Russian Federation
Russian Federation
Russian Federation
Russian Federation
Russian Federation
GRNTI 55.57 Тракторное и сельскохозяйственное машиностроение
At the present stage of development of the country’s agro-industrial complex, the technological process of surface tillage by combined soil-cultivating machines, simultaneously combining a number of operations in one pass through the field, causes the presence in their designs of the necessary set of various promising working organs. In view of the foregoing, a rotary soil ripper with a spiral-plate working member equipped with radially directed teeth and connected by means of rods with end flanges has been developed. Also, the researched ripper has the limits of penetration of the working element in the form of flat discs equipped with flanges and the radial stop have the ability to rotate around their axes independently of the ripper shaft. An analytical study of the working units of this ripper was carried out from the point of view of the influence of their size and teeth on the process of interaction with the soil, on the basis of which some of their parameters were determined. In conclusion, it was concluded that the analytical equations obtained allow us to justify the choice of the most important design parameters of the proposed new design and design a toothed rotary working device that reduces to constructive implementation after calculating their basic dimensions.
rotary ripper, soil, teeth, spiral-plate working unit.
На современном этапе развития АПК страны технологический процесс поверхностной (предпосевной) обработки почвы комбинированными почвообрабатывающими машинами, одновременно совмещающими ряд операций за один проход по полю, обусловливает наличие в их конструкциях необходимого набора различных перспективных рабочих органов [1, 2, 3, 6, 7, 8, 9]. Например, такие машины должны быть оснащены следующими рабочими органами: 1) для предварительного рыхления монолита почвенного пласта на заданную глубину; 2) для крошения комков и глыб до агротехнически приемлемых (по размерам) почвенных агрегатов; 3) для выравнивания поверхности поля; 4) для уплотнения взрыхленного и измельченного слоя почвы.
В этой связи, наблюдая за тенденцией развития рабочих органов почвообрабатывающих машин, следует отметить, что новые разработки реализуются по пути насыщения малых масс рабочих органов большей энергией за счет использования ротационного принципа воздействия на обрабатываемую среду. Это открывает широкие возможности для интенсификации рабочего процесса и способствует повышению эффективности использования средств механизации для поверхностной обработки почвы. При этом для этой цели в основном используют ротационные рабочие органы с активным и реактивным (пассивным) приводом (от почвы) [5, 7, 9, 10].
Однако почвообрабатывающие орудия с активным рабочими органами не нашли широкого применения в сельскохозяйственном производстве. Потому что они имеют: относительно высокую энергоемкость по сравнению с рабочими органами реактивного действия, низкую производительность из-за невысокой рабочей скорости, сложную конструкцию и интенсивный износ рабочих органов.
В отличие от орудий с активными ротационными рабочими органами рабочие органы орудия с реактивным приводом перспективны. Они способны работать на высоких скоростях (до 15 км/час и более), что позволяет более полно использовать энергетические возможности современных скоростных энергонасыщенных тракторов, а также обладают сравнительно низкой энергоемкостью, простотой, надежностью конструкции и высокой износостойкостью рабочих элементов. Кроме того, они самоочищаются от налипших частиц почвы и растительных остатков, так как периодически выглубляются из нее.
Благодаря своим достоинствам, ротационные рабочие органы такого типа находят широкое применение в комбинированных машинах и агрегатах для поверхностной обработки почвы.
Однако и такие пассивные ротационные рабочие органы для крошения почвы и сопутствующих операций, нуждаются в дополнительных теоретических и экспериментальных исследованиях.
