm, prevăzute cu 4 nervuri longitudinale și cu 3-4 zimți. După deschiderea butonilor florali, aceste ligule se desfac treptat, ajungând la poziție orizontală, iar spre sfârșitul înfloririi se apleacă spre sol. Receptaculul este format din flori tubulare de culoare galben aurie. Are o formă plată la începutul înfloririi, apoi devine sferic, iar spre sfârșitul perioadei de înflorire devine conic, fiind gol la interior. Inflorește din mai până în iunie.[87] Uneori inflorește a doua oara în septembrie. Florile au un miros plăcut specific, datorită uleiului volatil, localizat în glandele oleifere, aflate pe flori și receptacul. În cultură tulpina poate ajunge pâna la 80 cm.
Recoltarea se face în mai multe etape, pe măsură ce florile au ajuns la faza optimă de recoltare. Mușețelul se recoltează când la majoritatea florilor, florile ligulate s-au desfăcut și sunt dispuse orizontal ( după ora 9 dimineața), iar cele tubuloase sunt în curs de înflorire având o culoare galbenă ( cele înflorite) și galben-verzui ( cele neinflorite) în zilele calde si senine. [60]
Deci momentul optim de recoltare, când conținutul de ulei volatil este cel mai ridicat, se situează în faza în care raportul între butonii florali și capitulele înflorite este de 1:1.[87]
Lucrările de ameliorare au condus la crearea în țara noastră a soiurilor ,,Mărgăritar” (omologat in 1982) și ,,Flora” (omologat in 1990). Soiul ,,Mărgăritar” are o capacitate de producție de 13,5 q/ha inflorescente uscate cu un conținut mediu de ulei volatil de 0,7% și 13,5 g azulene la 100 ml ulei volatil. Soiul ,,Flora” realizează o producție medie de inflorescențe uscate de 14,5 q/ha, 0,80% ulei volatil și 14,5 g azulene la 100 ml ulei volatil. [115]
Producția de inflorescențe și calitatea materialului recoltat a soiului Mărgăritar sunt prezentate comparativ, cu cele ale soiului martor Zloty Lan (Ungaria) în tabelele 1.1. si 1.2.
Tabel 1.1 Producția de inflorescențe [87]
Tabel 1.2 Calitatea materialului recoltat[87]
Condițiile de calitate pentru inflorescențele de mușețel (Chamomille flos) in stare proaspată prevăd un conținut de ulei volatil de minimum 0,08%; ca impurități: maximum 5% tulpini și frunze de mușețel și maximum 5% flori cu peduncul mai lung de 2 cm, corpuri străine organice maximum 2%, iar cele minerale, maximum 0,30%; umiditate normală a produsului la recoltare, făra urme de apă.[60]
Dupa ce s-au recoltat florile de 2-3 ori, se recoltează herba prin cosire. Condițiile tehnice pentru Chamomille herba în stare proaspătă prevăd ca impurități: maximum 1% resturi de rădăcini; corpuri străine organice, maximum 1%, iar cele minerale 0,1%, umiditate normală a produsului proaspăt la recoltare, fără urme de apă pe plante. [60]
CAPITOLUL 2
SOLUȚII CONSTRUCTIVE DE ECHIPAMENTE PENTRU RECOLTAREA ȘI TOCAREA PLANTELOR MEDICINALE ȘI AROMATICE
2.1. Echipamente tehnice pentru recoltarea plantelor medicinale și aromatice
2.1.1. Considerații generale
Recoltarea se referă la acțiunea de colectare a unor organe utile ale plantelor medicinale și aromatice, prin care se urmărește ca materialul vegetal rezultat să-și păstreze un conținut cât mai ridicat de principii active. [58,83,104] Ea se poate realiza: manual, semi-mecanizat și mecanizat.[82]
Recoltarea manuală efectută de personal calificat, are drept rezultat, produse de calitate superioară, altfel, calitatea produselor nu este uniformă. În unele cazuri, această metodă de recoltare este singura disponibilă.[45,58]
Recoltarea manuală este un proces îndelungat, foarte costisitor, ce se desfășoară cu pierderi mari. In figura 2.1 sunt prezentate variante de recoltare manuală a mușețelului.
Fig. 2.1. Recoltarea manuală a mușețelului [51]
Pentru producătorii de plante medicinale si aromatice accesul la know-how-ul de pe piață referitor la recoltarea mecanizată este foarte scump, iar dezvoltarea unei mecanizări ,, proprii‘’ poate fi și mai scumpă. [82] Datorită acestor motive, a apărut un compromis între a dezvolta și a utiliza dispozitive auxiliare, care pot face recoltarea manuală mai ușoară, mai eficientă și mai puțin solicitantă pentru operator, fiind ergonomică. Acesta se referă la așa numita umanizare a muncii, fiind considerată o componentă socială importantă a politicii de dezvoltare rurală.[82]
Recoltarea semi-mecanizată poate fi realizată prin utilizarea unor dispozitive care să permită o poziție mai ergonomică în timpul procesului de recoltare. În figura 2.2 este prezentată schematic ideea unui astfel de dispozitiv tip vehicul.
Fig. 2.2. Vehicul pentru poziționarea ergonomică a culegătorilor [82]
Acesta se compune din: 1- scaun reglabil, 2-roțile din spate, 3-coș pentru materialul cules ( amplasat pe ambele părți), 4-cadru, 5-pedale, 6- roțile din față. Vehicolul poate fi condus de lucrător și poate fi acționat de un motor cu ardere internă sau electric. Poziția lucrătorului (a celui care culege), va fi reglată funcție de datele sale antropometrice și de posibilitatea schimbării poziției pe parcursul unei zile.[82]
Recoltarea mecanizată reprezintă o premiză importantă pentru realizarea unor producții profitabile de plante medicinale și aromatice, ce implică:
crearea unor noi varietăți ale acestor specii, astfel incât plantele dintr-o cultură să se dezvolte cât mai uniform;
conceperea și realizarea unor mașini performante, ce au la bază noi tehnici de recoltare.
Recoltarea mecanizată a plantelor medicinale și aromatice se clasifică funcție de partea utilă a plantei care se colectează [26,63,73]:
recoltarea bulbilor și rădăcinilor;
recoltarea herbei, frunzelor și tulpinilor;
recoltarea florilor sau părților din flori;
recoltarea fructelor și semințelor.
Recoltarea mecanizată a florilor de plantele medicinale și aromatice constă în acțiunea de detașare a segmentului floricol de restul plantei, reținerea, transportul și descărcarea într-un buncăr colector. Desprinderea segmentului floricol se realizează prin două procedee:
tăierea pețiolului sub acțiunea unor forțe tăietoare;
ruperea pețiolului în secțiunea de minimă rezistență, sub acțiunea forței de smulgere.
În funcție de procedeul de detașare pe care-l utilizează, organele de recoltare sunt:
cu aparat de tăiere;
cu organe speciale.[29,49,63,81,82,102,111]
2.1.2.Sistemele de recoltare cu aparat de tăiere
Aceste sisteme de recoltare realizează secționarea tulpinilor plantelor la o distanță determinată de sol. Aparatele de tăiere pot fi cele clasice, utilizate în construcția cositorilor, cu tăiere prin forfecare. Forțele tăietoare sunt aplicate de două piese distincte: cuțit și contracuțit. Din punct de vedere constructiv există două tipuri de aparate de tăiere:
cu cuțit simplu;
cu cuțit dublu [47,81].
Majoritatea mașinilor de recoltat cereale păioase sunt echipate cu aparate de tăiere, cu cuțit simplu, compuse din cuțit și degete. Cuțitul este format dintr-o platbandă de oțel pe care sunt fixate prin nituire lamele de tăiere. Cuțitul execută o mișcare oscilatorie (translație alternativă) tăind plantele care pătrund în intervalele dintre degete (datorită mișcării de înaintare a mașinii) și care sunt sprijinite de acesta în momentul tăierii. Procesul de tăiere se produce în timpul trecerii muchiei tăietoare a lamei peste marginea plăcuței contratăietoare care este montată pe deget.[47,81]
La aparatele cu cuțit dublu, rolul degetelor și al placuțelor contratăietoare este îndeplinit de cel de al doilea cuțit, care se mișcă cu o viteză egală și de sens contrar cu primul.[47] Acest sistem este utilizat mai ales la recoltarea plantelor furajere.
Sistemele cu aparat de tăiere se utilizează pentru recoltarea partii aeriene a plantelor medicinale și aromatice, adică tulpină, frunze și eventual flori. La unele specii se practică acest gen de recoltare, numai după ce au fost recoltate inflorescențele ( ex: mușețel), dar pentru altele (menta, isop, salvie, etc.) reprezintă modalitatea recomandată de recoltare.
Cele mai multe plante medicinale și aromatice sunt perene, fiind recoltate de căteva ori pe an. Mașinile de recoltat cauzează de obicei deteriorări plantelor și miriștei, realizând și o tasare a solului. O soluție o reprezintă ajustarea ecartamentului la valoarea distanței între rânduri, precum și semănatul în benzi. Transportul rapid al materialului recoltat spre facilități de uscare sau procesare este o operație foarte importanta, fiind permis, pe distanțe scurte, sub 5km.[82]
Firma Hege ( Germania) a realizat o mașină autopropulsată de recoltat plante medicinale și aromatice ierboase (fig. 2.3), capabilă să satisfacă cerințele impuse de această operație.[82]
Firma Bonino (Italia) produce combina autopropulsată BONINO SPECIAL ( fig.2.4). Aceasta este o mașină destinată recoltării legumelor frunzoase si mai multor tipuri de plante medicinale și aromatice: busuioc, rozmarin, pătrunjel, oregano, spanac, musețel, lavandă și melisa.[125]
Firma DE PIETRI (Italia) produce combina autopropulsată model FR 100 (fig. 2.5), destinată recoltării legumelor cu frunze: pătrunjel, busuioc, spanac, salată, precum și recoltării plantelor medicinale: salvie, urzica, mentă, levanțică, etc. Combina este dotată un motor de 100 CP și transmisie hidrostatică, cu doua trepte de viteză: 020 și 035 km/h, acționate electric. Cabina asigură o bună vizibilitate și confort sporit prin recircularea aerului, aer conditionat (opțional) și joystick multifuncțional. Anvelopele pentru această mașină sunt de mai multe lățimi și permit ajustarea înălțimii de la nivelul solului. Combina FR100 se produce în două versiuni: cu descărcara la nivelul solului și cu descărcarea la o inalțime de până la 3,8 m direct în camionul transportor. În ambele versiuni se pot monta două sisteme diferite de încărcare: cu degete escamotabile pentru produse înalte și mai puțin delicate, respectiv bandă de cauciuc pentru produse scurte și delicate.[126]
Principalele caracteristici tehnice sunt prezentatate în tabelul nr.2.1.[`126]
Tabelul 2.1. Caracteristicile tehnice ale Combinei FR100 [126]
Din cauza lipsei mașinilor specializate pentru recoltarea inflorescențelor de plante medicinale, genul acesta de mașini se folosește și pentru recoltarea unor plante care de obicei se culeg manual. In fig 2.6 este prezentată recoltarea plantei Echinacea Purpurea, în Germania, cu o masina autopropulsată de cosit DE PIETRI [51]
Firma Regent (Germania) a produs Mașina tractată pentru recoltat ierburi Regent Mähbus 900 K (fig.2.7), care poate fi utilizată și la recoltarea plantelor medicinale și aromatice, realizând totodată încărcarea și transportul acestora la o singură trecere .[127]
Mașina este prevăzută cu un aparat de tăiere cu dublu cuțit cu o lățime de lucru de 1,9 m, un arbore cardanic cu un unghi larg, sistem de acționare hidraulic. Consumul de putere este redus (până la 30 CP), utilajul având o masă de 1900 kg. Sistemul care direcționează plantele către aparatul de tăiere nu vine în contact cu solul [127].
Pentru recoltarea cu mașini specializate a mai multor specii de plante medicinale și aromatice sau de plante ierboase companiile mici dezvoltă mai ales mașini de tipul cositoare încărcător. O astel de masina (fig. 2.8) este dotată cu un tambur ușor, adaptat ca ridicator de plante (3), care le direcționează către bara cu dublu cuțit (2) și apoi către transportorul cu bandă (4). Mașina este destinată recoltării mușețelului, fiind mai profitabilă dacă este folosită pentru mai multe culturi. Lățimea de lucru este dată de dimensiunea aparatului de tăiere (1,8 m sau 2 m). Transmisia mașinii este de tip hidrostatic, utilizând în special motoare hidraulice lente.[82]
Firma EURO PRIMA Serbia, produce o astfel de mașină destinată recoltării mușețelului VB2002.(fig.2.9) Mașina tractată, lucrează în agregat cu un tractor cu o putere de 30kW (45 CP). Regimul de lucru al motorul tractorului este de 1500 rot/min, ceea ce reprezintă un regim cu cuplu maxim de rotație și un consum minim de carburant. [128]
Mușetelul, preluat din lan de pe o lățime de lucru de 1,8 m, este transportat spre buncăr de o bandă transportoare. Volumul buncărului este de 2m3. Acesta poate fi descărcat foarte repede în remorcă datorită unui mecanism acționat de cilindrii hidraulici ( fig.2.9) Productivitatea medie a utilajului este de cca. 4 ha /zi.[128]
Compania realizează mașina de recoltat și de cosit NB 2005V, ce poate fi echipată cu 3 dispozitive diferite, care permit folosirea aceleiași mașini pentru a recolta: mușețel, lavandă, dar și pentru cosit iarba. De asemenea compania realizează și modelul multifuncțional NB 2006 E/P, ce prezintă caracteristici funcționale superioare comparativ cu modelele anterioare.[128]
Echipamentul tip NB2005 V (fig.2.10) se montează pe ridicătorul hidraulic al tractorului și este prevăzut cu o bandă transportoare și buncăr, ce poate fi descărcat automat, cu ajutorul unor cilindri hidraulici. Înălțimea la care se realizează recoltarea poate fi reglată cu ajutorul distribuitorului tractorului. Echipamentul este prevăzut și cu un sistem hidraulic de urmărire a terenului care realizează reglarea unghiului de tăiere, pentru cazurile în care terenul este în pantă. Este ușor de manevrat și utilizat, putând fi deservit de o singură persoană. Atunci când este cazul, echipamentul poate fi utilizat și pentru transportul materialului recoltat (fig.2.11), pe distanțe mai mari, până la platforma de încărcare sau remorca de transport. Datorită posibilității continue de reglare a înălțimii și a unghiului de recoltare ale dispozitivul pentru recoltarea florilor de mușețel, gălbenele, etc. cu care este prevăzut echipamentul, se realizează o operație de precizie ridicată și cu pierderi minime.[128]
Dispozitivul pentru recoltat lavanda pentru NB2005V (fig. 2.12) este conceput astfel încât să se poată adapta cu ușurință diferitelor distanțe între rânduri, ale culturilor de lavandă.
Dispozitivul pentru cosit plante (fig.2.13) constă dintr-un aparat de tăiere cu dublu cuțit, ce realizează o retezare ușoară și netedă, fără a sparge tulpina, lucru important pentru plantele la care cosirea se realizează de mai multe ori pe an. Pe lângă aparatul de tăiere mașina este echipată cu sisteme de transport și de stocare a plantelor după cosire.
Comparativ cu modelul VB2002, la modelul NB2005V, transportorul de plante este dispus perpendicular pe direcția de lucru. El se compune dintr-o zona orizontala, care preia plantele tăiate, direcționându-le spre lateral, de unde sunt preluate de un transportor înclinat, care le descarcă în buncăr. Caracteristicile tehnice ale NB2005V sunt prezentate în tabelul nr.2.2.
Tabelul 2.2. Caracteristicile tehnice ale echipamentului NB2005V[128]
2.1.3.Recoltarea plantelor medicinale si aromatice de pe suprafețe mici si medii
Firma ORTOMEC (Italia) realizează echipamentul specializat SVK AROMATICA (fig. 2.14.) destinat recoltării plantelor aromatice (busuioc, mentă, oregano etc), utilizabil pe câmp sau in sere. Echipamentul este un sistem autopropulsat (pe roți sau șenile de cauciuc), fiind dotat, in principal, cu un aparat de tăiere cu dublu cuțit și un transportor elevator. Pentru recoltarea eficientă și rapidă, în fața echipamentului a fost amplasat un tambur cu bare orizontale, care are rolul de a direcționa plantele catre sistemul de tăiere. Poziția acestuia este reglabilă și, în plus, pentru ca barele să nu producă vătămari plantelor aromatice, pe ele sunt montate un fel de perii cu lungimea firului de aprox. 50-60 mm. Transmisia echipamentului este hidraulică-mecanic cu 4 trepte de viteză, fiecare având un minim/maxim. Conducerea și comenzile se realizează cu ajutorul unui joystick. Viteza de lucru a echipamentului este de maxim 4km/h. Sursa de putere este un motor Diesel cu doi cilindri, marca Kubota. Controlul înălțimii de tăiere se realizează cu ajutorul unor senzori. Lățimea de lucru este cea a aparatului de tăiere, între1,2 m- 1,8 m [129].
Firma DE PIETRI (Italia) realizează și diverse tipuri de echipamente destinate recoltării plantelor medicinale si aromatice de pe suprafețe mici si medii [130].
Dintre acestea Culegătorul FR 28 (fig. 2.15) poate fi folosit in sere sau direct în câmp pentru recoltarea busuiocului, spanacului, pătrunjelului etc. Toate mișcările și funcțiile diferite ale echipamentului sunt controlate printr-un joystick și un bord multifuncțional. Sursa de putere a echipamentului este un motor de 27 CP cu 3 cilindri, răcit cu lichid, marca Yanmar. Transmisia echipamentului este hidrostatică de tip Saur-Danfoss, controlată electronic. Funcțiile de recoltare ale echipamentului sunt, de asemenea, controlate electronic de la bord. Elementele principale ale echipamentului sunt aparatul de tăiere, realizat din oțel inoxidabil, precum și transportorul cu bandă, pentru care s-a folosit PVC alimentar. Culegătorul este dotat cu un tambur ce înclină plantele spre aparatul de tăiere. Viteza echipamentului este de 0-4 km/h, lățimea de lucru este cuprinsă între 110-160 cm, iar înălțimea de tăiere este de 22 cm (opțional 31 cm sau 41 cm). Înălțimea de tăiere se poate regla automat, din poziția de conducere a operatorului. Capacitate de încărcare este de aprox. 250 kg, dimensiunile platformei sunt: 120 x 220 cm iar dimensiunile de gabarit ale mașinii sunt 385 x 150 x 200 cm [130].
Plantele aromatice cultivate în benzi pot fi recoltate cu acest gen de echipamente, lățimea benzilor fiind compatibilă cu lățimea de lucru. Aceste sisteme autopropulsate destinate recoltării legumelor frunzoase si plantelor aromatice par să fie foarte agreate de fermieri și, ca urmare, multe companii de profil produc o gamă largă de echipamente de acest tip, cu particularizări tehnice interesante. Exista, de pildă, modele dotate cu motoare electrice, cu accesorii pentru prelucrarea produsului sau conduse de un pilot automat.
Multe firme au dezvoltat diverse modele de cositori portabile, cu lungimi diferite ale barei de tăiere, destinate în special recoltării frunzelor de ceai. Ulterior aceste echipamente au fost adaptate pentru recoltarea legumelor frunzoase, florilor, plantelor medicinale și aromatice etc.
Firma OCHIAI (Japonia) produce mai multe tipuri de astfel de cositori [131,132,133]. In fig. 2.16 este prezentat un aparat de tăiere portabil, manevrat de o lucrătoare într-o cultură de ceai. Aparatul este de tip HV10A, având următoarele caracteristici: lățimea de tăiere – 410 mm, motorul de acționare în 2 timpi de 1,2 CP și cu o cilindree de 25 cm3, masa aparatului – 6,2 kg [134].
În fig. 2.17 este prezentată o cositoare portabilă de tip V8 – World, care funcționează purtată de 2 persoane, fiind destinată recoltarii frunzelor de ceai. Lungimea barei de tăiere poate fi de: 1210 mm, 1420 mm și 1600 mm. Corespunzător acestor dimensiuni, masa aparatului poate fi de: 13,3kg, 17,0 kg și 18,1 kg. Toate aceste modele sunt acționate de câte un motor în 2 timpi, cu o cilindree de 41,5 cm3 [134].
În fig. 2.18 este prezentată o cositoare portabilă de tip V8S, cu aparat de tăiere curbat, ce funcționează purtată de două persoane. Caracteristicile tehnice se referă la: lungimea barei de taiere – 1070 mm, 1140 mm, 1210 mm; înălțime – 435 mm; lungime – 490 mm; motor – Zenoah model G4K; putere 3,1 CP; cilindree 41,5cm3; consum combustibil 1,054 l/h la 8000 rot/min [135].
În fig. 2.19 este prezentată mașina de recoltat VPS 1210, destinată recoltării legumelor frunzoase, florilor, plantelor aromatice, lavandei, etc. Această mașină a fost realizată prin montarea pe un cadru a unei cositori portabile. Caracteristicile tehnice se referă la: lungimea totală – 1420 mm; lățimea totală – 1715 mm (la o distanță între roți – 1355 mm); înălțime totală – 745 mm; lungimea barei de tăiere – 1130 mm; înălțimea de tăiere cu suport este de 100-365 mm; înălțimea de taiere fără suport este 20-365 mm; masa totală – 37 kg. O suflantă puternică asigură transportul pneumatic al materialului tăiat într-un sac de colectare, ce este prins de cositoare și se desfășoara în spatele acesteia [136].
În fig. 2.20 sunt prezentate diverse operații (recoltarea isopului sau tăierea unor plante tinerere) realizate cu ajutorul cositorilor portabile. Aceste echipamente sunt utilizate pe scară larga pentru recoltarea/tăierea culturilor de: lavandă, ortensii, trandafiri, isop, plante aromatice, etc. de pe câmp sau din sere [137,138].
Firma JENQUIP (Noua Zeelandă) prin Divizia Harvester Concepts Ltd. produce mai multe tipuri de culegătoare destinate recoltării florilor, plantelor medicinale și aromatice, etc. de pe parcelele mici și de pe câmpurile experimantale horticole. [139]
Culegătorul tip HT Shaver –FB (fig. 2.21) este destinat recoltarii plantelor de talie mică de pe pat sau teren plat din seră sau câmp, realizând operația la o înălțime mică față de sol. Echipamentul poate fi condus cu ușurință de un singur operator, poziționat în spatele acestuia. Cadrul este zincat pentru cresterea durabilității, iar ghidonul este dublat de un sistem de remorcare, pentru transport. Caracteristicile tehnice se referă la: înălțimea de tăiere, ce este cuprinsă intre 10 mm – 80 mm; lătimea de tăiere este de 1200 mm; ecartamentul este de 990 mm; viteza benzii este de max. 19,5 m / min ; colectarea produsului tăiat se face în pubele de recoltare; masa este de 42 kg. Dimensiunile de gabarit în utilizare sunt lățimea de 1685 mm și lungimea de 2380 mm; motorul este tip Husqvarna Zenoah G23LH-EZ, in 2 timpi, răcit cu aer, cu cilindreea de 22.5cm3 [139].
Culegătorul HT-Cala (fig. 2.22) face parte dintre culegătoarele destinate recoltării la o înălțime medie, pentru o mare varietate de culturi. Inițial, a fost construit pentru tăierea calelor aproape de nivelul solului, după sezonul lor de înflorire. Este utilizat în general pentru tunderea culturilor mici și a arbuștilor, realizând o înălțime uniformă a culturilor. Ecartamentul este ajustabil de la 1250 mm până la 1500 mm, echipamentul mergând peste cultură, iar operatorul pe una din urmele roților, în felul acesta protejându-se plantele. Înălțimea de tăiere este reglabilă de la nivelul solului, între 20 și 580 mm, iar ghidonul ajustabil permite o poziție comodă pentru operator, în spatele culegătorului. Operatorul poate accelera sau opri motorul de acționare, iar roțile pot fi demontate ușor pentru transport sau stocare. Lățimea standard de tăiere este aprox. 1200 mm [139].
Culegătorul HT-KumaP (fig. 2.23) ridică materialul tăiat într-un sac de colectare cu ajutorul unui transportor acționat de un motor. Înălțimea de tăiere se reglează de la 40 mm până la 400 mm cu ajutorul roților mici din față. Dacă se dorește o înălțime mai mare de tăiere, se oprește momentan echipamentul și se apasă în jos pe barele mâner pentru a ridica aparatul de tăiere. Lățimea de lucru (tăiere) este de 800 mm (opțional 1200 mm) iar distanta între roți este de 1130 mm (opțional 1425 mm). Opțional culegătorul poate fi dotat cu un fel de rabator care direcționează plantele către aparatul de tăiere. Acesta este acționat printr-o transmisie cu curea de la una din roțile din față. Principalele caracteristici tehnice sunt: masa este de 51 kg; dimensiunile de gabarit în lucru sunt lungimea de 2350 mm (peste roți și mânerul de control) și lățimea de 1380 mm; motorul este tip Husqvarna Zenoah G23LH-EZ, în 2 timpi, răcit cu aer, cu cilindreea de 22.5cm3. Toate culegătoarele prezentate anterior se pot realiza și în varianta autopropulsată, folosind sistemul din fig. 2.24. Acesta este echipat cu anvelope tip tractor, cu 2 cutii pentru baterii și comenzi, acționarea fiind asigurată de 2 motoare electrice. Sistemul de autopropulsare este foarte puternic și poate împinge culegatorul prin padocuri cu noroi, pe dealuri abrupte sau pe rampe de încărcare într-un vehicul.
Culegătorul HT-Tom (fig. 2.25) este destinat recoltării lavandei. Culegătorul este alcătuit dintr-un cadru cu posibilități de rulare, care susține o cositoare și un sac de colectare. Cositoarea este de tip cu dublu cuțit, cu lama curbă, astfel încât aceasta să urmăreasca forma globoidală a tufei de lavandă. Acționarea cositorii este asigurată de un motor cu aprindere cu scânteie, în doi timpi, răcit cu aer. Tot el pune în mișcare un ventilator ce suflă plantele tăiate în sacul colector, realizând transportul pneumatic al acestora.
Caracteristicile tehnice sunt:
Înălțimea de tăiere: 100-550 mm (la capete);
Raza de curbură a lamei cuțitului: 1150 mm
Înălțimea cositorii la mijloc: 135 mm;
Lățimea de tăiere:1210 mm;
Ecartament: 1610 mm (față)/ 1435 mm (spate);
Masa: 46 kg;
Sistem de colectare: sac;
Motor: Husqvarna Zenoah G4K-D (folosit pentru a fi Komatsu Zenoah), motor pe benzina în 2 timpi, aprindere cu scânteie, răcit cu aer, cilindreea 41.5cm3, alimentat cu un amestec de benzină și ulei, în raport de 25:1. [139]
2.1.4. Recoltarea plantelor medicinale și aromatice cu organe specializate
Recoltarea florilor este o problemă tipică și specială pentru plantele medicinale și aromatice, fiind o operație care rareori se execută pentru alte culturi. În continuare vom prezenta câteva modalități de recoltare a inflorescențelor deplante medicinale și aromatice.
În fig. 2.26 este prezentat un sistem de recoltare în care un rotor (1) cu bare transversale (8) direcționează plantele către carcasă ( 2, 4, 5). De fapt rotorul angajează tulpinile plantelor înclinând capetele florilor spre cuvă, ca răspuns la mișcarea mașinii în lanul de flori. Cilindru rotativ (11) are același sens de rotație ca și rotorul cu bare (1), dar are viteză periferică mai mare decât viteza de deplasare transversală a mașinii. [85]
Cilindrul (11) din fig.2.26 induce tensiune, vezi fig.2.27, în tulpina plantei angajate (10), în vecinătatea capului florii și eliberează de tensiune tulpina în vecinătatea rădăcinilor, în timp ce floarea (9) este desprinsă de tulpină. Desprinderea se realizează între barele rotorului și peretele inferior (5). Peretele superior (4) și peretele inferior (5) formează ca o conductă de trecere către buncărul mașinii. Aceasta comunică cu o sursă care produce un flux de aer prin aspirație care ajută la direcționarea plantelor către rotorul cu bare, asigurând și transportul florilor desprinse către containerul mașinii.[85]
Sistemul de recoltare cu culegător cu bare și degete se compune dintr-un cadru mobil, care permite fixarea orizontală a unui culegător cu degete capabile de flexiuni la contactul cu plantele în timpul lucrului (fig.2.28). Transportorul este amplasat într-o carcasă tubulară, ceea ce permite acțiunea adiacentă a unui sistem de aspirație asupra culegătorului tambur. Pe acesta alternează zone cu degetele subțiri și mai apropiate (a, fig. 2.28) cu cele mai groase și mai distanțate (b, fig.2.28.), fiind câte trei zone pentru fiecare tip [86]. Poziția culegătorului față de sol, cât și poziția față de direcția de înaintare a mașinii de recoltat se reglează cu ajutorul unui sistem hidraulic. Culegătorul este conceput asfel încât zona exterioară cu degete, poate fi pozitionată excentric față de axa de rotație a tamburului. Această poziționare conferă efectul de tremurare sau mișcare pulsatorie în timpul lucrului. Toate aceste reglaje se fac în funcție de particularitățile culturii ( înălțime, densitate plante etc).[86]
b) Recoltarea inflorescențelor (mușețel, gălbenele etc.) cu instrumente de cules de tipul pieptene, care poate fi:
deplasat liniar;
rotit (cu mișcare circulară).
Mașinile cu pieptene deplasat liniar se folosesc foarte rar, deoarece prezintă dezavantajul că ele culeg florile de pe o inălțime mică, adică numai pe cele situate în partea superioară a culturii, la nivelul pieptenului. Prototipul unei astfel de mașini este prezentat in figura 2.29.[82].
La recoltarea cu pietene cu mișcare circulară pieptenii sunt dispuși pe un organ numit culegător, trecând prin stratul de tulpini și desprinzând florile. Procesul de lucru cuprinde trei faze distincte:
pătrunderea pieptenilor în stratul de tulpini;
deplasarea pieptenilor de-alungul tulpinilor;
ieșirea pieptenilor din stratul de tulpini.[49,63,92]
Recoltarea cu culegătoare cu piepteni ce se rotesc în direcția de deplasare a mașinii este în fig. 2.30. Segmentele sunt ghidate de profilul tijei pieptenului (2) care se mișcă, copiind profilul de ghidare (1), astfel încât la trecerea prin banda coronament a florilor, pieptenele să aibă o poziție aproximativ orizontală, înainte de a intra în poziția de tăiere tulpini (7). După tăierea tulpinilor, periile (6) sunt acționate de frecarea între rolele (3) și bara suport role (4). Florile sunt separate de piepteni și direcționate de pereții înclinați (9) pe banda transportoare (10), poziționată central, și sunt transportate lateral în benă.[82]
Acest tip de culegător este utilizat la combina auto propulsată de recoltat mușețel HEGE din figura 2.31 [51].
Culegătorul combinei autopropulsate de recoltat mușețel Linz (fig. 2.32), produsă în fosta RDG, de cunoscuta firma Fortschritt (Kombinat Fortschritt Landmaschinen) diferă de tipul anterior, prin câteva detalii constructive pentru pieptene și mecanism. Poziționarea pieptenului (3) utilizând rolele (2) ghidate pe profilul (1) se aplică și în acest caz. Florile cad datorită acțiunii periei (5), ce este fixă, și sunt transportate apoi de transportorul melcat, către elevatorul lateral cu bandă. Acesta descarcă inflorescențele în buncăr, a cărui golire se efectuează rapid ( în 2,5 min) cu ajutorul unui mecanism acționat de un cilindru.
Principalele caracteristici tehnice ale combinei Linz (prezentată în fig. 2.33 și fig. 2.34) sunt: lățimea de lucru: 2,5 m; diametru culegător: 1 m; număr de piepteni pe tambur: 9; dimensiunile pieptenilor: lungime 40 mm, lățime 8 mm, distanța: 3 mm; capacitate buncăr: 2,5 m3; productivitatea medie: aprox. 5ha/zi.[140]
În fig. 2.35.) este prezentat un culegător, având o construcție mai simplă, cu pieptenele, sistemul de tăiere și peria concepute diferit față de celelalte tipuri prezentate anterior.
Pieptenii (2) sunt confecționați din tablă de oțel și sunt fixați pe tamburul rotitor. Sistemul de tăiere cu cuțite spirală este tangent la traiectoria pieptenilor. O perie rotitoare răzuie florile plasate în piepteni, direcționându-le spre transportorul elicoidal.[82] Acest tip de culegător s-a utilizat la mașina autopropulsată tip VZR-4 (fig.2.36 și fig. 2.37), ce se producea în Slovacia, fiind destinată recoltării mușețelului de pe suprafețe medii și mari. Pentru a nu le vătăma, transportul florilor se face pneumatic, în buncărul situat în partea din spate a mașinii [141].
Culegătorul tip transportor cu piepteni răzuitori, (fig. 2.38) se compune din cilindrul conducător 1, cilindrul condus 2, transportorul cu bandă 3, pieptenii răzuitori 4 și suportul pieptenilor 5.
Transportorul cu bandă poate fi executat din cauciuc cu inserție textilă, pe care se fixează suportul pieptenilor în rânduri transversale, situate la distanțe egale între ele. Lățimea transportorului reprezintă și lățimea efectivă de lucru a culegătorului. [92]
Culegătoarele cu piepteni ce se rotesc in sens contrar directiei de deplasare a mașinii
(fig. 2.39) sunt alcătuite din 12 sau 16 bară cu degete, echidistante (2), legate intr-un cilindru central. Între degete pe bară sunt 40mm sau 60 mm. Diametrul exterior al rotorului culegător este de 600 sau 720 mm. Prin rotire degetele generează un efect de pieptănare. Plantele sunt prinse de degete și sunt trase în spațiul de separare, dintre cilindrul (1) și placa de bază (4). Acolo se produce un pieptănat intensiv, ca urmare a impactului frecvent al barelor cu degete (2), ce au o poziționare specială. Florile culese sunt aruncate spre banda elevatorului (5). Este important să se poziționeze elevatorul astfel încât viteza paletei să nu fie îndreptată spre cilindru, ca în fig. 2.39, deoarece aceasta cauzează fluxul spre înapoi al florilor culese, generând pierderi. Acesta esta motivul pentru care sfârșitul plăcii de bază este extins la punctul “T”. Aceasta reduce raza paletei la un minim necesar eliminân efectul de ventilator, precum și pierderile materialului recoltat.[82]
În fig 2.40 este prezentată varianta prototip de culegător cu 16 bare cu degete al cărui diametru exterior este de 720 mm, iar în fig. 2.41 este prezentată varianta cu 12 bare al cărui diametru exterior este de 600 mm.[51]
Pentru recoltarea mușețelului firma HerbZaparizhye (Ucraina) produce mașina tractată PM 1,7 (lățimea de lucru l=1,7m) iar firma Herbs (Croația) produce mașina tractată KVH 2000E (lățimea de lucru l=2m). Ambele modele folosesc tipul de culegătoare rotative cu efect de piepten, descrise anterior. [152,153]
Sistemul inovativ pentru recoltarea mușețelului este un prototip realizat de P.R.I.S.M.A (Polo di Ricerca Innovazione Sperimentazione Machine Agricole) în colaborare cu ONG (L'Officina di Naldoni e Giacometti) fig.2.42. Culegătorul este de tip cilindric, rotindu-se de sus în jos în cultură. Lățimea sa de lucru este de 2540 mm, fiind dotat cu 8 piepteni de 160 mm lungime. Poziția acestora este orientată prin intermediul unor manivele ghidate de un excentric. După ce au fost culese, florile sunt expulzate din cilindru către o bandă transportoare, care le duce în buncăr. Mașina este autopropulsată, având transmisie hidrostatică.[142]
În figura 2.43 A este prezentată o vedere frontală și de jos a culegătorului cu piepteni, pentru a evidenția poziția pieptenilor, în funcție de direcția de deplasare a mașinii. În figura 2.43 B culegătorul este văzut din spate și de sus, evidențiindu-se periile pentru curățarea pieptenilor.[142]
In fig. 2.44 este prezentată poziția pieptenilor pe cilindrul culegător. În fig. 2.44 A, pieptenii au o poziție tangențială față de cilindrul culegător. În figura 2.44 B, pieptenii au o poziție optimă, astfel încât atunci când intră în cultură în fața culegătorului au o poziție verticală, apoi rotindu-se de jos, pe sub inflorescențe, capătă o poziție orizontală, pe care o mențin pe toată perioada de ascensiune până la momentul ruperii capitulului, în partea din spate. În partea superioară spate a culegătorului, pieptenii capătă o poziție aproape tangențială, favorabilă pentru devărsarea florilor în centrul cilindrului, de unde vor ajunge pe transportorul lateral, spre buncăr.[142]
In fig. 2.45 este prezentat sistemul camă și manivelă cu roată de ghidare pentru orientarea pieptenilor. Seria de cicloide determină distanța dintre piepteni pe tambur și numărul acestora (8 piepteni cu lungime de 160 mm).
Testele de funcționare ale mașinii au fost efectuate într-o cultură de mușețel având bune caracteristici agronomice și de producție. În fig. 2.46 este prezentat sistemul de descărcare buncăr, iar în fig. 2.47 este prezentat aspectul produsului recoltat, din care 70% este de primă calitate (lungime codiță capitul < 15mm).
La Institutul de Inginerie Agricolă Leibnitz din Postdam- Bornim, în cadrul unui program finantat de Agenția Națională pentru Energie Regenarabilă din Germania, a fost realizat un prototip performant de mașină autopropulsată de recoltat mușetel KBEM-13(fig.2.48).
Mașina conține soluții tehnice noi sau mult îmbunătățite față de modelul Linz III, astfel încât are o capacitate de lucru de 1ha/h sau mai mult, în funcție de condițiile de lucru. Materialul vegetal colectat este de calitate ridicată, pierderile fiind minime, iar costurile reduse. Culegătorul de tip tambur cu r=0.5m, este dotat cu 12 perechi de piepteni culegători, (în total 24 de piepteni), Fiecare piepten are o lungime de aprox. 1446,5 mm și este dotat cu 100 de dinți. Fiecare dinte are o lățime 11mm, dimensiunea golului fiind 3.5 mm. Astfel lățimea de lucru a mașinii este de aprox. 2,7 m.
În fața culegătorului, a fost atașat un alimentator ce direcționează plantele către pieptenii culegători, în vederea creșterii eficienței de recoltare. Tulpinile mai lungi ale florilor ce au fost culese sunt scurtate cu ajutorul unui sistem de forfecare, ce permite reglarea forței de tăiere. De asemenea, elevatorul cu palete, ce transporta florile culese către banda ce le duce in buncăr, este dotat cu o podea perforată prin care materialele de dimensiuni mici (ex. nisip) pot cădea înapoi pe câmp.[29]
2. 2 Echipamente tehnice pentru tocarea plantelor medicinale
Generic, mărunțirea poate fi definită ca operația care are ca obiect reducerea dimensiunilor materiilor prime sau materialelor sub acțiunea unor forțe mecanice. [108]
În cazul plantelor medicinale și aromatice, termenul "reducerea dimensiunii" implică toate procesele care vizează reducerea dimensiunii materialului vegetal, în primul rând pentru a obține mărimea potrivită a produselor pentru piată, de exemplu: ceaiul, sau ca o procedură de procesare suplimentară. În general, există trei procedee diferite de reducere mecanica a dimensiunilor acestui tip de material:
1. tăiere / tocare
2. zdrobire/sfărâmare
3. măcinare.[108]
De obicei mărunțirea plantelor medicinale și aromatice este operația tehnologică ce se execută după condiționarea – sortarea acestora. Prin tocare, sfărâmare sau măcinare părțile utile ale plantelor medicinale și aromatice (folium, herba, radix, cortex etc) dobândesc dimensiunile potrivite în vederea procesării prin alte operații specifice cum ar fi: extracția, macerarea etc.
Gradul de mărunțire al produsului vegetal constituie un factor important în realizarea soluțiilor extractive. [44] În principiu, pentru a se asigura o extracție cât mai completă, produsele vegetale supuse acestei operații ar trebui să fie mărunțite cât mai complet. Gradul de mărunțire trebuie ales în functie de structura produselor vegetale, astfel cele care au țesuturi tari ( cortex, radix, semințe) se toacă mai fin decât cele care au țesuturi friabile (flori, frunze, herba) [44].
