Vestnik of Kazan State Agrarian UniversityVestnik of Kazan State Agrarian UniversityВестник Казанского государственного аграрного университета2073-04621395010.12737/22679Технические наукиТехнические наукиKINEMATICS OF MOVEMENT OF GEAR ROTATIONAL WORKING UNITКинематика движения зубчатого ротационного рабочего органаХамитовРадик Рамилович KhamitovRadik Рамилович khamitov.apple@mail.ruАбдрахманов Ринат КадыровичAbdrakhmanov Rinat Кадыровичrinatkadyrovich@mail.ru
Татарский институт переподготовки кадров агробизнесаКазаньРоссияTatar Institute for the Retraining of Agribusiness PersonnelKazanRussian FederationКазанский государственный аграрный университетKazan State Agrarian UniversityКазанский государственный аграрный университетКазаньРоссияKazan State Agrarian UniversityKazanRussian Federation25112016251120161136871https://zh-szf.ru/en/nauka/article/13950/view
Одними из перспективных рабочих органов для предпосевной обработки почвы, в частности, для предпосадочной обработки почвы под картофель до сих пор остаются дисковые. Исследованиями ряда авторов установлено, что дисковые органы со сплошной режущей кромкой более энергоёмки, менее устойчивы по глубине хода и чувствительны к изменениям нагрузки, а рабочие органы с зубчатой режущей кромкой имеют значительные преимущества. Однако не все зубчатые рабочие органы способны выполнять современные агротехнические требования. Рациональные параметры разрабатываемых рабочих органов могут быть определены только на основании изучения процесса его взаимодействия с почвой, но в отношении рабочих органов с зубчатой режущей кромкой этот вопрос мало изучен. Движение рабочего органа относительно принятой системы отсчета можно считать полностью определенным только тогда, когда известно движение каждой его точки в той же системе отсчета. Поэтому рассмотрен дисковый рабочий орган с зубьями, режущая кромка которых выполнена по кривой логарифмической спирали, обеспечивающая скользящее резание почвы и растительных остатков в процессе движения, а тыльная кромка – по прямой линии, соединяющая носок каждого зуба с центром диска. В результате расчетов обоснованы и получены уравнения движения для произвольной точки режущей кромки зуба плоского дискового рабочего органа, которые позволяют построить траекторию движения в пространстве, определить скорости и ускорения точек лезвия в произвольный момент времени.
One of the promising working units for pre-sowing soil preparation, in particular, for pre-sowing soil cultivation for potatoes, are still the disk tillage.
Studies of a number of authors determined, that the disc units with continuous cutting edge are more energy intensive, less resistant to running and sensitive to changes in the load and working units with a serrated cutting edge has significant advantages. However, not all gear working units are able to perform advanced agronomic requirements.
The rational parameters of developed by the working units, can only be determined on the basis of a study of the process of its interaction with the soil, but in relation to working units with a serrated cutting edge, this question is poorly understood. Working unit movement with respect to the adopted reference system, can be regarded as fully qualified only, when we know the movement of its each points in the same frame of reference.
Therefore, the disk working unit is considered a with the teeth, the cutting edge of which is made by a logarithmic spiral curve, providing moving cutting of soil and plant remains in motion, and the back edge is in a straight line, connecting the toe of each tooth with the center of the disk.
As a result of calculations, based and the equations of motion for an arbitrary point of the cutting edge of a tooth of a flat disk of the working unit, which allows to build a trajectory in space, determine the velocity and acceleration of the blade points at any given time.
плоский дисковый рабочий органпочвалезвие зуба.flat disc working unitsoiltooth blade.
Одними из перспективных рабочих органов для предпосевной обработки почвы, в частности, для предпосадочной обработки поля (пашни) под картофель до сих пор являются (остаются) дисковые.Исследованиями ряда авторов установлено, что дисковые органы со сплошной режущей кромкой более энергоёмки, менее устойчивы по глубине хода и чувствительны к изменениям нагрузки. При этом, также установлены значительные преимущества зубчатой формы рабочих органов перед вышеуказанными. Однако не все зубчатые рабочие органы способны выполнять современные агротехнические требования из-за неправильного проектирования (разработки) их рациональных конструктивных параметров, а также неудачного выбора их формы [1, 2, 3, 4, 5].По этому вопросу многочисленными исследованиями установлены, что рациональные параметры разрабатываемых рабочих органов могут быть определены только на основании изучения процесса его взаимодействия с почвой. При этом движение рабочего органа относительно принятой системы отсчета можно считать полностью определенным только тогда, когда известно движение каждой его точки в той же системе отсчета [6, 7, 8].Однако, процесс (характер) движения режущей кромки лезвия или рабочей поверхности в пространстве таких ротационных органов, при взаимодействии их с обрабатываемой почвой, мало изучены (можно сказать, что остается аналитически не исследованным).Условия, материалы и методы исследований. В качестве примера рассмотрим дисковый рабочий орган с зубьями, режущая кромка (лезвие) которых выполнена по кривой логарифмической спирали, обеспечивающая скользящее резание почвы и растительных остатков в процессе движения, а тыльная кромка – по прямой линии, соединяющая носок каждого зуба с центром диска. Рыхлительные диски в комбинированном сошнике установлены под некоторым углом атаки (α), к направлению движения и наклона (β) к вертикальной оси, которые значительно влияют на качественные показатели их работы [9, 10]. Для вывода уравнения движения любой точки режущей кромки (лезвия) зуба расположим дисковый рабочий орган в пространственной системе координат OXYZ так, чтобы начало координат и полярная ось логарифмической спирали находилась в центре диска (рисунок 1).