Условия и методы исследования. Принимая во внимание вышеуказанные предпосылки и недостатки существующих ротационных рабочих органов, нами разработан ротационный рыхлитель почвы. Указанная задача решается тем, что в ротационном рыхлителе передняя режущая кромка спирально–пластинчатого рабочего органа имеет радиально направленные зубья, расположенные перпендикулярно касательной, соответствующей точке контура его режущей кромки, причем рабочий орган посредством горизонтально расположенных стержней связан с торцовыми
фланцами. При этом один конец стержня жестко прикреплен к концевой части спирально – пластинчатого рабочего органа, а другой конец свободно размещен в отверстии, выполненного на верхней части фланца, причем стержень с обеих сторон фланца снабжен пружинами и фиксируется контргайками. Ограничители заглубления рабочего органа выполнены в виде плоских дисков жестко закрепленных к валу рыхлителя и оснащены двумя кольцами в форме сменных реборд дисковых сошников овощных сеялок. Каждое кольцо выполнено из двух равных полуколец, соединенных посредством кронштейнов и пружинных шплинтов и размещено в отверстиях по секторам на плоских дисках. Кроме того, фланцы и радиальный упор с подшипниками имеют возможность вращательного движения вокруг своих осей и размещены на валу рыхлителя. При этом радиальный упор выполнен в виде игольчатого диска, каждая игла которого копирует поверхность спирально–пластинчатого рабочего органа.
Далее рассмотрим исследуемый нами спирально-пластинчатый рабочий орган с радиальными зубьями, при свободном перекатывании которого в слое почвы каждый зуб поочередно по винтовой линии плавно внедряется в нее, сминая и сдвигая ее в направлении вращения. При этом степень крошения (рыхления) почвы свободно вращающимся на горизонтальном несущем валу зубчатым спирально–пластинчатым рабочим органом зависит от ряда параметров: диаметра, места размещения, размеров, количества и формы зубьев, а также скорости поступательного движения, углов атаки и наклона к вертикали (соответственно, равных углу закручивания и подъема винтовой линии).
При определении вышеуказанных параметров задаются глубиной обработки почвы – а, углом, определяющий зону, в которой зубья в той или иной степени погружены в почву – а, радиусом несущего спирально–пластинчатого рабочего органа – r, радиусом ротационного рабочего органа по концам зубьев – R и физико-механическими свойствами почвы.
1. Abdrakhmanov R.K. Mashiny i orudiya dlya mezhduryadnoy obrabotki pochvy. [Machines and tools for inter-row cultivation of soil]. / R.K. Abdrakhmanov. - Kazan: Izd-vo Kazansk. un-ta, 2001. - P. 148.
2. Bosoy E.S. Teoriya, konstrukciya i raschet sel'skohozyaystvennyh mashin / E.S. Bosoy, O.V. Vernyaev i dr. - M.: Mashinostroenie, 1977. - 568 s.
3. Bulgariev G.G. Razrabotka i obosnovanie rabochih organov mashiny dlya poverhnostnoy obrabotki pochvy. Avtoref. dis. k.t.n.: 05.20.01 / G.G. Bulgariev. - Kazan', 1997. -24 s.
4. Bulgariev G.G. Obosnovanie i opredelenie osnovnyh parametrov spiral'no-plastinchatogo rabochego organa/ G.G. Bulgariev, R.G. Yunusov // Nauchnyy zhurnal «Vestnik Kazanskogo Gau». -Kazan': Izd-vo Kazanskogo GAU, 2013. - №3(29). - S. 57. . .63.
5. Gaynanov H.S. Pochvoobrabatyvayuschee orudie / H.S. Gaynanov, G.G. Bulgariev // A.S. №1526590. Opubl. v B.I.,1989. - №45.
6. Karpenko A.N. Sel'skohozyaystvennye mashiny / A.N. Karpenko, A.A. Zelenov, V.M. Halanskiy. - M.: Kolos, 1975. - 510 s.
7. Kozyrev B.M. Pochvoobrabatyvayuschie mashiny s konoidal'nymi rotacionnymi rabochimi organami / B.M. Kozyrev. - Kazan': Izd-vo Kazan. un-ta. 2001. - 328 s.
8. Pikmullin G.V. Razrabotka i obosnovanie parametrov rabochih organov kul'tivatora dlya predposevnoy obrabotki pochvy: Avtoref. dis. k.t.n.: 05.20.01./ G.V. Pikmullin. - Cheboksary. 2011. - 20 s.