În general tăierea poate fi definita ca operația de detașare sau desprindere a unei porțiuni dintr-un material solid, prin strivire locală, forfecare, despicare sau așchiere. Mecanismul mărunțirii prin tăiere, forfecare sau desprindere se aplică materialelor solide cu rezistență la forfecare mai mică de 0,4 107 Pa. [108]
În cazul materialelor vegetale, tăierea , denumită cel mai adesea tocare, este predominant un proces de forfecare, realizat prin mișcarea unui instrument tip lamă tăietoare/ cuțit. Pentru a putea fi tăiat, materialul vegetal este susținut pe un suport. În practică, lama contracuțit este folosită frecvent ca suport pentru materialul vegetal, a cărui structură este distrusă de forța de forfecare, ce este dominantă în acest proces.[81]
Astfel se pot toca materiale vegetale în stare prospătă sau uscată, utilajele specializate pentru această operație numindu-se tocători.
In general tocătorile se pot clasifica:
După destinație:
Tocători pentru plante ierboase, paie etc
Tocători pentru rizomi, rădăcini etc;
După tipul organului activ de tocare:
Cu disc – acesta fiind constituit din două cuțite profilate;
Cu tobă cilindrică – cuțitele de obicei în număr par (4, 6, 8) sunt montate pe un cilindru, acționat axial;
Cu rotor cu cuțite radiale;
Cu cuțit tip ghilotină;
După tipul sistemului de alimentare:
Cu jgheab, fără organ de antrenare material;
Cu sistem de antrenare material;
După tipul sistemului de evacuare:
Cu ventilator aruncător, format din palete dispuse pe organele de tocare;
Cu ventilator suplimentar;
Alte sisteme de evacuare
După modul de acționare a elementelor de tăiere:
Manual;
Mecanic [95].
In figura 2.49 a, se prezintă mișcarea cuțitului dispus perpendicular, în timp ce în figura 2.49 b se prezintă cuțitul dispus înclinat. În cazul utilizării unui cuțit înclinat, se realizează o tăiere mai eficientă și mai "curată", datorită efectului de alunecare al componentei vitezei vt.
Pe parcursul unei operații de tăiere, materialul vegetal este supus unei acțiuni complexe, prima fază fiind cea de comprimare. În aceasta fază lama cuțitului se mișcă în jos, forța de presare reducând înălțimea stratului. Tăierea începe atunci când forța de apăsare depășește rezistența la forfecare.
Cele mai multe mașini de tăiat/tocat sunt dotate cu contracuțit, ca în figura 2.50. Tăierea se realizează între cele două lame, care se comportă ca o foarfecă. Datorită fazei de presare a materialului, energia necesară tăierii este scăzută.
În cazul tăierii furajelor la o anumită dimensiune l, alimentarea presupune o presare puternică a materialului. Cuțitul acționează prin apăsarea materialului, ceea ce face, ca după încheierea acțiunii acestuia, materialul să se destindă sub un unghi de expansiune βE (fig. 2.50.) și să se producă o dispersie a particulelor.
În cazul plantelor medicinale și aromatice, presarea nu trebuie să fie atât de puternică, datorita influenței negative asupra compușilor bioactivi. Aceasta determină un consum mai mare de energie, care, în acest caz, este mai puțin important decât calitatea materialului obținut.
Pentru plantele medicinale și aromatice exista 2 tipuri de sisteme de tăiere:
– cu alimentare liberă;
-cu sistem de alimentare.
În cazul sistemelor cu alimentare liberă, lungimea materialului care vine în contact cu cuțitul nu este nici ajustată, nici controlată. Sistemele de tăiere dotate cu sisteme de alimentare a materialului realizeaza tăierea exactă a acestuia. Sistemele auxiliare pentru reglarea și controlul alimentării cu material permit reglarea lungimii de tăiere a stratului de material vegetal, determină calitatea materialului obținut.
Sistemele de tăiere dotate cu sisteme de alimentare sunt bine cunoscute și utilizate pentru tocarea nutrețului. Figura 2.51 prezintă cele mai comune două tipuri de dispozitive de tăiere utilizate. Lungimea de tăiere este reglată cu ușurință prin corelarea vitezei de alimentare și turației cuțitului sau a tamburului. Pentru obținerea unei tocaturi uniforme este importantă orientarea materialului de alimentare. Un exemplu extrem îl reprezentă tulpinile sau alte părți mai mari si dure ale plantelor, care dacă nu sunt orientate perpendicular pe planul cuțitelor, tăierea este dificilă, devenind chiar imposibilă. Este indicat ca benzile sistemului de presare să fie realizate din cauciuc.
Dispozitivul de tăiere tip disc, din figura 2.51a, este dotat cu 6 cuțite, care acționează în același mod asupra stratului de material, realizând o tăietură netedă, mai ales în cazul plantelor medicinale și aromatice uscate. Acest tip de aparat de tăiere modificat, prin reproiectarea unor subansambluri, poate fi folosit și pentru tăierea materialului proaspăt, destinat uscării.[82]
Dispozitivul de taiere tip tambur din, figura 2.51b, este frecvent utilizat pentru nutreț și numai ocazional pentru plantele medicinale și aromatice, (înainte de distilare / extracție).
In figura 2.52 este prezentat schematic un tip special de tocătoare cu cuțite cu mișcare plan-paralelă, ce realizeaza o tocătură de dimensiune exactă, utilizată mai ales pentru prelucrarea tutunului. Mașina a fost adaptată pentru a putea fi utilizată și la tocarea plantelor medicinale si aromatice. Cuțitul cu mișcare verticala are o traiectorie aparte, mișcându-se foarte aproape de contra-cuțit, dar deplasându-se în sus mult mai departe de el, făcând posibilă astfel o alimentare neîngrădită cu material. A doua particularitate este aceea că mai există un cuțit , al cărui plan este perpendicular pe planul cuțitului "principal", deplasându-se odată cu acesta. Cuțitele perpendiculare sunt realizate din bare metalice, fiind plasate sub cuțitul principal. Distanța dintre cuțite este reglabilă pentru a obține mărimea necesară a particulelor. În urma acțiunii combinate a celor două cuțite, cel "principal" realizează reducerea longitudinală a materialului, iar cuțitele (2) realizează o tăietură perpendiculară de-a lungul stratului de material, obținându-se o formă dreptunghiulară sau pătrată, pentru materialul tăiat. Din aceasta cauza în Germania și în alte țări, uneori, această mașină este denumită "mașina de tăiat pătrat".
Sistemul de alimentare constituit din cele două benzi transportoare, se poate adapta cerintelor plantelor medicinale și aromatice, poziția și sarcina benzii superioare fiind reglabile. Ambele benzi sunt realizate din cauciuc moale și au o mișcare de avans intermitentă. În timpul procesului de tăiere, benzile staționează, neperturbându-l. Alimentarea cu material, are loc în intervalul de timp în care cuțitul se mișcă în sus. Datorită complexității constructive și a probemelor de producție pe care le implică, acest tip de mașină are un preț de cost ridicat, însă datorită calității operației de tăiere pe care o realizează (dimensiuni adecvate ale particulelor rezultate și pierderi minime de principii active, mai ales de uleiuri esențiale), ea este utilizată frecvent în companiile medii și mari din țările dezvoltate.
In figura 2.53 sunt prezentate două tipuri clasice de tocători cu alimentare liberă. Tocătoarea prezentată în figura 2.53a este de obicei folosită pentru tăierea/tocarea reziduurilor de grădină. Lungimea de tăiere și dimensiunea particulelor sunt complet necontrolate și depind doar de rata de alimentare. Acest aparat simplu poate fi folosit cu succes în pregătirea materiei prime constituită din plante medicinale și aromatice, pentru extracție sau distilare. Dispozitivul de tăiere prezentat în figura 2.53b permite controlul indirect al dimensiunii particulelor, datorită utilizării unei site (4). Aceasta previne căderea materialului a cărui dimensiune este mai mare decât deschiderea orificiilor.
In figura 2.54 este prezentat detaliat rotorul tocătorii prezentate in figura 2.53b, care este prevazut cu două ansambluri de contracuțit stânga (3) și dreapta (4). Reglarea distanței între cuțite si contracuțite este foarte importantă, deoarece aceasta trebuie să fie cuprinsă între 0,1mm si 0,15mm, pentru a se asigura o tăiere eficientă. Din acest motiv atât cuțitele cât și contracuțitele pot fi deplasate. Se reglează distanța între un contracuțit și cuțitul de pe rotor cu raza cea mai mare. Celelalte două cuțite de pe rotor sunt reglate în funcție de primul contracuțit. În cele din urmă ajustarea celorlalte trei contracuțite se va face cu precizie, pentru o tăiere eficientă. Acest lucru face ca mașina să fie complexă din punct de vedere constructiv și implicit costisitoare. Diferite tipuri de site (6) realizate din tablă perforată sau plasă de sârmă, sunt fixate pe un cadru pivotant(5). Distanța dintre marginea cutitului și sită este reglabilă pentru a permite fluxul a diferite cantități de materiale, dar este de asemenea limitată la un anumit nivel minim. În cazul acestui tip de rotor, acțiunea mecanică nedorită asupra materialului vegetal din plante medicinale și aromatice este redusa la minim, deoarece nu se aplică presarea. Utilizarea perechilor de cuțite ajustate are ca rezultat final o tăietura fără șocuri. Alegerea unui tip adecvat de sită (din punct de vedere al deschiderii orificiilor), precum și a distanței dintre muchiile cuțitelor și sită poate determina realizarea unei reduceri controlate a dimensiunii.
In figura 2.55 este prezentată o tocătoare simplă alcătuită din: 1. buncăr de alimentare, 2-carcasă, 3 – două contracuțite dispuse lateral dreapta – stânga, 4 – rotor cu trei cuțite, 5 – sită interschimbabilă, plasată sub rotor la o anumită distantă, 6 – motor de acționare. Deschiderile sitei determină mărimea particulelor rezultate. Această tocătoare este folosită foarte eficient, nu numai pentru șlefuirea anumitor boabe, dar, și pentru tocarea frunzelor.
Producătorii de tocători dezvoltă și diverse tipuri speciale de dispozitive de tocare. În figura 2.56 sunt prezentate dispozitive de tocare cu doi cilindri. Unul dintre cilindrii este prevăzut cu cuțite disc, iar în celalalt, neted, sunt executate caneluri, ale căror muchii au rol de contracuțite (fig.2.56a si b). Materialul vegetal alcătuit din plante medicinale, aflat în stare proaspătă sau uscată cade liber pe cilindrii, și numai datorită gravitației se generează o forța de presiune. Pentru diferite lungimi de tăiere se folosesc perechi diferite de cilindri (fig.2.56a, b), corespunzătoare acestora. Dimensiunile ce se obțin depind de distanța dintre cuțitele disc, cărora le corespund canelurile de pe contra-cilindru. Pentru tăierea bucaților mari (fig.2.56c) cuțitele disc sunt mai depărtate, iar contracilindrul este un cilindru neted pe care s-au montat degete de sprijin. Acest tip de tocătoare are dezavantajul că utilizarea diferitelor perechi de cilindri pentru diferite lungimi de tăiere generează costuri mari, precum și reasămblări repetate.
Un tip similar de tăiere a fost dezvoltat și testat pentru tocarea tulpinilor de nalbă mare, (Althaea officinalis) prezentat schematic în figura 2.57. În loc de contra – cilindru se utilizează un panou de plastic (3). Cuțitele tip disc de tăiere (2) pătrund aproximativ 1 până la 1,5 mm în panoul de plastic dur, formând șanțuri . Lățimea de tăiere poate fi reglată prin selectarea unor inele diferite de distanțare (4) .Rezultatele la tăiere sunt bune, dacă se utilizează mai ales material vegetal proaspăt .
Firma WINICKER &LIEBER (Germania) [120] produce o mașină de tocat (fig.2.58) disponibilă în 4 tipodimensiuni, destinată tăierii de precizie și mărunțirii plantelor medicinale și aromatice, a ciupercilor, a legumelor uscate, a condimentelor, precum și a altor produse vegetale crude sau uscate înrudite cu cele mentionate anterior.
Schema de functionare este prezentată în fig. 2.59. Materia primă este comprimată cu ajutorul a 5 role de presare, fiind apoi împinsă pas-cu-pas afară, prin fereastra de alimentare, cu pas uniform și lățime constantă. Tăierea se realizează cu ajutorul a două cuțite de dimensiuni diferite, care realizează simultan tăierea prin forfecare.
În partea din față a ferestrei de alimentare (fig. 2.59 și fig.2.60a) cuțitele se mișcă sus – jos având o mișcare de rotație eliptică, sincronizată cu mișcarea de transport pas-cu-pas a materiei prime. Când cuțitele coboară se realizează tăierea, deci se oprește transportul, (avansul) materiei prime, iar când cuțitele urcă, se continuă transportul materialului. Produsul prelucrat este colectat în partea inferioară a mașinii (fig. 2.60 b). Materialul vegetal este tăiat uniform la dimensiunea de tăiere pentru care a fost reglată mașina.[143]
Tocătoarea WINICKER poate realiza tăierea materiei conform figurii 2.61.
Astfel forma si dimensiunile la care poate fi tăiat materialul sunt:
tăiere sub formă de felii sau fâșii de 0,522,0 mm (fig. 2.61a, 2.61b);
tăiere sub formă de pătrat de 2,0 x 2,0 mm – 15,0 x 15,0 (fig. 2.61c, 2.61d, 2.61e);
tăiere sub formă de cub la diferite dimensiuni (fig. 2.61f). [143]
Mașina realizează o tăiere netedă, fără bavuri, rezultând particule uniforme. Produsele uscate nu sunt sfărâmate prin tăiere, iar cele prospete pot fi prelucrate direct, chiar dacă sunt lungi și fibroase, nemaifiind necesară o pretăiere. În urma tăierii, materialul nu se încălzește, deci operația nu generează pierderi de principii active.
Firma Nanjue (Shanhai China) a realizat modelul de mașină de tocat QYJ-200 (fig. 2.62). Echipamentul este destinat tăierii diferitelor tipuri de materiale: rădăcină de lemn dulce, ierburi, plante fibroase, alge, tutun și produse alimentare. [144]
Materialul de tăiat este comprimat într-un bloc compact între două benzi transportoare, apoi este tăiat la dimensiunea adecvată de un cuțit ghilotină, care se mișcă cu frecvență foarte mare. La aceasta toacătoare, mecanismul bielă manivelă transformă mișcarea de rotație primită de la motorul electric în mișcare de translație a cuțitului, acesta fiind de altfel principiul clasic de acționare a organului activ de tăiere de tip ghilotină.
Plantele sunt tăiate prin forfecare, între cuțit și contracuțit. Materialul avansează intermitent, aceasta realizându-se în momentul ridicării cuțitului, de către mecanismul de avans. Prin reglarea cursei mecanismului de avans intermitent, se reglează lungimea tocăturii.
Banda de transport și cea de apăsare pot funcționa în ambele sensuri (înainte și înapoi), acționându-se cu ușurință, în caz de înfundare.
Mașina este realizată din oțel inoxidabil, pentru a se respecta condițiile de igienă impuse de prelucrarea plantelor medicinale și aromatice.
Mașina de tocat model QYJ-200 [144] are următoarele caracteristici tehnice
Frecvența de tăiere:……………………………………………………………………………………….. 357 min-1;
Lățime cuțit:…………………………………………………………………………………………………… 200 mm;
Grosimea de tăiere (frunze, rădăcini):…………………………………………………………… 0,4…25 mm;
Capacitatea de lucru:………………………………………………………………………………..50…800 kg h-1;
Dimensiuni de gabarit (Lxlxh):……………………………………………………… 1700 x 780 x 960 mm;
Masa:………………………………………………………………………………………………………………. 500 kg;
Putere motor electric:………………………………………………………………………………………… 2.2 kW;
Turația axului motor:…………………………………………………………………………………. 960 rot/min;
Tensiune de alimentare:……………………………………………………………………………………… 380 V.
Firma Jin Zhu (China) realizează aceeasi masina QYJ (fig. 2.63), destinată tăierii plantelor medicinale, frunzelor de ceai și de tutun, rizomilor sau produselor vegetale utilizate pentru hrana animalelor, etc., în două variante constructive. Caracteristicile tehnice ale acestora sunt prezentate în tabelul 2.3. [145]
Variantele constructive realizate de firma Jin Zhu au același principiu de funcționare, ca și modelul Nanjue, prezentat anterior. Deasemenea, sunt realizate din oțel inoxidabil, inclusiv banda transportoare (fig.2.76), însă au caracteristici tehnice diferite (tabelul 2.3).
Tabelul 2.3 Caracteristice tehnice ale mașinilor de tocat model QYJ (Jin Zhu) [145]
Firma HK Rongchine Trading Co., Ltd (China) produce modelul QYJ-1000 (fig. 2.64), tocătoare de mare viteză, destinată tocării plantelor medicinale și a frunzelor de tutun. Această mașină realizează tăierea cu ajutorul unei tobe cilindrice pe care sunt montate 4 sau 8 cuțite. [146]
Mașina de tocat model QYJ-1000 are următoarele caracteristici tehnice:
Dimensiuni de gabarit: …………………………………………………………………..2330x950x1900mm;
Putere motor acționare transportor:……………………………………………………………………. 2,2 kW;
Putere motor principal:………………………………………………………………………………………5,5 kW;
Turația tobei de tocare:………………………………………………………………………………..440 rot/min;
Dimensiuni gură de tăiere (lxh):…………………………………………………………………..280×54 mm;
Tensiunea de alimentare:……………………………………………………………………………………….380V;
Număr de cuțite:…………………………………………………………………………………………………4 sau 8;
Masa:………………………………………………………………………………………………………………1400 kg.
Pentru tocarea frunzelor este indicat ca toba de tăiere să fie dotată doar cu 4 cuțite. În acest caz se obțin fâșii cu lățimea de 0,8-2 mm, la o capacitate de lucru cuprinsă între 1.0002.000 kg h-1. Pentru tocarea tulpinilor se folosesc toate cele 8 cuțite, obținându-se grosimi între 0,10,5 mm, la o capacitate de lucru de 150200 kg h-1. Turația motorului poate fi variată cu ajutorul unui convertizor de frecvență. Mașina este dotată și cu un sistem de ascuțit cuțite. [146]
Firma Timatic (Italia) realizează mașina de tocat HerbCut (fig. 2.65). Aceasta este o mașină destinată mărunțirii plantelor medicinale și aromatice, ierburilor, legumelor, fructelor și altor produse vegetale, proaspete sau uscate. [147]
Produsul este transportat spre fereastra de alimentare prin intermediul unei benzi transportoare acționată de role, astfel că materialul este orientat corespunzător atunci când ajunge în dreptul cuțitului. Sistemul de tăiere este de tip ghilotină. Cuțitul detașabil, cu o lungime de 30 cm, are o mișcare rectilinie de sus în jos, la un anumit unghi de tăiere, în ritmul dorit, pentru a asigura dimensionarea potrivită a produsului rezultant. O lamă pentru auto-ascuțire asigură o tăiere eficientă și prelungită. Datorită sistemului automat de comandă și control, cu care este dotat echipamentul, se pot regla și programa: alimentarea cu material, lungimea de tăiere sau timpul de funcționare. Odată tăiat, materialul este descărcat într-un compartiment de colectare, portabil pe roți.
Caracteristici tehnice:[147]
Tensiune de alimentare: 220 / 240 V în sistem monofazat, sau 380 / 415 în sistem trifazat (disponibil și cu110V);
Consum de putere:……………………………………………………………………………………………0,37 kW;
Viteză de avans:………………………………………………………………………………………………..0,5 m/ s;
Timp de taiere:………………………………………………………………………………………………………0,5 s;
Dimensiuni fereastră de alimentare (lxh):……………………………………………………….300×40 mm;
Lungimea bucăților tăiate:…………………………………………………………………..reglabila 640 mm;
Capacitatea de producție:……..material uscat: 80130 kg /h; material proaspăt: 130400 kg /h;
Dimensiuni de gabarit (Lxlxh):……………………………………………………………….145x56x110 cm;
Masa:………………………………………………………………………………………………………………….75 kg.
Firma Mc Swiat S.C. (Polonia) produce tocători care utilizează sistemul special cu 2 cilindri, prezentat anterior. Echipamentele sunt destinate tocării plantelor medicinale și aromatice, frunzelor de tutun, pastelor etc. Ele sunt acționate manual sau electric.
Modelul T160 (fig. 2.66) este o mașină manuală, profesională, destinată tocării frunzelor de tutun și plantelor medicinale (frunze și herba), care sunt tăiate în fâșii de aproximativ 1 mm.
Lățimea de lucru a mașinii (lungimea cilindrilor) este de 160 mm. Diametrul axului este de 21,5 mm. Cuțitele, cilindrul canelat conjugat sunt confecționate din oțel inoxidabil, ca întreaga mașină. Aceasta are o construcție robustă și stabilă, încât utilizată corect, poate toca până la câteva sute de kilograme. Modelul T100 (fig.2.66) este o variantă mai ușoară a acestei mașini manuale, deorece este realizat din duraluminiu, având o masă de numai 1,5 kg. și o lățime de lucru de 100mm. [148]
Modelul T180 (fig. 2.67) este o mașină de tocat ierburi profesională, acționată electric. Utilizată corect poate avea o capacitate de lucru de 15kg/h. Lățimea de lucru este de 180 mm. Mașina este dotată cu două variante de cilindri, care permit obținerea unor fâșii cu lățime de 0,8mm și de 1mm. Cilindrii sunt confecționați din oțel înalt aliat cu Cr, care conferă o rezistență ridicată la abraziune. Întreaga mașină este închisă într-o carcasă solidă, asigurând deplina securitate a utilizatorului în timpul funcționării. Mașina este dotată cu amortizoare de cauciuc, pentru o funcționare lină.[149]
Firma Anyang Sino-Shon Machinery Co. Ltd (China) produce mașini de tocat tutun (fig. 2.68) destinate tocării frunzelor de tutun, frunzelor de ceai ,frunzelor de ginko ,frunzelor de plante medicinale etc. Turația cuțitelor poate fi variată cu ajutorul unui convertizor de frecvență. [150]
Caracteristicile tehnice ale mașinii de tocat tutun sunt:
Putere motor de acționare:……………………………………………………………………………1,5 kW;
Tensiune de alimentare:…………………………………………………………………………………380 V;
Lățimea fâșiilor:………………………………………………………………………………………………1mm;
Capacitate de lucru:…………………………………………………………………………………..1000kg/zi;
Număr de cuțite :………………………………………………………………………………………..10 seturi;
Lungime cuțite:……………………………………………………………………………………………300mm;
Turația cuțitelor:……………………………………………………………………………….. 0- 285rot/min;
Dimensiuni de gabarit:……………………………………………………………….780 x 650 x 925mm;
Masa:…………………………………………………………………………………………………………..180 kg.
Firma SC PROPAL INVEST SRL, Piatra-Neamț, România, produce tocători de furaje (fig.2.69). Utilajul este destinat obținerii de furaje din coceni/ paie, etc necesare hranei animalelor. De asemenea poate fi utilizat la tocarea de: lăstari, vrejuri, tulpini de plante tehnice, plante medicinale medicinale, legume etc. Acest utilaj este ideal în industria ceaiurilor dacă este folosit împreună cu o moară cu ciocanele. Utilajul este dotat cu sistem de auto-alimentare, "tip greifer". Produsul rezultat are lungime de aproximativ 5-10 mm, în funcție de numărul de cuțite utilizate. Pentru tocat lucernă verde pentru pui, se vor utiliza 4 cuțite. Utilajul poate fi executat și din inox pentru cazul aplicațiilor specifice industriilor de medicamente sau alimentare.[151]
Caracteristicile tehnice ale tocatorii TF – 22 din fig 2.69 sunt [151]:
Productivitate:…………………………………………………………………………………………. cca. 300 kg/h;
Putere motor electric acționare:………………………………………………………………………….. 2,2 kW;
Turație motor…………………………………………………………………………………………….1500 rot/min;
Tensiunea de alimentare:…………………………………………………………………………………….. 230 V;
Număr cuțite:……………………………………………………………………………………………………… 3 buc;
Număr portcuțite :……………………………………………………………………………………………………….1;
Dimensiuni de gabarit:…………………………………………………………….cca. 1000 x 600 x 900 mm;
Masa:………………………………………………………………………………………………………………..125 kg.
CONCLUZII
Studiul privind stadiul actual al cercetărilor privind construcția echipamentelor tehnice pentru recoltarea plantelor medicinale si aromatice, a evidențiat mai multe aspecte:
Recoltarea plantelor medicinale și aromatice sub forma de herba se realizează cu sisteme de recoltat cu aparat de tăiere sau cu mașini (autopropulsate sau tractate) destinate recoltării legumelor frunzoase;
Realizarea unor mașini multifuncționale, care prin echiparea cu dispozitive diferite de recoltat, permit colectarea unor specii diferite de plante medicinale;
Realizarea de echipamente ușoare, de mică capacitate, de construcție simplă, ce pot fi purtate / împinse de operator, sau în agregat cu un motocultor, care să poată fi utilizate în fermele de tip familial sau în cele unde se realizează mai multe tipuri de culturi de plante medicinale și aromatice pe suprafețe mici. (mai ales pentru culturi de tip ,,bio’’).
Recoltarea mecanizată a plantelor medicinale și aromatice sub formă de inflorescențe se bazează pe operația de smulgere a florilor, utilizând organe active specializate, ce indeplinesc funcția unor piepteni răzuitori, ce pot fi piepteni realizați din tablă sau bare cu degete, ce au același rol;
Cele mai bune rezultate la recoltarea inflorescențelor s-au obținut pentru pieptenii care au o mișcare circulară, fiind dispuși pe un aparat de recoltat tip culegător;
Lungimea pieptenilor răzuitori este aceeași cu lățimea de lucru a mașinii/echipamentului, care pentru mașinile tractate este de 1,7m…2m, iar pentru cele autopropulsate este mai mare, de 2,5m… 2,7m;
In cazul culegătoarelor tip tambur cu piepteni, aceștia sunt dispuși de obicei pe generatoare, echidistant pe circumferință, fiind în număr de: 4, 6, 8, 9 sau 12.
Firmele producătoare oferă puține detalii referitoate la caracteristicile dimensionale ale pieptenilor. Astfel, dinții acestora pot avea lungimi de 40 mm sau 160mm, respectiv pot avea lățimea de 8 mm cu dimensiunea golului de 3mm sau lățimea de 11mm cu dimensiunea golului de 3,5mm.
În ce privește construcția echipamentelor tehnice pentru tocarea plantelor medicinale si aromatice, studiul privind stadiul actual al cercetărilor din domeniu a evidențiat:
Materialul vegetal constituit din plante medicinale si aromatice, în stare proaspată sau uscată este tocat prin forfecare, între un cuțit și un contra cuțit, deoarece acest tip de tăiere asigură o tăietură netedă, fără bavuri, cu pierderi minime de principii active;
Organele active de tăiere prin forfecare sunt acționate de un mecanism ce poate fi cu bielă manivelă, cu culisă, etc., având rolul de a transforma mișcarea de rotație primită de la motorul electric în mișcare de translație a cuțitului;
Echipamentele de tocat trebuie să asigure o gama largă de dimensiuni de tocare intre 0.5 mm…25 mm sau între 6…40 mm, deoarece tocarea constituie o modalitate de procesare finală a plantelor medicinale și aromatice cât și de pregătire a acestora, datorită numeroaselor și diverselor utilizări în fitoterapie sau prepararea de produse farmaceutice, cosmetice, alimentare etc.
Lungimea de tocare este aceeași cu lungimea de avans a materialului vegetal constituit din plante medicinale și aromatice în stare proaspătă sau uscată, ce se mișcă intermitent, începând să avanseze sincronizat cu momentul ridicării cuțitului;
Materialul supus tocării este direcționat către fereastra de alimentare prin intermediul unui sistem constituit dintr-o banda de transport și una de apăsare, care nefiind acționată, se mișcă liber, datorită forței de apăsare exercitată și deplasării materialului;
Forța de apăsare exercitată este reglată astfel încât să nu producă sfărâmarea materialului fiind vorba de plante medicinale și aromatice.
CAPITOLUL 3
CERCETĂRI TEORETICE ȘI EXPERIMENTALE PRIVIND RECOLTAREA ȘI TOCAREA PLANTELOR MEDICINALE ȘI AROMATICE
3.1 ANALIZA PROCESULUI DE RECOLTARE A PLANTELOR MEDICINALE ȘI AROMATICE
3.1.1. Condițiile impuse în procesul de recoltare a inflorescențelor plantelor medicinale și aromatice
Complexitatea procesului de recoltare analizat, este dată de condițiile ce se impun pentru detașarea florilor de pe tulpini și reținerea lor, pentru a fi descărcate pe sisteme specializate de transport sau colectare. Acestea se impun pentru derularea corespunzătoare a procesului de lucru, cu referire directă la relațiile reciproce dintre organele de lucru, cultură și sol, în vederea stabilirii limitelor de lucru. [29, 49, 81]
Aceste conditii teoretice sunt:
1. Condiția de gardă reprezintă condiția de evitare în lucru, a contactului dintre pieptene și sol, mai ales în cazul culturilor de talie joasă. Conform figurii 3.1, ea este exprimată prin relația:
→ (3.1)
unde: OA=R0; AB=Ld
2. Condiția de pieptănare integrală consta in parcurgerea integrala a zonei de repartitie si dezvoltare a inflorescentelor, de catre pieptenii in mișcare, in vederea asigurarii unei colectari totale (din punct de vedere teoretic) a acestora din cultura.
Din fig. 3.1 rezultă: (3.2)
Parcurgerea zonei de dispunere a florilor , se încheie în momentul în care pieptenul ajunge în poziția în care : (3.3)
Pentru o cultură uniformă, ținând seama de relațiiile (3.2), (3.3) pe care le înlocuim în (3.1)
rezultă: (3.4)
La limită, pentru o colectare totală, înălțimea minimă de la care începe dezvoltarea florilor (hmin) trebuie să se afle față de celelalte elemente geometrice ale sistemului mecanic într-o relație de inegalitate.
Relația (3.4) reprezinta conditia de pieptanare integrală.
3. Condiția de preluare a florilor detașate este dată de poziția pieptenului în momentul detașării florilor, astfel încât dupa detașare, acestea să fie direcționate spre interiorul sistemului mecanic. Pentru aceasta, conform fig. 3.1, unghiul pieptenului față de orizontală în momentul contactului cu floarea trebuie să fie pozitiv
(3.5)
La limită: (3.6)
Rezultă că: (3.7)
și (3.8)
Relația (3.8) reprezintă condiția de preluare a materialului colectat de culegător în timpul procesului de lucru.
3.1.2 Studiul cinematic al procesului de recoltare a inflorescențelor
Având în vedere similitudinea procesului propriu-zis de detașare prin pieptanarea inflorescențelor, în cazul celor două tipuri de culegătoare ( tip tambur cilindric si tip transportor cu bandă), se adoptă un singur model teoretic de studiu (fig. 3.2), care va fi modelat în funcție de aspectul analizat.
În dezvoltarea matematică a principalelor aspecte care caracterizează procesul de recoltare a inflorescențelor de plante medicinale și aromatice trebuie să se țină seama de trei categorii de date și anume:
– parametrii constructivi;
– parametrii funcționali;
– caracteristicile culturii.
Fiecare din acești parametrii intervin în diferite faze ale procesului de lucru executat de sisstemul de recoltare și de corelarea lor optimă depinde calitatea lucrării.
Analiza condițiilor pentru detașarea inflorescențelor de tulpini, pentru captarea acestora și orientarea lor spre interiorul sistemului, presupune :
– studiul cinematicii procesului de pieptănare;
– studiul dinamicii procesului de pieptănare.
Analiza de proces impune o serie de ipoteze de lucru, după cum urmează:
– cultură uniformă, cu densitate constantă și plante erecte, egale sau foarte apropiate ca talie;
– florile prezintă caracteristici sensibil apropiate;
– sistemul de recoltare se deplasează cu viteză constantă pe o traiectorie rectilinie.
Pe lângă aceste ipoteze de lucru, rămân valabile condițiile teoretice prealabile pentru derularea corespunzătoare a procesului de recoltare, cu referire directă la relațiile reciproce dintre ansamblu culegător, cultură și sol. Aceste condiții sunt:
– condiția de gardă;
– condiția de pieptănare integrală;
– condiția de preluare a florilor detașate.[92]
Definirea ecuațiilor de mișcare a unui punct material de pe organul de colectare a inflorescențelor, presupune cunoașterea cu precizie, în orice moment a poziției în raport cu un sistem de referință fix. Mișcările studiate față de acesta sunt mișcari absolute, dacă nu se fac precizări suplimentare. [14,96,113,114,118]
Ecuația mișcării punctului material este dată de relația:
(3.9)
unde r este vectorul de poziție al punctului, ca funcție de timp.
Această funcție vectorială trebuie să fie : continuă, uniformă ( punctul nu poate ocupa simultan doua poziții în spațiu), derivabilă de cel puțin două ori. [50, 79, 95]
Pentru fiecare punct de pe organele de smulgere (caracterizat prin vectorul de poziție , față de centrul de rotație), culegătorul tip tambur, tratat ca un solid în mișcare plan-paralelă, asigură o traiectorie cicloidală [9,10], definită de sistemul de ecuații:
(3.10)
în care x și y sunt coordonatele punctului material.
Pentru un punct A al unui pieptene răzuitor caracterizat de vectorul de poziție (rA) ecuațiile de mișcare sunt:
(3.11)
Ecuațiile componentelor vitezei pentru punctul A sunt:
(3.12)
Viteza absolută a punctului A este:
(3.13)
Respectiv:
(3.14)
Din relația (3.14) conform [75] rezultă:
(3.15)
Din figura 3.2. rezultă ca pentru un punct B al unui pieptene decalat în urmă cu unghiul β, caracterizat de vectorul de poziție rB se poate scrie:
(3.16)
Prin derivare rezultă [10, 79, 94, 95]:
(3.17)
Din rel. (3.17) rezultă viteza absolută a punctului B:
(3.18)
Zona de acțiune a pieptenilor consecutivi (fig.3.3), purtători ai punctelor A, respectiv B, este cuprinsă între punctele Ai și Ae, respectiv Bi și Be. Aceste puncte simbolizează pozițiile de intrare respectiv de ieșire a degetelor culegătorului din cultură.
Conform [33] experimentările au evidențiat că intrarea pieptenilor răzuitori în lan trebuie să se situeze cu cca.200 mm sub înălțimea medie a zonei de dezvoltare a inflorescențelor.
Astfel ordonata punctului de intrare (Ai) este:
[mm] (3.19)
Înălțimea zonei de pieptănare trebuie să acopere înălțimea zonei de distribuție a inflorescențelor.
Conform fig. 3.3, ordonata punctului Ae la limită poate atinge ordonata punctului A1, în aceste condiții se poate scrie:
(3.20)
unde γ este unghiul făcut de direcția radială a punctului Ai cu orizontala;
Când r→R2 rezultă:
(3.21)
Pentru următoarele valori experimentale :
Δhmax=360mm; γ=300 si φ1=450, rezultă că, valoarea constructivă a lui R2 este: R2max=300 mm.
Pentru acoperirea suprafeței de lucru se impun la limită următoarele condiții:
(3.22)
Caracterizarea punctelor A1 și Bi se face prin definirea unghiurilor formate de direcția radială ce trece prin aceste puncte, cu orizontala, la momentul ieșirii din zona activă a punctului A și intrării în zona activă a punctului B;
: (3.23)
Din rel. (3.10), (3.16) (3.23) rezultă:
(3.24)
sau: (3.25)
Pentru: , unde vp este viteza periferică a punctelor A și B caracterizate de același vector de poziție (r), rezultă:
(3.26)
Regimul cinematic al sistemului de recoltare, , este:
(3.27)
Din rel. (3.27) și [97] rezultă:
(3.28)
Din rel.(3.28) rezultă:
(3.29)
Din relația (3.29) rezultă, conform [31], pentru numere pozitive:
(3.30)
Creșterea valorii regimului cinematic (λ), conduce la suprapunerea suprafețelor de lucru ale pieptenilor răzuitori și la creșterea procentului de inflorescențe recoltate, datorită pieptănării repetate a plantelor.
Viteza maximă de deplasare în lucru, la care sistemul asigură acoperirea în întregime a suprafeței supuse recoltării, fără să rămână zone nelucrate, este dată de relația:
(3. 31)
Întrucât: ; (3.32)
Când, r→R2, relația (3.31) devine:
(3.33)
unde n este turația tamburului culegătorului, iar , z=numărul de piepteni ai culegătorului.
În fig. 3.4. este reprezentață variația vitezei de deplasare în lucru, în functie de turația pieptenilor, calculele fiind făcute pentru R2=0.3m, și . Din punct de vedere teoretic, pentru ca sistemul de recoltare să acopere întreaga suprafață, valorile vitezei de deplasare cresc odată cu turația pieptenilor.
Fig. 3.4. Variația vitezei maxime de deplasare în lucru [17]
În figura 3.5 este reprezentată variația vitezei în funcție de turația culegătorului, pentru anumite valori ale unghiului φ1, precum și ale regimului cinematic λ. Astfel pentru λ1=1,2 și λ1=2 s-au calculat v1 și v2 pentru . Pentru și aceleași valori ale lui λ (λ1=1,2 și λ2=2) s-au calculat v3 și v4 Pentru toate cazurile s-a considerat raza tamburului culegătorului R=0,3m. Viteza variază liniar funcție de frecvența de rotatie, panta dreptei variind funcție de regimul cinematic și respectiv unghiul de rulare, alese.
Fig. 3.5. Variația vitezei de lucru în funcție de turația culegătorului [17]
Notând cu Δx, distanța pe care acționează un pieptene răzuitor în procesul de recoltare, numită zonă de acțiune a pieptenului, putem scrie:
(3.34)
Când: și ,
Relația (3.34) devine:
(3.35)
Ținând cont de relația (3.31), rezultă:
(3.36)
dar și ;
Astfel relația (3.36) devine:
(3.37)
Ținând cont de relația (3.30) la limită rezultă:
(3.38)
Conform relației (3.38) se observă că zona de ațiune a pieptenului depinde de regimul cinematic λ.
În rel. (3.38) introducem relația (3.21), obținem:
(3.39)
Înclinarea plantelor sub acțiunea pieptenilor răzuitori, exprimată prin unghiul θ, este:
(3.40)
Din rel. (3.39) rezultă:
(3.41)
în care: ε este un coeficient care ține seama de densitatea plantelor și de extinderea zonei de acțiune a unui pieptene în lan, prin propagarea undei de comprimare a plantelor pe distanța Δx.
Pentru culturile cu densitate redusă ε=1.[81]
Din rel.(3.40) și (3.41) se calculează:
(3.42)
Unghiul θ’ de înclinare a plantelor în sensul de mișcare al sistemului, sub acțiunea pieptenilor răzuitori depinde de regimul cinematic λ. Conform [81], coeficientul ε=1…1,7.
În fig. 3.6 este reprezentată variația unghiului de inclinare a plantelor θ(rad), in funcție de variația regimului cinematic λ., pentru anumite valori ale coeficientului ε.[17, 81, 105]
Fig. 3.6. Variația unghiului de inclinare a plantelor θ’.[17]
Pentru θ’=0, situația ideală în lucru, în care plantele și-ar păstra poziția verticală, se poate scrie:
(3.43)
(3.44)
Din rel. (3.44) rezultă:
(3.45)
Din rel. (3.45) rezultă λ.=0, situație în care sistemul de recoltare este în repaos.
Concluzia raționamentului matematic, este că nu poate fi evitată înclinarea plantelor sub acțiunea pieptenilor răzuitori, în procesul de recoltare a inflorescențelor, decât prin introducerea unui organ tip "rabator''. Acțiunea rabatorului trebuie sa aibă ca efect înclinarea prealabilă a plantelor spre sistemul de recoltare cu unghiul (-θ’).
Pornind de la condiția de realizare și menținere a verticalității plantelor în momentul pieptănării tulpinilor, rezultă că lungimea degetelor (Ld) trebuie să indeplinească următoarea condiție:
(3.46)
Din rel. (3.46) și (3.38) rezultă
(3.47)
Din relația (3.47) rezultă condiția pentru λ:
(3.48)
Fig.3.7. Variația lungimii dintelui [17]
În fig.3.7 este reprezentată variația lungimii dintelui Ld [m] In funcție de regimului cinematic λ. [17], utilizand relația (3.47), în condițiile în care unghiurile și , iar distanta până la vârful dintelui este aprox. R2=0,4m.