Булгариев Г.Г. Обоснование и определение основных параметров спирально-пластинчатого рабочего органа /Г.Г.Булгариев, Р.Г.Юнусов // Вестник Казанского государственного аграрного университета - Казань: Изд-во Казанского ГАУ, 2013. - №.3(29) - С.57-63.Bulgariev G.G. Obosnovanie i opredelenie osnovnykh parametrov spiral´no-plastinchatogo rabochego organa /G.G.Bulgariev, R.G.Yunusov. Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta - Kazan´: Izd-vo Kazanskogo GAU, 2013. - №.3(29) - S.57-63.Булгариев Г.Г. Уравнение движения спирально-пластинчатого рабочего органа в почве /Г.Г. Булгариев, Р.Г. Юнусов// Инженерная наука - аграрному производству : Материалы международной научно-практ. конференции Института механизации и технического сервиса. - Казань, 2014.- С.28-33.Bulgariev G.G. Uravnenie dvizheniya spiral´no-plastinchatogo rabochego organa v pochve /G.G. Bulgariev, R.G. Yunusov// Inzhenernaya nauka - agrarnomu proizvodstvu : Materialy mezhdunarodnoy nauchno-prakt. konferentsii Instituta mekhanizatsii i tekhnicheskogo servisa. - Kazan´, 2014.- S.28-33.Гайнанов 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.Желиговский, В.А. Элементы теории почвообрабатывающих машин и механической технологии с.-х. материалов / В.А. Желиговский// - Тбилиси: Изд. Грузинского СХИ , 1960. - 146 с.Zheligovskiy, V.A. Elementy teorii pochvoobrabatyvayushchikh mashin i mekhanicheskoy tekhnologii s.-kh. materialov / V.A. Zheligovskiy// - Tbilisi: Izd. Gruzinskogo SKhI , 1960. - 146 s.Юнусов Р.Г. К обоснованию и определению колебательного процесса спирально-пластинчатого рабочего органа. /Р.Г. Юнусов, Г.Г. Булгариев, Г.В. Пикмуллин// Вестник Казанского государственного аграрного университета - Казань: Изд-во Казанского ГАУ, 2014. - №.2(32) - С.63-67.Yunusov R.G. K obosnovaniyu i opredeleniyu kolebatel´nogo protsessa spiral´no-plastinchatogo rabochego organa. /R.G. Yunusov, G.G. Bulgariev, G.V. Pikmullin// Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta - Kazan´: Izd-vo Kazanskogo GAU, 2014. - №.2(32) - S.63-67.Калимуллин М.Н. Машины для удаления ботвы корнеклубнеплодов (конструкция, теория, расчет, эксплуатация) /М.Н. Калимуллин, Р.К. Абдрахманов// - Казань: Изд-во Казанского ГАУ, 2015. - 164 с.Kalimullin M.N. Mashiny dlya udaleniya botvy korneklubneplodov (konstruktsiya, teoriya, raschet, ekspluatatsiya) /M.N. Kalimullin, R.K. Abdrakhmanov// - Kazan´: Izd-vo Kazanskogo GAU, 2015. - 164 s.Макаров П.И. Технологии и техника для гладкой вспашки почв: Научное издание /П.И. Макаров// - Казань: Изд-во Казан. ун-та, 2000. - 288с.Makarov P.I. Tekhnologii i tekhnika dlya gladkoy vspashki pochv: Nauchnoe izdanie /P.I. Makarov// - Kazan´: Izd-vo Kazan. un-ta, 2000. - 288s.Матяшин Ю.И. Ротационные почвообрабатывающие машины (теория, расчет и эксплуатация) / Ю.И. Матяшин, Н.Ю. Матяшин//. - Казань: Издательство Казанского ГАУ, 2008. - 204 с.Matyashin Yu.I. Rotatsionnye pochvoobrabatyvayushchie mashiny (teoriya, raschet i ekspluatatsiya) / Yu.I. Matyashin, N.Yu. Matyashin//. - Kazan´: Izdatel´stvo Kazanskogo GAU, 2008. - 204 s.Синеоков Г.Н. Теория и расчет почвообрабатывающих машин / Г.Н. Синеоков, И.М. Панов. - М.: Машиностроение, 1977. -328 с.Sineokov G.N. Teoriya i raschet pochvoobrabatyvayushchikh mashin / G.N. Sineokov, I.M. Panov. - M.: Mashinostroenie, 1977. -328 s.Юнусов Р.Г. Уравнения движения ротационных (винтовых) рабочих органов в почве / Р.Г. Юнусов, Г.Г. Булгариев, Г.В. Пикмуллин // 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 . Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. - Kazan´: Izdatel´stvo Kazanskogo GAU, 2012. - №4.Ярославлев Г.Ф. Разработка и исследование комбинированного рабочего органа прессовой сеялки: автореф. дис. … к.т.н.: 05.20.01. /Г.Ф. Ярославлев - Рязань, 1981. - 24 с.Yaroslavlev G.F. Razrabotka i issledovanie kombinirovannogo rabochego organa pressovoy seyalki: avtoref. dis. … k.t.n.: 05.20.01. /G.F. Yaroslavlev - Ryazan´, 1981. - 24 s.