Vestnik of Kazan State Agrarian UniversityVestnik of Kazan State Agrarian UniversityВестник Казанского государственного аграрного университета2073-04621164610.12737/19327Технические наукиТехнические наукиMOTION EQUATION OF TOOTH BLADE OF SPIRAL-PLATE WORKING UNIT IN SPACEУравнения движения лезвия зуба спирально-пластинчатого рабочего органа в пространствеШириязданов Рустэм Рафисович Shiriyazdanov Rustem Рафисович rustem404@rambler.ruПикмуллинГеннадий ВасильевичPikmullinGennadiy Vasil'evichpikmullin@mail.ru
Казанский государственный аграрный университетKazan State Agrarian University05052016050520161116669https://zh-szf.ru/en/nauka/article/11646/view
В статье рассматривается спирально-пластинчатый рабочий орган, выполненный с зубьями, режущая кромка (лезвие) которых выполнена по участку (кривой) логарифмической спирали. Каждый виток исследуемого рабочего органа (с учетом свойств винтовой поверхности или линии) установлен под некоторым углом подъема винтовой линии и имеет угол поворота образующей (то есть угол закручивания винтовой линии). При этом для вывода уравнения движения любой точки лезвия зуба данный рабочий орган расположен в пространственной системе координат 0xyz так, чтобы начало координат находилось в его центре.
The article deals with the spiral-plate working unit, configured with teeth, the cutting edge (blade) of which is made on site (curve) of the logarithmic spiral. Each helix of studied working unit (taking into account properties of a helical surface or a line) is set at an angle and lift the helix has an angle of rotation generator (i.e., the helix angle of twist). In this case, to create the motion equation of any point of the teeth’s motion, the working unit is in the spatial coordinate system 0xyz so that the origin was in his heart.
спирально-пластинчатый рабочий органпочвалезвие зубавинтовая линия.spiral-plate working unitsoiltooth bladecircular helix.
Аналитическому исследованию законов движения ротационных рабочих органов почвообрабатывающих машин посвящено ряд работ [1, 3, 4, 5, 6, 8 и др.]. При этом многие авторы в основном проводили исследование движения точки лезвия ротационных органов, расположенной на внешней кромке рабочего органа при движении её по окружности. Однако, характер движения режущей кромки (лезвия зуба) ротационных органов в пространстве, выполненной по сложному профилю, при взаимодействии их с почвой (сорняками), мало изучен и остаётся аналитически не исследованным. Следует отметить, что ротационные устройства (шнековые, спирально-пластинчатые, винтовые и т.п.), совершающие в процессе работы поступательно-вращательные (круговые) движения и имеющие некоторые преимущества перед другими, более распространёнными ротационными органами (типа фрез, дисковых), до сих пор мало изучены. Хотя по этому поводу в своих работах ещё В.П. Горячкин неоднократно указывал на преимущества винтовых рабочих органов – шнека, универсальностью которого является объединение углов атаки α и наклона к вертикали β в одной конструкции. Здесь угол подъема винтовой линии φꞌ заменяет угол наклона к вертикали β, а угол поворота образующей ε (или угол закручивания винтовой линии) – угол атаки α к направлению движения [2, 10]. Условия, материалы и методы исследований. Как известно [4, 7, 9, 11, 12], образующие цилиндра пересекают касательную к винтовой линии под постоянным углом , зависящим от радиуса и шага винта. Вследствие чего угол подъёма винтовой линии φꞌ остаётся также постоянным во всех точках винтовой линии. Этот угол φꞌ образуется касательной в каждой точке винтовой линии и плоскостью, параллельной осям ОХ и ОY, т.е. между двумя плоскостями проходящими через касательную и радиус параллельно плоскости XOY.Как видно из рисунка 1, угол между плоскостью перпендикулярной оси OZ и плоскостью проходящей через вектор касательной к винтовой линии и вектор бинормали в точке А (или угол между векторами