Indiferent de tipul culegătorului, procesul propriu-zis de detașare a florilor prin pieptănare poate fi considerat identic.
Sistemul de pieptănare cuprinde pieptenii și suportul acestora. După consumarea primei faze, respectiv a contactului culegătorului cu lanul, plantele sunt trase prin fantele dintre dinți până la nivelul inflorescențelor.
Condiția de bază pentru detașarea florilor în procesul de lucru al unui culegător este:
d<D (3.49)
unde: d – distanța între dinții pieptenului;
D – diametrul capitulului florilor
Având în vedere că diametrul D al capitulului florilor diferă de la o cultură la alta, de la un soi la altul, de la o floare la alta de pe aceeași plantă, pentru stabilirea distantei d dintre dinții pieptenului răzuitor, se va adopta o soluție de compromis care să corespundă într-o cât mai mare măsură cerințelor tehnologice de recoltare.
Ca urmare a cerinței constructive exprimate prin relația (3.49), în procesul de lucru, detașarea florilor are loc prin contactul direct dintre dinții pieptenului și florile care nu pot trece prin fantele acestuia. Pentru a se putea studia din punct de vedere teoretic acest proces trebuie să se țină seama de:
– particularitățile fixării efective a pieptenului răzuitor pe suport;
– efectul de "cupă", pe care geometria de ansamblu a zonei active a pieptenului răzuitor trebuie să o ofere pentru preluarea corespunzătoare a inflorescențelor recoltate.
Schema unui sistem de pieptănare, care ține seama de considerațiile formulate anterior este prezentat în figura 3.8.
Această schemă constructivă poate constitui un suport eficient de calcul al parametrilor constructivi ai culegătorului în sensul stabilirii unor relații de determinare precise pentru fiecare element.
Fig.3.8. Schema constructivă a unui sistem de pieptănare a florilor în vederea colectării
Pentru ca efectul de cupă să se facă simțit este necesar ca: β0min>θ0+(30….50), [33].
Din fig. 3.8, din Δ OMC dreptunghic () se poate scrie:
(3.50)
Rezultă că:
(3.51)
Din ΔONP:
(3.52)
Din ΔNPS:
(3.53)
Unde: NS=l=AC (toți pieptenii sunt poziționati in același mod)
Din ΔABC:
, adică : (3.54)
Proiectand pe axa Oy rezultă:
OS= OP+PS= ON cos α + NS (3.55)
Inlocuind relațiile (3.52) și (3.53) în relația (3.55) rezultă:
(3.56)
Din relația (3.56) rezultă:
(3.57)
Pentru valoarea minimă a lui β0, se obține din:
(3.58)
Alegerea rațională a valorilor acestor unghiuri, în corelație cu caracteristicile culturale ale plantelor și sub influența factorilor cinematici și dinamici ai culegătorului, creează condițiile pentru manifestarea " efectului de cupă" a pieptenilor, în procesul de lucru.
Efectul de cupă al pieptenilor răzuitori, asigură menținerea florilor, după detașare, pe organul de lucru, imprimându-se o mișcare către interiorul sistemului mecanic.
În același timp, condiția de reținere a materialului prelevat din lan, prin "efectul de cupă", creat de pieptenele răzuitor și suportul lui, în zona activă ABCD (fig.3.8.) a organului de lucru, este:[33]
(3.59)
În procesul de lucru, pieptenele răzuitor se încarcă cu material prelevat (inflorescențe), care se aglomerează pe suprafața activă a "cupei" formate din pieptene și suportul său. Efectul de captare a inflorescențelor în momentul detașării lor de tulpini, este o condiție de cea mai mare importanță pentru eliminarea pierderilor pierderilor de inflorescențe la culegător. De aceea stabilirea parametrilor constructivi și a regimului de funcționare a culegătorului, vor fi orientate spre îndeplinirea acestei condiții, în corelație cu caracteristicile culturii, precum și cu cele vegetative ale plantelor. Descărcarea materialului prelevat din lan și colectat în "cupele" culegătorului, va fi asigurată și se va efectua sub acțiunea unui element activ, de tip perie, cu secțiune circulară. Amplasarea periei și regimul cinematic al acesteia se vor stabili în funcție de configurația generală a mașinii, în așa fel încât, să permită un transfer total al inflorescențelor recoltate, de la culegător, în sistemul de colectare al utilajului.
3.1.3.Studiul echilibrului și al mișcării inflorescențelor detașate de tulpini pe suprafața activă a pieptănului
În dinamica inflorescențelor, după momentul desprinderii de tulpini, vom impune pentru inceput, restricția geometrică de a rămâne în timpul mișcarii în contact cu suprafața activă a pieptenului.
Asimilăm o inflorescență cu un punct material de masă (m), supus la legături.[92,96]
Ecuația generală a suprafeței pe care se mișcă punctul material ''m'' se poate defini cu relația:
(3.60)
Componentele vitezei și precum și prezența explicită a timpului (t), arată că suprafața este mobilă.[96,118]
În condițiile în care, legătura este unilaterală și punctul material se deplasează numai spre interiorul sistemului, relația devine:
(3.61)
În cadrul analizei se vor avea în vedere următoarele ipoteze de lucru:
– punctul material se deplasează prin alunecare pe suprafața activă a pieptenului;
– rezistența aerului asupra particulei este mică și se neglijează.
Aplicând axioma eliberării de legături, se studiază mișcarea punctului material ca și cum ar fi liber, sub acțiunea forțelor exterioare.[96,118]
Fig.3.9. Sistemul de forțe care acționează asupra punctului material situat pe pieptene
Conform reprezentării din fig. 3.9, forțele date, (direct aplicate) și de legătură care acționează asupra punctului material de masă m, situat pe suprafața activă a pieptenului, la distanța x față de suport și la distanța rm, față de centrul sistemului, sunt următoarele:[40,106,118].
– G=mg – greutatea particulei de material;
– Fc=m rm ω2 – forța centrifugă;
– Fco=2 m ω vr – forta CORIOLIS;
– Ff=μ N – forța de frecare;
Proiecțiile forțelor care acționează asupra punctului m pe direcțiile x și y, conduc la stabilirea relațiilor care definesc forța normală N, cu care particula apasă pe suprafața activă a pieptenului răzuitor și a forței de frecare F.[40]
N – reprezintă forța normală pe dinții pieptenului;
(3.62)
Cu rel (3.62) forța de frecare are expresia:
(3.63)
μ este coeficientul de frecare a particulei cu suprafața activă a pieptenului răzuitor.
Ecuația diferențială a mișcării:
(3.64)
Din relațiile (3.63) și (3.64) rezultă:
(3.65)
Relația (3.65) exprimă echilibrul forțelor care acționează asupra punctului material, situație în care este asigurată stabilitatea acestuia pe suprafața activă a pieptenului.
Condiția de deplasare a punctului (m) spre interiorul sistemului se realizează pentru :
F<0 (3.66)
Din rel. (3.65)și (3.66) rezultă:
Fcx< (3.67)
În relația (3.67) care exprimă condiția de deplasare a punctului m spre interiorul sistemului, termenii au următoarele expresii: [40, 96]
Fcx= m ω2 rm cos ψ;
Gx=m g cos θ;
Fcy= m ω2 rm sin ψ; (3.68)
Gy=m g cos θ;
Fco=2m ω vr.
În expresia fortei CORIOLIS, vr reprezintă viteza relativă a punctului de masa m echivalentă cu viteza de cădere liberă, ce se exprimă prin relația:
(3.69)
Inlocuind relatiile (3.68) si (3.69) în relația (3.67) aceasta devine:
< (3.70)
Deoarece:
(3.71)
Inlocuind în relația (3.70) rezultă expresia:
< (3.72)
Analizând forțele din punct de vedere al determinării și regimului de variație, se observă ca forțele G și Fco pot fi considerate ca fiind constante. În aceate condiții, singura forță care poate fi variată și controlată, în așa fel încât prin dezechilibrele pe care le generează să dea naștere unei tendințe de mișcare a punctului material pe suprafața activă a pieptenului, într-un sens sau altul, este forța centrifugă Fc.
Rezultă că, menținerea sub control a forței centrifuge Fc în vederea obținerii sensului de mișcare dorit, după ruperea legăturii punctului material cu solul, este posibilă prin alegerea unui regim cinematic corespunzător la culegător.
În practică pentru evitarea părăsirii suprafețe active a pieptenilor de particulele de material, cu precădere de cele care se situează la extremitatea dinților, se procedează la îndoirea pieptenilor spre interior în formă de cupă.
Revenind la relația (3.72), ea poate fi mult simplificată dacă avem în vedere că în acest caz, al frecării unei flori de mușetel de piepten, coeficientul de frecare μ are valori foarte mici, care practic tind către zero. Astfel ea se reduce la:
(3.73)
Din care:
(3.74)
Deoarece π2=9,98 (3.75)
Conform [106] g=9,81×1[m s-2] (3.76)
Din rel. (3.74), (3.75) și (3.76) rezultă:
(3.77)
Din rel. (3.77) rezultă [37,93]:
(3.78)
Dar conform [13]: , unde n=turația [rot/min], deci ω[rad min-1] (3.79)
Din rel. (3.79) rezultă: [rad s-1] (3.80)
Inlocuind rel.(3.80) în (3. 78) rezultă:
(3.81)
Relația (3.78) exprimă valoarea limită a vitezei unghiulare a tamburului culegătorului pentru care se asigură condițiile de echilibru și mișcare a punctului material , definit de vectorul de poziție rm spre interiorul sistemului.
Relația (3.81) permite stabilirea regimului de funcționare a culegătorului (turația corelată cu raza de curbură), pentru care dinamica sistemului de smulgere asigură manifestarea ,,efectului de cupă'', necesar pentru captarea inflorescențelor desprinse și orientarea lor spre interiorul sistemului de recoltare.
Conform figurii 3.8, rezultă că:
(3.82)
(3.83) Particula de material odată captată în zona activă a sistemului de recoltare, formată de pieptenele răzuitor și suportul lui, este preluată și transportată cu o viteză (vp=rm ω), urmând a fi descărcată în sistemul de colectare al mașinii.
3.1.4. Analiza încărcării pieptenului în procesul de recoltare
Caracteristicile culturii, cât și cele vegetative ale plantelor, coroborate cu particularitațile funcționale și constructive ale culegătorului, conduc, prin luarea lor graduală în calcul la stabilirea unor relații de interdependență, utile și necesare pentru studiul și dimensionarea corectă a unui sistem de recoltare prin smulgere a inflorescențelor, corespunzător unor condiții de lucru specifice.
Astfel pentru o viteză de deplasare în lucru (v) constantă de poate scrie:
(3.84)
În care:
S este distanța parcursă de sistemul de recoltare cu viteza constantă v în timpul t1.
Numărul de plante întâlnite pe direcția de deplasare este:
(3. 85)
unde δ reprezintă valoarea medie a densității plantelor [nr. plante/m]
Numărul de rotații efectuate de culegător în timpul t1 este:
(3.86)
Cunoscând numărul pieptenilor răzuitori z ca fiind:
(3.87)
Unde: P este pasul pieptenilor.
Numărul de plante curățate (răzuite) de flori Npr de un pieptene în timpul t1 este:
(3.88)
Facând înlocuirile cu rel. (3.85), (3.86), (3.87) in rel. (3.88) rezultă:
(3.89)
Simplificând relația (3.89) rezultă:
(3.90)
Știind că , înlocuind în rel. (3.90) rezultă:
(3.91)
Pe baza caracteristicilor dimensionale ale plantelor și cunoscând numărul de plante curățate de un pieptene, se pot face considerații asupra încărcării optime a pieptenului , precum și asupra dimensiunilor acestuia.
Astfel, conform figurii 3.10, pentru o grosime medie b a unei tulpini, situată la înălțimea h de recoltare față de sol, grosimea tuturor plantelor răzuite pe distanța S, parcursă în timpul t1, de un pieptene este dată de relația:
(3.92)
Fig.3.10. Interacțiunea cu plantele a unui pieptene, în procesul de răzuire a inflorescențelor
Lungimea constructivă Lc a dinților trebuie să satisfacă condiția:
(3.93)
Coeficientul de încărcare K al dinților pieptenilor răzuitori este dat de relația:
(3.94)
Valorile posibile ale coeficientului de încărcare K sunt:
K<1 -caracterizează un regim de încărcare redus: suprafața activă a dinților este încărcată neuniform;
K=1, – caracterizează regimul optim de lucru al pieptenului și corespunde unei încărcări uniforme a dinților pieptenului, pe toată lungimea lor activă;
K>1, – caracterizează un regim de supraîncărcare a dinților pieptenului răzuitor ceea ce impune corelarea parametrilor funcționali ai sistemului, adică viteza de lucru trebuie corelată cu frecvența de rotație a culegătorului, sau se impune majorarea lungimii active a dinților.
Pentru K=1, rezultă:
(3.95)
Din rel. (3.92) și rel. (3.95) rezultă: T=Lc (3.96)
Consecințele funcționale ale soluției constructive, trebuie să țină seama de particularitățile fixării efective a pieptenilor răzuitori în suport, pentru ca efectul complementar de cupă să se producă eficient, iar geometria de ansamblu a zonei active, să asigure preluarea inflorescențelor în mod corespunzător.
Conform reprezentării din fig. 3.10 și bazăndu-ne pe raționamentele teoretice prezentate anterior, suprafața utilă a secțiunii transversale prin zona activă (cupă), este dată de relația:
(3.97)
În care din figura. 3.8 rezultă:
(3.98)
(3.99)
(3.100)
Inlocuind rel (3.98), (3.99) și (3.100) în rel, (3.97) rezultă:
(3.101)
Din relația (3.100) se poate determina lungimea optimă (Lco) a dinților pieptenilor răzuitori, cunoscând suprafața activă necesară (S), asțfel:
(3.102)
Condiția de preluare a inflorescențelor prelevate din lan în zona activă ''ABCD'' a pieptenilor răzuitori este dată de relația (3.59), din care se determină suprafața activă necesară (S):
(3.103)
Se calculează valoarea lui (S) pentru:
v=0,4 m s-1 – viteza de deplasare în lucru;
h=r2-r0=115 mm
B=16 mm – lățimea de pieptănare a unei perechi de dinți;
Ka=1,8 – coeficientul de afânare a materialului prelevat;
n=60 min-1 – frecvența de rotație a culegătorului;
z=2 buc – numarul dinților răzuitori considerați;
d=4 mm – distanța dintre doi dinți consecutivi;
Ku=0,85 – coeficientul de umplere al zonei active;
Valorile au fost introduse în rel. (3.103), din care a rezultat :
Pentru anumite valori ale unghiurilor caracteristice α și γ, se obțin o serie de secțiuni transversale ale zonei active a pieptenilor răzuitori, optime pentru diferite condiții de lucru.
Acceptând aprioric pentru unghiurile α și γ, valorile raționale ; ; precum și
a=40 mm – lățimea suportului pieptenului;
r2-r1=60 mm
r0=300 mm – raza tamburului culegător;
Valorile au fost introduse in relația (3.102), din care a rezultat: .
3.2 CERCETARI EXPERIMENTALE PRIVIND RECOLTAREA PLANTELOR MEDICINALE SI AROMATICE
În domeniul mașinilor de recoltat inflorescențe de plante medicinale și aromatice, cercetările din cadrul INMA București au condus la proiectarea și realizarea unei game de mașini de recoltat inflorescențe de mușețel tip MM-2,5, MM-3,5.
Mașinile sunt purtate pe tractorul legumicol L-445, având la bază aceeași concepție constructivă și același principiu de funcționare. Culegătoarele care au echipat gama de mașini sunt de tipul transportor cu bandă și piepteni răzuitori, realizate în tipodimensiuni cu lățimi de 2,5m și 3,5 m. [92] În figura 3.11 se prezintă schema constructivă generală după care s-au realizat mașinile și principalele subansambluri constructive: 1. sectie de recoltare; 2. cadru secție; 3. sistem de colectare și transport pneumatic a inflorescențelor; 4. buncăr inflorescențe; 5. cadru suport buncăr; 6. sursă energetică; 7. instalatie hidraulică de acționare. Principalele caracteristici tehnice ale mașinilor sunt prezentate în tabelul 3.1. Acționarea organelor de lucru se face cu motoare hidrostatice. Pentru tipurile MM-2,5 și MM-3,5 transportul inforescențelor de la culegător în buncărul mașinii se realizează pneumatic, în curentul de aer produs de un ventilator. Accesul inflorescențelor în conducta de transport în curent de aer, este facilitat de două valțuri de alimentare forțată, protejate de un înveliș elastic. [92]
Tabelul 3.1.Caracteristicile tehnice ale mașinilor de recoltat mușețel MM-2,5 și MM-3,5[92]
Procesul de lucru în cazul celor două mașini este identic. Agregatul în funcțiune se deplasează de-a lungul lanului pe direcția rândurilor de plante. Înălțimea de lucru a culegătorului se adaptează la înălțimea culturii și se corectează în functie de variațiile acesteia, prin ridicarea sau coborârea secției de recoltare.
Sinteza rezultatelor cu indicii calitativi de lucru și performanțele de exploatare obținute la experimentări se prezintă in tabelul 3.2.
Tabelul 3.2 Indici calitativi de lucru[92]
În tabelul 3.3 sunt prezentate comparativ performanțele mașinilor autopropulsate de recoltat inflorescențe de mușetel tip Hege și Linz, descrise în paragraful 2.1.4., precum și ale mașinii tractate de recoltat tip BK-83, dotată cu un culegător rotativ cu efect de pieptănare.
Tabel 3.3 Performante ale mașinilor de recoltat mușețel [82]
Prototipul sistemului inovativ pentru recoltarea musetelului realizat de P.R.I.S.M.A (Italia) prezentat la paragraful 2.1 a fost experimentat într-o cultură de mușețel ale cărei caracteristici morfo-vegetative sunt prezentate în tabelul 3.4, iar performanțele obținute la experimentări sunt prezentate în tabelul 3.5.
Tabel 3.4. Caracteristicile morfo-vegetative ale culturii de musețel [142]
Tabel 3.5. Performanțe de lucru ale sistemului inovativ de recoltat mușețel tip P.R.I.S.M.A [142]
Referitor la prototipul de masina de recoltat musetel realizat in Germania, descris anterior, și prezentat în fig. 3.12 a fost realizat un studiu privind combinația optimă între viteza de lucru și turația dispozitivului de preluare a inflorescențelor de mușețel din lan, astfel încât pierderile să fie cât mai mici.[7]
In fig. 3.13 sunt prezentate pierderile, reprezentate de numărul de flori desprinse dar necolectate de mașina de recoltat mușetel, pentru diverse condiții de lucru.Viteza de lucru a avut valorile de 3, 5, 7 km/h, în timp ce turația a fost pe rând 30, 35, 40 rot/min, pentru o lațime de lucru de 2,7m. Pierderile sunt influențate de tipul de aparat de recoltat utilizat, cât și de proprietățile culturii de mușetel, care de obicei este foarte neomogenă. S-au obținut diferențe mari între valorile pierderilor înregistrate pe diferitele suprafețe pe care s-au făcut măsurărorile. Aceste suprafețe au avut dimensiunea de 0,5 m x1,5 m (0,75 m2) Pentru o analiza statistică relevantă ar fi fost necesare mult mai multe suprafețe de acest tip. Din acest motiv, datele obținute trebuie tratate cu precauție.[7]
Deoarece plantele medicinale, în special mușețelul, se recoltează cu piepteni, a fost studiată influența parametrilor pieptenilor asupra proprietăților recoltării florilor de mușețel.[30]
Pentru a obține o calitate bună a recoltării și pierderi mici, parametrii pieptenelui trebuie să fie optimizați. Astfel au fost studiate în condiții de laborator definite, influența grosimii pieptenelui (0,5 mm, 1,0 mm și 2 mm) precum și a formei golului dintre dinți (3 variante) asupra forței de rupere la recoltare și a intensității saltului florilor, precum și lungimea tulpinii rămase, în cazul recoltării mușețelului german (Matricaria recutita).
Toate tipurile de lame au fost dispuse înclinat, la un unghi de 450 față de direcția de înaintare. S-a măsurat diametrul fiecărei tulpini pe două direcții cu șublerul (fig. 3.14) în apropierea punctului de rupere. Ambele diametre au fost însumate și rezultatul a fost împărțit la doi pentru a determina un diametru echivalent (de) pentru calcularea ariei secțiunii transversale echivalente. Cu aria secțiunii transversale echivalente și forța la rupere corespunzătoare, s-a calculat rezistența la rupere.
Forțele de rupere aplicate au avut valori medii cuprinse în intervalul de la 2,79 N (florile de la nivelul inferior) până la 6,36 N (florile de sus). Rezistența medie la rupere a tulpinilor pentru cele 9 variante cercetate au variat de la 3,62 N mm-2 până la 4,66 N mm-2.[30] În tabelul 3.6. sunt prezentate variantele de lame studiate și dimensiunile lor.
În urma experimentelor realizate s-a constata că, în aproximativ 50% din testele de rupere, tulpinile nu s-au rupt imediat în zona de impact a lamei de recoltare. Astfel, se poate concluziona că, în aceste cazuri, lungimea rămasă a tulpinilor și rezistența la rupere nu au fost influențate de lama de recoltare, ci de natura tulpinilor.
În mod evident, în alte 50%, lama de recoltare a influențat lungimea tulpinii rămase și rezistența la rupere. S-a demonstrat că variantele Hu – 2.0, V – 1.0 și V – 2.0 au realizat cele mai mici forțe de rupere (tabelul 3.6). Luând în considerare efectele prinderii, variantele V – 1.0 și V – 2.0 par a fi soluțiile optime. Deoarece în cadrul testelor, au fost studiate numai tulpinile unice și mlădițele laterale cu flori, se considera că concluzia nu este relevantă. [30]
Tabel 3.6 Caracteristicile lamelor studiate [30]
* Dimensiunile din desene sunt în mm.
În condiții de câmp, tulpinile ramificate sunt des întâlnite și acestea ar putea genera probleme folosind forma V. În cazul în care o tulpină cu ramuri este poziționată deasupra unui gol de tip V, ramurile nu pot trece prin golul a cărui lățime este conică. Rezultatul ar fi calitatea slabă a recoltării și plante dificil de recoltat. Prin urmare, luând în considerare robustețea crescută la deteriorare, ar fi de preferat varianta Hu – 2.0.
În faza de început a cercetării, s-a presupus că lamele subțiri (0,5 mm), ar putea avea un anumit "efect de tăiere" pentru a reduce forțele de prelevare (recoltare), pentru a reduce lungimea rămase a tulpinii și pentru a evita smulgerea plantelor de mușețel. Acest lucru nu a fost confirmat de rezultatele testelor, deoarece variantele de 0,5 mm nu au avut rezultate favorabile.
În baza rezultatelor testelor se poate concluziona referitor la calitatea de prelevare a pieptenilor pentru recoltarea mușetelului, că aceasta este influențată de grosimea lamei, de forma golurilor dintre dinți și în mod substanțial de rezistența individuală a tulpinilor de mușețel. [30]
3.3 ANALIZA PROCESULUI DE TOCARE A PLANTELOR MEDICINALE SI AROMATICE
3.3.1 Considerații generale
Tocarea plantelor medicinale și aromatice poate fi definită ca fiind un proces de divizare a pieselor de lucru în fragmente, de tăiere a unui strat de plante.[3] De aceea tocarea plantelor medicinale și aromatice reprezintă un proces tehnologic complex, precedat de solicitari multiple la compresiune, strivire, întindere, încovoiere etc. Rezistența la tăiere depinde: de caracteristicile naturale ale materialului vegetal provenit din plante medicinle și aromatice, de caracteristicile geometrice și cinematice ale organului de tăiere, precum și de caracteristicile fluxului de alimentare cu material.
Tocarea plantelor medicinale și aromatice poate fi tratată din punct de vedere teoretic prin similitudine cu tocarea furajelor fibroase.[15]
In general, tăierea poate fi de două categorii, dupa modul de deplasare al tăișului cuțitului față de direcția fibrelor : tăiere propriu zisă ( de retezare) și tăiere longitudinală (de defibrare). În cazul plantelor medicinale și aromatice se realizează mai ales tăierea de retezare.
Tăierea poate fi de două feluri, dupa direcția de deplasare a cuțitului față de linia tăișului: – tăiere normală – când vectorul vitezei cuțitului este perpendicular pe tăiș;
– tăiere cu alunecare – cand vectorul vitezei cuțitului este înclinat față de tăiș.[81]
Tăierile propiu-zise sunt de patru tipuri (fig. 3.15):
a) tăiere frontală (fig.3.15), δ=00; θ=00;
b) tăiere oblică (fig.3.15b), 00<δ<900; θ=00;
c) tăiere înclinată (fig.3.15c), δ=00; 00<θ<900;
d) tăiere combinată sau oblic-înclintă (fig.3.14d), 00<δ<900, 00<θ<900;
Tăierile longitudinale sunt de trei feluri:
e) tăiere de despicare longitudinală (fig.3.15e), θ=900; δ=00;
f) tăiere transversală δ=900, δ nu depinde de θ;
g) tăiere transversal longitudinală 00<δ<900; θ=900..[16]
In figura 3.15 notațiile sunt: δ – unghiul de înclinare al planului de tăiere față de axa tulpinii; θ – unghiul pe care il face planul de tăiere (vectorul de viteza) și planul transversal (frontal); φ – unghiul de tăiere situat între planul de tăiere și planul frontal al tulpinii.[16]
Majoritatea dispozitivelor de tăiere sunt concepute pentru realizarea tăierilor propriu-zise de retezare, dar în funcționarea lor se realizează elementele tăierilor oblică și oblic înclinată. In cazul plantelor cu tulpina groasă, rezistența minima la tăiere se obține in cazul tăierii transversale. Lucrul mecanic pentru tăierea transversală este mai mic de 4-4,7 ori, decât la tăierea frontală. Celelalte moduri de tăiere ocupă locuri intermediare în privința consumului de energie. În cazul tăierilor oblică, înclinată și oblică-înclinată, lucrul mecanic pentru tăiere scade în comparație cu lucrul mecanic de la tăierea frontală. În cazul tăierii oblice se înregistrează reducerea maximă de cca. 20%.[81]
3.3.2 Bazele teoretice ale tocării plantelor fibroase
Principalii factori de care depinde procesul de tocare sunt: mișcarea de alunecare a cuțitului în raport cu nutrețul supus tocării și presiunea normală necesară tăișului cuțitului pentru stăpungerea stratului de material. [19]
Ca urmare a mișcării relative între cuțit și material, apare o forță tangențială, care se află într-o strânsă dependență cu presiunea normală a cuțitului. Aceasta mișcare relativă poate fi caracterizată prin mărimea următoarelor unghiuri: τ=unghiul de alunecare, φ=unghiul tăierii cu alunecare, χ= unghiul de prindere. Aceste unghiuri sunt definite în fig. 3.16, unde s-a considerat cazul general al aparatului de tocare de tip disc.[19]
Conturul ABCD reprezintă fereastra de alimentare unde este dispus stratul de material. Curba c-c’ reprezinta profilul cuțitului care se rotește cu viteza unghiulară constantă ω în jurul axului O. In punctual M situat pe curba cc’ se aplică rezultanta forțelor de rezisteță la tăiere R. Forța de tăiere este egală și de semn contrar cu R. Ea crește de la zero (in secțiunea A) până la o valoare maximă, scăzând apoi la zero (în secțiunea C). Punctul M se deplasează de la A la C, în timpul tăierii unei porții de material, raza vectoare a acestuia, crescând de la rmin la rmax. Forța de tăiere se decompune după direcția normală și cea tangențială la curba c-c’, rezultând componentele T și N. Componenta normală N comprimă furajul, în timp ce componenta tangențială T asigură deplasarea punctului de aplicație M de-alungul curbei c-c’. Viteza punctului M, v se descompune după cele două direcții, obținându-se componentele vt și vn. [19]
Unghiul τ este denumit unghi de alunecare, fiind unghiul dintre direcția vitezei v a punctului M și direcția normalei acestui punct la curba c-c’. Coeficientul de alunecare este dat de formula [19]:
(3.104)
Din fig.3.16 reiese că unghiul dintre raza vectoare și tangenta la curba c-c’, este egal cu unghiul de alunecare τ, (unghiuri cu laturile perpendiculare).
Forța de tăiere Ft este deviată față de normala la muchia tăietoare a cuțitului cu unghiul φ, unghiul de frecare între furajul supus tocării și muchia cuțitului. Acest unghi se mai numește unghiul tăierii cu alunecare, iar coeficientul tăierii de alunecare este dat de relația:
(3.105)
Coeficientul tăierii de alunecare crește aprox. proporțional cu coeficientul de alunecare (fig.3.17)
Fig. 3.17 Variația coeficientului tăierii cu alunecare [19]
Pentru ca procesul de tăiere să se desfășoare în bune condiții este necesară prezența unui contracuțit , pentru a se asigura o prindere sigură a furajului între cele două muchii și realizarea presiunii necesare în timpul procesului de tocare. Contracuțitul este dispus paralel cu baza ferestrei de alimentare. Unghiul dintre direcția tengentei la cuțit și contracuțit este unghiul de prindere χ. Se asigura o prindere sigură a furajului între cele două muchii dacă este îndeplinită condiția [19]:
(3.106)
unde φ1 și φ2 reprezintă coeficienții de frecare dintre furaj și muchiile de tăiere ale cuțitului și respectiv contracuțitului.
Unghiul de prindere χ depinde în mare măsură de unghiul de alunecare τ. Valoarea limită admisibilă a unghiului de prindere se numește unghi critic, fiind egală cu suma unghiurilor de frecare φ1 și φ2.
În funcție de mărimea unghiurilor de alunecare și al tăierii cu alunecare se disting trei cazuri de tăiere [19]:
τ=0, tăiere prin despicare, (consum mare de energie);
τ<φ, tăiere cu alunecare și împingere laterală
τ>φ, tăiere cu alunecare, (consum minim de energie);
La tăierea cu alunecare procesul are loc sub acțiunea eforturilor unitare de întindere și forfecare, mișcarea de alunecare între furaj și cuțit realizează o tăiere prin ferestruire a furajului. Aceasta presupune eforturi mai mici decât cele de comprimare, sub acțiunea cărora are loc tăierea prin despicare.
Presiunea specifică de tăiere q reprezintă presiunea liniară dintre muchia cuțitului (arcul C1C2) și stratul de nutreț, în momentul începerii tăierii:
(3.107)
Unde ∆S este arcul C1C2 (fig. 3.16).
Deci q depinde in mare masura de tipul tăierii cu sau fără alunecare. În cazul tăierii fără alunecare presiunea specifică de tăiere are valoarea maximă și se notează cu q0 (fig. 3.18) [14].
Fig.3.18 Variația presiunii specifice față de unghiul de alunecare [19]
Umiditatea furajului supus tocării influențează în mod deosebit presiunea specifică de tăiere. Din fig. 3.19 , presiunea prezinta un maximum la o umiditate w=15% , avand tendințe de scădere atât pentru umidități mai mari cât și mai mici ale furajului [19].
Fig 3.19 Variația presiunii specifice funcție de umiditate [19]
Presiunea specifică q0 depinde de asemenea în mare măsură de tipul furajului și de viteza de tăiere. Această variație este prezentată în fig.3.20. Presiunea are o valoare ridicată (cca. 10×103 N/m) pentru valori ale vitezei cuprinse între 0 și 6 m/s, după care se micșorează, mai rapid pentru viteze cuprinse între 10 și 20 m/s, și foarte lent pentru valori ale vitezei mai mari de 20 m/s.
Fig 3.20 Variația presiunii specifice funcție de viteza de tăiere [19]
Lucrul mecanic specific de tăiere Ls reprezintă raportul dintre lucrul mecanic de tăiere total Lt și aria secțiunii de tăiere a furajului.
Lucrul mecanic se poate determina pe cale experimentală cu ajutorul unui dispozitiv tip pendul (fig. 3.21). Cunoscând lucrul mecanic de tăiere Lt și grosimea stratului de material se poate determina forța de tăiere [19]:
(3.108)
unde b este lungimea ferestrei de alimentare cu furaj. Aceasta forță este funcție de componenta normală N, de unghiurile τ și φ astfel:
(3.109)
sau: (3.110)
de unde rezultă: (3.111)
Fig.3.21 Schema de calcul a lucrului mecanic specific la tăiere [19]
Având în vedere relația (3.107) și faptul că rezultă că presiunea specifică are expresia [19]:
[N/m] (3.112)
Lucrul mecanic specific, având în vedere definiția, va avea expresia:
[Jouli/m2] (3.113)
Variația lucrului mecanic și a forței de tăiere în funcție de viteza de tăiere sunt prezentate în fig.3.22. Se observă că în general și acești parametrii păstrează același caracter ca și presiunea specifică de tăiere, micșorându-se odată cu mărirea vitezei de tăiere.
Fig.3.22 Variația lucrului mecanic de tăiere și a forței de tăiere [19]
Un alt parametru care caracterizează procesul de tocare este momentul de torsiune la arborele rotorului, dat de forța de tăiere. Expresia acestuia rezultă considerând momentele față de axa rotorului a componentelor forței de tăiere (fig.3.15):
(3.114)
Sau ținând seama de relațiile (3.105) și (3.107) rezultă:
(3.115)
Se observă că în afara parametrilor analizați (τ, f’, q), momentul de torsiune depinde de segmentul ΔS care este variabil în timpul tocării și de raza vectoare a punctului de aplicație al rezultantei forțelor de tăiere. Acești doi parametrii au variații mari mai ales la operațiile de tocat, influențând negativ procesul de lucru.
3.4. CERCETARI EXPERIMENTALE PRIVIND PROCESUL DE TOCARE
În general în procesul de tăiere se disting două faze: precomprimarea materialului datorită cuțitului și tăierea propriu-zisă. La tăierea frontală cu deplasare normală a cuțitului, procesul începe cu presarea și strivirea tulpinilor perpendicular pe fibre, continuând cu întărirea materialului în zona de contact cu tăișul, apoi încovoierea fibrelor vecine, tracțiunea fibrelor vecine, tracțiunea celor încovoiate și în final ruperea. La tăierea de alunecare se adaugă încă o deformație și tracțiune transversală a fibrelor, iar distrugerea se produce treptat printr-o izolare a elementelor fibroase mai puțin rezistente. [81]
Dependența dintre lucrul mecanic specific al tăierii oblice înclinate și unghiurile δ si este reprezentată în diagrama spațiala din fig. 3.23. Principalele tipuri de tăieri reprezentate prin puncte sunt: a1 – tăierea frontală, a2 – tăierea transversală, a3 – tăierea longitudinală, iar curbele reprezinta: 1 – tăierea oblică, 2 – tăierea înclinată, 3 – tăierea longitudinal-transversală, 4 – tăierea oblic-înclinată. Lucrul mecanic specific în cazul tăierii transversale nu depinde de variația unghiului și este reprezentat prin linia dreapta a suprafeței.[16]
Variația lucrului mecanic în funcție de unghiurile δ si în cazul tăierii oblice cu alunecare, este prezentată în fig. 3.24. în diagrama spațială, A1 reprezintă tăierea frontală, iar curbele reprezintă: 1 – tăierea oblică, 2 – tăierea înclinată, 3 – tăierea oblic-înclinată, 4 – linia valorilor minime ale lucrului mecanic.[11]
Din fig.3.24 rezultă că tăierea oblică este caracterizată de un consum de lucru mecanic minim și pe măsura trecerii în poziția înclinată, lucrul mecanic crește până la 80 – 90 % din valoarea lucrului mecanic de la tăierea frontală. Suprafața curbilinie formează zona valorilor minime, cu înclinație către partea tăierii oblice.[16]
În procesul de taiere 50%…80% din energia totala la tăiere se consumă pentru învingerea rezistențelor parazite. Acestea sunt semnificativ influențate de valoarea unghiului ascuțire ic (fig.3.25), a cărui micșorare conduce la pătrunderea mai ușoară a cuțitului în stratul de plante, la diminuarea frecărilor cu material și implicit la reducerea consumurilor de energie. Deoarece la valori mici ale unghiului ic se reduce rezistența tăișului la solicitari mecanice și crește uzura, valorile favorabile pentru acesta sunt ic=200…240, pentru utilizarea în practică.[81]
În cazul tăierii cu alunecare cuțitul se deplasează atât pe direcția normală față de fibră, căt și pe direcția longitudinala. În fig. 3.25 din triunghiurile OAB și OAC rezulta:
și (3.116)
Prin împărțirea expresiilor (3.116) se obține:
(3.117)
Din rel. (3.117) rezultă: (3.118)
Din rel.3.118 rezultă ca unghiul ic1 (unghiul de tăiere) este mai mic decat ic (unghiul de ascuțire al cuțitului). Micșorarea unghiului de tăiere efectiv are ca rezultat, micșorarea rezistenei la tăiere prin reducerea rezistențelor parazite. Această micșorare a unghiului de tăiere în cazul tăierii cu alunecare se numește transformare cinematică a unghiului de ascuțire. [81]
În figura 3.26 este prezentată variația unghiului de tăiere în funcție de unghiul de ascuțire al cuțitului, pentru diferite valori ale lui γ.
O tăiere ideală se poate obține cu un cuțit al cărui tăiș are grosimea t = 1 –2 μm. Practic însă, un asemenea cuțit se uzează foarte repede.Odată cu creșterea grosimii tăișului crește și consumul de energie. In cazul furajelor fibroase, se realizează o tăiere bună, cu un consum de energie relativ scăzut și o durată de utilizare a cuțitelor pentru o grosime a cuțitelor de t = 15 –150 μm. Pentru o grosime a tăișului de t=0,5mm, tăierea se înrăutățește, iar pentru t≥ 1,5 mm tăierea degenerează în rupere. In figura 3.27 este prezentata variația consumului specific de energie, funcție de grosimea tăișului, în cazul tocării plantelor furajere la lungimea de tăiere lt=24,5 mm. [81]
Consumul de energie în procesul de tăiere, s-a stabilit experimental (fig. 3.28) că este influențat și de jocul δ dintre cuțit și contracuțit. Tulpinile se reazemă de contracuțit, încovoierea acestora având loc în spațiul δ, la o anumită distanță față de secțiunea de tăiere. Pentru învingerea frecărilor este nevoie de eforturi suplimentare, mărimea deformației la încovoiere crește odată cu forța care o produce. Deci săgeata la încovoiere a tulpinilor în interstițiul activ și efectul de împănare a cuțitului în stratul de material cresc datorită tocirii tăișului. Influența lui δ este legată și de forma contracuțitului. Dacă unghiul de ascuțire al acestuia se reduce (</2), consumul de energie scade datorită diminuării sau chiar înlăturării frecării materialului pe fața sa, atunci când este prins între perechea cuțit și contracuțit. În cazul unui contracuțit ascuțit are loc o contratăiere, deci o reducere a grosimii stratului de material, ceea ce influențeaza pozitiv consumul de energie în procesul de tăiere.[81]
Odată cu creșterea vitezei de tăiere, scade consumul specific de energie în procesul de tocare. Aceasta se datorează faptului că tensiunile în locul de contact dintre cuțit și tulpină se transmit cu o anumită viteză de-a lungul tulpinii, deformând fibrele nu numai sub tăiș, dar și în porțiunea învecinată, ceea ce implică un consum de energie. Dacă viteza de tăiere va crește, numai o mică parte a tensiunilor vor reuși să se propage longitudinal, cea mai mare parte se va concentra în jurul tăișului, producând astfel ruperea fibrelor. Viteza optimă de taiere a fost apreciată în urma cercetărilor experimentale, ca fiind de 32…35m/s.[81]
În general utilizarea modelelor matematice constituie o modalitate de studiu a diferitelor procese mecanice de prelucrare și numai, în vederea optimizării acestora din punct de vedere constructiv și funcțional. Rezultatele teoretice obținute sunt comparate cu cele experimentale pentru verificarea calității ipotezelor teoretice. [24,32]
Astfel această modalitate de studiu a fost utilizată pentru optimizarea parametrilor constructivi ai aparatului de tocare tip disc. A fost elaborat un program de calcul care a fost aplicat pentru mai multe variante constructive de aparat de tăiere. Din analiza parametrilor aparatului au rezultat concluzii privind pentru alegerea poziției și formei optime a ferestrei de alimentare cu material.[24]
Procesul de tăiere a unor produse vegetale a fost studiat cu ajutorul unei metode de analiză cu elemente finite, ce a permis modelarea și simularea deformării neliniare a materialelor. Rezultatele obținute cu ajutorul analizei numerice a forței de rezistență a produselor vegetale (morcov, în cazul de față) au fost comparate cu cele experimentale. Simularea teoretică a permis evaluarea funcționalității cuțitului, dar și corelarea între forța necesară tăierii, unghiul de tăiere al cuțitului și proprietățile mecanice ale produselor vegatale. Scopul cercetărilor a fost de a realiza un model cuprinzător care să poata estima în mod real efectele diverșilor parametrii asupra stabilității procesului.[18,43]
Concluzii
In urma analizei procesului de recoltare a plantelor medicinale si aromatice se evidențiază următoarele aspecte:
Pe baza concluziilor capitolului 2, s-a studiat procesul de recoltare a inflorescențelor de mușețel realizat cu un culegător tip tambur cu piepteni, dispuși echidistant, cu mișcare circulară, ce se rotesc de jos în sus, în sensul de deplasare al culegătorului;
Similitudinea procesului propriu-zis de detașare prin pieptănarea inflorescențelor, în cazul celor două tipuri de culegătoare (tip tambur cilindric și tip transportor cu bandă) a determinat adoptarea unui singur model teoretic de studiu;
Procesul de detașare al florilor se desfășoare corespunzător numai prin respectarea unor condiții teoretice de către parametrii constructivi ai culegătorului: raza tamburului, distanța de la sol la centrul culegătorului, distanța de la centru la extremitatea dinților;
Acoperirea (pieptănarea) în întregime a suprafeței cu flori (considerată pe direcție verticală), ce trebuie supusă recoltării fără să ramână zone nelucrate, este asigurată pentru o anumită viteză de lucru maximă, care depinde de turația culegatorului, de numărul de piepteni, de pozitia lor la începutul/sfârșitul procesului de pieptănare;
Manifestarea așa-numitului ,,efect de cupă'' al pieptenilor răzuitori este dependentă de respectarea unei anumite relații între dimensiunile caracteristice ale pieptenilor, unghiurile ce le caracterizează poziția pe tambur, raza tamburului, raza până în vârful pieptenului etc.;
Corelarea turației culegătorului cu raza de curbură a pieptanului asigură regimul de funcționare pentru care dinamica sistemului de smulgere asigură manifestarea ,,efectului de cupă'', necesar pentru captarea inflorescențelor desprinse și orientarea lor spre interiorul sistemului de recoltare.