9. Sineokov G.N. Teoriya i raschet pochvoobrabatyvayuschih mashin / G.N. Sineokov, I.M. Panov. - M.: Mashinostroenie, 1977. - 328 s.
10. Yunusov R.G. Pochvoobrabatyvayuschee orudie / R.G. Yunusov, G.G.Bulgariev, G.V. Pikmullin, V.P. Danilov // Patent RF №2395183. - B.I. №21, 2010.
11. Yunusov R.G. Obosnovanie parametrov i formy zubchatyy rezhuschey kromki rotacionnyh rabochih organov / R.G. Yunusov, G.G.Bulgariev, G.V. Pikmullin, V.P. Danilov // Materialy mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferencii IMiTS KGAU. - Kazan', 2012. - S. 50-53.
12. Bosoy E.S. Teoriya, konstruktsiya i raschet selskokhozyaystvennykh mashin. [Theory, design and calculation of agricultural machines]. / E.S. Bosoy, O.V. Vernyaev and others. - M.: Mashinostroenie, 1977. - P. 568.
13. Bulgariev G.G. Razrabotka i obosnovanie rabochikh organov mashiny dlya poverkhnostnoy obrabotki pochvy. Avtoref. dis. k.t.n.: 05.20.01. (Development and justification of the working units of the surface tillage machine. Author’s abstract of dissertation for a degree of Ph.D. of Thecnical sciences: 05.20.01). / G.G. Bulgariev. - Kazan, 1997. - P. 24.
14. Bulgariev G.G. Justification and definition the basic parameters of the spiral-platelike working units. [Obosnovanie i opredelenie osnovnykh parametrov spiralno-plastinchatogo rabochego organa]. / G.G. Bulgariev, R.G. Yunusov // Nauchnuy zhurnal “Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. - Scientific journal “Herald of Kazan State Agrarian University”, 2013. - №3 (29). - P. .57-63.
15. Gaynanov Kh.S. Pochvoobrabatyvayuschee orudie. [Tillage tools]. / Kh.S. Gaynanov, G.G. Bulgariev // A.S. №1526590. Published in B.I., 1989. - №45.
16. Karpenko A.N. Selskokhozyaystvennye mashiny. [Agricultural machines]. / A.N. Karpenko, A.A. Zelenov, V.M. Khalanskiy. - M.: Kolos, 1975. - P. 510.
17. Kozyrev B.M. Pochvoobrabatyvayuschie mashiny s konoidalnymi rotatsionnymi rabochimi organami. [Tillage machines with conoidal rotational working elements]. Kozyrev V.M. - Kazan: Izd-vo Kazan. un-ta. 2001. - P. 328.
18. Pikmullin G.V. Razrabotka i obosnovanie parametrov rabochikh organov kultivatora dlya predposevnoy obrabotki pochvy: Avtoref. dis. k.t.n.: 05.20.01. (Development and justification of the parameters of the cultivator working elements for presowing soil cultivation: Author’s abstract of dissertation for a degree of Ph.D. of Thecnical sciences: 05.20.01). / G.V. Pikmullin. - Cheboksary. 2011. - P. 20.
19. Sineokov G.N. Teoriya i raschet pochvoobrabatyvayuschikh mashin. [Theory and calculation of soil-cultivating machines]. / G.N. Sineokov, I.M. Panov. - M.: Mashinostroenie, 1977. - P. 328.
20. Yunusov R.G. Pocvoobrabatyvayuschee orudie. / Patent RF na izobretenie №2395183. (Tillage implement / R.G. Yunusov, G.V. Pikmullin, G.G. Bulgariev / Russian Federation Patent №2395183). - Published in BI, 2010.
21. Yunusov R.G. Obosnovanie parametrov i formy zubchatyy rezhushchey kromki rotatsionnykh rabochikh organov. // Materialy mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii IMiTS KGAU. (Substantiation of the parameters and shape of the toothed cutting edge of rotational working elements. / R.G. Yunusov, G.G. Bulgariev, G.V. Pikmullin, V.P. Danilov // Proceedings of the international scientific and practical conference of IMITS KSAU). - Kazan, 2012. - P. 50…53.