Булгариев Г.Г. Разработка и обоснование параметров рабочих органов машины для поверхностной обработки почвы: Автореф. дис. к.т.н.: 05.20.01. /Г.Г. Булгариев// - Казань, 1997. - 24с.Bulgariev G.G. Razrabotka i obosnovanie parametrov rabochikh organov mashiny dlya poverkhnostnoy obrabotki pochvy: Avtoref. dis. k.t.n.: 05.20.01. /G.G. Bulgariev// - Kazan´, 1997. - 24s.Булгариев Г.Г.Обоснование и определение основных параметров спирально-пластинчатого рабочего органа / Г.Г.Булгариев, Р.Г.Юнусов // Научный журнал «Вестник Казанского государственного аграрного университета». - Казань: Изд-во Казанского ГАУ, 2013. - №.3(29) - С.57-63Bulgariev G.G.Obosnovanie i opredelenie osnovnykh parametrov spiral´no-plastinchatogo rabochego organa / G.G.Bulgariev, R.G.Yunusov. Nauchnyy zhurnal «Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta». - Kazan´: Izd-vo Kazanskogo GAU, 2013. - №.3(29) - S.57-63Гайнанов Х.С. Об уравнениях движения ротационных органов почвообрабатывающих машин / Х.С. Гайнанов, П.И. Макаров// Труды ЧИМЭСХ. - Челябинск, 1981.- вып.167.Gaynanov Kh.S. Ob uravneniyakh dvizheniya rotatsionnykh organov pochvoobrabatyvayushchikh mashin / Kh.S. Gaynanov, P.I. Makarov// Trudy ChIMESKh. - Chelyabinsk, 1981.- vyp.167.Ермолко Е.В. Разработка и обоснование параметров рабочего органа геликоидального типа для поверхностной обработки почв. Автореф. дис. к.т.н.: 05.20.01. /Е.В. Ермолко// - Рязань, 1989. -24с.Ermolko E.V. Razrabotka i obosnovanie parametrov rabochego organa gelikoidal´nogo tipa dlya poverkhnostnoy obrabotki pochv. Avtoref. dis. k.t.n.: 05.20.01. /E.V. Ermolko// - Ryazan´, 1989. -24s.Матяшин Ю.И. Ротационные почвообрабатывающие машины (теория и расчет, эксплуатация). / Ю.И. Матяшин, Н.Ю. Матяшин// - Казань: Издательство Казанского ГАУ, 2008. - 204с.Matyashin Yu.I. Rotatsionnye pochvoobrabatyvayushchie mashiny (teoriya i raschet, ekspluatatsiya). / Yu.I. Matyashin, N.Yu. Matyashin// - Kazan´: Izdatel´stvo Kazanskogo GAU, 2008. - 204s.Пикмуллин Г.В. Разработка и обоснование параметров рабочих органов культиватора для предпосевной обработки почвы: Автореф. дис. к.т.н.: 05.20.01./ Г.В. Пикмуллин // - Чебоксары. 2011. - 20с.Pikmullin G.V. Razrabotka i obosnovanie parametrov rabochikh organov kul´tivatora dlya predposevnoy obrabotki pochvy: Avtoref. dis. k.t.n.: 05.20.01./ G.V. Pikmullin. - Cheboksary. 2011. - 20s.Пикмуллин Г.В. Комбинированное почвообрабатывающее орудие для безотвальной обработки почвы / Г.В.Пикмуллин, Г.Г.Булгариев // Журнал «Сельский механизатор» - Москва, 2009 - №5.Pikmullin G.V. Kombinirovannoe pochvoobrabatyvayushchee orudie dlya bezotval´noy obrabotki pochvy / G.V.Pikmullin, G.G.Bulgariev. Zhurnal «Sel´skiy mekhanizator» - Moskva, 2009 - №5.Синеоков Г.Н. Теория и расчет почвообрабатывающих машин / Г.Н. Синеоков, И.М. Панов // - М.: Машиностроение, 1977. -328с.Sineokov G.N. Teoriya i raschet pochvoobrabatyvayushchikh mashin / G.N. Sineokov, I.M. Panov. - M.: Mashinostroenie, 1977. -328s.Юнусов Р.Г. Обоснование параметров борозды и удельного сопротивления зубчатых спирально - планстинчатых рабочих органов / Р.Г.Юнусов, Г.Г.Булгариев, Г.В.Пикмуллин, В.П.Данилов // Научный журнал «Вестник Казанского государственного аграрного университета». - Казань: Издательство Казанского ГАУ, 2012. - № 2.Yunusov R.G. Obosnovanie parametrov borozdy i udel´nogo soprotivleniya zubchatykh spiral´no - planstinchatykh rabochikh organov / R.G.Yunusov, G.G.Bulgariev, G.V.Pikmullin, V.P.Danilov. Nauchnyy zhurnal «Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta». - Kazan´: Izdatel´stvo Kazanskogo GAU, 2012. - № 2.Юнусов Р.Г. Уравнения движения ротационных (винтовых) рабочих органов в почве / Р.Г. Юнусов, Г.Г. Булгариев, Г.В. Пикмуллин // Научный журнал «Вестник Казанского государственного аграрного университета». - Казань: Издательство Казанского ГАУ,, 2012. - №4.Yunusov R.G. Uravneniya dvizheniya rotatsionnykh (vintovykh) rabochikh organov v pochve / R.G. Yunusov, G.G. Bulgariev, G.V. Pikmullin . Nauchnyy zhurnal «Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta». - Kazan´: Izdatel´stvo Kazanskogo GAU,, 2012. - №4.Юнусов Р.Г. К обоснованию и определению колебательного процесса спирально-пластинчатого рабочего органа Р.Г. Юнусов, Г.Г. Булгариев, Г.В. Пикмуллин // Научный журнал «Вестник Казанского государственного аграрного университета». - Казань: Изд-во Казанского ГАУ, 2014. - №.2(32) - С.63-67Yunusov R.G. K obosnovaniyu i opredeleniyu kolebatel´nogo protsessa spiral´no-plastinchatogo rabochego organa R.G. Yunusov, G.G. Bulgariev, G.V. Pikmullin . Nauchnyy zhurnal «Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta». - Kazan´: Izd-vo Kazanskogo GAU, 2014. - №.2(32) - S.63-67Юнусов Р.Г. Почвообрабатывающее орудие с комбинированными рабочими органами. / Р.Г.Юнусов, Г.Г.Булгариев, Г.В.Пикмуллин, В.П. Данилов // Научно-практический журнал «Сахарная свекла». - Москва: Изд-во ОАО «Подольская фабрика офсетной печати», 2013.-№2.- С.42-44Yunusov R.G. Pochvoobrabatyvayushchee orudie s kombinirovannymi rabochimi organami. / R.G.Yunusov, G.G.Bulgariev, G.V.Pikmullin, V.P. Danilov. Nauchno-prakticheskiy zhurnal «Sakharnaya svekla». - Moskva: Izd-vo OAO «Podol´skaya fabrika ofsetnoy pechati», 2013.-№2.- S.42-44