Lungimea optimă a unui dinte al culegătorului se determină în funcție de suprafața activă necesară asigurării preluării inflorescențelor prelevate din lan;
Performanțele de prelevare ale pieptenilor utilizati în procesul de recoltarea a inflorescențelor de mușețel sunt influențate de grosimea lamei, de forma golurilor dintre dinți și în mod substanțial de rezistența individuală a tulpinilor de mușețel;
In performanțele obținute la recoltarea mecanizată a inflorescențelor de plante medicinale și aromatice, cu mașinile și echipamentele studiate, se regăsesc în participații variabile următorii factori determinanți: calitatea soiului, calitatea tehnologiei de cultivație, calitatea tehnologiei și performanțele sistemului de recoltare mecanizată;
Posibilitatea emiterii unor indicații pentru cateva caracteristici ale pieptenilor unui echipament de recoltat mușetel: vor fi realizați din tablă cu grosimea de 2mm, golul dintre dinții pieptenilor va avea o formă rotunjită, distanța între dinți va fi de min.3.5 mm, dinții vor fi drepți sau curbi.
In urma analizei procesului de tocare a plantelor medicinale si aromatice se evidențiază următoarele aspecte:
Studiul teoretic al tocării plantelor medicinale poate fi asimilat cu studiul teoretic al tocării plantelor fibroase, deoarece între cele două tipuri de plante există multe asemănări;
Procesul de tocare fiind un proces deosebit de complex, studiile efectuate au reușit să analizeze doar parțial dependența de multitudinea de factori implicați: geometria cutitului, viteza de tăiere, forțele de frecare, traiectoria cuțitului, așezarea cuțitului față de contracutit, etc.;
Rezistența la tăiere a plantelor variază foarte mult, depinzând de: soiul plantei, faza de dezvoltare fenologică, condițiile de climă si sol, lucrările agrotehnice aplicate etc.
Tulpinile plantelor au o mare capacitate de a se deforma fiind caracterizate prin neomogenitate și anizotropie, fiind necesară aplicarea sarcinilor de tăiere cu viteză suficient de mare;
Consumul de energie necesar tăierii este influențat în mare măsură de parametrii cinematici si constructivi ai cuplului tăietor;
Studiile teoretice și experimentale efectuate pentru mai multi factori ce influențează procesul de tocare a tulpinilor plantelor agricole au facilitat aprecierea unor valori optime, care pot constitui eventual elementele de comparație pentru evaluarea calității unui proces de tocare a plantelor medicinale și aromatice.
Rezistență la forfecare mai mică de 0,4 107 Pa.
Tensiunea la rupere 25…50 N/mm2;
Unghiul de ascuțire al cuțitului 20o…24o (Unghiul de ascuțire > unghiul de tăiere);
Grosime tăiș 15…150μm;
Viteza de tăiere 32…35m s-1’
Procesul de tocare a plantelor medicinale și aromatice este influențat de mai mulți factori care pot fi grupați astfel:
-proprietățile fizico-mecanice ale materialului de tocat;
-caracteristicile constructive și funcționale ale utilajelor de tocat;
-proprietățile materialului tocat;
-factori economici ;
– Ca toate procesele de mărunțire, procesul de tocare a plantelor medicinale și aromatice este un proces energointensiv, a cărui optimizare se referă în primul rând la scăderea consumurilor energetice, în condițiile menținerii calității materialului tocat.
CAPITOLUL 4
ANALIZA CINEMATICĂ A MECANISMELOR DE ACȚIONARE A CUȚITULUI APARATELOR DE TOCARE A PLANTELOR MEDICINALE ȘI AROMATICE
Pentru tocarea plantelor medicinale și aromatice sunt utilizate aparate de tocare tip ghilotină la care cuțitul are o mișcare de translație (fig. 4.1) în plan vertical. Viteza de alimentare cu material este corelată cu viteza cuțitului pentru reglarea dimensiunii plantelor tocate.
Acționarea cuțitului se poate face cu un mecanism cu culisă, dacă sunt necesare dimensiuni de gabarit reduse sau cu un mecanism patrulater.
Vom analiza cinematic celor două mecanisme de acționare a cuțitului aparatului de tocare, in condițiile în care cuțitul are aceleași dimensiuni și aceeași cursă.
ANALIZA CINEMATICĂ A MECANISMULUI CU CULISĂ
Aparatul de tăiere acționat de la un mecanism cu culisă (fig. 4.2) este format din cuțitul C1C2C'1C'2 cu următoarele dimensiuni: O1O2= C1C2= C'1C'2=0,29m; O1C1=0,205m; O2C2=0,21m; C1C'1=0,126 m.
Fig. 4.2. Schema aparatului de tocare acționat de un mecanism cu culisă
Pentru mecanismul din fig. 4.2 se studiază mișcarea punctelor sale de referință, in funcție de pozițiile manivelei, atunci când aceasta realizează o rotație completă.[50,91,107]
Se consideră i=1…37, numărul de poziții ale mecanismului, cea inițială fiind pentru i=1. Pasul pentru fiecare poziție este: pas= 2π/36=0,1745329 rad.
Se consideră frecvența de rotație a manivelei: n=60 s-1.
Pentru poziția inițiala viteza unghiulară a manivelei este:
, rezultă ω1=6,283 rad s-1.
Dimensiunea manivelei este OC=0,045 m. Consideram un sistem de axe xOy in care coordonatele punctului O1sunt: xO1=-0,0835; yO1= 0,114m, iar unghiul CO1C1=α= 9o.
Masele elementelor mecanismului sunt:
M1= 1,1067 kg
M2=0,5 kg
M3=0,9505 kg
M4=1,8704 kg
M5=0,9725 kg
Deoarece punctele O1 si O2 sunt fixe, rezultă ca vitezele și accelerațiile acestora în funcție de poziția manivelei sunt nule:
(4.1)
Lungimea segmentului OO1:
rezultă OO1=0.1413m (4.2)
Din ∆ O1EO (< E=90o) rezulta :
(4.3)
Din rel. (4.3) rezulta: (4.4)
Deci unghiul β=36.221140o=0.63218 rad (4.5)
Din ∆ O1OC (< C=90o) rezulta : , (4.6)
(4.7)
Rezulta unghiul γ= 18.570503o= 0.324116 rad. (4.8)
Unghiul inițial al manivelei este φ0, pentru poziția în care OC este perpendiculară pe O1C.
Rezultă că: φ0=β+γ, (unghiuri care au același suplement, deci:
φ0=0,95629 rad. (4.9)
Unghiul manivelei pentru fiecare poziție i este dat de relația:
(4.10)
Coordonatele punctului C pentru cele 37 de poziții i ale manivelei sunt:
(4.11)
(4.12)
Componentele vitezei punctului C pentru cele 37 de poziții i ale manivelei se obțin prin derivarea în raport cu timpul a relatților (4.11) si (4.12)
(4.13)
(4.14)
Componentele accelerației punctului C pentru cele 37 de poziții i ale manivelei se obțin prin derivarea în raport cu timpul a relațiilor (4.13) si (4.14)
(4.15)
(4.16)
Elementul 3 al mecanismului îl reprezinta balansierul. [50,91,107] Punctul C de pe manivelă este identic cu punctual Ci de pe balansier. Acesta este format din segmentul de lungime fixa O1C1 și segmentul de lungime variabilă O1Ci. Unghiul α este unghiul dintre O1Ci si O1C1 , elementele balansierului 3, α=9o=0.157 rad. Lungimea segmentului O1Ci este variabilă în funcție de pozițiile manivelei, iar unghiul descris pentru fiecare poziție i a manivelei este.
Din ∆ O1FO (< E=90o) rezultă :
(4.17)
(4.18)
Notăm:
(4.19)
Inlocuim notațiile (4.19) in relațiile (4.17), (4.18) și rezulta:
(4.20)
(4.21)
Din relațiile (4.20) și (4.21) rezultă:
(4.22)
Unghiul este unghiul făcut de balansier în sistemul xOy, considerat în sens trigonometric (fig. 4.2), deci pozitiv. Variația sa in funcție de pozițiile i ale manivelei, deci pentru o rotație completă a acesteia este prezentată în figura 4.3. Din studiul variației sale, rezultă că unghiul balansierului este cuprins între:
si , =0,648 rad (4.23)
Notam cu , unghiul făcut de balansier cu orizontala, ce variază intre limitele:
(4.24)
(4.25)
Din relaiile (4.23), (4.24), (4.25) rezultă:
(4.26)
(4.27)
Notăm cu lungimea variabilă a segmentului pentru fiecare poziție a manivelei.
(4.28)
(4.29)
(4.30)
Din relațiile (4.20), (4.21), (4.22), (4.30) rezultă:
(4.31)
Pentru manivelă, culisă, balansier și cuplele de rotatie se poate scrie ecuația vectorială:
(4.32)
Proiectând relația (4.32) pe axa Ox si axa Oy se obține sistemul:
(4.33)
Inlocuind notațiile (4.19) în relația (4.33) se obține:
(4.34)
Derivand relația (4.34) în raport cu timpul se obține:
(4.35)
Sistemul (4.35) este un sistem de ecuații liniare, cu necunoscutele 3i si v3i ce se rezolvă cu regula lui Cramer, unde notăm:
(4.36)
Utilizand notațiile (4.36) în sistemul (4.35) rezultă determinantul sistemului:
(4.37)
Soluțiile sistemului vor fi:
(4.38)
(4.39)
Unde derivatele în raport cu timpul pentru k si h din (4.19) sunt
(4.40)
(4.41)
Viteza unghiulară a balansierului și viteza punctului Ci variază în funcție de poziția i a manivelei. Variațiile acestora la o rotație completă a manivelei sunt prezentate în fig.4.4. și fig.4.5.
Se notează :
(4.42)
(4.43)
(4.44)
(4.45)
Derivand în funcție de timp relațiile (4.38), (4.39) și ținând cont de (4.36), (4.42), (4.43), (4.44), (4.45), rezultă următoarele expresii pentru accelerația unghiulară și accelerația punctului Ci:
(4.46)
(4.47)
Accelerația unghiulară a balansierului și accelerația punctului Ci variază în funcție de poziția i a manivelei. Variațiile acestora la o rotație completă a manivelei sunt prezentate in fig.4.6 și fig.4.7.
Din fig.4.2 poziția punctului C1 față de originea O(0,0) este dată de:
(4.48)
(4.49)
În fig. 4.8 se prezintă variația coordonatelor punctelor C1 în funcție de pozițiile i ale manivelei, la o rotație completă a acesteia.
Prin derivarea relațiilor (4.48) si (4.49) se obțin componentele vitezei punctului C1:
(4.50)
(4.51)
Prin derivarea relațiilor (4.50) si (4.51) se obțin componentele accelerației punctului C1:
(4.52)
(4.53)
Din fig.4.8 rezulta: yC1max=0,023m, yC1min=-0,069m, deci ΔyC1=0,093m.
În fig. 4.9 se prezintă variația componentelor vitezei punctului C1, în funcție de pozițiile i ale manivelei, pentru o rotație completă a acesteia.
In fig. 4.10 se prezintă variația componentelor accelerației punctului C1, în funcție de pozițiile i ale manivelei, pentru o rotație completă a acesteia.
Din fig. 4.2 se poate scrie ecuația vectorială:
(4.54)
Proiectand relația (4.54) pe axele Ox si Oy rezultă:
(4.55)
(4.56)
Din fig. 4.2 se poate scrie ecuația vectorială:
(4.57)
Ridicăm la pătrat relația (4.57) și rezultă egalitatea:
(4.58)
Relația (4.58) în care se fac înlocuirile devine:
(4.59)
Notăm:
(4.60)
Din relațiile (4.55), (4.56), (4.57) și utilizând notațiile (4.60) rezultă:
(4.61)
(4.62)
Din relațiile (4.61), (4.62) rezultă:
(4.63)
Din fig. 4.2 și relația (4.54) se scrie ecuația vectorială:
(4.64)
Relația (4.64) se proiectează pe axele de coordonate rezultând:
(4.65)
Din sistemul (4.65) în care se utilizează notațiile (4.60) rezultă:
(4.66)
Din relațiile (4.66) rezultă:
(4.67)
(4.68)
Din relațiile (4.67), (4.68) rezultă:
(4.69)
In fig. 4.11 se prezintă pentru o rotație completă a manivelei, variația unghiurilor pe care le fac barele O1C1 și O2C2 cu orizontală, precum și a unghiului segmentului C1C2, care este paralel cu tăișul. Graficul ne arată că punctele C1 si C2 se mișcă aproape la fel, iar poziția cuțitului variază foarte puțin, mișcându-se aprope paralel cu poziția inițială.
In fig. 4.12 se prezintă la o scară mare variația în timp a poziției cuțitului, exprimată cu ajutorul unghiului pe care acesta îl face cu orizontala.
Prin derivarea în funcție de timp a ecuațiilor sistemului (4.66) rezultă:
(4.70)
Sistemul (4.70) este un sistem de ecuații liniare ce se rezolvă cu regula lui Cramer, unde notăm:
(4.71)
Utilizând notațiile (4.71) în sistemul (4.70) rezultă determinantul sistemului:
(4.72)
Derivatele în raport cu timpul pentru k si h din (4.60) sunt:
(4.73)
(4.74)
Din rel. (4.72), (4.73) și (4.74) rezultă soluțiile sistemului:
(4.75)
(4.76)
Se notează :
(4.77)
În fig 4.13 se prezintă variația vitezei unghiulare a cuțitului la o rotație completă a manivelei. În fig 4.14 se prezintă variația vitezei unghiulare a barei O2C2 la o rotație completă a manivelei.
Pentru a determina accelerațiile unghiulare ale elementelor 4 și 5 din fig.4.2, se derivează în funcție de timp rel. (4.75), (4.76) și ținând cont de de notațiile (4.77) rezultă:
(4.78)
(4.79)
În fig 4.15. se prezintă variația accelerației unghiulare a cuțitului la o rotație completă a manivelei. În fig 4.16. se prezintă variația accelerației unghiulare a barei O2C2 la o rotație completă a manivelei.
Coordonatele ce caracterizează poziția punctului C’1 din fig. 4.2 sunt:
(4.80)
(4.81)
Prin derivarea relațiilor (4.80) si (4.81) se obțin componentele vitezei punctului C’1:
(4.82)
(4.83)
Prin derivarea relațiilor (4.82) si (4.83) se obțin componentele accelerației punctului C’1:
(4.84)
(4.85)
Din fig. 4.2 poziția punctului C2 față de originea O(0,0) este dată de coordontele:
(4.86)
(4.87)
Prin derivarea relațiilor (4.86) si (4.87) se obțin componentele vitezei punctului C2:
(4.88)
(4.89)
Prin derivarea relațiilor (4.88) si (4.89) se obțin componentele accelerației punctului C2:
(4.90)
(4.91)
In figura 4.17 se prezintă variația coordonatelor punctului C2 corespunzător pozițiilor manivelei , în timpul unei rotații complete.
În figura 4.18 se prezintă variația componentelor vitezei punctului C2 corespunzător pozițiilor manivelei în timpul unei rotații complete.
In figura 4.19 se prezintă variația componentelor accelerației punctului C2 corespunzator pozițiilor manivelei în timpul unei rotații complete.
Coordonatele ce caracterizează poziția punctului C’2 din fig. 4.2 sunt:
(4.92
(4.93)
Prin derivarea relațiilor (4.92) si (4.93) se obțin componentele vitezei punctului C’2:
(4.94)
(4.95)
Prin derivarea relațiilor (4.94) si (4.95) se obțin componentele accelerației punctului C’2:
(4.96)
(4.97)
Parametrii centrelor de greutate ale elementelor mecanismului cu culisă
Ținând cont de calculele anterioare, parametrii centrului de greutate al manivelei, elementul 1 în fig. 4.2, sunt:
(4.98)
(4.99)
(4.100)
(4.101)
(4.102)
(4.103)
(4.104)
Ținând cont de calculele anterioare, parametrii centrului de greutate al balansierului, elementul 3 în fig.4.2, sunt:
(4.105)
Notăm : (4.106)
(4.107)
(4.108)
(4.109)
(4.110)
(4.111)
(4.112)
Ținând cont de calculele anterioare, parametrii centrului de greutate al elementului 4 din fig.4.2, sunt:
(4.113)
(4.114)
(4.115)
(4.116)
(4.117)
(4.118)
(4.119)
Ținând cont de calculele anterioare, parametrii centrului de greutate al elementului 5 din fig.4.2, sunt:
(4.120)
(4.121)
(4.122)
(4.123)
(4.124)
(4.125)
(4.126)
Calculul și variația momentului de acționare pentru mecanismul cu culisa
Parametrii centrelor de greutate ale elementelor ne folosesc pentru calculul momentelor de inerție mecanice precum și a momentului de acționare.[50,96,107,113] Calculăm pentru fiecare element momentul de inerție mecanic față de axa ce trece prin centrul de greutate.
Elementele pot fi considerate bare, plăci dreptunghiulare sau blocuri, pentru care momentul se calculeaza cu formulele [50,96,107,113]
, unde: m = masa elementului, l = lungimea barei sau a placii (4.127)
, unde: m = masa element, a,b = lungimea, latimea blocului (4.128)
Aplicând formulele (4.127), (4.128) și tinând cont de caracteristicile elementelor mecanismului (masă, formă, dimensiuni) rezultă următoarele momente de inerție mecanice:
[kg m2]
[kg m2]
[kg m2]
[kg m2] (4.129)
Considerăm forța de tăiere: FT1=174 N
(4.130)
Ținând cont de viteza și accelerația fiecărui centru de greutate corespunzator fiecărui element, precum și de relațiile (4.129), (4.130) se calculează momentul de acționare al mecanismului pentru fiecare poziție i a manivelei:
(4.131)
În fig. 4.20 se prezintă variația momentului pentru toate pozițiile i ale manivelei, care corespund unei rotații complete a acesteia. S-a considerat grosimea tăișului de 150μm si rezistența la forfecare 0,4·107Pa. Forța de tăiere este 174 N.
Se calculează momentul mediu de acționare:
[kg m2 s-2] (4.132)
4.2 ANALIZA CINEMATICA A MECANISMULUI PATRULATER
In vederea optimizării procesului de tăiere a fost analizat un mecanism de acționare patrulater ce are configurația din figura 4.21.
Pentru acest mecanism se studiază mișcarea punctelor sale de referință, în funcție de pozițiile manivelei, atunci când aceasta realizează o rotație completă [17, 50, 96]
Se consideră i=1…37, numărul de poziții ale mecanismului, cea inițială fiind pentru i=1. Pasul pentru fiecare poziție este: pas= 2π/36=0,1745329 rad. (4.133)
Se considera frecventa de rotatie a manivelei: n=60 s-1. (4.134)
Fig. 4.21. Mecanism de acționare patrulater
Pentru poziția initiala, viteza unghiulară a manivelei este:
, rezulta ω1=6,283 rad s-1. (4.135)
Pentru mecanismul din fig. 4.21 se cunosc:
Lungimea manivelei: AB=0,045 m;
Pozitia lui A față de D transpusa prin: O1M=0,115 m si AM=0,150m;
Celelalte dimensiuni sunt identice cu ale mecanismului cu culisă.
Pentru ca noul mecanism să aibă aceeași mișcare ca cel cu culisă, se impune ca balansierul să execute aceeași mișcare ca in cazul mecanismului cu culisa, vezi rel. (4.30), (4.32), (4.33), (4.34).
Unghiul mediu al balansierului: αmed=0,938(rad)=53,7430,
Variatia unghiului balansierului: Δα= αmax-αmin=0,648(rad)=37,1280
Valoarea maxima : αmax=1,262(rad)=72,3240;
Valoarea minima : αmin=0,615(rad)=35,210;
Mișcarea balansierului din fig. 3.40 este caracterizată de unghiurile φ3.
φ3max=1800- αmin=144,820=2.528(rad) (4.136)
φ3min=1800- αmax=107,6930=1.88(rad) (4.137)
(Unghiurile φ3 sunt aceleași cu cele de la mecanismul cu culisă, fiind mai mici cu 1800 deoarece sunt situate in cadranul II).
Pentru mecanismul din fig. 4.21. impunem poziția reazemului balansierului (O1≡D) față de A≡O’, noua origine, prin: xO1 si yO1.Trebuie să determinam lungimile barelor BC si CO1. (Celelalte bare au aceeași lungime ca în cazul mecanismului cu culisă.)
Pentru a determina lungimile necunoscute ale barelor mecanismului patrulater, consideram pozițiile extreme din funcționarea acestuia, adica poziția cea mai ridicată, respectiv poziția cea mai coborâtă a cuțitului. In figura 4.22 se prezintă pozițiile limită ale balansierului, unde considerăm O1≡D.
Notăm cu B1C1 segmentul BC pentru poziția în care se află în prelungirea manivelei
Notăm cu B2C2 segmentul BC pentru poziția în care se află suprapus peste manivelă.
Notăm:
x1=BC=B1C1=B2C2; (4.138)
x2= CO1=CD=C1D=C2D (4.139)
AC1=AB1+B1C1=AB+x1 (4.140)
AC2= B2C2 -AB2=x1-AB (4.141
(4.142)
Notăm și calculăm:
, deci (rad) (4.143)
(rad) (4.144)
Pentru pozițiile extreme ale mecanismului și tinând cont de relațiile (4.136), (4.137) și (4.141) rezultă:
(4.145)
(4.146)
Din relațiile (4.145) și (4.146) rezultă:
(4.147)
(4.148)
Pentru fiecare din cele două poziții extreme ale barelor, implicit ale balansierului, se aplică teorema lui Pitagora generalizată în ∆AC1D si ∆AC2D. Ținând cont de rel. (4.145), (4.146), (4.147), (4.148) rezultă sistemul:
(4.149)
Soluțiile sistemului sunt:
x1=0,27 deci BC=0,270 m (4.150)
x2=0,202 deci CO1=CD=0,202 m (4.151)
Masele elementelor mecanismului sunt:
M1= 1,1067 kg
M2=1,1 kg
M3=1,9 kg
M4=1,8704 kg.
M5=0,9725 kg
Fig.4.22. Pozițiile limită ale balansierului
In fig. 4.22 din rel.(4.145) și (4.146) rezultă:
xO2=-0,140;m (4.152)
yO2= yO1=-0,115m (4.153)
Se analizează pozițiile punctelor reprezentative ale mecanismului din figura 4.21 în funcție de pozițiile i ale manivelei, la o rotație completă a acesteia.
Deoarece punctele O1 și O2 sunt fixe, rezultă că vitezele și accelerațiile acestora sunt nule:
(4.154)
Parametrii punctelor de referință ale mecanismului patrulater
Ceea ce s-a calculat și s-a stabilit anterior, referitor la lungimile barelor mecanismului patrulater, precum și la pozițiile balansierului, se verifică în această analiză.
Parametrii punctului B
Unghiul inițial al manivelei este φ0 =π. Unghiul manivelei pentru fiecare poziție i este dat de relatia:
(4.155)
Coordonatele punctului B pentru cele 37 de pozitii i ale manivelei sunt:
(4.156)
Componentele vitezei punctului B pentru cele 37 de pozitii i ale manivelei se obțin prin derivarea în raport cu timpul a rel. (4.156):
(4.157)
Componentele accelerației punctului B pentru cele 37 de pozitii i ale manivelei se obțin prin derivarea în raport cu timpul a rel. (4.157):
(4.158)
Din ∆ABC: (4.159)
Dacă unghiul B=900, rezultă AB2+BC2=AC2 (4.160)
Din ∆ACO1: (4.161)
Notăm:
(4.162)
(4.163)
(4.164)
(4.165)
(4.166)
Utilizand relatiile (4.161), (4.162), (4.163), (4.164), (4.165), (4.166), din Anexa 2 rezultă:
(4.167)
(4.168)
Din relațiile (4.167) și (4.168) rezultă:
(4.169)
Din figura 4.21, din rezultă:
(4.170)
(4.171)
Din relațiile (4.162), (4.163), (4.170), si (4.171) rezultă:
(4.172)
(4.173)
Din relațiile (4.172) și (4.173) rezultă:
(4.174)
Unghiul barei BC se definește:
(4.175)
În fig. 4.23 și 4.24 se prezintă variația unghiului barei BC și a unghiului de oscilație a balansierului, în funcție de pozițiile i ale manivelei.
Valorile limită ale unghiului de oscilație a balansierului sunt (Anexa3):
(rad) (4.176)
(rad) (4.177)
Verificăm dacă balansieul din mecanismul echivalent respectă intervalul de oscilație și poziția medie. Astfel notăm unghiurile de înclinare ale balansierului față de orizontală:
(4.178)
Din relatiil (4.176), (4.177), (4.178) rezultă:
(4.179)
(4.180)
si (4.181)
Balansierul are aceeași mișcare ca în mecanismul cu culisă.
Notăm:
(4.182)
(4.183)
Pentru a determina vitezele unghiulare ale barei BC și balansierului derivăm în raport cu timpul relațiile (4.170) și (4.171), ținând cont de notațiile (4.182) și (4.183) rezultă sistemul:
(4.184)
Sistemul (4.184) este un sistem de ecuații liniare ce se rezolvă cu regula lui Cramer, pentru care facem următoarele notații:
(4.185)
Utilizand notatiile (4.185) în sistemul (4.184) rezultă determinantul sistemului:
(4.186)
Soluțiile sistemului vor fi:
(4.187)
(4.188)
Notam: (4.189)
(4.190)
Pentru a determina accelerațiile unghiulare ale barei BC și ale balansierului, derivăm în raport cu timpul sistemul (4.184). Ținând cont de notațiile (4.189) și (4.190) rezultă sistemul:
(4.191)
În sistemul (4.191) notăm:
(4.192)
(4.193)
Soluțiile sistemului (4.191) se determină aplicând regula lui Cramer. Înlocuind rel. (4.185), (4.186), (4.192), (4.193) rezultă:
(4.194)
(4.195)
În fig. 4.25 și fig. 4.26 se prezintă variația vitezelor unghiulare ω2i și ω3i, respectiv variația accelerațiilor unghiulare ε2i și ε3i la o rotație completă a manivelei.
Parametrii punctului C
Coordonatele punctului C pentru cele 37 de poziții ale manivelei sunt date de:
(4.196)
(4.197)
Componentele vitezei punctului C se obțin prin derivarea în raport cu timpul a rel. (4.196) și (4.197):
(4.198)
(4.199)
Componentele accelerației punctului C se obțin prin derivarea în raport cu timpul a rel. (4.198) si (4.199):
(4.200)
(4.201)
In fig.4.27, 4.28, 4.29 se prezintă variația coordonatelor, a vitezelor și a accelerațiilor punctului C în funcție de poziția manivelei.
Parametrii punctului C1
Din fig.4.27. poziția punctului C1 față de originea O(0,0) este dată de:
(4.202)
(4.203)
In timpul funcționării mecanismului yC1max=-0,2333m, yC1min=-0,3104m, deci ΔyC1=0,0771m.
Prin derivarea în raport cu timpul a relațiilor (4.202) și (4.203) se obțin componentele vitezei punctului C1:
(4.204)
(4.205)
Prin derivarea în raport cu timpul a relațiilor (4.204) si (4.205) se obțin componentele accelerației punctului C1:
(4.206)
(4.207)
În fig. 4.30 se prezintă variația coordonatelor punctului C1 în funcție de pozțiile i ale manivelei, la o rotație completă a acesteia.
În fig. 4.31 se prezintă variația componentelor vitezei punctului C1, corespunzător pozițiilor manivelei.
In fig. 4.32 se prezintă variația componentelor accelerației punctului C1, corespunzator pozițiilor manivelei.
Din fig. 4.21. se poate scrie ecuația vectorială:
(4.208)
Proiectând relația (4.208) pe axele Ox si Oy rezultă:
(4.209)
(4.210)
Din fig. 4.27 se poate scrie ecuația vectorială:
(4.211)
Ridicam la pătrat relația (4.211) și rezultă egalitatea:
(4.212)
Relația (4.212) în care se fac înlocuirile devine:
(4.213)
Notăm:
(4.214)
Din relațiile (4.209), (4.210), (4.211) și utilizând notațiile (4.214) rezultă:
(4.215)
(4.216)
Din relațiile (4.215), (4.216) rezultă:
(4.217)
Din fig. 4.21 și relația (4.211) se scrie ecuația vectorială:
(4.218)
Relația (4.218) se proiectează pe axele de coordonate rezultând:
(4.219)
Din sistemul (4.219) în care se utilizează notațiile (4.214) rezultă:
(4.220)
Din relațiile (4.220), rezultă:
(4.221)
(4.222)
Din relațiile (4.221), (4.222) rezultă:
(4.223)
In fig. 4.33. sunt prezentate în paralel variațiile în funcție de pozițiile manivelei, a unghiurilor φ3i, φ4i si φ5i . Acestea reprezintă unghiurile față de orizontală ale barelor port cuțit și a cuțitului ( φ4i ). In fig. 4.34 este reprezentată variația unghiului cuțitului.
Prin derivarea în funcție de timp a ecuațiilor sistemului (4.220) rezultă:
(4.224)
Unde:
(4.225)
(4.226)
Sistemul (4.224) este un sistem de ecuații liniare ce se rezolvă cu regula lui Cramer, unde notăm:
(4.227)
Utilizand notațiile (4.227) în sistemul (4.224) rezultă determinantul sistemului:
(4.228)
Din rel. (4.224), (4.227) si (4.228) rezultă soluțiile sistemului:
(4.229)
(4.230)
Se noteaza :
(4.231)
Pentru a determina acceleratiile unghiulare ale elementelor 4 si 5 din fig.4.21, se derivează în funcție de timp rel. (4.229), (4.230) și ținând cont de de notațiile (4.231) rezultă:
(4.232)
(4.233)
In figurile 4.35, 4.36, 4.37, 4.38 se prezintă variația vitezelor și accelerațiilor unghiulare ale elementelor 4 si 5 ale mecanismului din fig.4.21, in funcție de pozițiile i ale manivelei.
Coordonatele ce caracterizează poziția punctului C’1 din fig. 4.21 sunt:
(4.234)
(4.235)
Prin derivarea în raport cu timpul a relațiilor (4.234) și (4.235) se obțin componentele vitezei punctului C’1:
(4.236)
(4.237)
Prin derivarea în raport cu timpul a relațiilor (4.236) și (4.237) se obțin componentele accelerației punctului C’1:
(4.238)
(4.239)
Din fig.4.21 poziția punctului C2 față de originea O’(0,0) este dată de coordontele:
(4.240)
(4.241)
Prin derivarea relațiilor (4.240) si (4.241) se obțin componentele vitezei punctului C2:
(4.242)
(4.243)
Prin derivarea relațiilor (4.242) si (4.243) se obțin componentele accelerației punctului C2:
(4.244)
(4.245)
In figurile 4.39 se prezintă variația coordonatelor punctului C2 corespunzator pozițiilor manivelei , în timpul unei rotații complete.
In figurile 4.40 se prezintă variația componentelor vitezei punctului C2 corespunzător pozițiilor manivelei în timpul unei rotații complete.
In figurile 4.41 se prezintă variația componentelor accelerației punctului C2 corespunzător pozițiilor manivelei în timpul unei rotații complete .
Coordonatele ce caracterizeaza poziția punctului C’2 din fig. 4.21 sunt:
(4.246)
(4.247)
Prin derivarea relațiilor (4.246) și (4.247) în raport cu timpul se obțin componentele vitezei punctului C’2:
(4.248)
(4.249)
Prin derivarea relatiilor (4.248) și (4.249) în raport cu timpul se obțin componentele accelerației punctului C’2:
(4.250)
(4.251)
Parametrii centrelor de greutate ale elementelor mecanismului patrulater
Pentru determinarea parametrilor centrelor de greutate ale elementelor mecanismului din figura fig.4.21 se utilizează calculele anterioare și parametrii punctelor de referință.
Parametrii punctului G1
(4.252)
(4.253)
(4.254)
(4.255)
(4.256)
(4.257)
(4.258)
Parametrii punctului G2
(4.259)
(4.260)
(4.261)
(4.262)
(4.263)
(4.264)
(4.265)
In figurile 4.42 și 4.43 sunt prezentate variațiile coordonatelor centrului de greutate al elementului.
Parametrii punctului G3
(4.266)
(4.267)
(4.268)
(4.269)
(4.270)
(4.271)
(4.272)
(4.273)
In figurile 4.44 și 4.45 sunt prezentate variațiile coordonatelor centrului de greutate al balansierului, precum și traiectoria lui la o rotație completă a manivelei.
Ținând cont de calculele anterioare, parametrii centrului de greutate al elementului 4 din fig.4.21., sunt:
(4.274)
(4.275)
(4.276)
(4.277)
(4.278)
(4.279)
(4.280)
Ținând cont de calculele anterioare, parametrii centrului de greutate al elementului 5 din fig.4.21, sunt:
(4.281)
(4.282)
(4.283)
(4.284)
(4.285)
(4.286)
(4.287)
Calculul și variația momentului de acționare pentru mecanismul patrulater
Parametrii centrelor de greutate ale elementelor ne folosesc pentru calculul momentelor de inerție mecanice precum și a momentului de acționare.[50,96,107,118]
Calculăm pentru fiecare element momentul de inerție mecanic față de axa ce trece prin centrul de greutate. Elementele pot fi considerate bare, plăci dreptunghiulare sau blocuri, Aplicand formulele (4.127), (4.128) și ținând cont de caracteristicile elementelor mecanismului (masa, formă, dimensiuni) rezultă următoarele momente de inerție mecanice:
[kg m2]
[kg m2]
[kg m2]
[kg m2] (4.288)
Consideram forța: FT1=100 N, ca in rel. (4.130)
(4.289)
Ținând cont de viteza și accelerația fiecarui centru corespunzator fiecarui element, precum și de rel. (4.288), (4.289) se calculează momentul de acționare al mecanismului pentru fiecare poziție i a manivelei:
(4.290)
In fig. 4.46 se prezintă variația momentului de acționare pentru toate pozițiile i ale manivelei, care corespund unei rotații complete a acesteia.
Se calculează momentul mediu de acționare:
[kg m2 s-2] (4.291)
Concluzii
Mecanismul patrulater de actionare a cuțitului echipamentului de tocare are o construcție mai simplă și mai fiabilă, dar are dezavantajul de a fi mai puțin compact decât mecanismul cu culisă.
Analizând pozițiile, vitezele si accelerațiile punctelor de pe tăișul cuțitului se constată următoarele:
Variațiile vitezelor punctelor C1 și respectiv C2 pentru cele două mecanisme de acționare sunt foarte apropiate fig. 4.47. si fig. 4.48.
Variațiile accelerațiilor punctelor C1 și respectiv C2 pentru cele două mecanisme sunt diferite. Valorile extreme sunt apropiate (fig.4.49) pentru punctul C1, dar pentru punctul C2, acestea sunt mai mari (fig. 4.50) pentru mecanismul cu culisă.
Variația accelerației unghiulare a cuțitului în cazul celor două mecanisme de acționare este prezentată in fig.4.51.
Se observă ca acceleratiile unghiulare înregistraza valori maxime (în valoare absolută) la începutul și la sfârșitul unei rotații a manivelei. Accelerația unghiulară înregistrază o valoare mai mare la începutul rotației manivelei pentru mecanismul cu culisă, în timp ce la mecanismul patrulater se înregistrează o valoare mai mare (în valoare absolută) la finalul rotației.
Variația momentului de acționare a cuțitului aparatului de tocare, pentru aceeași valoare a forței de tăiere este prezentată in fig. 4.52.
Din analiza celor două mecanisme de acționare a aparatelor de tocare a plantelor medicinale și aromatice, se recomandă utilizarea mecanismului patrulater care este mai sigur în funcționare, ușor de întreținut și asigură aceeași parametrii funcționali ca și mecanismul cu culisă. Se recomandă mecanismul cu culisă în cazul unor echipamente de tocare cu dimensiuni de gabarit mai mici.
CAPITOLUL 5
CERCETĂRI EXPERIMENTALE PRIVIND RECOLTAREA MECANIZATĂ A INFLORESCENȚELOR DE MUȘEȚEL ȘI TOCAREA PLANTELOR MEDICINALE
5.1. CERCETĂRI EXPERIMENTALE PRIVIND RECOLTAREA MECANIZATĂ A INFLORESCENȚELOR DE MUȘEȚEL
5.1.1. Obiectivele experimentărilor
Așa cum am afirmat anterior, mușețelul (Matricaria chamomilla L.) reprezintă una dintre cele mai cunoscute și utilizate plante medicinale, fiind folosit încă din antichitate. Este cultivat pentru florile sale care conțin 0,5-1,5% ulei volatil, bogat în azulene, flavonoide și cumarine [30,48,59,60,98,99,115]. Uleiul proaspăt obținut este de culoare albastră, cu gust amărui și miros caracteristic. Conținutul de ulei volatil al inflorescențelor de mușețel variază de la o țară la alta, de la un soi la altul. [21,60,101]
Recoltarea reprezintă punctul cheie în procesul de producție, avand un impact major asupra cantității și mai ales asupra calității produsului [7] Producția la scară largă a mușețelului poate fi realizată, numai prin mecanizarea procesul de recoltare, utilizand echipamente dotate cu diverse tipuri de culegătoare [45,82] Indiferent de tipul constructiv al culegătorului de inflorescențe (tambur sau transportor) acestea sunt dotate cu organe active tip pieptăn [12,82]
Experimentările au avut următoarele obiective:
determinarea condițiilor de lucru la încercări:
determinarea indicilor calitativi de lucru;
determinarea indicilor energetici;
determinarea unor indicilor de exploatare.
5.1.2. Metodologia de experimentare
Organele active, care în procesul de recoltare trebuie să realizeze o raclare a plantelor de jos în sus, detașarea inflorescențelor de tulpini și captarea lor în momentul desprinderii, pentru a fi colectate centralizat, sunt de tip piepteni răzuitori, montați pe o bandă transportoare din pânză cauciucată.S-au executat și încercat mai multe tipuri de piepteni răzuitori cu dinți drepți (fig. 5.1 a) și cu dinți curbați (fig.5.1 b). La ambele tipuri de piepteni golul dintre dinți are forma agreată a unui "U" rotunjit, raza de racordare fiind egală cu jumătatea distanței dintre dinți (d/2).[30]
Notațiile utilizate în figura 5.1 și în tabelul 5.1, unde se prezintă caracteristicile dimensionale ale pieptenilor, au următoarele semnificații: d – distanța între doi dinți consecutivi; p – pasul dinților; L – lungimea dintilor; b – lățimea dinților; R – raza de curbură a pieptenilor cu dinți curbati. Dimensiunile m si n se pot exprima și calcula în funcție de raza R.
Pentru identificarea diferitelor tipuri de organe active s-au utilizat următoarele notații:
a) piepteni cu dinti drepti- M1; N1;O1; S1;T1;V1;
b) piepteni cu dinti curbati- M2; N2;O2; S2; T2; V2. [64,65,66]
In tabelul 5.1 sunt prezentate caracteristicile dimensionale ale tipurilor de organe active utilizate la experimentari .[ 64,65,66]
Tabel 5.1 Caracteristicile dimensionale ale organelor active tip pieptăn
Pentru a putea fi mai ușor comparate variantele dimensionale sunt prezentate perechi pentru dimensiunile comune (varianta cu dinți drepți, urmată de cea cu dinți curbi). Primele 6 variante au distanta între dinți d=6mm, celelalte au distanța d=4mm. S-au executat 12 tipuri de elemente active, interschimbabile, executate din tablă având grosimea de 2mm, ce se montează ca organe de detașare a inflorescențelor de tulpini, în suporții lor de pe banda culegătorului. Montajul s-a realizat cu elemente de asamblare demontabile (șuruburi M6x20, piulițe și șaibe corespunzătoare).
Subansamblul de bază, pentru mașinile de recoltat mușețel (fig.5.2), este reprezentat de sistemul de recoltare (fig. 5.3). Acesta are rolul funcțional de a detașa florile de tulpini și de a le introduce în fluxul tehnologic al mașinii.
Principalele elemente care alcătuiesc sistemul de recoltare al unei mașini de recoltat mușețel (fig. 5.3), sunt următoarele : 1- cadru suport; 2 – culegător tip transportor; 3 piepteni răzuitori; 4 – perie cilindrică; 5 – sistem de captare a inflorescențelor; 6 – suport sprijin; 7 – transmisie mecanică; 8 – limitator de înăltime de lucru; 9 – apăratoare frontală. [64,66]
In procesul de lucru pieptenii realizează o mișcare plan paralelă, ce rezultă din suprapunerea mișcării de rotație a benzii culegătorului peste mișcarea de translație dată de deplasarea agregatului. Astfel se asigură o traiectorie cicloidală pentru fiecare punct de pe organele de smulgere. Aceste puncte sunt caracterizate de un vector de poziție față de centrul de rotație [12,64,66,82].
Acțiunea pieptenilor răzuitori cuprinde etajele florale care se recoltează în funcție de inălțimea de lucru stabilită. Acest tip de sistem de recoltare cu culegator tip transportor cu piepteni răzuitori este destinat mașinilor de recoltat inflorescențe de mușețel cu o capacitate de lucru mai scăzută, comparativ cu noile soluții avansate din domeniu, cum ar fi combinele autopropulsate pentru recoltarea mușețelului, ce au o productivitate ridicată [7,8,29,31].
Sistemul mecanic de recoltare a fost conceput și realizat ca un subansamblu modulat, cu elemente tipizate, facând parte din alcătuirea masinii de recoltat musetel MRM-2, a cărei schemă constructivă și principalele subansambluri sunt prezentate în figura 5.4, unde:
1. Cadru suport (cu proțap și sistem de rulare cu pneuri);
2. Sistemul de recoltare a inflorescențelor;
3. Transportor colector cu banda și racleți;
4.Transmisie mecanică;
5. Buncăr;
6. Instalație hidraulică.
Fig.5.3 Schema constructivă a mașinii de recoltat mușețel MRM-2
Mașina de recoltat mușețel este tractată și lucrează dezaxat față de tractor, fiind prevazută cu transmisie mecanică. Culegătorul se deplasează pe direcția rândurilor de plante, cu pieptenii răzuitori în acțiune. Aceștia execută pieptănarea plantelor de jos în sus, ce are ca efect detașarea inflorescențelor de tulpini.
Inflorescențele de mușețel colectate de sistemul de recoltare sunt apoi preluate de un transportor, pentru a fi deversate în buncărul mașinii. Descărcarea acestuia se face la nivelul solului, prin rabaterea unui perete mobil, sub acțiunea unui cilindru hidraulic.
Încercarile experimentale s-au efectuat conform unor metodologii sau proceduri de încercare proprii, în care sunt specificate:
aparatele de măsură si control ce se utilizează pentru testări;
standardele, normativele si reglementările după care se efectuează testările.
In vederea executarii încercărilor s-au efectuat toate operațiile de verificare, reglare și întreținere tehnică a mașinii, conform instrucțiunilor înscrise în proiectul de carte tehnică.
5.1.3. Determinarea condițiilor de lucru la încercări
Pentru determinarea condițiilor de lucru la încercările în câmp s-au avut în vedere următorii factori:
caracteristicile culturii;
înalțimea de recoltare;
lățimea de lucru (recoltare);
regimul cinematic al organelor active.
Caracteristicilor unei culturi de mușețel aflată în faza de recoltare se exprimă prin:
– numărul de plante [buc./m2];
– numărul de buruieni [buc./m2];
– gradul îmburuienare [%]
– numărul de flori mature [buc/m2];
– numărul de boboci (neinfloriți) [buc./m2];
– gradul de maturitate al culturii [%];
– producția de inflorescente proaspete la hectar [kg/ha];
– masa a 100 de flori [g];
– diametrul mediu al inflorescentelor[mm];
– înălțimea la care se găsesc florile pe plante [mm]( înălțimea minimă și înălțimea maximă)
Pe lângă acestea se mai pot exprima:
– gradul îmburuienare reprezintă raportul exprimat procentual intre numărul de buruieni si numărul de plante de mușțel , pe o unitate de suprafata;
– gradul de maturitate cultură reprezintă raportul exprimat procentual intre numărul de flori mature și numărul total de flori (mature + boboci), pe o unitate de suprafață.
Determinările s-au efectuat aruncănd la întâmplare rama metrică în cultura de mușețel, s-au luat câte trei probe, calculându-se o valoare medie pentru fiecare.
Inălțimea de recoltare s-a determinat în funcție de caracteristicile culturii și de posibilitățile de reglare ale mașinii de recoltat mușețel, prin stabilirea valoarii minime și maxime pentru înălțimea de recoltare, corespunzătoare recoltării joase și celei înalte.
Lățimea de lucru s-a calculat după determinarea vitezei de lucru. S-au efectuat trei masurători ale lățimii de lucru pentru fiecare lungime jalonată, dupa trecerea mașinii de recoltat mușețel. Lățimea de lucru finală reprezinta media, acestor viteze medii.
Regimul cinematic al organelor active s-a stabilit în funcție de caracteristiicile tehnice ale mașinii de recoltat mușețel.
Experimentările s-au efectuat intr-o cultură de mușețel din cadrul fostei SCPMA Fundulea, jud Calarași. (aprox. 12 ha), ale cărei caracteristici sunt prezentate în tabelul 5.2.
Tabel 5.2 Caracteristicile culturii de mușețel
În urma determinării caracteristicilor culturii și a analizei posibilităților de reglare ale mașinii de recoltat mușețel MRM-2, s-a stabilit ca aceasta să execute recoltarea joasă la inălțimea de H=0,300m și respectiv recoltarea înaltă la înălțimea de H=0,450mm. Lățimea medie de lucru determinată pentru mașina de recoltat mușețel a fost B=2m.
Prin utilizarea unor roți de lant interschimbabile, cu număr diferit de dinti (Z1=12; Z2=21; Z3=29) s-a obținut modificarea raportului de transmisie a mișcării la culegător și implicit obținerea unor viteze liniare diferite ( vb= 0.52; 0.76; 1.08 m/s) ale benzii, pe care au fost montate pe rând variantele de organe active (piepteni răzuitori) descrise anterior. Viteza periferică a pieptenilor se considera ca fiind egala cu viteza benzii.
Experimentările au fost realizate variind viteza de lucru, pentru fiecare din tipodimensiunile organelor active, pentru fiecare viteză liniară a benzii (vb) în cazul recoltării la o înălțime de lucru H=0,300 m precum și în cazul unei înălțimi de lucru H=0,450 m.
5.1.4.Determinarea indicilor calitativi de lucru
Pentru evaluarea calității procesului de recoltare și implicit a valorii produsului recoltat
s-au determinat:
Gradul de recoltare a inflorescențelor se exprimă procentual (%) și se definește ca fiind raportul dintre cantitatea (numărul) de flori detașate de tulpini în procesul de recoltare și cantitatea (numărul) de flori existente pe plante înainte de recoltare.
Conținutul de inflorescențe ,,calitate înaltă’’ se exprimă procentual (%) și se definește ca fiind raportul procentual dintre cantitatea (masa) de flori de mușețel de calitate extra și cantitatea (masa) totală de flori a probei de analizat. Cele mai de preț și mai valoroase în substanțe active sunt florile de “calitatea înaltă”, reprezentată doar de flori complete, fără peduncul sau cu lungimea pedunculului< 10 mm.
Gradul de vătămare a inflorescențelor de mușețel recoltate se exprimă procentual (%) și se definește ca fiind raportul dintre cantitatea (masa) de flori vătămate în procesul de recoltare și cantitatea (masa) totală de flori a probei prelevată pentru analiză. Florile vătămate sunt acele flori care au fost strivite sau secționate în procesul de recoltare.
Puritatea produsului recoltat se exprimă procentual (%) și se definește ca fiind participația fracțiunii florilor fără peduncul sau cu pedunculul ≤ 30mm, la proba de material analizată din buncăr.
Pierderile de inflorescene pe sol se exprima procentual (%) și se definesc ca fiind raportul dintre numărul florilor cazute pe sol și numărul florilor detașate de tulpini pe unitatea de suprafață recoltată.
Modul de lucru
Tipurile de organe active s-au montat pe rând în suporții de pe banda culegătorului.
Pentru fiecare tip de organ de lucru s-au stabilit condițiile de lucru la încercări ( viteza de lucru, inălțimea de recoltare, regimul cinematic al organelor active ce se referă la viteza liniară a benzii culegătorului). Pentru un anumit tip de pieptăn, pentru fiecare regim cinematic, experimentele s-au realizat cu fiecare din vitezele de lucru, la o înălțime de recoltare joasă și respectiv înaltă.
Pentru fiecare organ de lucru s-a jalonat o suprafață de lucru de lungime de aprox. 100m și de aprox. 2m lățime. Pe aceasta suprafață s-a aruncat rama metrică la intâmplare, în trei locuri (cam pe zona de mijloc) și s-au delimitat 3 suprafețe de 1m2. S-au numărat florile de pe fiecare suprafață delimitată. Mașina a inceput operația de recoltare cu buncărul gol. Dupa ce mașina a recoltat musețelul de pe intreaga suprafață jalonață, s-au numărat florile nerecoltate și cele căzute pe sol de pe fiecare din suprafețele delimitate. S-a exprimat gradul de recoltare și respectiv rata pierderilor pe sol, ca medie a trei determinări.
Din buncar s-au prelevat aleator trei probe de inflorescențe recoltate, a câte 200g.
Din fiecare proba s-au ales toate florile (vătămate, secționate, nevătămate, fără peduncul, cu peduncul de diferite lungimi), apoi s-au cântărit.
Din cantitatea totală de flori a fiecarei probe s-au ales separat cele cu peduncul ≤10mm și cele vătămate și s-au cântărit. S-a exprimat conținutul de flori de calitate înaltă și respectiv gradul de vătămare, ca medie a trei determinări.
Din cantitatea de flori rămase a fiecarei probe s-au ales cele cu pedunculul cuprins între 10 si 30 mm (10<pedunculul ≤30mm), care se adauga la cantitatea de flori de calitate înaltă împreună cu cele vătămate, selectate anterior din fiecare probă. S-a calculat puritatea raportând aceasta cantitate de flori (vătamate+cele cu pedunculul≤30mm) la masa inițială a probei prelevate (200g). Dupa fiecare experiment buncărul a fost golit.
În fig. 5.5 este prezentată cultura de mușețel în diverse stadii de vegetație.
In fig, 5.6 și fig.5.7 se prezinta aspecte din timpul experimentarilor.
Indici calitativi de lucru
Gradul de recoltare a inflorescențelor determinat experimental este prezentat în tabelul 5.3.
Pe baza valorilor din tabelul 5.3, obținute la experimentari, s-au trasat grafice sub forma unor histograme pentru a evidenția variația gradului de recoltare pentru fiecare tip de organ activ, în funcție de viteza de lucru, viteza periferică a pieptenilor și înălțimea de recoltare.[64,66]
Tabel 5.3 Gradul de recoltare a inflorescențelor
In figura 5.8 este prezentată variația gradului de recoltare pentru fiecare tipodimensiune, pentru viteze de lucru diferite, (v=0,5; 0,76; 1,04; 1,22 km/h) corespunzător unei viteze liniare a benzii vb = 0,52 ms-1 ce rămâne constantă pentru fiecare caz. Valorile obținute pentru înălțimi diferite de lucru (H=0,300m și H=0,450m) sunt prezentate în paralel, pentru a putea fi comparate cu ușurință.
În figura 5.9 este prezentată variația gradului de recoltare a înflorescențelor pentru o viteză liniară a benzii vb = 0,76 ms-1, în funcție de aceleași elemente ca în figura anterioară
În figura 5.10 este prezentată variația gradului de recoltare pentru o viteză liniară a benzii vb = 1,08 ms-1, în aceleași condiții ca în figurile anterioare.
Conținutul de inflorescențe de calitate înaltă determinat experimental este prezentat în tabelul 5.4.
Tabel 5.4 Conținutul de inflorescențe calitate înaltă
Pe baza valorilor din tabelul 5.4, obținute la experimentări, s-au trasat grafice sub forma unor histograme pentru a evidenția variația conținutului de inflorescențe ,,calitate înaltă’’ obținută pentru fiecare tip de organ activ, în funcție de viteza de lucru, viteza periferică a pieptenilor și înălțimea de recoltare.[65,66]
In figura 5.11 este prezentată variația conținutului de inflorescențe calitate înaltă pentru fiecare tipodimensiune, pentru viteze de lucru diferite (v=0.5; 0.76; 1.04; 1.22 km/h), corespunzător unei viteze liniare a benzii vb = 0,52 ms-1 ce rămâne constantă pentru fiecare caz.
In figura 5.12 este prezentată variația continutului de inflorescente calitate –înaltă pentru o viteza liniară a benzii vb = 0,76 ms-1, în funcție de aceleași elemente ca în figura anterioară.
In figura 5.13 este prezentată variația conținutului de inflorescențe calitate înaltă pentru o viteză liniară a benzii vb = 1,08 ms-1, în aceleași condiții ca în fig. 5.11 și 5.12.
Gradul de vătămare a inflorescențelor determinat la experimentări este prezentat în tabelul 5.5.
Tabel 5.5 Gradul de vătămare al inflorescențelor
Pe baza valorilor din tabelul 5.5, obținute la experimentări, s-au trasat grafice sub forma unor histograme pentru a evidenția variația gradului de vătămare obținută pentru fiecare tip de organ activ, în funcție de viteza de lucru, viteza periferică a pieptenilor și înălțimea de recoltare.[65,66]
In figura 5.14 este prezentată variația gradului de vatamare a inflorescențelor de mușețel recoltate pentru fiecare tipodimensiune, pentru viteze de lucru diferite (v=0,5; 0,76; 1.04; 1,22 km/h), corespunzător unei viteze liniare a benzii vb = 0,52 ms-1 ce rămâne constantă pentru fiecare caz. Valorile obținute pentru inălțimi diferite de lucru sunt prezentate în paralel, pentru a putea fi comparate mai ușor.
In figura 5.15 este prezentată variația gradului de vătămare a inflorescențelor de mușețel recoltate, pentru o viteză liniară a benzii vb = 0,76 ms-1, în funcție de aceleași elemente ca în figura anterioară.
In figura 5.16 este prezentată variația gradului de vătămare a inflorescențelor pentru o viteză liniară a benzii vb = 1,08 ms-1, în aceleași condiții ca in figurile 5.14 și 5.15.
Puritatea produsului recoltat determinată la experimentări este prezentată în în tabelul 5.6
Tabel 5.6 Puritatea produsului recoltat
Pe baza valorilor din tabelul 5.6, obținute la experimentări, s-au trasat grafice sub forma unor histograme pentru a evidenția variația purității produsului obținut la recoltare, pentru fiecare tip de organ activ, în funcție de viteza de lucru, viteza periferică a pieptenilor și înălțimea de recoltare. [65]
In figura 5.17 este prezentată variația purității produsului recoltat pentru fiecare tipodimensiune, pentru viteze de lucru diferite (v=0,5; 0,76; 1,04; 1,22 km/h), corespunzător unei viteze liniare a benzii vb = 0,52 ms-1 ce ramâne constantă pentru fiecare caz.
In figura 5.18 este prezentată variația purității produsului obtinut la recoltare, pentru o viteza liniară a benzii vb = 0,76 ms-1, în funcție de aceleași elemente ca în figura anterioară.
In figura 5.19 este prezentată variația purității produsului obținut la recoltare pentru o viteză liniară a benzii vb = 1,08 ms-1, în aceleași condiții ca în figurile 17 și 18.
Pierderile de inflorescențe pe sol determinate experimental sunt prezentate în tabelul 5.7.
Tabel 5.7 Rata pierderilor de inflorescențe pe sol
– Pe baza valorilor din tabelul 5.7, obținute la experimentări, s-au trasat grafice sub forma unor histograme pentru a evidenția variația ratei pierderilor de inflorescențe pe sol în procesul de recoltare, pentru fiecare tip de organ activ, în funcție de viteza de lucru, viteza periferică a pieptenilor și înălțimea de recoltare.[65]
In figura 5.20 este prezentată rata pierderilor de inflorescențe pe sol pentru fiecare tipodimensiune de organ activ, pentru viteze de lucru diferite (v=0.5; 0.76; 1.04; 1.22 km/h), corespunzător unei viteze liniare a benzii vb = 0,52 ms-1, ce rămâne constantă pentru fiecare caz.
In figura 5.21 este prezentată variația ratei pierderilor de inflorescențe pe sol, pentru o viteză liniară a benzii vb = 0,76 ms-1, în funcție de aceleași elemente ca în figura anterioară.
In figura 5.22 este prezentată variația ratei pierderilor de inflorescențe pe sol pentru o viteză liniară a benzii vb = 1,08 ms-1, în aceleași condiții ca în figurile 5.20 și 5.21.
In timpul experimentărilor s-a observat că neuniformitatea de repartiție a plantelor pe sol conduce la creșterea pierderilor de inflorescențe la recoltare.
5.1.5. Determinarea indicilor energetici
Viteza de lucru la experimentari
Viteza de lucru s-a determinat prin probe funcționale. S-a cronometrat timpul necesar parcurgerii a 50m jalonați, recoltând inflorescențe de mușețel, apoi s-a raportat parcursul la timpul înregistrat. Vitezele de lucru corespund unor trepte de viteză ale tractorului. Pentru fiecare treaptă s-au facut trei determinări, viteza de lucru reprezentând media acestora.
Turatia prizei de putere a tractorului care acționeaza mașina de recoltat a fost determinată cu ajutorul tahometrului. Pentru fiecare turație s-au determinat: momentul la priză, forta de tracțiune Ft si foța de apăsare pe sol Fap. Momentul rezistent a fost determinat cu ajutorul unui traductor de moment.[117] Forța de tracțiune și forța de apăsare au fost determinate cu ajutorul barei de tracțiune-compresiune. Datele obținute au fost înregistrate utilizând un sistem de achiziții date tip DAP 2500.
În urma probelor executate, viteza de lucru poate avea următoarele valori: v=0,5; 0,76; 1,04; 1,22 km/h, corespunzatoare vitezelor din treapta I si II R/L ale tractorului L 445.
Pentru determinarea momentului rezistent la priză, a forței de tracțiune și a forței de apăsare pe sol au fost realizate determinări asistate, executate în timp real:
Proba 1 cuprinde determinările corespunzătoare unei turații la priză de n1=537 rot/min, sinteza variației acestora fiind prezentată în figura 5.23. Variațiile fiecareia dintre ele pentru Proba 1 sunt prezentata în Anexa 3 impreuna cu determinarile pentru Proba 2, corespunzătoare unei turații la priză de n2=519 rot/min.
Fig.5.23 Sinteza determinărilor efectuate pentru n1.
5.1.6 Determinarea indicilor de exploatare
Determinarea indicilor de exploatare s-a facut în aceleași condiții ca pentru determinarea indicilor calitativi de lucru. Pe baza fișelor de cronometrare s-a stabilit structura timpului de lucru și s-au determinat principalii coeficieți de folosire a timpului de lucru al schimbului, pe baza cărora s-au calculat indicii capacității de lucru.[65]
Încercările de exploatare s-au executat în aceeași cultură în care s-au determinat indicii calitativi de lucru. Pe baza cronometrărilor efectuate, s-a stabilit viteza medie de lucru v=0,94 kmh-1 și structura timpului de lucru. Apoi au fost calculați principalii coeficienți de folosire a timpului de lucru al schimbului prezentați în tabelul 5.8.
Tabel 5.8 Coeficienții de utilizare a timpului de lucru [65]
Valoarea coeficientului K4 ce caracterizează echipamentul din punct de vedere al siguranței tehnologice al organelor active și al siguranței tehnice de funcționare, a fost influențată la un moment dat nefavorabil de unele înfundări tehnologice produse la culegător și de deformările unor dinți ai pietenilor, datorate buruienilor din cultură.
Productivitatea agregatului de recoltare, ce a fost determinată în condițiile realizării unei viteze medii de deplasare în lucru v=0,94 km h-1 și a coeficienților de folosire a timpului de lucru al schimbului din tabelul 5.8, se prezintă, mai jos, în tabelul 5.9.[65]
Tabel 5.9 Capacitate de lucru [65]
5.2 CERCETĂRI EXPERIMENTALE PRIVIND PROCESUL DE TOCARE A PLANTELOR MEDICINALE ȘI AROMATICE
5.2.1. Prezentarea standului de încercări experimentale
Obiectivul încercărilor îl constituie determinarea ponderii diverselor sorturi obținute în urma procesului de tăiere, în funcție de o lungime teoretică prestabilită a tocăturii , pentru care a fost reglată mașina.
Pentru încercările experimentale s-a utilizat o tocătoare de plante medicinale și aromatice (fig. 5.32) care are rolul de a tăia materialul vegetal uscat sau proaspăt recoltat, la anumite dimensiuni prestabilite.[77]
Principalele subansambluri ce intră în alcătuirea echipamentului conform schemei constructive (fig.5.33) sunt descrise mai jos.
Cadrul echipat (1) este format din șasiu, ramă asambalată, cuțit fix asamblat, mecanism de acționare culisa, pe el montându-se toate celelalte subansambluri ale echipamentului. Șasiul este realizat din profile laminate din oțel inoxidabil, sudate, sprijinindu-se pe patru picioare reglabile pentru asigurarea orizontalității și a unei înățimi convenabile de lucru, la locul de utilizare.
Sistemul de transport și alimentare (2) asigură transportul și presarea materialului spre fereastra de tăiere. Este format dintr-un cadru pe care se montează transportorul cu bandă și un transportor de precompresiune care asigură transportul cât și presarea materialului. Deoarece cuțitul este de tip ghilotină, materialul trebuie presat, pentru o tăiere eficientă. Banda inferioară asigură transportul materialului, iar cea superioară asigură presarea acestuia cu ajutorul rolelor de apăsare și a sistemului de întindere.
Cuțitul mobil (3) este realizat din oțel inoxidabil. Este un cuțit tip ghilotină, care în timpul procesului de lucru are o mișcare plan paralelă.
Sistemul (4) care realizează reglajul distanței între cuțit și fereastra de alimentare în vederea realizării unei tăieri eficiente.
Ansamblu de acționare (5) cuprinde toate elementele prin care se realizează acționarea cuțitului și a benzilor transportoare, precum și corelația între mișcarea de avans a sistemului de transport și alimentare și respectiv, mișcarea cuțitului.
Instalația electrică (6) cuprinde motorul electric, tabloul de comandă și un sistem de senzori electromagnetici (7). Aceștia reprezintă elementele de siguranță, pentru ca echipamentul să poată fi pornit, doar în momentul în care sunt montate toate apărătorile.
Echipamentul mai are în alcătuire Racleta de curățare a cuțitului (8) și toate Apărătorile de proteție ( 9, 10, 11, 12) ce asigură închiderea cadrului și protecția utilizatorilor.
În cazul în care mașina este inclusă într-un flux tehnologic, ea poate fi dotată cu un Jgheab (13) ce asigura direcționarea materialului tăiat spre o bandă transportoare, ce permite alimentarea altor utilaje, cum ar fi o mașină de sortat sau un extractor.
În fig. 5.34 se prezintă cuțitul aparatului de tocare cu mecanismul de actionare, iar în fig.5.35 se prezintă schema mecanismului de acționare cu culisă.
Reglarea avansului materialului se realizează prin modificarea razei manivelei mecanismului de acționare.
Tamburii de antrenare ai celor două benzi transportoare sunt cuplați între ei printr-un tren de roți dințate. Una dintre acestea este antrenată intermitent prin intermediul unui cuplaj cilindric unisens și al unui sistem de pârghii articulate, care transformă mișcarea alternativă a balansierului în mișcare de rotație a cuplajului unisens. (fig.5.36)
Prin reglarea razei manivelei manetonului se reglează mărimea pasului de înaintare al benzilor transportoare.
În vederea punerii în funcțiune a mașinii de tăiat plante medicinale și aromatice este necesar să se efectueze următoarele operații care constau în:
verificarea și reglarea întinderii benzii transportoare;
verificarea rolelor și întinderea benzii superioare ce asigură presarea materialului;
verificarea integrității capacelor și apărătorilor de protecție.[73,76,77]
Plantele medicinale și aromatice proaspăt recoltate sau uscate, ce urmează a fi tăiate, trebuie curățate în prealabil de corpurile străine (materiale anorganice sau alte plante), precum și de părțile vătămate sau infestate conținute. [6,23,73,74,75]
Dupa aceasta pregătire, plantele sunt așezate manual pe bandă, astfel încât tulpinile să fie orientate pe direcția de mișcare a acesteia. Dacă este posibil, este indicat ca plantele să fie introduse la tocare sub formă de mănunchiuri, pentru a fi manevrate mai ușor și pentru realizarea unei tăieri eficiente.
Se stabilește avansul materialului, apoi se porneste masina și se începe procesul de tăiere. Alimentarea trebuie executată continuu, pentru ca între cele două benzi să fie suficient material pentru a fi presat, astfel încât procesul de tăiere să se desfașoare eficient [73,76,77].
5.2.2. Metodologia de experimentare
Metodica de încercare se referă la determinarea anumitor indici în funcție de lungimea de tăiere și cantitatea de material ce va fi prelucrată. Indicii ce se vor determina și verifica se referă la:
– umiditatea materialului
– indici calitativi de lucru (calitatea materialului tocat evidențiată prin distribuția pe site, după clase de dimensiuni);
– capacitatea de lucru a mașinii;
– indici energetici (consum specific de energie, putere consumată etc.).
Pentru început se stabilesc speciile de plante medicinale și aromatice ce vor fi tocate. Pentru a putea fi comparate, plantele trebuie să fie asemănătoare din punct de vedere al părților utile ce se recoltează (ex. herba ce presupune partea aeriană a plantei, compusă din tulpină, frunze și eventual flori).[26]
Pentru fiecare specie de plantă, din masa pregatită pentru încercări se prelevează cate trei probe pentru a se determina umiditatea. Valoarea finală este reprezentată de media umidităților celor trei probe.
Se stabilesc 3 (trei) dimensiuni ale tocăturii, care corespund avansului sistemului de alimentare al mașinii de tăiat.
Cantitatea de material vegetal în stare proaspătă sau uscată de masa (M) destinată tocării, este tocată și pentru fiecare valoare a avansului se determină timpul (t) de tocare a materialului. Masa fiind cunoscută se determină capacitatea de lucru, ce se exprimă ca fiind masa de material tăiată în unitatea de timp.[90]
[kg s-1] (5.1)
Determinarea calității mărunțirii materialului are ca scop evaluarea gradului de mărunțire a plantelor medicinale și se efectuează la fiecare lungime teoretică de tăiere, reglată inițial. Din materialul mărunțit, corespunzător fiecaruia dintre reglajele pasului benzii transportoare. se colectează 3 probe egale.
Gradul de mărunțire se determină prin metoda refuzurilor, utilizandu-se un sistem de separare pe site. Alegerea sitelor se face în funcție de dimensiuniea reglată a tocăturii. Pentru fiecare valoare a avansului se alege in primul rând o sită cu dimensiunea ochiului egală sau apropiată de acesta, dimensiunea ochiului fiecărei site fiind situată dimensional între alte două. Deci sistemul de separare va cuprinde 7 site, în urma procesului de cernere vor rezulta 8 fracții. Dupa separare se cântărește fiecare fracție. Operația se repetă pentru fiecare probă, calculându-se apoi media cantităților obținute pentru fiecare sort. Apoi, aceasta se raportează la masa inițială a probei, calculându-se astfel ponderea sortului corespunzător unei dimensiuni de sită, din masa totală tocată.
Energia electrică consumată, se calculează cu formula:[40,90,117]
[kWh] (5.2)
unde: Pabs – puterea absorbită de la rețea [kW];
t – timp de funcționare (s).
Se efectuează cel puțin 3 măsurători pentru aceeași probă.
Consumul specific de energie electrică se calculează cu formula:[ 40,90,117]
[kWh kg-1] (5.3)
Puterea consumată Pc la funcționarea în sarcină (când toacă plantele), Pg. puterea la mers în gol a utilajului (când nu se produce tăierea plantelor) se determină cu relațiile: [40,90,117]
[kW] (5.4)
[kW] (5.5)
[kW] (5.6)
Unde: ηtot este randamentul total;
Pabsg – puterea absorbită în gol.
Se efectueaza cel putin 3 măsuratori pentru aceeași probă.
Puterea utilă este necesară pentru determinarea momentului și a forței de tăiere.
Pentru încercări se folosesc aparate și instrumente de măsură verificate din punct de vedere metrologic, reglate sau etalonate în mod corespunzător.
Aparatele de măsura și control corespunzătoare experimentării echipamentului Tocătoare de plante medicinale și aromatice sunt prezentate în tabelul 5.10.
Tabel 5.10 Aparate de măsură și control
Pentru realizarea experimentărilor cu Mașina de tăiat plante medicinale și aromatice s-a utilizat material constituit din herba de la plante mature, provenind din flora spontană de: pelin (Artemisia absinthium L.), sunătoare (Hypericum perforatum L.) și coada șoricelului (Achillea millefolium L.). Plantele au fost uscate in mod natural, la umbră, în încăperi bine aerisite până când umiditățile lor au atins valorile prescrise pentru a putea fi depozitate [26,73,74,76,77]
Dimensiunea fragmentelor materialului vegetal constituit din plante medicinale și aromatice este impusă de monografiile individuale de produse vegetale sau cele de substanțe din Farmacopeea Romana [77,122].
5.2.3.Distribuția fragmentelor de Pelin obținute în procesul de tocare
S-a utilizat herba de pelin, având o umiditate de 13,27%. Aspectul materialului înainte de tăiere este prezentat în figurile 5.37 și 5.38.
Mașina a fost reglată ca lungimea de avans a materialului să fie pe rând de: 2 mm, 4mm si 6 mm. După ce materialul a fost tăiat, din fiecare cantitate, corespunzator fiecarei lungimi de avans, s-au prelevat cate 3 probe a cate 90 g fiecare.
Mașina a fost reglată ca lungimea de avans a materialului să fie pe rând de: 2 mm, 4mm si 6 mm. După ce materialul a fost tăiat, din fiecare cantitate, corespunzator fiecarei lungimi de avans, s-au prelevat cate 3 probe a cate 90 g fiecare.
Pentru a se determina distribuția fracțiilor obținute pentru cele trei reglaje ale mașinii, fiecare probă a fost separată în fracții utilizandu-se Sistemul de separare Retsch tip AS 200basic. Au fost alese de bază sitele cu dimensiunea ochiului de: 2mm, 4mm, 6.3mm. Așa cum am afirmat anterior fiecare dintre site trebuie să fie situată ca dimensiune între alte două, astfel pentru sitele sistemului de separare s-au ales dimensiunile: 1.6mm. 2mm, 3.15mm, 4mm, 5mm, 6.3mm, 8mm.
Pentru fiecare avans, fiecare din cele trei probe a fost introdusă în sistemul de separare, obtinandu-se 8 fracții (8 sorturi). Fracțiile obținute au fost cântărite, calculându-se ponderea medie a fiecarei fracții .
În figurile 5.39, 5.40, 5.41 se prezintă modul de distribuție pe site a materialului tăiat corespunzător lungimilor de avans considerate, respectiv: 2mm, 4mm și 6mm, , după ce materialul a fost separat utilizând sistemul de separare.
In tabelul 5.11 se prezintă rezultatele distribuției fragmentelor de pelin obținute în urma procesului de tocare pentru fiecare lungime teoretică de tocare (avans), la care a fost reglată mașina.
Tabel 5.11 Distribuția fragmentelor de pelin obținute în procesul de tocare
In fig. 5.42, 5.43, 5.44 s-a reprezentat grafic variația ponderilor medii ale fracțiilor pentru fiecare sort de material obținut pentru fiecare din cele trei avansuri (2, 4. 6 mm) prestabilite.
Din fig. 5.42 se observă că pentru reglajul avansului l=2 mm, s-a obținut o pondere acceptabilă a sorturilor, adică suma ponderilor sorturilor 1,2,3 reprezintă 59.66%, ponderea cea mai ridicată având-o sortul 1.
Din fig. 5.43 se observă că pentru reglajul avansului de l=4 mm, ponderea cea mai ridicată de 27.14% s-a obținut pentru sortul 5 (l<5). Sortul 1 avand și el o pondere ridicata.
Din fig. 5.44 se observă că pentru reglajul avansului l=6 mm s-au obținut pentru sortul 3 (5<l<6.3) și sortul 4 (4<l<5) ponderile cele ridicate de 24.02% și respectiv de 15.14%.
In figura 5.45 se prezintă comparativ distribuția pe sorturi pentru fiecare avans prestabilit.
Fig. 5.45 Distribuția fragmentelor corespunzătoare fiecarui avans
5.2.4. Distribuția fragmentelor de Sunătoare și Coada șoricelului obținute în procesul de tocare
La experimentari s-a mai utilizat și material vegetal constituit din herba de Coada șoricelului (Achillea millefolium L) și herba de Sunătoarea (Hypericum perforatum L), provenite din flora spontană. Plantele au fost uscate în mod natural ( fig 5.46; 5.47), la umbră, în încăperi bine aerisite până când au atins umiditățile de depozitare prescrise [26,87]. In momentul tocării herba de coada șoricelului a avut o umiditate de 10,21% iar cea de sunătoare a avut o umiditate de 7,89%. Aceasta umiditate scăzută se datorează temperaturilor foarte ridicate din perioada (iulie-august 2015) în care s-au efectuat experimentările.
Experimentarile au fost realizate pentru un avans al benzii, identic cu lungimea teoretica de tocare de: 2mm, 4mm, 6.5mm, 8mm. Din materialul mărunțit, pentru fiecare specie si corespunzător fiecăruia dintre reglajele pasului benzii transportoare s-au colectat 3 probe a câte 120 g. Pentru a se determina distribuția fracțiilor obținute pentru cele trei reglaje ale mașinii, fiecare probă a fost separată în fracții utilizându-se Sistemul de separare Retsch tip AS 200basic. Dimensiunile ochiului sitelor se aleg în funcție de valorile avansului benzii. Astfel pentru sitele sistemului de separare s-au ales dimensiunile: 0,5 mm. 1,6mm, 2mm, 4mm, 6.3mm, 8mm, 10mm. Pentru fiecare plantă timpul de separare a fost de 6 min, iar amplitudinea vibrațiilor sitemului de cernere a fost de 40mm pentru sunătoare și 60mm pentru coada șoricelului.
Pentru fiecare specie, corespunzător fiecărui avans, fiecare din cele trei probe a fost introdusă în sistemul de separare, obținându-se 8 fracții. Acestea au fost cântărite, calculându-se media maselor și ponderea sorturilor.
In tabelul 5.12 se prezintă distribuția sorturilor celor două plante tocate. Valorile din tabel reprezinta media celor trei probe colectate din materialul tocat obținut pentru fiecare reglaj al avansului, conform metodologiei.[77]
Tabel 5.12 Distributia sorturilor de plante tocate
In figurile 5.48, 5.49, 5.50, 5.51 sunt prezentate comparativ distribuțiile sorturilor pentru herba de coada șoricelului și sunătoare obținute prin tocare, pentru fiecare lungime teoretică de tăiere, pentru care s-a făcut reglajul. Ponderea fiecarui sort reprezintă gradul de mărunțire al plantei.[77]
În fig. 5.48 se observă că ponderea cea mai ridicată pentru pentru fiecare dintre plante o are sortul 4 (2<l≤4), fiind urmat de sortul 2 (0.5<l≤1.6). Pentru aceste sorturi valorile înregistrate pentru sunătoare sunt mai ridicate, mai ales in cazul sortului 4, distributia pentru sunatoare apropiindu-se de 50%. Ponderea celorlalte sorturi este aproximativ asemănătoare și de valori apropiate, cele inregistrate pentru coada șoricelului fiind ceva mai ridicate. De asemenea se observa ca pentru sorturile 6, 7, 8 (l>6 mm) ponderea este redusă, sub 10% pentru ambele plante.
În fig. 5.49 se observă că ponderea cea mai ridicată pentru pentru fiecare dintre plante o are sortul 5 (4<l≤6) fiind urmat de sortul 2 (0.5<l≤1.6). În cazul sortului 5 valoarea înregistrată pentru sunătoare este ceva mai ridicată, decât cea pentru coada șoricelului, situîndu-se în jurul valorii de 50%. Pentru sunătoare toate celelalte sorturi au ponderi sub 10%. Pentru coada șoricelului distribuția ponderilor sorturilor este asemănătoare, ponderile înregistrând valori ușor mai ridicate. Excepție face sortul 4 (2<l≤4) care pentru coada șoricelului înregistrează o valoare peste 15%, în timp ce pentru sunătoare are o valoare sub 10%.
În fig. 5.50 se observă că ponderea cea mai ridicată pentru pentru fiecare dintre plante o are sortul 6 (6<l≤8 ) fiind urmat de sortul 2 (0.5<l≤1.6). În cazul sortului 6 valorile înregistrate pentru sunătoare sunt ceva mai ridicate, depășind cu puțin valoarea de 50%. Toate celelalte sorturi inregistrând valori ale ponderilor sub10% pntru ambele plante.
În fig. 5.51 se observă că ponderea cea mai ridicată pentru pentru fiecare dintre plante o are sortul 7 (8<l≤10 ) fiind urmat de sortul 2 (0.5<l≤1.6). În cazul sortului 7 valorile înregistrate pentru sunătoare sunt mai ridicate, depășind valoarea de 50%.
În cazul herbei de coada șoricelului se constată că pentru avansul de 6.5mm cât și cel de 8mm variația distribuției este foarte asemănătoare cu cea a herbei de sunătoare, înregistrându-se valori apropiate ale ponderilor.
5.2.5. Determinarea experimentală a forței de tăiere
Obiectivul încercărilor experimentale a fost determinarea forței de tăiere, utilizându-se metoda tensometrică. Astfel s-au înregistrat pe parcursul a mai multor cicluri de taiere, deformațiile specifice ale cuțitului prin intermediul unei rozete tensometrice (1200 – fig.5.52).
Ulterior în regim static s-a măsurat forța efectivă de tăiere folosind o celulă de sarcină de 10kN. Datele obținute în acest mod, în mai multe puncte, au fost folosite pentru calibrarea semnalului obținut de la rozeta tensometrică și scalarea acestuia în unități de forță. În continuare se prezintă variația forței de tăiere în procesul de tocare la diverse lungimi teoretice a plantelor coada șoricelului și sunătoare, aflate în stare uscată.
Regimurile tranzitorii de început și sfârșit de tăiere au fost eliminate.
a) Determinarea forței de tăiere medii la tocarea plantei coada șoricelului în stare uscată pentru diverse lungimi teoretice de taiere
In fig.5.53, se prezinta variația în timp a forței de tăiere, pentru planta coada șoricelului, tocată la lungimea teoretica de tăiere l=2 mm.
Ftăiere medie=23,27 daN
Fig.5.53. Variația forței de tăiere la tocarea plantei coada șoricelului la lungimea teoretică l=2mm
In fig.5.54, se prezintă variația în timp a forței de tăiere, pentru planta coada șoricelului, tocată la lungimea teoretică de tăiere l=4 mm.
Ftăiere medie=37,4 daN
Fig.5.54. Variația forței de tăiere la tocarea plantei coada șoricelului la lungimea teoretică l=4mm
In fig.5.55, se prezintă variația în timp a forței de tăiere, pentru planta coada șoricelului, tocată la lungimea teoretică de tăiere l=6 mm.
Ftăiere medie=50,08 daN
Fig.5.55 Variația forței de tăiere la tocarea plantei coada șoricelului la lungimea teoretică l=6mm
În fig.5.56, se prezintă variația în timp a forței de tăiere, pentru planta coada șoricelului, tocată la lungimea teoretică de tăiere l=8 mm.
Ftăiere medie=25,27 daN
Fig.5.56. Variația forței de tăiere la tocarea plantei coada șoricelului la lungimea teoretică l=8mm
b) Determinarea forței de tăiere medii la tocarea plantei sunătoare în stare uscată pentru diverse lungimi teoretice de tăiere
In fig.5.57, se prezintă variația în timp a forței de tăiere, pentru planta sunătoare, tocată la lungimea teoretică de tăiere l=2 mm.
Ftăiere medie=53,52 daN
Fig.5.57. Variația forței de tăiere la tocarea plantei sunătoare la lungimea teoretică l=2mm
In fig.5.58, se prezintă variația în timp a forței de tăiere, pentru planta sunătoare, tocată la lungimea teoretică de tăiere l=4 mm.
Ftăiere medie=56,6daN
Fig.5.58. Variația forței de tăiere la tocarea plantei sunătoare la lungimea teoretică l=4mm
In fig.5.59, se prezintă variația în timp a forței de tăiere, pentru planta sunătoare, tocată la lungimea teoretică de tăiere l=6 mm.
Ftăiere medie=62,11daN
Fig.5.59. Variația forței de tăiere la tocarea plantei sunătoare la lungimea teoretică l=6mm
In fig.5.60, se prezintă variația în timp a forței de tăiere, pentru planta sunătoare, tocată la lungimea teoretică de tăiere l=8 mm.
Ftăiere medie=55,23daN
Fig.5.60. Variația forței de tăiere la tocarea plantei sunătoare la lungimea teoretică l=8mm
În figura 5.61 se prezintă variația fortei de tăiere medie la tocarea herbei uscate de Sunătoare în funcție de lungimea de tăiere prestabilită.
În figura 5.62 se prezintă variația fortei de tăiere medie la tocarea herbei uscate de Coada șoricelului în funcție de lungimea de tăiere prestabilită.
Concluzii
Evaluarea procesului și a produsului rezultat la recoltarea inflorescențelor de mușețel cu fiecare din variantele tipo-dimensionale de organe active, s-a făcut prin prisma indicilor calitativi de lucru. Analiza comparativă a fost efectuată pe exemple de caz rezultate utilizând: douasprezece tipo-dimensiuni de organe active, trei regimuri cinematice de mișcare a pieptenilor răzuitori, două înălțimi de recoltare și patru viteze de deplasare în lucru.
Analiza rezultatelor cercetărilor experimentale prezentate în fig.5.8; fig.5.9; fig. 5.10 evidențiază următoarele aspecte:
gradul de recoltare în cazul organelor active tip piepteni cu dinți curbați este superior celui înregistrat în cazul pieptenilor cu dinți drepți, cu valori de cca.14%;
gradul de recoltare înregistrază valori descrescătoare odata cu creșterea vitezei de lucru, pentru același tip de organe active și acelasi regim de funcționare, domeniul de variație situându-se intre 5…8%;
creșterea vitezei liniare a benzii culegătorului, deci a vitezei periferice a organelor active (piepteni răzuitori) influențeaza in mod favorabil gradul de recoltare a inflorescențelor, cu valori cuprinse intre 1…10%;
gradul de recoltare înregistrează valori superioare pentru "recoltarea joasa" comparativ cu "recoltarea inalta", diferențele între cele două situații de recoltare sunt de cca.20%, în favoarea recoltarii joase;
situația cea mai avantajoasa din punct de vedere al gradului de recoltare se înregistrază în cazul pieptenilor cu dinți curbați, variantele S2, T2, V2. Pentru aceste variante gradul de recoltare înregistreaza valori maxime cuprinse între 84,2% si 86,4%, in cazul recoltarii joase, cu viteza de lucru minima (v=0,5km/h), la viteza liniara maximă a benzii (vb=1,08m/s);
Continutul de inflorescențe ,,calitate înaltă’’ înregistrează valori maximale de 44,3% și 43,7% la o viteza mica de lucru (0,5km h-1) la recoltarea înaltă (H=0,45m) în cazul elementelor N2 si T2, la viteze periferice ridicate ale organelor de smulgere;
Gradul de vătămare a florilor de musețel recoltate variază invers proporțional cu viteza organelor active, astfel florile sunt cel mai puțin afectate când viteza liniară a benzii transportorului este maximă.
Puritatea produsului recoltat înregistraza valorile cele mai ridicate în cazul variantei tipo-dimensionale N2. Deasemenea puritatea produsului în cazul ,,recoltării înalte” este mai mare cu 20-22% față de cazul ,,recoltării joase”.
Analiza ratei pierderilor de inflorescențe pe sol, pune în evidență ,,efectul de cupă” care se manifestă mult mai intens in cazul pieptenilor cu dinți curbați față de pieptenii cu dinți drepti. Rata pierderilor înregistreaza valori minime pentru elementele active de tip N2 si O2, 4,2% si respectiv 4%.
Analiza globală a rezultatelor obținute la experimentări pune în evidență superioritatea pieptenilor cu dinți curbați față de cei cu dinti drepți și a “smulgerii dinamice” față de “smulgerea lentă”, variantele N2 si T2 fiind cele mai agreate.
Rezultatele susțin efectuarea recoltării inflorescențelor de mușețel în două faze. Se recomandă ca la început să se efectueze o “recoltare înaltă” și peste 5…17 zile să se efectueze o “recoltare joasă”. In acest interval de timp cultura se regenerează și florile din etajele inferioare ajung la maturitate.
In urma concluziilor emise vor fi prelucrate și interpretate rezultatele obtinute pentru 2 dintre tipurile de organe active, varianta V1 pentru pieptenii cu dinți drepți și varianta T2 pentru pieptenii cu dinți curbi.
Analizând rezultatele obținute la tocarea plantelor Coada șoricelului și Sunătoare s-au constatat următoarele:
In urma reducerii dimensionale a herbei celor două plante medicinale alese – Coada șoricelului (Achillea millefolium L) și Sunătoarea (Hypericum perforatum L) s-a observat creșterea ponderii sortului corespunzător reglajului lungimii teoretice de tăiere (lungimii de avans a benzii de alimentare). De asemenea s-a observat ca ponderea sortului 2 este ridicată indiferent de lungimea de avans reglată. Considerăm acest fapt ca o consecință a temperaturile atmosferice foarte ridicate (380C-390C la umbră) înregistrate în perioada efectuării experimentărilor, umiditatea plantelor medicinale a scăzut foarte mult, sporind tendința de sfărâmare. Ponderea sortului 2(0.5<l≤1.6) scade ușor cu creșterea lungimii teoretice de tăiere.
In toate cazurile analizate ponderea sortului corespunzător lungimii avansului reglat este de aprox. 50%, rezultă ca procesul de tăiere s-a realizat corect.
Factorii care au influențat calitatea materialului obținut la tocare au fost:
morfologia plantei;
modul de recoltare ( de la sunătoare s-a recoltat din partea superioară 1/3 din tulpina, florile avand tendința de scuturare sfărâmare ridicată; coada șoricelului s-a recoltat cu tulpina mai lungă peste 2/3 );
umiditatea plantelor uscate supuse tocării și condițiile atmosferice;
neuniformitatea grosimii stratului de material la alimentare, datorită dimensiunilor diferite ale mănunchiurilor. Plantele au fost introduse în mașină așa cum au fost uscate, deoarece separarea mănunchiurilor provoacă sfărâmarea și scuturarea excesivă,înainte de tocare.
In urma rezultatelor experimentale obținute la tocare a herbei de Coada șoricelului (Achillea millefolium L) și Sunătoare (Hypericum perforatum L) recomandăm:
lungime avans= 2mm pentru utilizarea materialului vegetal tocat pentru obținerea de comprimate;
lungime avans=4mm și 6,5mm pentru utilizarea materialului vegetal tocat pentru ceaiuri la plic și obținerea de extracte;
lungime avans=8mm pentru utilizarea materialului vegetal tocat pentru ceaiuri vrac.
Sorturile diferite obținute în urma tocării sunt justificate de utilizarea materialului vegetal pentru prepararea diverselor produse fitoterapeutice conf. Farmacopeea Romana [122]
În ceea ce privește forțele de tăiere medii determinate la tocarea herbei uscate de Sunătoare la diferite lungimi teoretice prestabilite, s-a constatat ca acestea sunt mai mari decât cele determinate la tocarea de herbei de Coada șoricelului. Aceasta se explică prin faptul ca Sunătoarea a fost uscată în mănunchiuri, stratul de material fiind mai compact și mai uniform decât cel de Coada șoricelului;
Atât pentru Sunătoare cât și pentru Coada șoricelului forțele de tăiere medii au valorile minime la tocarea celor două plante la lungimea de 2mm si respectiv 8mm. Pentru fiecare plantă forțele medii de tăiere au valori apropiate pentru cele două lungimi teoretice de tăiere, amintite anterior. Forța de tăiere medie are valoarea maximă la tocarea celor două plante la lungimea de 6mm. In cazul herbei de Sunătoare valorile forțelor de tocare înregistrate sunt relativ apropiate (Fmed min=53.52 daN, Fmed max=62.11 daN). In cazul herbei uscate de Coada șoricelului valoarea medie maximă a forței de tăiere (Fmed max=50.08 daN) este mai mare decât dublul forței medii de tăiere minimă (Fmed min=23.25 daN). Aceasta se explica prin neuniformitatea accentuată a stratului de material.
CAPITOLUL 6
PRELUCRAREA ȘI INTERPRETAREA DATELOR EXPERIMENTALE OBȚINUTE LA RECOLTAREA MECANIZATĂ A INFLORESCENȚELOR DE MUȘEȚEL
6.1. CONSIDERAȚII GENERALE PRIVIND REPREZENTAREA FUNCȚIILOR DE MAI MULTE VARIABILE
Prelucrarea datelor experimentale la recoltarea mecanizată a inflorescențelor de mușețel permite obținerea unor funcții de regresie multivariabile cu care să se realizeze aprecierea calității procesului cu ajutorul indicilor calitativi de lucru [1,28,54,121]. Pentru calculul acestora vom determina forma expresiilor analitice ale unor funcții multivariabiale definite ca o functie de tipul [34,89]:
(6.1)
care să exprime dependența funcției y de variabilele independente xi și de constantele a0, ai, aii, aij. Datorită complexității rezolvării problemei este necesară parcurgerea mai multor etape. Acestea sunt următoarele:
Întocmirea unui program adecvat de organizare a experiențelor;
Determinarea valorilor constantelor;
Testarea semnificatiei variabilelor;
Testarea adecvanței formei funcției.[67,89]
6.1.1 Structura programului de încercări experimentale
Etapele unui program statistic de organizare a experiențelor sunt:
Formularea cât mai clară a problemei și stabilirea obiectivelor programului experimental;
Alegerea variabilelor independente ce influențează variabila dependendă;
Stabilirea intervalului de variație (posibil tehnologic) pentru fiecare variabilă independentă;
Alegerea în anumite intervala a unor valori (numite niveluri) importante pentru evaluarea variabilelor;
Determinarea mărimii erorii experimentale repetând mai multe experiențe în punctul central;
Executarea experiențelor specifice în program într-o ordine întâmplătoare;
Măsurarea variabilei dependente la fiecare experiență;
Analiza statistică a datelor și obținerea unor relații funcționale între variabilele independente și cele dependente;
Interpretarea rezultatelor analizei statistice.[55,56,110]
Programele experimentale de cercetare utilizate pentru determinarea functiei y sunt structurate în funcție de următoarele elemente:
numarul n* de experiențe efectuate pentru valori diferite ale variabilelor independente, necesare pentru determinarea coeficientilor;
numarul no de experiențe efectuate pentru valori identice ale variabilelor
independente, necesare pentru determinarea erorii experimentale;
nivelurile variabilelor independente;[
continutul experiențelor. [27,34,35,36,67,89]
Numarul total de experiențe (6.2)
Caracteristicile principale ale programului experimental, definite în raport cu cerințele determinării unor funcții adecvate proceselor cercetate sunt:
Compatibilitatea este definită în raport cu realizarea unei soluții unice a coeficienților. Programul experimental este compatibil atunci când sistemul de ecuații liniare obținut este compatibil, deci determinantul principal al sistemului este nenul. Această condiție se realizează dacă numărul de experiențe diferite n* este cel puțin egal cu numărul coeficienților și dacă doua niveluri reprezintă numărul minim pentru o variabilă.[35,89]
Ortogonalitatea este definită în raport cu realizarea unor estimații necorelate ale coeficienților. Două variabile oarecare xk și xe sunt necorelate, deci programul este ortogonal, dacă este indeplinită condiția:[89]
(6.3)
Verosimilitatea este definită în raport cu realizarea unor valori concludente ale indicatorilor de testare a semnificației coeficienților și adecvanței formei funcției.
Într-un program experimental variabilele iau un număr limitat de valori numite niveluri.
Numarul nivelurilor se calculeaza cu relatia: [35,89]
(6.4)
unde m1 reprezintă numărul total al variabilelor independente pe care le conține funcția.
Programele experimentate ortogonale pot fi programe factorial întregi, ele conținând toate combinațiile posibile ale variabilelor și nivelurilor. Numărul de experiențe diferite este:
(6.5)
Deoarece aceste programe conțin un număr de experiențe foarte mare se poate recurge la fracționarea programului.[20,22,27,34,45,46,89,119]
6.1.2 Funcția de regresie politropică
a) Calculul coeficienților
Se consideră funcția de regresie de forma putere cu trei variabile independente, de forma [67,68,69,70,71,89]:
(6.6)
unde x1 , x2 , x3 sunt variabilele independente iar y este variabila dependentă.
Prin logaritmare se obtine funcția polinom:
(6.7)
unde: Q = ln y; bo = ln ao ; X1 = ln x1 ; X2 = ln x2 ; X3 = ln x3 .
Determinarea coeficienților se face cu metoda celor mai mici pătrate.[72,73,75,90] Suma pătratelor abaterilor valorilor măsurate față de cele calculate este minimă:
(6.8)
Se pun condițiile: ; ; ; ; (6.9)
Se obtine sistemul de ecuații:
(6.10)
Din rezolvarea sistemului de ecuații rezultă coeficienții: a1 , a2 , a3 și ao .
b) Testarea semnificatiei coeficienților
Testul statistic este o metodă de decizie care ne ajută la validarea sau invalidarea cu un anumit grad de siguranță a unei ipoteze statistice.
Rezultatul testului, furnizat ca un numar intre 0 si 1, reprezintă probabilitatea de a face o eroare daca respingem ipoteza.
(Testul Fischer este un test parametric ce verifica egalitatea dispersiilor a două variabile independente, repartizate normal)[100]
Pentru testarea semnificației coeficienților, cu testul Fisher, se calculează suma pătratelor erorilor experimentale:
(6.11)
Sumele datorate coeficienților sunt:
(6.12)
j = 1, 2, 3, …., m1
Se calculează rapoartele:
(6.13)
j = 1, 2, 3, …., m1
Dacă F0 F (1-, 1, no – 1) si Fj F (1-, 1, no – 1) coeficientul a0 respectiv coeficienții aj sunt semnificativi. Dacă această condiție nu este indeplinită, pentru unul sau mai mulți coeficienți, coeficienții respectivi sunt egali cu zero. Valorile critice F (P = 1 – , k1= 1, k2= no – 1) sunt date în [100] pentru un nivel de semnificație = 0.95. [89] S-a notat cu n0 numărul experiențelor identice necesare pentru determinarea erorilor experimentale.
c) Testarea adecvanței formei funcției
Cu testul Fisher se studiază adecvanța formei funcției, calculându-se raportul:
(6.14)
Unde n* reprezintă numărul experiențelor diferite, iar m1 semnifică numărul coeficienților funcției (fără a0). Dacă condiția este îndeplinită atunci forma funcției este adecvată.[89]
6.1.3 Funcția de regresie de forma polinomială
a) Calculul coeficienților
Se considera functia de regresie de forma polinomiala cu trei variabile independente, de forma [34,67,68,69,70,71,89]:
(6.15)
unde x1 , x2 , x3 sunt variabilele independente, y este variabila dependentă iar a0, ai, aii, a12, a13 si a23 sunt constantele a căror valoare urmează sa fie determinată.
Determinarea acestor constante se face cu metoda celor mai mici pătrate. Suma pătratelor abaterilor valorilor măsurate față de cele calculate cu funcția este dață de expresia următoare [90,109,112]:
(6.16)
Constantele din expresia funcției multivariabile se determină în urma rezolvarii unui sistem de ecuații lineare, ce se obțin punând condiția ca suma să fie minimă. Adică se pun condițiile:
(6.17)
Condițiile (6.17) se transpun într-un sistem de ecuații, din rezolvarea căruia rezultă coeficienții: a1 , a2 , a3 și ao .
b) Testarea semnificației coeficienților
Ca și pentru funcția politropica, testarea semnificației coeficienților se face utilizând testul Fischer.[100] Pentru aceasta se calculează suma pătratelor erorilor experimentale și sumele datorate coeficienților [69,70,72,89,109,112]:
(6.18)
, j = 1, 2, 3, ,
, , (6.19)
Se calculează rapoartele:
, j = 1, 2, 3, ,
, i = 2, 3, (6.20)
Dacă F0 F(1-, 1, no – 1), Fj F (1-, 1, no – 1), Fjj F(1-, 1, no -1), F1j F (1-, 1, no – 1) și F23 F (1-, 1, no – 1) coeficienti a0, aj, ajj, a1i și respectiv a23 sunt semnificativi. Dacă condiția nu este îndeplinită, pentru unul sau mai mulți coeficienți, acestia sunt egali cu zero. Valorile critice F (P =1- , k1= 1, k2= no – 1) sunt date pentru nivelul de semnificație
= 0.95 [89].
S-a notat cu no numărul experiențelor identice necesare pentru determinarea erorilor experimentale.
c) Testarea adecvanței formei funcției
Adecvanța formei funcției se studiază tot cu testul Fisher, calculându-se același raport ca în rel ( 6.14). Care dacă îndeplinește acceași condiție ca în cazul funcției politropice, atunci forma funcției este adecvată, adică [89]:
unde m1 reprezintă numărul coeficienților funcției (fară a0), iar n* este numărul experiențelor diferite. [89]
Algoritmul de calcul prezentat anterior a fost utilizat pentru realizarea unui program, în limbajul de programare Turbo Pascal [4,89].
Calitatea procesului de recoltare a inflorescențelor de mușețel a fost exprimată cu ajutorul urmatorilor indici calitativi de lucru:
gradul de recoltare [%];
conținutul de inflorescențe de calitate înaltă [%];
gradul de vătămare [%];
puritatea produsului recoltat[%];
pierderile pe sol[%];
Pentru ca acești indici să poată fi exprimați cu ajutorul funcțiilor de regresie multivariabile s-au ales variabilele independente ce influențează toate aceaste variabile dependente, precum și intervalul de variație a acestora.[89,100,112,121]
Toți indicii enuntați anterior, ce caracterizează procesul de recoltare, depind de aceleași variabile independente. Acestea sunt următoarele:
Viteza de lucru: vl = 0.5 – 1.22 km/h;
Înălțimea de recoltare: H=0.3 – 0.45 m;
Viteza periferică a pieptenilor: vp = 0.52 – 1.08 m/s;[67,68,69,70,71,72]
Pentru variabilele independente s-a ales trei niveluri, care la încercările experimentale au avut următoarele valori:
vl=0,5; 0,76; 1,22 km/h;
h=0,3;…,0,45m;
vp=0,52; 0,76; 1,08 m/s.
Structura programelor experimentale de cercetare utilizate pentru determinarea functiei y este dată de:
Numărul n* = 14 de experiențe efectuate pentru valori diferite ale variabilelor independente, necesare pentru determinarea coeficienților;
Numărul no = 4 de experiențe efectuate pentru valori identice ale variabilelor independente, necesare pentru determinarea erorii experimentale;
Numărul total de experiențe: =18. (6.21)
Programul experimental respectă caracteristicile principale, definite anterior, astfel încât cu ajutorul lui se vor determina funcții adecvate procesului de recoltare mecanizată a inflorescențelor de mușețel. ;[ 67,68,69,70,71,72]
In urma concluziilor enunțate in cap.5 vor fi prelucrate și interpretate rezultatele obtinute
pentru organele active de tip V1 (piepteni cu dinți drepți) și tip T2 (piepteni cu dinți curbi).
Valorile indicilor calitativi de lucru obținuți pentru cele două variante de piepteni sunt prezentați
sintetic în tabelul 6.1 și respectiv tabelul 6.2.
Tabel 6.1 Indici calitativi de lucru pentru V1
Tabel 6.2 Indici calitativi de lucru pentru T2
6.2. DETERMINAREA FUNCȚIILOR DE REGRESIE PENTRU GRADUL DE RECOLTARE A INFLORESCENȚELOR
6.2.1. Determinarea funcțiilor multivariabile pentru gradul de recoltare a inflorescențelor, varianta V1 a pieptenilor
Programul experimental de încercări pentru determinarea functiilor multivariabile pentru calculul gradului de recoltare pentru varianta V1 a pieptenilor, este redat în tabelul 6.3.
Tabel 6.3 Programul de experimentări pentru determinarea funcțiilor multivariabile pentru gradul de recoltare corespunzator lui V1[67]
Funcția de regresie de formă polinomială y1 cu trei variabile independente vl, H, vp, ce exprimă gradul de recoltare pentru V1 este de forma:
(6.22)
Utilizând un program de calcul, elaborat în limbajul de programare Turbo Pascal s-au calculat coeficienții de regresie pentru funcția de formă polinomială, ce exprimă gradul de recoltare pentru varianta V1 a pieptenilor, prin metoda celor mai mici pătrate. Testarea semnificatiei coeficienților și a adecvanței funcției se studiaza cu testul Fischer [67,89,100]
Coeficienții de regresie și coeficienții de testare a semnificației coeficienților pentru funcția de formă polinomială corespunzatoare lui V1 sunt:
a1 = 2.892936 F1 = 5100.327728 > F=8.25 rezulta: a1 este semnificativ;
a2 = 0.00000 F2 = 2.326922 < F=8.25 rezulta: a2 nu este semnificativ;
a3 = 431.089156 F3 = 69.515473 > F=8.25, rezulta: a3 este semnificativ;
a4 = 0.00000 F4 = 0.003607 < F=8.25 rezulta: a4 nu este semnificativ;
a5 = -5.294853 F5 = 31.634284 > F=8.25 rezulta: a5 este semnificativ;
a6 = -756.879041 F6 = 371.811290 > F=8.25 rezulta: a6 este semnificativ;
a7 = 0.00000 F7 = 26.247041 < F=8.25 rezulta: a7 nu este semnificativ;
a8 = 0.00000 F8 = 86.530867 < F=8.25 rezulta: a8 nu este semnificativ;
a9 = 0.00000 F9 = 62.36612 < F=8.25 rezulta: a9 nu este semnificativ;
a10 = 0.00000 F10 = 329.457316 < F=8.25 rezulta: a10 nu este semnificativ;
Coeficienții de regresie recalculați sunt:
a1 = 1.27033, a2 = 0.00000, a3 =446.101, a4 = 0.00000, a5 = -5.29485,a6 = -756.87904, a7 = 0.00000, a8 = 0.00000, a5 = 0.00000, a10 = 0.00000.
Coeficientul de testare a adecvanței formei funcției este F=0.077 < Ftab = 9.4, deci rezultă că forma funcției este adecvată [67,100]
Funcția polinom care permite calculul gradului de recoltare pentru varianta V1 a pieptenilor este:
(6.23)
Pentru:
vl = 0.5 – 1.22 km/h;
H=0.3 – 0.45 m;
vp = 0.52 – 1.08 m/s;
Funcția de regresie de formă politropică y2 cu trei variabile independente vl, H, vp, ce exprimă gradul de recoltare pentru V1 este de forma:
(6.24)
Utilizând un program de calcul, elaborat în limbajul de programare Turbo Pascal s-au calculat coeficienții de regresie pentru funcția de forma politropică pentru varianta V1, urmând metodologia enunțată anterior [4,67]
Astfel coeficienții de regresie și coeficienții de testare a semnificației coeficienților pentru funcția de formă politropică corespunzatoare lui V1 sunt:
a1 = 21,534569105→F1 = 97029.799793 > F=8.25 rezulta ca a1 este semnificativ;
a2 = – 0.124448674→F2 = 10.5475655 > F=8.25 rezulta ca a2 este semnificativ;
a3 = – 0.867457129→F3 = 105.888038120 > F=8.25 rezulta ca a3 este semnificativ;
a4 = 0.003523061→F4 = 0.005675254 < F=8.25 rezulta ca a4 nu este semnificativ;
Coeficienții recalculați sunt: a1 = 21,5345691, a2 = – 0.1244487, a3 = – 0.8674571, a4 = 0
Coeficientul de testare a adecvanței formei funcției este F=0.123 < Ftab = 9.4, deci forma funcției este adecvată.[67,100]
Funcția politropică care permite calculul gradului de recoltare pentru varianta V1 a pieptenilor este:
(6.25)
Pentru:
vl = 0.5 – 1.22 km/h;
H=0.3 – 0.45 m;
vp = 0.52 – 1.08 m/s
In figura 1, sunt reprezentate pentru varianta V1 a pieptenilor, valorile experimentale ale gradului de recoltare a inflorescențelor, comparativ cu cele teoretice, calculate utilizând funcțiile de regresie de forma polinomială și politropică obținute anterior, pentru fiecare experiment.
Fig.6.1 Gradul de recoltare a inflorescențelor pentru varianta V1 a pieptenilor [67]
In tabelul 6.4 sunt prezentate abaterile valorilor calculate pentru gradul de recoltare utilizand cele doua functii de regresie, fata de cele experimentale, pentru V1.
Tabel 6.4 Abaterile gradului de recoltare calculat cu funcțiile de regresie pentru V1
In fig. 6.2 este reprezentată variația gradului de recoltare pentru varianta V1 a organelor active de tipul piepten cu dinți drepți, în functie de viteza de lucru și înălțimea de recoltare., conf relației de mai jos, pe domeniul considerat:[46,67]
(6.26)
In tabelul 6.5 sunt prezentate comparativ valorile gradului de recoltarea a inflorescențelor pentru V1, pentru anumite valori ale vitezei de lucru vl, la înălțimea de recoltare H=0.30m și respectiv H=0.45m.
Tabel 6.5 Valorile gradului de recoltarea a inflorescențelor pentru V1
În fig.6.3 se prezintă variația gradului de recoltare pentru înălțimile de recoltare constante H=0.30m și H=0.45m.[36]
Pentru varianta V1 a pieptenilor, gradul de recoltare a inflorescențelor scade cu creșterea vitezei de lucru cât și cu creșterea înălțimii de recoltare, avand valori mai ridicate la recoltarea joasă (H=0.30m). Din fig. 6.3 pentru viteze de lucru vl>0.75km/h graficul gradului de recoltare la înălțimea de recoltare H=0.3m este aprox. paralel cu cel al gradului de recoltare la înălțimea de recoltare H=0.45m.
6.2.2. Determinarea funcțiilor multivariabile pentru gradul de recoltare a inflorescențelor, varianta T2 a pieptenilor
Programul experimental de incercari pentru determinarea functiilor multivariabile pentru calculul gradului de recoltare pentru varianta T2 a pieptenilor, este redat in tabelul 6.6.
Tabel 6.6 Programul de experimentări pentru determinarea funcțiilor multivariabile pentru gradul de recoltare corespunzător lui T2 [67]
Utilizând un program de calcul, elaborat în limbajul de programare Turbo Pascal s-au calculat coeficienții de regresie pentru funcția de formă polinomială, ce exprimă gradul de recoltare pentru varianta T2 a pieptenilor, în același mod ca pentru varianta V1. Forma ce a fost obținută pentru funcție nu a fost adecvată.[4,67]
Ca și pentru varianta V1 s-au calculat coeficienții de regresie și coeficienții de testare a semnificației coeficienților pentru funcția de forma politropică corespunzatoare gradului de recoltare pentru varianta T2 :
a1 = 16.139197876 F1 = 153377.504300 > F=8.25 rezulta: a1 este semnificativ;
a2 = – 0.149386085 F2 = 22.710735275 > F=8.25 rezulta: a2 este semnificativ;
a3 = – 1.282270012 F3 = 345.739538330 > F=8.25 rezulta: a3 este semnificativ;
a4 = 0.072695156 F4 = 3.610730936 < F=8.25 rezulta: a4 nu este semnificativ.
Coeficienții recalculați sunt: a1 = 16.139198, a2 = – 0.149386, a3 = – 1.282270, a4 = 0
Coeficientul de testare a adecvanței formei funcției este F=1.279 < Ftab = 9.4, deci forma funcției este adecvată [67,100]
Funcția politropică care permite calculul gradului de recoltare pentru varianta T2 a pieptenilor este: (6.27)
Pentru:
vl = 0.5 – 1.22 km/h;
H=0.3 – 0.45 m;
vp = 0.52 – 1.08 m/s
In tabelul 6.7 sunt prezentate abaterile valorilor calculate pentru gradul de recoltare cu funcția de regresie (6.29), față de cele experimentale, pentru variantaT2 a pieptenilor.
Tabel 6.7 Abaterile gradului de recoltare calculat cu functia de regresie pentru T2
In fig. 6.4, sunt reprezentate pentru varianta T2 a pieptenilor, valorile experimentale ale gradului de recoltare a inflorescențelor, comparativ cu cele teoretice, calculate utilizând funcția politropică obținută anterior, pentru fiecare experiment (tabelul 6.7) [67].
Fig.6.4 Gradul de recoltare a inflorescențelor pentru varianta T2 a pieptenilor [67]
In fig. 6.5 este reprezentată variația gradului de recoltare a inflorescențelor, pentru varianta T2 a organelor active de tipul piepten cu dinți curbi, în functie de viteza de lucru și înălțimea de recoltare, pe domeniul considerat conform relației de mai jos:
(6.28)
In tabelul 6.8 sunt prezentate comparativ valorile gradului de recoltarea a inflorescențelor pentru T2, pentru anumite valori ale vitezei de lucru vl, la înălțimea de recoltare H=0.30m și respectiv H=0.45m.
Tabel 6.8 Valorile gradului de recoltarea a inflorescențelor pentru T2
În fig.6.6 se prezintă variația gradului de recoltare pentru înălțimile de recoltare constante H=0.30m și H=0.45m
Și pentru variantaT2 a pieptenilor gradul de recoltare a inflorescențelor scade cu creșterea vitezei de lucru cât și cu creșterea înălțimii de recoltare. În acest caz valorile înregistrate pentru gradul de recoltare la inaltimea de lucru H=0.3 sunt cu cel puțin 13.5% mai mari decat cele înregistrate în aceleasi condiții pentru varianta V1 a pieptenilor. În schimb valorile gradului de recoltare pentru T2 înregistrate pentru H=0.45m sunt doar cu 2…3% mai mari decât cele înregistrate pentru V1 în aceleași condiții.
6.3. DETERMINAREA FUNCȚIILOR MULTIVARIABILE PENTRU CONȚINUTUL DE INFLORESCENȚE DE CALITATE ÎNALTĂ
6.3.1. Determinarea funcțiilor de regresie pentru conținutul de inflorescențe de calitate, varianta V1 a pieptenilor
Tabelul 6.9 redă programul experimental de încercări pentru determinarea funcțiilor multivariabile pentru calculul conținutului de inflorescențe de calitate înaltă pentru varianta V1.
Tabel 6.9 Programul de experimentări pentru determinarea funcțiilor multivariabile pentru conținutul de inflorescențe de calitate înaltă corespunzator lui V1 [68]
Utilizând un program de calcul, elaborat în limbajul de programare Turbo Pascal și metodologia enunțată anterior, s-au calculat coeficienții de regresie și coeficienții de testare a semnificației coeficienților pentru funcția de forma polinomială corespunzatoare conținutului de inflorescențe de înaltă calitate pentru variantaV1, dar forma funcției nu a fost adecvată.
S-au calculat, apoi coeficienții de regresie și coeficienții de testare a semnificației coeficienților pentru funcția de forma politropică corespunzatoare conținutului de inflorescențe de calitate înaltă, pentru varianta V1:
a1 = 64.424556340 F1 = 18660.188698 > F=8.25 rezulta: a1 este semnificativ;
a2 = – 0.531284415 F2 = 56.09459349 > F=8.25 rezulta: a2 este semnificativ;
a3 = 1.026586251 F3 = 43.274983746 > F=8.25 rezulta: a3 este semnificativ;
a4 = 0.165374223 F4 = 3.649015973 < F=8.25 rezulta: a4 nu este semnificativ.
Coeficientii recalculați sunt: a1 =64.4245563, a2 = – 0.5312844, a3 = – 1.0265863, a4 = 0
Coeficientul de testare a adecvanței formei funcției este F=1.350 < Ftab = 9.4, deci forma funcției este adecvată [68,100]
Funcția politropică care permite calculul conținutului de inflorescențe de calitate înaltă pentru varianta V1 a pieptenilor este:
(6. 29)
vl = 0.5 – 1.22 km/h;
H=0.3 – 0.45 m;
vp = 0.52 – 1.08 m/s
In tabelul 6.10 sunt prezentate abaterile valorilor calculate pentru gradul de recoltare cu funcția de regresie (6.27), față de cele experimentale, pentru varianta V1 a pieptenilor.
Tabel 6.10 Abaterile conținutului de inflorescențe de calitate înaltă pentru V1
In fig. 6.7, sunt reprezentate pentru varianta V1 a pieptenilor, valorile experimentale ale conținutului de inflorescențe de calitate înaltă, comparativ cu cele teoretice, calculate utilizând funcția politropică obținută anterior, pentru fiecare experiment ( tabelul 6.10).[68]
Fig.6.7 Conținutul de inflorescențe de calitate înaltă pentru varianta V1 a pieptenilor [68]
In fig. 6.8 este reprezentată variația conținutului de inflorescențe de calitate înaltă, pentru varianta V1 a organelor active de tipul piepten cu dinți drepți, în functie de viteza de lucru și înălțimea de recoltare (rel. 6.30) pe domeniul considerat:
(6. 30)
In tabelul 6.11 sunt prezentate comparativ valorile conținutului de inflorescențe calitate înaltă pentru V1, pentru anumite valori ale vitezei de lucru vl, la înălțimea de recoltare H=0.30m și respectiv H=0.45m.
Tabel 6.11 Valorile conținutului de inflorescente calitate inalta pentru V1
În fig.6.9 se prezintă variația conținutului de inflorescențe de calitate înaltă pentru înălțimile de recoltare constante H=0.30m și H=0.45m
Conținutul de inflorescențe de calitate înaltă pentru V1, scade odată cu creșterea vitezei lucru pentru ambele inalțimi de recoltare, însă înregistrează valori mai mari în cazul recoltării înalte.6.3.2. Determinarea funcțiilor de regresie pentru conținutul de inflorescențe de calitate înaltă pentru varianta T2 a pieptenilor
In tabelul 6.12, prezentat mai jos, este redat programul experimental de încercări pentru determinarea funcțiilor multivariabile pentru calculul conținutului de inflorescențe calitate înaltă din produsul recoltat, pentru varianta T2 a pieptenilor.
Tabel 6.12 Programul de experimentări pentru determinarea funcțiilor multivariabile
pentru conținutul de inflorescențe calitate înaltă corespunzator lui T2 [68]
Utilizând un program de calcul, elaborat în limbajul de programare Turbo Pascal și metodologia enunțată anterior, s-au calculat coeficienții de regresie și coeficienții de testare a semnificației coeficienților pentru funcția de forma polinomială corespunzătoare conținutului de inflorescențe de înaltă calitate pentru varianta T2, dar forma funcției nu a fost adecvată.
S-au calculat coeficienții de regresie și coeficienții de testare a semnificației coeficienților pentru funcția de formă politropică corespunzatoare conținutului de inflorescențe de calitate înaltă, pentru varianta T2 a pieptenilor cu dinți curbi:
a1 = 88.664652561 →F1 = 25620.9776870 > F=8.25 rezulta: a1 este semnificativ;
a2 = – 0.450502699 →F2 = 52.542262057 > F=8.25 rezulta: a2 este semnificativ;
a3 = 1.256323288 →F3 = 84.285219598 > F=8.25 rezulta: a3 este semnificativ;
a4 = 0.0986260565→F4 = 1.687819974 < F=8.25 rezulta: a4 nu este semnificativ.
Coeficienții recalculați sunt: a1 =88.6646526, a2 = – 0.4505027, a3 = 1.2563233, a4 = 0.0
Coeficientul de testare a adecvanței formei funcției este F=1.563 < Ftab = 9.4, deci forma funcției este adecvată [68,100]
Functia politropică care permite calculul conținutului de inflorescențe de calitate înaltă pentru varianta T2 a pieptenilor este:
(6.31)
vl = 0.5 – 1.22 km/h;
H=0.3 – 0.45 m;
vp = 0.52 – 1.08 m/s
In fig. 6.10, sunt reprezentate pentru varianta T2 a pieptenilor, valorile experimentale ale conținutului de inflorescențe de calitate înaltă, comparativ cu cele teoretice, calculate utilizând funcția politropică obținută anterior, pentru fiecare experiment (tabelul 6.13).
Fig.6.10 Conținutul de inflorescențe de calitate înaltă pentru varianta T2 a pieptenilor [68]
In tabelul 6.13 sunt prezentate abaterile valorilor pentru conținutul de inflorescențe de calitate înaltă, calculate cu funcția de regresie (6.28), față de cele experimentale, pentru T2.
Tabel 6.13 Abaterile conținutului de inflorescențe calitate înaltă calculate cu
funcția de regresie pentru T2
In fig. 6.11 este reprezentată variația conținutului de inflorescențe de calitate înaltă, pentru varianta T2 a organelor active de tipul piepten cu dinți curbi, în functie de viteza de lucru și înălțimea de recoltare, conf. relației de mai jos:
(6.32)
In tabelul 6.14 sunt prezentate comparativ valorile conținutului de inflorescențe de calitate înaltă pentru T2, pentru anumite valori ale vitezei de lucru vl, la înălțimea de recoltare H=0.30m și respectiv H=0.45m.
Tabel 6.14 Valorile conținutului de inflorescente calitate inalta pentru T2
În fig.6.12 se prezintă variația conținutului de inflorescențe de calitate înaltă pentru înălțimile de recoltare constante H=0.30m și H=0.45m pentru tipul T2 de piepten.
Ca si în cazul variantei V1 conținutul de inflorescențe de calitate înaltă pentru T2, scade odată cu creșterea vitezei lucru pentru ambele inalțimi de recoltare, însă înregistrează valori mai mari în cazul recoltării înalte. Aceste valori sunt mai mari decat cele înregistrate pentru V1 în aceleași condiții.
6.4. DETERMINAREA FUNCȚIILOR MULTIVARIABILE PENTRU GRADUL DE VĂTĂMARE A INFLORESCENȚELOR RECOLTATE
6.4.1 Determinarea funcțiilor de regresie pentru gradul de vătămare pentru varianta V1 a pieptenilor
Utilizând un program de calcul, elaborat în limbajul de programare Turbo Pascal și metodologia enunțată anterior, s-au calculat coeficienții de regresie și coeficienții de testare a semnificației coeficienților atât pentru funcția de formă polinomială cât și pentru funcția de forma politropică corespunzătoare gradului de vătămare a inflorescențelor recoltate, pentru varianta V1. Nici una dintre formele funcției nu a fost adecvată.
Utilizând valorile din tabelul 6.15 și programul MathCad s-au determinat constantele funcției de două variabile ce reprezintă gradul de vătămare al inflorescențelor recoltate, corespunzătoare fiecărei inălțimi de lucru. Apoi s-a reprezentat grafic variația gradului de vătămare, în funcție de cele două variabile, viteza de lucru (vl=x1) și viteza perifericâ a pieptenilor (vp=x2) [46,70]
Tabel 6.15 Valorile experimentale ale gradului de vătămare pentru V1 [70]
Pentru gradul de vătămare corespunzător lui V1 la H=0.300m, pentru un coeficient de coreleție R= 0.917, funcția polinom are forma [70]
(6.33)
Pentru gradul de vatamare corespunzator lui V1 la H=0.450m, pentru un coeficient de coreletie R= 0.902, functia polinom are forma [70]:
(6.34)
In fig.6.13 și fig.6.14 este reprezentată grafic variația gradului de vătămare a inflorescențelor din produsul recoltat, în funcție de viteza de lucru (vl=x1) și de viteza periferică a pieptenilor (vp=x2), la o înălțime de lucru H=0.300m și respectiv H=0.450m, utilizând funcțiile date de relațiile (6.33) și (6.34). Pe axele corespunzătoare acestor viteze (x1 și x2) apare numărul de intervale.
Pentru varianta V1 a pieptenilor, corespunzător fiecărei înălțimi (H=0.300m si H=0.450m) s-a reprezentat grafic variația gradului de vătămare a inflorescențelor din materialul recoltat, pentru fiecare viteză periferică a pieptenilor (vp1=0.52 m/s, vp2=0.76 m/s, vp3=1.08 m/s), în funcție de viteza de lucru, în fig. 6.15 și figura 6.16, (utilizând relațiile 6.33 și 6.34).
Din fig.6.15 reiese că variația gradului de vătămare este descrescătoare pentru V1, la H=0.300m, în funcție de viteza de lucru. Pentru vp1=0.52 m/s gradul de vatamare are valori mici (Gv<5%) la o viteza de lucru vl=0.35 – 0.52 km/h. Pentru vp2=0.76 m/s gradul de vatamare are valori mici la o viteza de lucru vl=0.52 – 0.62 km/h. Pentru vp3=1.08 m/s gradul de vatamare are valori mici (Gv<5%) la o viteza de lucru vl=0.62 – 0.77 km/h
Din fig. 6.16 reiese că variația gradului de vătămare este crescătoare pentru V1, la H=0.450m, în funcție de viteza de lucru. Pentru viteza periferică a pieptenilor vp3=1.08 ms-1, gradul de vătămare inregistrează valori scăzute pentru Gv<5 %, pentru o viteză de lucru mai mică sau egală cu 0.5 km/h [70]
6.4.2 Determinarea funcțiilor de regresie pentru gradul de vătămare pentru varianta T2 a pieptenilor
In tabelul 6.16 este redat programul experimental de încercări pentru determinarea funcțiilor multivariabile pentru calculul gradului de vătămare a inflorescențelor recoltate pentru varianta T2 a pieptenilor.
Tabel 6.16 Programul experimental de încercări pentru determinarea funcțiilor multivariabile pentru calculul gradului de vătămare a inflorescențelor recoltate pentru varianta T2 a pieptenilor.[70]
Utilizând un program de calcul, elaborat in limbajul de programare Turbo Pascal și metodologia enunțată anterior, s-au calculat coeficienții de regresie și coeficienții de testare a semnificației coeficienților pentru funcția de formă polinomială corespunzătoare gradului de vătămare a inflorescențelor pentru varianta T2, dar forma funcției nu a fost adecvată.
S-au calculat coeficienții de regresie și coeficienții de testare a semnificației coeficienților pentru funcția de formă politropică corespunzătoare gradului de vătămare a inflorescențelor, pentru varianta T2 a pieptenilor cu dinți curbi:
a1 = 1.599940840 F1 = 6744.0988341 > F=8.25 rezulta: a1 este semnificativ;
a2 = 0.584574784 F2 = 128.82226313 > F=8.25 rezulta: a2 este semnificativ;
a3 = -1.046700654 F3 = 83.713729364 > F=8.25 rezulta: a3 este semnificativ;
a4 = 0.147616213 F4 = 5.515084462 < F=8.25 rezulta: a4 nu este semnificativ.
Coeficientii recalculați sunt: a1 =1.5999408, a2 = 0.5845748, a3 = -1.0367007, a4 = 0.0
Coeficientul de testare a adecvanței formei funcției este F=2.57 < Ftab = 9.4, deci forma funcției este adecvată [70,100].
Funcția politropică care permite calculul gradului de vătămare pentru varianta T2 a pieptenilor pe domeniul considerat are urmatoarea expresie: (6.35)
vl = 0.5 – 1.22 km/h;
H=0.3 – 0.45 m;
vp = 0.52 – 1.08 m/s
În tabelul 6.16 sunt prezentate abaterile valorilor pentru gradul de vătămare, calculate cu funcția de regresie (6.35), față de cele experimentale, pentru T2.
Tabel 6.16 Abaterile gradului de vătămare calculate cu funcția de regresie pentru T2
In fig.6.17, sunt reprezentate pentru varianta T2 a pieptenilor, valorile experimentale ale gradului de vătămare, comparativ cu cele teoretice, calculate utilizând funcția politropică obținută anterior, pentru fiecare experiment [70].
Fig.6.17. Gradul de vătămare pentru varianta T2 a pieptenilor [70]
In fig. 6.18 este reprezentată variația gradului de vătămare, pentru varianta T2 a organelor active, de tipul piepten cu dinți curbi, în functie de viteza de lucru și înălțimea de recoltare, conform relației de mai jos (6.36):
(6.36)
In tabelul 6.17 sunt prezentate comparativ valorile gradului de vătămare pentru T2, pentru anumite valori ale vitezei de lucru vl, la înălțimea de recoltare H=0.30m și respectiv H=0.45m.
Tabel 6.17 Valorile gradului de vătămare a inflorescențelor pentru T2
În fig.6.19 se prezintă variația gradului de vatamare a inflorescențelor în funcție de viteza de lucru pentru înălțimile de recoltare constante H=0.30m și H=0.45m pentru tipul T2 de piepten,
Din fig.6.19 se observă că gradul de vătămare a inflorescențelor pentru T2 crește odată cu creșterea vitezei de lucru, având valori mai ridicate la recoltarea joasă (H=0.30m).
6.5 DETERMINAREA FUNCȚIILOR MULTIVARIABILE PENTRU PURITATEA MATERIALULUI RECOLTAT
6.5.1 Determinarea funcțiilor de regresie pentru puritatea materialului recoltat, varianta V1 a pieptenilor
Programul experimental de încercări pentru determinarea funcțiilor multivariabile pentru calculul puritații materialului recoltat pentru varianta V1 a pieptenilor, este redat in tabelul 6.18.
Tabel 6.18 Programul experimental de încercări pentru determinarea funcțiilor multivariabile pentru puritatea materialului corespunzător lui V1 [69]
Utilizând un program de calcul, elaborat în limbajul de programare Turbo Pascal și metodologia enunțată anterior, s-au calculat coeficienții de regresie și coeficienții de testare a semnificației coeficienților pentru funcția de forma polinomială corespunzatoare purității materialului recoltat pentru variantaV1, dar forma functiei nu a fost adecvată.
S-au calculat, apoi coeficienții de regresie și coeficientii de testare a semnificației coeficienților pentru funcția de forma politropică corespunzatoare purității materialului recoltat, pentru V1:
a1 = 124.733573780 F1 = 62152.229762 > F=8.25 rezulta: a1 este semnificativ;
a2 = – 0.432344679 F2 = 77.724003312 > F=8.25 rezulta: a2 este semnificativ;
a3 = 0.865760493 F3 = 64.397591996 > F=8.25 rezulta: a3 este semnificativ;
a4 = 0.006808698 F4 = 0.012941849 < F=8.25 rezulta: a4 nu este semnificativ.
Coeficienții recalculațti sunt: a1 =124.7335738, a2 = – 0.4323447, a3 = 0.8657605, a4 = 0
Coeficientul de testare a adecvantei formei funcției este F=1.415 < Ftab = 9.4, deci forma funcției este adecvată [69,100].
Functia politropica care permite calculul purității materialului recoltat pentru varianta V1 a pieptenilor este:
(6.37)
Pentru:
vl = 0.5 – 1.22 km/h;
H=0.3 – 0.45 m;
vp = 0.52 – 1.08 m/s
În tabelul 6.19 sunt prezentate abaterile valorilor pentru puritatea materialului recoltat, calculate cu funcția de regresie (6.32), față de cele experimentale, pentruV1.
Tabel 6.19 Abaterea purității materialului recoltat calculată cu funcția de regresie pentru V1
In fig. 6.20, sunt reprezentate pentru varianta V1 a pieptenilor, valorile experimentale ale purității materialului recoltat, comparativ cu cele teoretice, calculate utilizând funcția politropică obținută anterior, pentru fiecare experiment ( tabelul 6.19) [69]
În fig. 6.21 se prezintă variația purității materialului recoltat utilizand varianta V1 de piepteni, in funcție de viteza de lucru și înălțimea de recoltare, conform relației de mai jos:
(6.38)
In tabelul 6.20 sunt prezentate comparativ valorile purității materialului recoltat pentru V1, pentru anumite valori ale vitezei de lucru vl, la înălțimea de recoltare H=0.30m și respectiv H=0.45m.
Tabel 6.20 Valorile purității materialului recoltat pentru V1
În fig.6.22 se prezintă variația purității materialului recoltat în funcție de viteza de lucru pentru înălțimile de recoltare constante H=0.30m și H=0.45m pentru tipul V1 de piepten,
Pentru varianta V1 a pieptenilor, puritatea materialului recoltat scade în funcție de creșterea vitezei de lucru, de la 0.35km/h până la 1.25km/h, având valori mai ridicate la recoltarea înaltă (H=0.45m).
6.5.2 Determinarea funcțiilor de regresie pentru puritatea materialului recoltat, varianta T2 a pieptenilor
Programul experimental de încercări pentru determinarea funcțiilor multivariabile pentru calculul purității materialului recoltat pentru varianta T2 a pieptenilor, este redat in tabelul 6.21 [57].
Tabel 6.21 Programul experimental de încercări pentru determinarea funcțiilor multivariabile pentru puritatea materialului recoltat corespunzător lui T2 [69]
Utilizând un program de calcul, elaborat în limbajul de programare Turbo Pascal și metodologia enunțată anterior, s-au calculat coeficienții de regresie și coeficientii de testare a semnificației coeficienților pentru funcția de formă polinomială corespunzatoare purității materialului recoltat pentru variantă T2, dar forma funcției nu a fost adecvată.
S-au calculat, apoi coeficientii de regresie și coeficienții de testare a semnificației coeficienților pentru funcția de formă politropică corespunzatoare purității materialului recoltat, pentru T2:
a1 = 109.50611276 F1 = 118617.229762 > F=8.25 rezulta: a1 este semnificativ;
a2 = – 0.425454853 F2 = 133.50203672 > F=8.25 rezulta: a2 este semnificativ;
a3 = 0.566835415 F3 = 48.96368052 > F=8.25 rezulta: a3 este semnificativ;
a4 = 0.061648780 F4 = 1.881928766 < F=8.25 rezulta: a4 nu este semnificativ.
Coeficientii recalculați sunt: a1 =109.5061128, a2 = – 0.4254549, a3 = 0.5668354, a4 = 0
Coeficientul de testare a adecvanței formei funcției este F=1.962 < Ftab = 9.4, deci forma funcției este adecvată [69,100].
Funcția politropică care permite calculul purității materialului recoltat pentru varianta T2 a pieptenilor este [69]:
(6.39)
Pentru:
vl = 0.5 – 1.22 km/h;
H=0.3 – 0.45 m;
vp = 0.52 – 1.08 m/s
În tabelul 6.22 sunt prezentate abaterile valorilor pentru puritatea materialului recoltat, calculate cu funcția de regresie (6.39), față de cele experimentale, pentru T2.
Tabel 6.22 Abaterile purității materialului recoltat calculată cu funcția de regresie pentru T2
În fig. 6.23, sunt reprezentate pentru varianta T2 a pieptenilor, valorile experimentale ale purității materialului recoltat, comparativ cu cele teoretice, calculate utilizând funcția politropică obținută anterior, pentru fiecare experiment ( tabelul 6.22).
Fig.6.23 Puritatea materialului recoltat pentru varianta T2 a pieptenilor
În fig.6.24 se prezintă variația purității materialului recoltat utilizand varianta T2 de piepteni, in funcție de viteza de lucru și înălțimea de recoltare, conform relației 6.40, de mai jos.
(6.40)
In tabelul 6.23 sunt prezentate comparativ valorile purității materialului recoltat pentru T2, pentru anumite valori ale vitezei de lucru vl, la înălțimea de recoltare H=0.30m și respectiv H=0.45m.
Tabel 6.23 Valorile purității materialului recoltat pentru T2
În fig.6.25 se prezintă variația purității materialului recoltat în funcție de viteza de lucru pentru înălțimile de recoltare constante H=0.30m și H=0.45m pentru tipul T2 de piepten,
Pentru varianta T2 a pieptenilor, puritatea materialului recoltat scade în funcție de creșterea vitezei de lucru, de la 0.45km/h la 1,25km/h, având valori mai ridicate la recoltarea înaltă (H=0.45m).Valorile înregistrate sunt mai ridicate decât cele înregistrate pentru varianta V1.
6.6. DETERMINAREA FUNCȚIILOR MULTIVARIABILE PENTRU PIERDERILE PE SOL
6.6.1. Determinarea funcțiilor de regresie pentru calculul pierderilor pe sol, varianta V1 a pieptenilor
Programul experimental de încercări pentru determinarea funcțiilor multivariabile pentru calculul pierderilor pe sol pentru varianta V1 a pieptenilor, este redat în tabelul 6.24.
Tabel 6.24 Programul experimental de încercări pentru determinarea funcțiilor multivariabile pentru calculul pierderilor pe sol corespunzător lui V1 [72]
Funcția de regresie de forma polinomială Ps1 cu trei variabile independente vl, H, vp, ce exprimă pierderile pe sol pentru V1 este de forma:
(6.41)
Utilizând un program de calcul, elaborat în limbajul de programare Turbo Pascal s-au calculat coeficienții de regresie pentru funcția de forma polinomială, ce exprima pierderile pe sol pentru varianta V1 a pieptenilor, prin metoda celor mai mici pătrate. Testarea semnificației coeficientilor și a adecvanței funcției se studiază cu testul Fischer [4,72,100]
Coeficienții de regresie și coeficienții de testare a semnificației coeficienților pentru funcția de formă polinomială corespunzătoare lui V1 sunt:
a1 = -0.763503 F1 =6417.467660 > F=8.25 rezulta: a1 este semnificativ;
a2 = 0.00000 F2 = 5.987685 < F=8.25 rezulta: a2 nu este semnificativ;
a3 = 154.649041 F3 = 66.064084 > F=8.25, rezulta: a3 este semnificativ;
a4 = -12.100387 F4 = 15.233396 > F=8.25 rezulta: a4 este semnificativ;
a5 = 2.115545 F5 = 57.003245 > F=8.25 rezulta: a5 este semnificativ;
a6 = -261.877069 F6 = 571.108994 > F=8.25 rezulta: a6 este semnificativ;
a7 = -3.980434 F7 = 64.153649 > F=8.25 rezulta: a7 este semnificativ;
a8 = -17.126107 F8 = 8.797095 > F=8.25 rezulta: a8 este semnificativ;
a9 = 0.00000 F9 = 1.913586 < F=8.25 rezulta: a9 nu este semnificativ;
a10 = 34.306827 F10 = 21.354733 > F=8.25 rezulta: a10 este semnificativ;
Coeficienții de regresie recalculați sunt:
a1 =0.62118, a2 = 0.00000, a3 =154.64904, a4 =-10.26048, a5 =2.11554, a6 = -261.87707, a7 = -3.98043, a8 =-17.12611, a9 = 0.00000, a10 =34.30683.[60]
Coeficientul de testare a adecvanței formei funcției este F=4.504< Ftab = 9.4, deci rezultă că forma funcției este adecvată [72,100].
Funcția polinom care permite calculul pierderilor pe sol pentru varianta V1 a pieptenilor este [72,100]:
(6.42)
Pentru:
vl = 0.5 – 1.22 km/h;
H=0.3 – 0.45 m;
vp = 0.52 – 1.08 m/s
S-au calculat, apoi coeficienții de regresie și coeficienții de testare a semnificației coeficienților pentru funcția de formă politropică corespunzătoare pierderilor pe sol, pentru V1:
a1 = 6.380547724 F1 =50592.229762 > F=8.25 rezulta: a1 este semnificativ;
a2 = – 0.048975618 F2 = 1.878456998 < F=8.25 rezulta: a2 nu este semnificativ;
a3 = – 0.744759146 F3 = 89.753680159 > F=8.25 rezulta: a3 este semnificativ;
a4 = – 0.210922389 F4 = 23.391606194 < F=8.25 rezulta: a4 este semnificativ.
Coeficienții recalculați sunt: a1 =6.45427728, a2 =0, a3 = – 0.745874437, a4 = – 0.210893861
Coeficientul de testare a adecvanței formei funcției este F=4.770< Ftab = 9.4, deci forma funcției este adecvată [100] Funcția politropică care permite calculul pierderilor pe sol pentru varianta V1 a pieptenilor este [60]:
(6.43)
Pentru:
vl = 0.5 – 1.22 km/h;
H=0.3 – 0.45 m;
vp = 0.52 – 1.08 m/s
In tabelul 6.25 sunt prezentate abaterile valorilor pentru pierderile pe sol, calculate cu funcțiile de regresie (6.42 și 6.43), față de cele experimentale, pentru V1.
Tabel 6.25 Abaterile pierderilor pe sol calculate cu funcțiile de regresie pentru V1
In fig. 6.26, sunt reprezentate pentru varianta V1 a pieptenilor, valorile experimentale ale pierderilor pe sol, comparativ cu cele teoretice, calculate utilizănd funcțiile polinomiale și politropice obtinute anterior, pentru fiecare experiment ( tabelul 9.25) [72].
În fig.6.27 se prezintă variația pierderilor pe sol utilizand varianta V1de piepteni, in funcție de viteza periferica a acestora și înălțimea de recoltare, conform relației 6.44, de mai jos, pe domeniul considerat:
(6.44)
In tabelul 6.26 sunt prezentate comparativ valorile pierderilor pe sol utilizand la recoltare piepteni tip V1, pentru anumite valori ale vitezei periferice a pieptenilor vp, la înălțimea de recoltare H=0.30m și respectiv H=0.45m.
Tabel 6.26 Valorile pierderilor pe sol pentru T2
În fig.6.28 se prezintă variația pierderilor pe sol în funcție de viteza periferică a pieptenilor tip V1, pentru înălțimile de recoltare constante H=0.30m și H=0.45m.
Din fig.6.28 se constată ca pentru varianta V1 a pieptenilor, pierderile pe sol cresc odată cu creșterea vitezei periferice, înregistrand valori mai scăzute pentru H=0.45m. in aceast caz valoarea maxima este de 12%, corespunzător vitezei periferice celei mai ridicate.
6.6.2. Determinarea funcțiilor de regresie pentru calculul pierderilor pe sol, varianta T2 a pieptenilor
Programul experimental de incercari pentru determinarea functiilor multivariabile pentru calculul pierderilor pe sol pentru varianta T2 a pieptenilor, este redat in tabelul 6.27 [72].
Tabel 6.27 Programul experimental de încercări pentru determinarea funcțiilor multivariabile pentru calculul pierderilor pe sol corespunzător lui T2 [72]
Utilizând un program de calcul, elaborat în limbajul de programare Turbo Pascal și metodologia enunțată anterior, s-au calculat coeficienții de regresie și coeficienții de testare a semnificației coeficienților pentru functia de forma polinomială corespunzătoare pierderilor pe sol pentru varianta T2, dar forma funcției nu a fost adecvată [72]
S-au calculat, apoi coeficienții de regresie și coeficienții de testare a semnificației coeficienților pentru funcția de formă politropică corespunzătoare pierderilor pe sol, pentru T2:
a1 = 3.530916808 F1 = 9092.091519400 > F=8.25 rezulta: a1 este semnificativ;
a2 = 0.2465642 F2 = 18.152010439 > F=8.25 rezulta: a2 este semnificativ;
a3 = – 0.486373265 F3 = 14.594299667 > F=8.25 rezulta: a3 este semnificativ;
a4 = – 0.508928921 F4 = 51.922098693 > F=8.25 rezulta: a4 este semnificativ.
Coeficienții recalculați sunt: a1 =3.5309168, a2 =0.2465642, a3 = -0.4863733, a4 = -0.5089289
Coeficientul de testare a adecvanței formei funcției este F=6.214 < Ftab = 9.4, deci forma funcției este adecvată [72,100].
Funcția politropică care permite calculul pierderilor pe sol pentru varianta T2 a pieptenilor este [60]:
(6.45)
In tabelul 6.28 sunt prezentate abaterile valorilor pentru pierderile pe sol la recoltarea inflorescențelor, calculate cu funcția de regresie (6.54), față de cele experimentale, pentru T2.
Tabel 6.28 Abaterile pierderilor pe sol calculate cu funcția de regresie pentru T2 [72]
In fig. 6.29, sunt reprezentate pentru varianta T2 a pieptenilor, valorile experimentale ale pierderilor de inflorescențe pe sol , comparativ cu cele teoretice, calculate utilizând funcția politropică obținută anterior, pentru fiecare experiment ( tabelul 6.28).
Fig.6.29. Pierderile pe sol pentru varianta T2 a pieptenilor [72]
Utilizand valorile din tabelul 6.29 și programul MathCad s-au determinat constantele funcției de două variabile de forma dată de rel. 6.45, ce reprezintă pierderile de inflorescențe pe sol, corespunzatoare fiecarei înălțimi, pentru varianta T2. Apoi s-a reprezentat grafic variația pierderilor de inflorescențe pe sol, în funcție de cele două variabile, viteza de lucru (vl=x1) și viteza periferică a pieptenilor (vp=x2), [46,72].
Tabel 6.29 Valorile experimentale ale pierderilor pe sol pentru T2 [72]
Pentru pierderile de inflorescențe pe sol corespunzătoare lui T2 la H=0.300m, pentru un coeficient de coreleție R=0.909, funcția (6.26) are forma: [72]
(6.46)
Pentru pierderile de inflorescențe pe sol corespunzătoare lui T2 la H=0.450m, pentru un coeficient de coreleție R=0.774, funcția (6.26) are forma: [72]
(9.47)
In fig.6.30 și fig.6.31 este reprezentată grafic variația pierderilor pe sol, în functie de viteza de lucru (vl=x1) și de viteza periferică a pieptenilor (vp=x2), la o înălțime de lucru H=0.300m și respectiv H=0.450m, utilizând funcțiile date de relatiile (6.46) și (6.47). Pe axele corespunzătoare acestor viteze (x1 și x2) apare numărul de interval, pentru domeniul considerat. [72]
Pentru varianta T2 a pieptenilor, corespunzător fiecărei înălțimi (H=0.300m și H=0.450m) s-a reprezentat grafic variația pierderilor pe sol, pentru fiecare viteză periferică a pieptenilor (vp1=0.52 ms-1, vp2=0.76 ms-1, vp3=1.08 ms-1), în funcție de viteza de lucru, în fig.6.48 și fig.6.49, (utilizând aceleași relatii 6.46 și 6.47).
Din fig.6.32 reiese că pentru T2 la înălțimea de recoltare H=0.300m, pierderile pe sol cresc odată cu creșterea vitezei de lucru. Pentru viteza periferică cea mai mare vp3=1.08 ms-1 se înregistrează valori ușor mai mici.
Din fig. 6.33 pentru varianta T2 (pieptan cu dinti curbi) la înăltimea H=0.450m se constată
pentru vp1=0.52 m/s, pierderile pe sol cresc odata cu creșterea vitezei de lucru;
pentru vp1=0.76 m/s, pierderile pe sol cresc odata cu creșterea vitezei de lucru, dar pentru viteze de lucru vl>0.5km/h, valorile sunt mult mai mici decat in cazul anterior;
pentru vp1=1.08 m/s, pierderile pe sol inregistreaza valori reduse, ce variaza între 5.2-6.2% , indiferent de valoarea vitezei de lucru din domeniul considerat (0.25…1.25km/h)
Concluzii
In urma prelucrării datelor experimentale prin determinarea funcțiilor de regresie și a studierii variației lor, pentru domeniile considerate, s-au constatat mai multe observații, care sunt prezentate în continuare.
Funcția polinom cât și cea politropică care permit calculul gradului de recoltare pentru variantaV1 a pieptenilor, nu depind de viteza periferică a acestora în domeniul considerat. Pentru varianta V1 a pieptenilor, gradul de recoltare a inflorescențelor scade cu creșterea vitezei de lucru cât și cu creșterea înălțimii de recoltare, avand valori mai ridicate la recoltarea joasă (H=0.30m).
Pentru viteze de lucru vl>0.75km/h gradul de recoltare la înălțimea de recoltare H=0.3m variază aprox. paralel cu gradul de recoltare la înălțimea de recoltare H=0.45m, diferenta fiind de aprox. 18%.
Funcția politropică care permite calculul gradului de recoltare pentru varianta T2 a pieptenilor, nu depinde de viteza periferică a acestora în domeniul considerat. Și pentru varianta T2 a pieptenilor, gradul de recoltare a inflorescențelor scade cu creșterea vitezei de lucru cât și cu creșterea înălțimii de recoltare. În acest caz valorile înregistrate pentru gradul de recoltare la inaltimea de lucru H=0.3 sunt cu cel puțin 13.5% mai mari decat cele înregistrate în aceleasi condiții pentru varianta V1 a pieptenilor. În schimb valorile gradului de recoltare pentru T2 înregistrate pentru H=0.45m sunt doar cu 2…3% mai mari decât cele înregistrate pentru V1 în aceleași condiții.
Funcția politropică care permite calculul conținutului de inflorescențe de calitate înaltă pentru varianta V1 a pieptenilor nu depinde de viteza periferică a acestora în domeniul considerat. Conținutul de inflorescențe de calitate înaltă pentru V1, scade odată cu creșterea vitezei lucru pentru ambele inalțimi de recoltare, însă înregistrează valori mai mari în cazul recoltării înalte (H=0.45m).
Functia politropică care permite calculul conținutului de inflorescențe de calitate înaltă pentru varianta T2 a pieptenilor nu depinde de viteza periferică a acestora în domeniul considerat.
Ca si în cazul variantei V1 conținutul de inflorescențe de calitate înaltă pentru T2, scade odată cu creșterea vitezei lucru pentru ambele inalțimi de recoltare, însă înregistrează valori mai mari în cazul recoltării înalte. Valorile conținutului de inflorescențe de calitate înaltă corespunzătoare variantei T2 sunt mai mari decat cele corespunzătoare variantei V1, de piepten, pentru aceleași condiții de lucru.
Pentru gradul de vătamare corespunzător organelor active V1, nu s-au putut stabili forme adecvate ale funcțiilor de regresie, utilizându-se pentru fiecare înălțime de lucru, funcții de gradul doi, dependende de viteza de lucru vl și viteza periferică a organelor active vp. Variația gradului de vătămare este descrescătoare pentru V1, la H=0.300m, în funcție de viteza de lucru. Pentru vp1=0.52 m/s gradul de vatamare are valori mici (Gv<5%) la o viteza de lucru vl=0.35 – 0.52 km/h. Pentru vp2=0.76 m/s gradul de vatamare are valori mici (Gv<5%) la o viteza de lucru vl=0.52 – 0.65 km/h. Pentru vp3=1.08 m/s gradul de vatamare are valori mici (Gv<5%) la o viteza de lucru vl=0.65 – 0.77 km/h. Variația gradului de vătămare este crescătoare pentru V1, la H=0.450m, în funcție de viteza de lucru, înregistrând pentru viteza periferică cea mai mica (vp1=0.52 m/s), valori mai mari, comparativ cu cele înregistrate pentru viteza periferică cea mai mare (vp3=1,08 m/s ). Pentru vp3 valorile sunt mai mici, dar foarte apropiate de cele inregistrate pentru viteza periferica vp2=0.76m/s. Pentru aceasta inalțime de recoltare gradul de vătămare Gv=4.8-7.5 %, pentru o viteză de lucru vl=0.5- 0.75 km/h.
Funcția politropică care permite calculul gradului de vătămare pentru varianta T2 a pieptenilor, nu depinde de viteza periferică a acestora în domeniul considerat. Gradul de vătămare a inflorescențelor corespunzător lui T2 crește odată cu creșterea vitezei de lucru, având valori mai ridicate la recoltarea joasă (H=0.30m). Pentru o viteză de lucru vl=0.5- 1.25 km/h, gradul de vătămare are valori de Gv=3,8-6,2% la H=0.30m, iar pentru H=0.45m gradul de vătămare are valori de Gv=2.5-4.1%.
Functia politropică care permite calculul purității materialului recoltat pentru varianta V1 a pieptenilor, nu depinde de viteza periferică a acestora în domeniul considerat. Pentru varianta V1 a pieptenilor, puritatea materialului recoltat scade în funcție de creșterea vitezei de lucru, de la 0.35km/h până la 1.25km/h, având valori mai ridicate la recoltarea înaltă (H=0.45m).
Functia politropică care permite calculul purității materialului recoltat pentru varianta T2a pieptenilor, nu depinde de viteza periferică a acestora în domeniul considerat. Pentru varianta T2 a pieptenilor, puritatea materialului recoltat scade în funcție de creșterea vitezei de lucru, de la 0.45 km/h până la 1.25km/h, având valori mai ridicate la recoltarea înaltă (H=0.45m). Valorile înregistrate pentru T2 sunt mai ridicate decât cele înregistrate pentru varianta V1, atât pentru recoltarea joasă, cât și pentru cea înaltă, in domeniul considerat.
Functia politropică care permite calculul pierderilor pe sol pentru varianta V1 a pieptenilor, nu depinde de viteza de lucru la recoltare în domeniul considerat. Pentru varianta V1 a pieptenilor, pierderile pe sol cresc odată cu creșterea vitezei periferice, înregistrand valori mai scăzute pentru H=0.45m. În aceast caz valoarea maxima este de 12%, corespunzător vitezei periferice celei mai ridicate.
Functia politropică care permite calculul pierderilor pe sol pentru varianta T2 a pieptenilor depinde atât de viteza de lucru cât și de cea periferică a pieptenilor. Astfel pentru T2 la înălțimea de recoltare H=0.30m, pierderile pe sol cresc odată cu creșterea vitezei de lucru. Pentru viteza periferică cea mai mare vp3=1.08 ms-1 se înregistrează valori ușor mai mici. La înălțimea de recoltare H=0.450m s-a constatat:
pentru vp1=0.52 m/s, pierderile pe sol cresc odata cu creșterea vitezei de lucru;
pentru vp1=0.76 m/s, pierderile pe sol cresc odata cu creșterea vitezei de lucru, dar pentru viteze de lucru vl>0.5km/h, valorile sunt mult mai mici decât in cazul anterior;
pentru vp1=1.08 m/s, pierderile pe sol înregistreaza valori reduse, ce variaza între 5.2-6.2% ,indiferent de valoarea vitezei de lucru din domeniul considerat (0.25…1.25km/h).
Din analiza indicilor calitativi de lucru: gradul de recoltare [%], continutul de inflorescente de caliatate inalta [%], gradul de vatamare [%], puritatea produsului recoltat[%], pierderile pe sol [%] realizată cu ajutorul unor funcții de regresie multivariabile, obținute prin prelucrarea datelor experimentale, se pot face recomandări privind desfășurarea procesului de lucru. Astfel, pentru ca procesul de recoltare mecanizată a inflorescențelor de mușețel să fie cât mai eficient se recomandă:
Echipamentul de recoltat sa fie dotat cu organe active de tip T2 (piepteni cu dinti curbi);
Viteza de lucru să fie vl=0.50 kmh-1 sau in cazuri extreme să nu depășească 1.25km/h.
Viteza periferică a organelor active să fie maximă vp3=1.08 ms-1;
Productivitatea variază direct proporțional cu viteza de lucru, astfel că scăderea acesteie o influențează negativ. În cazul plantelor medicinale și aromatice calitatea materialului recoltat este mult mai importantă, deoarece de aceasta depinde conținutul de compuși bioactivi.
CAPITOLUL 7
CONCLUZII GENERALE, CONTRIBUȚII, PERSPECTIVE
7.1. CONCLUZII GENERALE PRIVIND CERCETĂRILE TEORETICE ȘI EXPERIMENTALE
In urma cercetărilor teoretice și experimentale realizate în cadrul tezei de doctorat se pot desprinde următoarele concluzii generale:
Recoltarea mecanizată a plantelor medicinale și aromatice sub formă de inflorescențe se bazează pe operația de smulgere a florilor, utilizând organe active specializate, ce indeplinesc funcția unor piepteni răzuitori, ce pot fi chiar piepteni realizați din tablă sau bare cu degete, ce au același rol;
Cele mai bune rezultate la recoltarea inflorescențelor de mușețel s-au obținut pentru pieptenii care au o mișcare circulară, fiind dispuși pe un aparat de recoltat tip culegător;
In cazul culegătoarelor tip tambur cu piepteni, aceștia sunt dispuși de obicei pe generatoare, echidistant pe circumferință, fiind în număr de: 4, 6, 8, 9 sau 12.
Procesul de detașare al florilor se desfășoară corespunzător numai prin respectarea unor condiții teoretice între: raza tamburului, distanța de la sol la centrul tamburului culegător, distanța de la centru acestuia la extremitatea dinților;
Acoperirea (pieptănarea) în întregime a suprafeței cu flori (considerată pe direcție verticală), ce trebuie supusă recoltării fără să ramână zone nelucrate, este asigurată pentru o anumită viteză de lucru maximă, care depinde de turația culegatorului, de numărul de piepteni, de pozitia lor la începutul/sfârșitul procesului de pieptănare;
Manifestarea așa-numitului ,,efect de cupă'' al pieptenilor răzuitori este dependent de respectarea unei anumite relații între dimensiunile caracteristice ale pieptenilor, unghiurile ce le caracterizează poziția pe tambur, raza acestuia, raza până în vârful pieptenului etc.;
Corelarea turației culegătorului cu raza de curbură a pieptănului determină regimul de funcționare pentru care dinamica sistemului de smulgere asigură manifestarea ,,efectului de cupă'', necesar pentru captarea inflorescențelor desprinse și orientarea lor spre interiorul sistemului de recoltare.
Lungimea optimă a unui dinte al culegătorului se determină în funcție de suprafața activă necesară asigurării preluării inflorescențelor prelevate din lan;
Evaluarea procesului și a produsului rezultat la recoltarea inflorescențelor de mușețel cu fiecare din cele 12 variante tipo-dimensionale de organe active (6 variante de piepteni cu dinti drepti, 6 variante de piepteni cu dinti drepti,) s-a făcut prin prisma indicilor calitativi de lucru, astfel:
gradul de recoltare în cazul organelor active tip piepteni cu dinți curbați este superior celui înregistrat în cazul pieptenilor cu dinți drepți, cu valori de cca.14%;
gradul de recoltare înregistrază valori descrescătoare odata cu creșterea vitezei de lucru, pentru același tip de organe active și acelasi regim de funcționare, domeniul de variație situându-se intre 5…8%;
creșterea vitezei liniare a benzii culegătorului, deci a vitezei periferice a organelor active (piepteni răzuitori) influențeaza in mod favorabil gradul de recoltare a inflorescențelor, cu valori cuprinse intre 1…10%;
gradul de recoltare înregistrează valori superioare pentru "recoltarea joasa" comparativ cu "recoltarea inalta", diferențele între cele două situații de recoltare sunt de cca.20%, în favoarea recoltarii joase;
situația cea mai avantajoasa din punct de vedere al gradului de recoltare se înregistrază în cazul pieptenilor cu dinți curbați, variantele S2, T2, V2. Pentru aceste variante gradul de recoltare înregistreaza valori maxime cuprinse între 84,2% si 86,4%, in cazul recoltarii joase, cu viteza de lucru minima (v=0,5km/h), la viteza liniara maximă a benzii (vb=1,08m/s);
Continutul de inflorescențe ,,calitate înaltă’’ înregistrează valori maximale de 44,3% și 43,7% la o viteza mica de lucru (0,5km h-1) la recoltarea înaltă (H=0,45m) în cazul elementelor N2 si T2, la viteze periferice ridicate ale organelor de smulgere;
Gradul de vătămare a florilor de musețel recoltate variază invers proporțional cu viteza organelor active, astfel florile sunt cel mai puțin afectate când viteza liniară a benzii transportorului este maximă.
Puritatea produsului recoltat înregistraza valorile cele mai ridicate în cazul variantei tipo-dimensionale N2. Deasemenea puritatea produsului în cazul ,,recoltării înalte” este mai mare cu 20-22% față de cazul ,,recoltării joase”.
Analiza ratei pierderilor de inflorescențe pe sol, pune în evidență ,,efectul de cupă” care se manifestă mult mai intens in cazul pieptenilor cu dinți curbați față de pieptenii cu dinți drepti. Rata pierderilor înregistreaza valori minime pentru elementele active de tip N2 si O2, 4,2% si respectiv 4%.
Analiza globală a rezultatelor obținute la experimentări pune în evidență superioritatea pieptenilor cu dinți curbați față de cei cu dinti drepți și a “smulgerii dinamice” față de “smulgerea lentă”.
Rezultatele experimentale susțin efectuarea recoltării inflorescențelor de mușețel în două faze. Se recomandă ca la început să se efectueze o “recoltare înaltă” și peste 5…17 zile să se efectueze o “recoltare joasă”. In acest interval de timp cultura se regenerează și florile din etajele inferioare ajung la maturitate.
Funcțiile multivariabile de formă polinomială și politropică s-au determinat pentru indicii calitativi de lucru care caracterizează procesul de recoltare a inflorescențelor de mușețel ale variantelor V1 (cu dinti drepți) și T2 (cu dinți curbi) de piepteni răzuitori pentru următoarele valori ale variabilelor independente: viteza de lucru: vl = 0.5 – 1.22 km/h; înălțimea de recoltare: H=0.3 – 0.45 m; viteza periferică a pieptenilor: vp = 0.52 – 1.08 m/s;
Funcția polinom cât și cea politropică care permit calculul gradului de recoltare pentru variantaV1 a pieptenilor, nu depind de viteza periferică a acestora în domeniul considerat. Pentru varianta V1 a pieptenilor, gradul de recoltare a inflorescențelor scade cu creșterea vitezei de lucru cât și cu creșterea înălțimii de recoltare, avand valori mai ridicate la recoltarea joasă (H=0.30m). Pentru viteze de lucru vl>0.75km/h gradul de recoltare la înălțimea de recoltare H=0.3m variază aprox. paralel cu gradul de recoltare la înălțimea de recoltare H=0.45m, diferenta fiind de aprox. 18%.
Funcția politropică care permite calculul gradului de recoltare pentru varianta T2 a pieptenilor, nu depinde de viteza periferică a acestora în domeniul considerat. Și pentru varianta T2 a pieptenilor, gradul de recoltare a inflorescențelor scade cu creșterea vitezei de lucru cât și cu creșterea înălțimii de recoltare. În acest caz valorile înregistrate pentru gradul de recoltare la inaltimea de lucru H=0.3 sunt cu cel puțin 13.5% mai mari decat cele înregistrate în aceleasi condiții pentru varianta V1 a pieptenilor. În schimb valorile gradului de recoltare pentru T2 înregistrate pentru H=0.45m sunt doar cu 2…3% mai mari decât cele înregistrate pentru V1 în aceleași condiții.
Funcția politropică care permite calculul conținutului de inflorescențe de calitate înaltă pentru varianta V1 a pieptenilor nu depinde de viteza periferică a acestora în domeniul considerat. Conținutul de inflorescențe de calitate înaltă pentru V1, scade odată cu creșterea vitezei lucru pentru ambele inalțimi de recoltare, însă înregistrează valori mai mari în cazul recoltării înalte (H=0.45m).
Functia politropică care permite calculul conținutului de inflorescențe de calitate înaltă pentru varianta T2 a pieptenilor nu depinde de viteza periferică a acestora în domeniul considerat. Ca si în cazul variantei V1 conținutul de inflorescențe de calitate înaltă pentru T2, scade odată cu creșterea vitezei lucru pentru ambele inalțimi de recoltare, însă înregistrează valori mai mari în cazul recoltării înalte. Valorile conținutului de inflorescențe de calitate înaltă corespunzătoare variantei T2 sunt mai mari decat cele corespunzătoare variantei V1, de piepten, pentru aceleași condiții de lucru.
Pentru gradul de vătamare corespunzător organelor active V1, nu s-au putut stabili forme adecvate ale funcțiilor de regresie, utilizându-se pentru fiecare înălțime de lucru, funcții de gradul doi, dependende de viteza de lucru vl și viteza periferică a organelor active vp. Variația gradului de vătămare este descrescătoare pentru V1, la H=0.300m, în funcție de viteză de lucru. Pentru vp1=0.52 m/s gradul de vătămare are valori mici (Gv<5%) la o viteză de lucru vl=0.35 – 0.52 km/h. Pentru vp2=0.76 m/s gradul de vătămare are valori mici (Gv<5%) la o viteza de lucru vl=0.52 – 0.65 km/h. Pentru vp3=1.08 m/s gradul de vatamare are valori mici (Gv<5%) la o viteza de lucru vl=0.65 – 0.77 km/h. Variația gradului de vătămare este crescătoare pentru V1, la H=0.450m, în funcție de viteza de lucru, înregistrând pentru viteza periferică cea mai mica (vp1=0.52 m/s), valori mai mari, comparativ cu cele înregistrate pentru viteza periferică cea mai mare (vp3=1,08 m/s ). Pentru vp3 valorile sunt mai mici, dar foarte apropiate de cele inregistrate pentru viteza periferica vp2=0.76m/s. Pentru aceasta inalțime de recoltare gradul de vătămare Gv=4.8-7.5 %, pentru o viteză de lucru vl=0.5- 0.75 km/h.
Funcția politropică care permite calculul gradului de vătămare pentru varianta T2 a pieptenilor, nu depinde de viteza periferică a acestora în domeniul considerat. Gradul de vătămare a inflorescențelor corespunzător lui T2 crește odată cu creșterea vitezei de lucru, având valori mai ridicate la recoltarea joasă (H=0.30m). Pentru o viteză de lucru vl=0.5- 1.25 km/h, gradul de vătămare are valori de Gv=3,8-6,2% la H=0.30m, iar pentru H=0.45m gradul de vătămare are valori de Gv=2.5-4.1%.
Functia politropică care permite calculul purității materialului recoltat pentru varianta V1 a pieptenilor, nu depinde de viteza periferică a acestora în domeniul considerat. Pentru varianta V1 a pieptenilor, puritatea materialului recoltat scade în funcție de creșterea vitezei de lucru, de la 0.35km/h până la 1.25km/h, având valori mai ridicate la recoltarea înaltă (H=0.45m).
Functia politropică care permite calculul purității materialului recoltat pentru varianta T2a pieptenilor, nu depinde de viteza periferică a acestora în domeniul considerat. Pentru varianta T2 a pieptenilor, puritatea materialului recoltat scade în funcție de creșterea vitezei de lucru, de la 0.45 km/h până la 1.25km/h, având valori mai ridicate la recoltarea înaltă (H=0.45m). Valorile înregistrate pentru T2 sunt mai ridicate decât cele înregistrate pentru varianta V1, atât pentru recoltarea joasă, cât și pentru cea înaltă, in domeniul considerat.
Functia politropică care permite calculul pierderilor pe sol pentru varianta V1 a pieptenilor, nu depinde de viteza de lucru la recoltare în domeniul considerat. Pentru varianta V1 a pieptenilor, pierderile pe sol cresc odată cu creșterea vitezei periferice, înregistrand valori mai scăzute pentru H=0.45m. În aceast caz valoarea maxima este de 12%, corespunzător vitezei periferice celei mai ridicate.
Functia politropică care permite calculul pierderilor pe sol pentru varianta T2 a pieptenilor depinde atât de viteza de lucru cât și de cea periferică a pieptenilor. Astfel pentru T2 la înălțimea de recoltare H=0.30m, pierderile pe sol cresc odată cu creșterea vitezei de lucru. Pentru viteza periferică cea mai mare vp3=1.08 ms-1 se înregistrează valori ușor mai mici. La înălțimea de recoltare H=0.450m s-a constatat: pentru vp1=0.52 m/s, pierderile pe sol cresc odata cu creșterea vitezei de lucru; pentru vp1=0.76 m/s, pierderile pe sol cresc odata cu creșterea vitezei de lucru, dar pentru viteze de lucru vl>0.5km/h, valorile sunt mult mai mici decât in cazul anterior; pentru vp1=1.08 m/s, pierderile pe sol înregistreaza valori reduse, ce variaza între 5.2-6.2% ,indiferent de valoarea vitezei de lucru din domeniul considerat (0.25…1.25km/h).
Ca urmare a analizei indicilor calitativi realizată cu ajutorul unor funcții de regresie multivariabile, obținute prin prelucrarea datelor experimentale, se pot face recomandări privind desfășurarea unui proces eficient de recoltare mecanizată a inflorescențelor de mușețel, astfel: echipamentul de recoltat să fie dotat cu organe active de tip T2 (piepteni cu dinți curbi); viteza de lucru să fie vl=0.50 kmh-1 sau in cazuri extreme să nu depășească 1.25km/h.; viteza periferică a organelor active să fie maximă vp3=1.08 ms-1;
Materialul vegetal constituit din plante medicinale și aromatice, în stare proaspată sau uscată este tocat prin forfecare, între un cuțit și un contra cuțit, deoarece acest tip de tăiere asigură o tăietură netedă, fără bavuri, cu pierderi minime de principii active;
Valorile optime ale elementelor de comparație pentru evaluarea calității unui proces de tocare a plantelor medicinale și aromatice sunt: Rezistență la forfecare mai mică de 0,4 107 Pa; Tensiunea la rupere 25…50 N/mm2; Unghiul de ascuțire al cuțitului 20o…24o (Unghiul de ascuțire > unghiul de tăiere); Grosime tăiș 15…150μm; Viteza de tăiere 32…35m s-1;
Procesul de tocare a plantelor medicinale și aromatice este influențat de mai mulți factori care pot fi grupați astfel: proprietățile fizico-mecanice ale materialului de tocat; caracteristicile constructive și funcționale ale utilajelor de tocat; proprietățile materialului tocat; factori economici ;
Mecanismul patrulater de acționare a cuțitului echipamentului de tocare are o construcție mai simplă și mai fiabilă, dar are dezavantajul de a fi mai puțin compact decât mecanismul cu culisă;
Variațiile vitezelor punctelor de articulație C1, C2 ale cuțitului pentru cele două mecanisme de acționare sunt foarte apropiate. In cazul variațiilor accelerațiilor punctelor valorile extreme sunt apropiate pentru punctul C1, dar pentru punctul C2 acestea sunt mai mari pentru mecanismul cu culisă;
Din analiza celor două mecanisme de acționare a aparatelor de tocare a plantelor medicinale și aromatice se recomandă utilizarea mecanismului patrulater care este mai sigur în funcționare, ușor de întreținut și asigură aceeași parametrii funcționali ca și mecanismul cu culisă;
Analizând rezultatele obținute la tocarea plantelor Coada șoricelului și Sunătoare s-a constatat că în toate cazurile analizate ponderea sortului corespunzător lungimii avansului reglat este de aprox. 50%, rezultând că procesul de tocare s-a realizat corect.
In urma rezultatelor experimentale obținute la tocare a herbei de Coada șoricelului (Achillea millefolium L) și Sunătoare (Hypericum perforatum L) se recomandă:
lungime avans= 2mm pentru utilizarea materialului vegetal tocat pentru obținerea de comprimate;
lungime avans=4mm și 6,5mm pentru utilizarea materialului vegetal tocat pentru ceaiuri la plic și obținerea de extracte;
lungime avans=8mm pentru utilizarea materialului vegetal tocat pentru ceaiuri vrac.
În ceea ce privește forțele de tăiere medii determinate la tocarea herbei uscate de Sunătoare la diferite lungimi teoretice prestabilite, s-a constatat ca acestea sunt mai mari decât cele determinate la tocarea de herbei de Coada șoricelului. Aceasta se explică prin faptul ca Sunătoarea a fost uscată în mănunchiuri, stratul de material fiind mai compact și mai uniform decât cel de Coada șoricelului;
7.2 CONTRIBUȚII PERSONALE
Contribuțiile originale care se desprind din această teză de doctorat sunt prezentate sintetic în continuare:
Realizarea unei sinteze privind principalele probleme ale procesului de lucru ale echipamentelor pentru recoltarea plantelor medicinale și aromatice în general, punându-se accent pe echipamentele de recoltat inflorescențe de mușețel;
Realizarea unei sinteze privind principalele probleme ale procesului de lucru ale echipamentelor pentru tocarea plantelor medicinale și aromatice;
Sintezele au fost elaborate prin studierea unor lucrări de specialitate (articole, tratate, etc.) menționate în lista bibliografică, ce se cifreaza la 152 de titluri;
Stabilirea formei și a caracteristicilor dimensionale pentru variantele de organe de lucru utilizate la recoltarea inflorescentelor de mușețel, de tip piepten răzuitor cu dinți drepți și respective dinți curbi;
Stabilirea unui model teoretic de studiu și determinarea unor relații teoretice dintre ansamblu culegător, cultură de mușețel și sol, referitoare la condițiile de lucru la recoltare, condițiile de manifestare a ,,efectului de cupă”, condiția de reținere a inflorescențelor și de imprimare a unei mișcări către interiorul sistemului mecanic de colectare, pentru dimensionarea corectă a unui sistem de recoltare prin smulgere a inflorescențelor și de stabilire a unui regim de lucru optim;
Realizarea unui program pentru analiza cinematică a mecanismului cu culisă de acționare a cuțitului mașinii de tocat plante medicinale și aromatice;
Realizarea unui program pentru sinteza mecanismului de acționare a cuțitului care să ne permită determinarea lungimii bielei și a balansierului pentru un mechanism patrulater echivalent, impunând lungimea manivelei, poziția articulației balansierului, mișcarea acestuia și pozițiile limită ale cuțitului;
Elaborarea metodologiei de experimentare pentru recoltarea mecanizată a inflorescențelor de mușețel;
Elaborarea metodologiei de experimentare pentru tocarea plantelor medicinale și aromatice;
Efectuarea încercărilor experimentale pentru determinarea indicilor calitativi de lucru pentru tipo-dimensiunile de organe active utilizate la recoltarea inflorescențelor de mușețel în vederea selectării variantelor agreate, dintre cele cu dinți drepți, și respectiv cele cu dinți curbi;
Prelucrarea datelor experimentale în vederea obținerii unor funcții de regresie de formă polinomială și politropică care să permită aprecierea comparativă a indicilor calitativi de lucru pentru organele de lucru agreate;
Determinarea funcțiilor de regresie multivariabile pentru: gradul de recoltare, puritate, conținut de inflorescențe de calitate, grad de vatămare, pierderi pe sol, corespunzător pentru fiecare din variantele de organe active agreate, în vederea stabilirii parametrilor constructivi și funcționali ai acestora pentru un proces de recoltare eficient;
Efectuarea incercărilor experimentale pentru determinarea gradului de mărunțire al plantelor medicinale și aromatice la tocarea plantelor medicinale
În urma studiilor teoretice și experimentale s-au făcut o serie de recomandări pentru specialiștii din domeniu;
7.3. VALORIFICAREA REZULTATELOR ȘI DIRECȚII VIITOARE DE CERCETARE
Teza de doctorat poate constitui pentru cercetătorii din acest domeniu de specialitate un punct de plecare util în continuarea studiilor și cercetărilor referitoare la procesul de lucru al mașinilor pentru recoltarea inflorescențelor de mușețel precum și al celor de tocat.
Rezultatetele obținute din studiile și cercetările efectuate au fost valorificate prin elaborarea și publicarea unui număr de 12 lucrări științifice lucrări publicate în reviste de specialitate, în volumele unor conferințe naționale și internaționale și prezentarea acestora în cadrul unor evenimente științifice naționale și internaționale, în calitate de autor Aceste lucrări sunt menționate în bibliografia tezei la pozițiile, [51,52,53,54,55,56,57,58,59,60,64,65]
Se propun următoarele direcții noi de cercetare:
Efectuarea unor încercari experimentale în vederea determinării consumului de combustibil necesar efectuării lucrărilor de afânare adâncă a solului și stabilirea tehnologiei de exploatare optime;
Optimizarea formei și dimensiunilor elementelor componente ale mașinii de recoltat inflorescențe de mușețel utilizând programe de proiectare în 3D și analiza structurala efectuata cu ajutorul programului de analiza cu elemente finite ANSYS;
Efectuarea unor încercări experimentale în vederea determinării consumului de combustibil necesar efectuării lucrărilor de recoltare mecanizată a inflorescențelor de mușețel și stabilirea tehnologiei de exploatare optime;
Optimizarea formei și dimensiunilor elementelor componente ale mecanismului de acționare a cuțitului cât și cele ale cuțitului mașinii de tocat plante medicinale și aromatice utilizând analiza structurală efectuată cu ajutorul programului de analiza cu elemente finite ANSYS;
Continuarea cercetărilor pentru determinarea experimentală a forțelor de tăiere, a vitezei de tăiere, respectiv a energiei electrice consumate pentru alte specii de plante medicinale și aromatice și stabilirea tehnologiei optime de exploatare;
Biblografie
Alexopoulos E.C. (2010), Introduction to multivariate regression analysis, Hippokratia, v.14 (Suppl.1), 23-28, PMC3049417;
Ardelean A., Mohan Gh., Medicinal Flora of Romania, All Publishing House, Bucharest, 2008;
Atkins T. The Science and Engineering of Cutting:The Mechanics and Processes of Separating, Scratching and Puncturing Biomaterials, Metals and Non-metals, Butterworth-Heinemann, Oxford 2009;
T. Balanescu, M. Gheorghe, S. Gavrila, L. Sofonea, Pascal si Turbo Pascal, Editura Tehnica București 1992;
Barbieri Cinzia, Medicinal and aromatic plants legislation in the European Union, Italy and several of its regions ,Journal Natural Product Research, Volume 27, 2013, Issue 17;
Banu Constantin, 1998 – Manualul inginerului de industrie alimentarǎ, vol 1 Editura Tehnicǎ, București, ISBN 973-31-1188-0;
Beier K. Ehlert D Methods for evaluation of picking performance of chamomile (Matricaria recutita L.) harvesters. Part I: Comparison of established methods, Journal of Applied Research on Medicinal and Aromatic Plants 1 (2014) e1–e7;
Beier K. Ehlert D. (2014), Methods for evaluation of picking performance of chamomile (Matricaria recutita L.) harvesters. Part II: Development of new methods Journal of Applied Research on Medicinal and Aromatic Plants 1, 35-42;
Bîclea Diana Curbe remarcabile Cicloida, Univ. de Stat B. P. Hasdeu Cahul, Conferința științifică de totalizare a activității de cercetare a cadrelor didactice, 12-13 mai 2011;
Bobancu V. si colectiv Dictionar de matematici generale, Editura Enciclopedica Romana , Bucuresti , 1974;
Bojor Ovidiu Ghidul plantelor medicinale de la A la Z., Editura Fiat Lux, Bucuresti 2003;
Brabandt H., Ehlert D.(2011) Chamomile harvesters: a review, Industrial Crops and Products 34, 818-824;
Brenneke R., Scuster G Fizica pentru cursul superior al liceului, Editura didactica si pedagogica, Bucuresti, 1973;
Cândea I. și colaboratorii Mecanică Cinematica, Ed. Didactică și Pedagogică, București 1998;
[145] Căproiu M. Chelemen I., Ciubotaru C., Ghinea T. Iancu A. Mașini și instalații zootehnice, Editura didactică și pedagogică, 1982;
Caba I.L., Biris S., Bungescu S. Cercetari privind imbunatatirea procesului de lucru al organelor de maruntit furaje fibroase, Simpozion International ISB/INMA TEH 2012, Bucuresti, nov.2012;
Cira O., Aplicații, probleme și exerciții rezolvate cu Mathcad-ul, Editura Matrixrom, București 2010;
Ciulică L.G., Rus F.Experimental regarding the determination of the optimum cutting angle using a single edged knife, Bulletin of Transilvania University of Brasov, Serie II Forestry, Wood Industry, Agricultural Food Engineering, Vol.5 (54)No.1 – 2012;
Chelemen I. Masini si Instalatii zootehnice, partea a II-a 1983, Institutul Politehnic Bucuresti, Curs litografiat;
Constantinescu, I., Golumbova, D., Militaru, C., Prelucrarea datelor experimentale cu calculatoare numerice, Editura Tehnică, 1980
Costescu C., Hadaruga G., Hadaruga D., Lupea X., Rivis A. Parvu D. (2008) Antioxidant activity evaluation of same Matricaria chamomile L extracts, Journal of Agroalimentary Processes and Technologies 14(2), 417-432, ISSN 1453-1399;
Dancea I., Programarea calculatoarelor numerice pentru rezolvarea problemelor cu caracter tehnic si de cercetare stiintifica, Editura Dacia, Cluj, 1973;
Danciu A., Postelnicu E. Vlăduț V., Voicea I., Matache M., Ludig M. , Prof. PhD. Eng. Martinov M., Assoc. Prof. Ph.D. Eng. Atanasov A., Ph. D. Stud. Eng Florea C. Experimentarea tehnologiei și a echipamentelor pentru procesarea primară a plantelor medicinale. Obținerea de soluții extractive din plante medicinale și aromatice, , INMATEH – AGRICULTURAL ENGINEERING, vol. 34, nr. 2/2011, pag. 57-66;
David L., Voicu Gh., Bayer M. Cercetari privind optimizarea parametrilor constructivi ai aparatului de tocare tip disc, Lucrari Stiintifice din Domeniul Mecanizarii Agriculturii (1995-1996), A.S.A.S., Bucuresti 1998;
Davidescu D., Davidescu Velicia (1994). Agricultura biologică – o variantă pentru exploatațiile mici și mijlocii, Editura Ceres, București, 1994;
Dihoru A., Dihoru Gh. Plante utilizabile în digestia la om și animale, Editura Ars Docendi, București 2008, ISBN 978-973-558-376-7,
Drăgănescu F., s.a., Considerații privind stabilirea conținutului experiențelor programelor de cercetare, lucrările Sesiunii științifice “Promovarea tehnologiilor moderne în construcția de mașini”, IPB, Bucuresti, 1979;
Draper N.R., Smith H., Applied Regression Analysis, 3-rd Edition. John Wiley & Sons, Inc. . 1998;
Ehlert E. Development of a chamomile harvester, Landtechnik 69 (2) 2014;
Ehlert D., Adamek R., Giebel A., Horn H Influence of comb parameters on picking properties for chamomole flowers (Matricaria Recutita), Industrial Crops and Products 33(2011) 241-247, Elsevier;
12.Ehlert E, Beier K, (2014) Development of picking devices for chamomile harvesters, Journal of Applied Research on Medicinal and Aromatic Plants, (In Press, Corrected Proof, Available online 13 October 2014);
Florea C. Teza de doctorat Contributii la perfectionarea tehnologiei si echipamentelor pentru conditionarea plantelor medicinale si fructelor de padure inainte de procesare, Universitatea Transilvania Brasov, 2013;
Gângu V., Cercetări asupra procesului de recoltare a cerealelor păioase prin raclarea spicelor (Teză de doctorat) Universitatea Transilvania Brașov 1996;
Gheorghe M., Draganescu F., Consideratii privind alegerea formei functiilor de regresie multivariabile, lucrările Sesiunii științifice “Promovarea tehnologiilor moderne în construcția de mașini”, IPB, Bucuresti, 1979;
Gheorghe Marian, Florian Draganescu, Consideratii privind stabilirea nivelurilor variabilelor in programele experimentale de cercetare, lucrările Sesiunii științifice “Promovarea tehnologiilor moderne în construcția de mașini”, IPB, Bucuresti, 1979;
Gheorghe M., Draganescu F., Restrictii privind structura programelor experimentale, lucrarile Sesiunii stiintifice “Promovarea tehnologiilor moderne in constructia de masini”, IPB, Bucuresti, 1979;
Gheorghiu Gh.Th. Mic Memorator de Matematica, Editura Tehnica, Bucuresti 1973;
Guimares R., Sousa M.J., Ferreira I. Contribution of essential oils and phenolics to the antioxidant properties of aromatic plants, ELSEVIER, Industrial Crops and Products, Volume 32, Issue 2, September 2010, Pages 152–156;
Hajjaj G., Bounihi A., Tajani M., Cherrah Y., Zellou A. In vivo analgesic activity of essential oil and aqueous extract of Matricaria Chamomilla L. (Asteraceae), World Journal of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences, Volume 3, Issue 5, 2013;
48. Halliday D., Resnik R., Fizica, Editura Didactică și Pedagogică, București 1975;
Hegazi R.A., Molari G., El-Sheikha A.M. Prototype of harvesting system for some aromatic and medicinal plants, International Journal of Agricultural Research 6 (5), 420-428, 2011;
Hinneburg I., Dorman D.H.J., Hiltunen R. Antioxidant activities of extracts from selected culinary herbs and spices, ELSEVIER, Food Chemistry, Volume 97, Issue 1, July 2006, Pages 122–129;
Ipate Gh., Ciulica L.G., Rus F. Modelarea numerica si simularea taierii produselor vegetale, Simpozion International ISB/INMA TEH 2012, Bucuresti, nov.2012;
Ionescu Stoian P., Savopol I. Extracte farmaceutice vegetale, Editura Medicala, Bucuresti 1977;
Ivanovic S., Pajic M., Markovic T., (2014) Economic effectiveness of mechanized harvesting of chamomile, Economics of Agriculture 61 (2), Belgrade, 319-330;
Jalobeanu C., Roșca I., Probleme de calcul numeric și statistic MathCad, Imprimeria Ardealul, Cluj – Napoca, 1995;
Krasnicenko A.V., Manualul constructorului de masini agricole, Editura Tehnică, București 1964;
Laza A., Rácz G. Plante medicinale si aromatice, Editura CERES, Bucuresti, 1975;
Letoșnev M.N. Mașini Agricole, Editura Agro-Silvica de Stat, București 1959;
Manolescu N., Kovacs Fr., Oranescu A Teoria mecanismelor si a masinilor, Editura Didactica si Pedagogica Bucuresti 1972;
Martinov Milan Prof. Universitatea Novi Sad (Serbia) – Note de curs 2006;
Martinov, M.; Tesic, M.; Müller, J. Erntemaschine für Kamille, Landtechnik 47(10), S. 505–507, 1992;
Máthé A, Máthé I. Quality assurance of cultivated and gathered medicinal plants, ISHS Acta Horticulturae 765, XXVII International Horticultural Congress – IHC2006: International Symposium on Plants as Food and Medicine: The Utilization and Development of Horticultural Plants for Human Health;
Mihai R. Introducere în strategia experimentării cu aplicații în tehnologia chimică, Editura Științifică și Enciclopedică, 1976;
Mihoc, Gh., Ciucu, G., Craiu, V., Teoria probabilităților și statistică matematică, Editura Didactică și Pedagogică, 1970;
Mihoc Gh, Urseanu V., Sondaje și estimații matematice, Editura Tehnică, Bucuresti, 1977;
Moumita Das Chamomile-Medicinal, Biochemical and Agricultural Aspects, CRC Press, Taylor & Francis Group, 2015;
Muntean Leon Sorin, THE USE AND CULTIVATION OF MEDICINAL AND AROMATICAL PLANTS IN ROMANIA, Hop and Medicinal Plant No.1-2, 2010, Printing House Academicpres Cluj Napoca, pg.34-43; ISSN 2360 – 0179;
Muntean L.S., Tamas M. (2007), Treaty of Cultivated and Wild Medicinal Plants, Risoprint Publishing House, Cluj Napoca, pp.928;
Muntean L. S. (1990), Plante medicinale si aromatice cultivate in Romania, Editura Dacia Cluj, 1990; pp 233-239;
Munteanu N., Bohatereț V., Stoleru V. De la agricultura convențională la agricultura ecologică, Editura STEF, Iași, 2008;
Murgulescu E., Flexi S.și col. Geometrie analitică și diferențială, Editura Didactică și Pedagogică, București 1965;
Muscalu A., Pruteanu A., David L., Recoltarea mecanizată a plantelor medicinale și aromatice (Mechanized harvesting of medicinal and aromatic plants), International Symposium ISB INMA TEH AGRICULTURAL AND MECHANICAL ENGINEERING,1-3 Nov. 2013, Bucharest; ISSN 2344-4126 pg.57-62;
Muscalu A, Pruteanu A., David L, Cercetări experimentale privind procesul de recoltare mecanizată a inflorescențelor de mușețel (Experimental research regarding chamomole inflorescences mechanized harvesting process), 3nd International Conference of Thermal Equipment, Renewable Energy and Rural Development TE-RE-RD 2014, Mamaia Romania, 12-14 Iunie 2014, ISSN 2359-7941, pg.279-284;
Muscalu A., Pruteanu A. David L. Cercetarea experimentală a calității produsului obținut la recoltarea mecanizată a inflorescențelor de mușețel (Experimental research of the obtained product quality to the mechanical harvesting of chamomile inflorescences,) Internatioonal Symposium ISB-INMATEH – Agricultural and Mechanical Engineering, 30 octombrie – 1 noiembrie 2014, București, ISSN 2344-4126, pg. 81-88;
Muscalu, A., David, L., Quality of mechanical harvesting of chamomil inflorescences the 43rd International Symposium "Actual Tasks on Agricultural Engineering" 24th – 27th February 2015, Opatija, Croatia, ISSN 1848-4425, UDC 631,pg. 365-376;
Muscalu A, David L., Pruteanu A., Experimental research on the quality of the mechanized harvesting process of chamomile inflorescences, 4th International Conference on Thermal Equipment Renewable Energy and Rural Development, TE-RE-RD 2015, Posada Vidraru, 4-6 iunie 2015;
Muscalu A, David, L., Pruteanu A, Researches concerning the assessment of the quality of the product obtained from the mechanized harvesting of the camomile inflorescences, Fifth International Conference ,,Research people and actual tasks on multidisciplinary sciences’’, 24-28 June2015, Lozenec. Bulgaria, ISSN 1313-7735, pg.227-232;
Muscalu Adriana, David Ladislau, Vladuț Valentin, Research on assessing the purity of plant product obtained from the mechanized harvesting of chamomile inflorescences, The Second International Symposium on Agricultural Engineering ISAE-2015, 9th-10th October, Belgrad Serbia; pg 43-52;
Muscalu, A., David, L., Analysis of qualitative indexes for the process of mechanized harvesting of chamomile inflorescenses (Analiza indicilor calitativi ai procesului de recoltare a inflorescențelor de mușețel), The 44 rd International Symposium "Actual Tasks on Agricultural Engineering" 23th – 26th February 2016, Opatija, Croatia, ISSN 1848-4425, UDC 631,pg. 237-248;
Muscalu A, David, L., Pruteanu A, Cercetări privind recoltarea inaltă a inflorescențelor de mușețel (Researches on the high harvesting of chamomile inflorescences) 5th International Conference on Thermal Equipment Renewable Energy and Rural Development, TE-RE-RD 2016, Gold Sands, 2-4 iunie 2016; ISSN 2457-3302, pg.355-360;
Muscalu A., David Ladislau, Determining the losses on ground at harvesting the medicinal plants, UPB Scientific Bull. Series D, Vol.78, Iss. 4, 2016, ISSN 1454-2358; pg. 237-252;
Muscalu A., Vlăduț V., Pruteanu A., Nițu M. (2012) – Recoltarea și procesarea primară a plantelor medicinale și aromatice, Editura Terra Nostra, Iași, România, (ISBN 978-606-623-012-4);
Muscalu A., Vlăduț V., Persu C., Ludig M. – Tehnologii de uscare a plantelor medicinale și aromatice, Editura "Terra Nova", Iași, 2012, ISBN 978-973-1888-97-2;
Muscalu A. Pruteanu A., Danciu A., Florea C. TECHNOLOGICAL LINE FOR PRIMARY PROCESSING OF MEDICINAL AND AROMATIC PLANTS ANALELE UNIVERSITĂłII DIN CRAIOVA, Seria – Biologie, Horticultură, Tehnologia Prelucrării Produselor Agricole, Ingineria Mediului, Vol. XLII /2 2012, ISSN 1841-8317 pag. 377-383;
Muscalu A., Pruteanu A. David L. Tocarea plantelor medicinal si aromatice (Chopping of medicinal and aromatic plants), Internatioonal Symposium ISB-INMATEH – Agricultural and Mechanical Engineering, 30 October– 1 November 2014, București, ISSN 2344-4126, pg. 181-188;(sinteza)
Muscalu A., David L., Biol. Pruteanu A. Danciu A. Cercetari experimentale privind tocarea plantelor medicinal (Experimental research on chopping of medicinal plants) Internatioonal Symposium ISB-INMATEH – Agricultural and Mechanical Engineering, 29-31 octombrie 2015, București, ISSN 2344-4126, pg. 109-115;
Muscalu A., Pruteanu A. MECHANICAL HARVESTING OF AROMATICS PLANTS, TechnoMarket magazine, no. 2 (6) /2015; pg.10-11;
Muscalu A., Barsan M., Pruteanu A., Vladut V.,Bobit D. HARVESTING TECHNOLOGIES FOR MEDICINAL AND AROMATIC PLANTS, , The Scientific Conference with International Participation “ DURABLE AGRICULTURE OF THE FUTURE”, The 12 –th Edition, 17-18 Nov. 2016, Craiova pg.488-493;
Nasser Badawi A., Singab I. Medicinal & Aromatic Plants, Editorial: Medicinal Aromatic Plants 2012, 1:e109, DOI: 10.4172/2167-0412.1000e109;
Neculaiasa V., Dănilă I.,Procese de lucru și mașini agricole de recoltat, Editura A92, Iași 1995;
Őztekin Serdar, Martinov Milan Medicinal and aromatic crops, Haworth Food &Agricultural Product PressTM, An Imprint of The Haworth Press, Inc. New York, 2007;
Pajic M.,Pajic V. Ivanivic S., Oljaca M., Gligorevic K., Influence of harvester type and harvesting time on quality of harvested chamomile, Journal of Agricultural Sciences Vol. 61, No. 2, 2016 pages 201-213;
Pajic M, Raicevic D., Ercegovic D, Mileusnic Z.,Oljaca M., Radojevic R., Influence of exploitation characteristics of harvester "NB 2003" on chamomile harvesting quality, ISHS Acta Horticulturae 749: I International Symposium on Chamomile Research, Development and Production 2007;
Patent Nr.4761942 Flower harvesters Geoffrey A. Williames, US Patent Office, 1988;
Patent Nr. 5501067Selective harvesting machine Claude E. Brown, US Patent Office, 1996;
Păun E. ,Mihalea A., Dumitrescu A.,Verzea M.,Cosocariu O. Tratat de plante medicinale si aromatice cultivate, Vol.I-II Ed, Academiei 1988, București;
Păun Gabriela, Gheorghe Oana, Diaconu Mirela,Procesarea plantelor medicinale si aromatice, curs MedPlaNet, Program de Cooperare Transfrontaliera Romania-Bulgaria, 2011;
Păunescu I., David L., Bazele cercetarii experimentale a sistemelor biotehnice, Editura Printech, 1999;
Păunescu Ioan, Bazele cercetarii experimentale a masinilor agricole, Bucuresti, 1981;
Pelecudi Chr., Moros D., Merticaru V., Pandrea N., Simionescu I., Mecanisme, Editura Didactica si Pedagogica Bucuresti, Bucuresti, 1985;
Popa E., Boboșilă M.Sindile C.Contribuții teoretice și experimentale la recoltarea mecanizată a inflorescențelor de plante medicinale, Lucrări Științifice INMA, vol.I, pg.514-525, București,1997;
Postelnicu V., Coatu S., Mică Enciclopedie Matematică, Editura Tehnica, Bucuresti 1980;
Purcaru I. Elemente de algebră și programare liniară, Editura Științifică și Enciclopedică, București , 1982;
42. Raba Tr., Stănciuleasa M. – Mașini și instalații zootehnice, EDITURA AGRO-SILVICĂ, București, 1968;
Rădoi M., Deciu E., Mecanica, Editura Didactică și Pedagogică, București 1993;
Rogai E., Teodorescu C. Tabele matematice uzuale, Editura Tehnica, Bucuresti 1973;
Roman Gh.V., Toader M. și colectivul – Ghid practic – Cultivarea plantelor medicinale în sistem ecologic, Ed. RENTROP&STTRATON, București, 2007;
Roman Gh.V., Toader M. și colectivul – Cultivarea plantelor medicinale și aromatice în condițiile agriculturii ecologice, Editura CERES, Bucuresti, 2009, ISBN 978-973-40-0823-0,
Rumsiski Z.L., Prelucrarea matematica a datelor experimentale, Editura Tehnica, 1974;
Salamon I. (2009) Chamomile Biodiversity of the Essential Oil Qualitative-Quantitative Characteristics, in Innovations in Chemical Biology, pp.89-93, Publisher Springer Netherlands;
Scripnic V., Babiciu P. Masini agricole, Editura Cerea Bucuresti, 1979;
Schippmann U., Leaman D., Cunningham A.B., Impact of Cultivation and Gathering of Medicinal Plants on Biodiversity: Global Trends and Issues, FAO. 2002. Biodiversity and the Ecosystem Approach in Agriculture, Forestry and Fisheries. Satellite event on the occasion of the Ninth Regular Session of the Commission on Genetic ,Resources for Food and Agriculture. Rome, 12-13 October 2002;
Segărceanu M, Toma D. și colab Dictionar de Mecanică Agricolă, Editura Ceres, București 1972;
Semenescu A. Utilizarea Mathcad in tehnica, matematica si economie, Editura MATRIXROM, 2010;
Tănăsescu F.T., Stanciu V. Agenda Tehnica, Editura Tehnica, Bucuresti 1990;
Tempea I., Popa Gh. Mecanisme plane articulate – Curs litografiat, Institutul Politehnic Bucuresti, Catedra de Mecanisme, 1978;
Thompson Mioara – Note de curs: Utilaje pentru reducerea dimensiunilor materialelor, Universitatea Dunărea de Jos, Galați 2009;
Tiron M, Teoria erorilor de măsurare și metoda celor mai mici pătrate, Editura Tehnică, București, 1972;
Tiron M., Prelucrarea statistică și informațională a datelor de măsurare, Editura Tehnică, București, 1977;
Toma Dragoș Tractoare și mașini agricole , Partea a II-a, Mașini Agricole, Editura Didactică și Pedagogică, București 1981;
Tudoran I., Tratarea matematică a datelor experimentale, Editura Academiei, București, 1976;
Vâlcovici V., Bălan Șt., Voinea R., Mecanica Teoretică, Editura Tehnica, București 1968;
Vasilescu A .Mecanica teoretica-Cinematica-Curs și Aplicații, Editura CONSPRESS București 2003;
Verzea Maria și colab, (2006) – Tehnologii de culturǎ la plantele medicinale și aromatice, Ed. Orizonturi, București, (ISBN 973-9342-33-7);
Veselinov b.,Adamović D., Martinov M., Višković M.., Golub M.., Bojić S. Mechanized harvesting and primary processing of Calendula officinalis L. inflorescences, Spanish journal of agricultural research, 2014, vol. 12, no 2, pp. 329-337, ISSN 1695-971x;
Vladut V., Matache M., Nicolescu M., Biris S., Paraschiv G., Voicu Gh., Danciu A., Persu C., Testarea asistată a sistemelor Biotehnice, Editura Terra Noastra, Iași, 2012;
Voinea R., Voiculescu D., Ceaușu V., Mecanică. Editura Didactică și Pedagogică, București, 1983;
Zidăroiu C., Programare liniară, Editura Tehnică, București, 1983;
Zimmer, S.; Müller, J. Erntetechnologie von Arznei- und Gewürzpflanzen. Gülzower Fachgespräche, Band 22, 2004;
Worthing A., Geffner J. Prelucrarea datelor experimentale, Editura Tehnică, București, 1959.
*** (1993) Farmacopeea Romana Editura medicala, București
***Anuarul statistic al Romăniei 2015;
LEGEA nr. 239 din 7 decembrie 2010, privind modificarea și completarea Legii plantelor medicinale și aromatice nr. 491/2003, emisă de Parlamentul României, Publicată în: MONITORUL OFICIAL nr. 826 din 10 decembrie 2010;
www.boninoitaly.com/macchine_agricole_speciali.html;
www.dpdepietri.it/;
www.regent.at/html/gerat/mah.html;
www.europrima.rs;
http://www.ortomec.com;
http://www.dpdepietri.it/english/fr28_uk.htm;
http://www.ochiai-1.co.jp/english/product/09.html;
https://www.google.ro/search?q=ochiai+japan+for+tea+harvester&newwindow=1&tbm=isch&imgil=VlZ9RACLzdjnQM%253A%253BdPsuGOWxKqqU-M%25;
https://www.google.ro/search?tbm=isch&tbs=rimg%3ACWIbLlvAtO0nIjjzLtnfjSkHyKKQgihe5eTOhjSdWaGt40gVD-r8QrpdFTjnOkiogjKEB5ql90Jq90lovIqloX-pFC;
http://www.ochiai-1.co.jp/english/product/images/v8-world.pdf;
http://ochiai-1.co.jp/english/product/images/V8S850.pdf;
http://ochiai-1.co.jp/english/product/images/Harvesting_Machine.pdf;
http://lanz-technik.de/magento/index.php/eazycut-trimmer/eazycut-1200.html;
http://lanz-technik.de/magento/index.php/eazycut-trimmer/eazycut-1600.html;
http://harvesterconcepts.co.nz/products;
www.ddr-landmaschinen.de/;
www.actahort.org/chronica/pdf/ch4604.pdf (CRONICA HORTICULTURAE, vol. 46, number 4/2006, page 35);
www.fippo.org/UserFiles//File/Colorio%20Presentazione%20camomilla%20BO%202007.pdf;
www.winicker-lieber.de/en/products/cutting_machines;
https://shnanjue.en.alibaba.com/product/326810573209908090/tobacco_leaf_shredder.html;
https://hzjinzhu.en.alibaba.com/product/60454577271-804200543/tobacco_leaf_cutting_machine.html ( www.alibaba.com/product-detail/High-quality-and-best-price-Food_431342517.html;(vechi);
www.made-in-china.com/showroom/rc-tobacco/product-detailoMRJytPEaCcY/China-High-Speed-Herb-Tobacco-Cut-Machine-QYJ-1000-.html;(vechi);
www.timatic.it/download/Timatic_ENG-herbCut.pdf;
www.weiku.com/products/7756103/Tobacco_hand_machine_Tobacco_cuter.html;
www.weiku.com/products/7756101/Tobacco_electric_machine_Tobacco_cutter.html;
sino-shon.sell.everychina.com/p-97555783-tobacco-cutting-machine-used-for-cutting-tobacco-leaf-tea-leaf-with-small-volume.html;
www.moara-de-porumb.ro/Tocatori-de-furaje.php;
http://www.travizaporoja.com.ua/en/;
http://agrointel.ro/33874/musetelul-o-planta-medicinala-aproape-uitata-de-fermierii-romani-ce-profit-se-poate-obtine-din-cultura-gingaselor-flori-cu-banut-galben/
http://ziarulceahlaul.ro/idei-de-afaceri-musetelul-planta-miraculoasa-mai-putin-cultivata/;
Copyright Notice
© Licențiada.org respectă drepturile de proprietate intelectuală și așteaptă ca toți utilizatorii să facă același lucru. Dacă consideri că un conținut de pe site încalcă drepturile tale de autor, te rugăm să trimiți o notificare DMCA.
Acest articol: Lista de simboluri și notații [305867] (ID: 305867)
Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.