Russian Federation
Justification and analytical derivation of the equations to determine the basic parameters (including forms) of rotary (circular, screw, a helical-type and etc.) working parts of tillers were the subject of investigations by several authors. Also from literature sources, we can say that the working parts of passive rotary actuator (jet - the drive from the soil) for the crumbling of the soil and associated operations will require further theoretical and experimental studies. Therefore, we investigated spiral plate-type working part with corrugated (wavy) work surface and a cutting edge with teeth, accomplished at the site of the logarithmic spiral. Thus, the wavy form of the working surface has an influence on the cutting edge. In consequence of that, the teeth of the cutting edge radially disposed on a path, extending along a helical line and rejected in two directions (right and left turn). Based on the foregoing, we justified and prepared relations to define the basic parameters of the working surface of the teeth and the cutting edge of the working part spiral plate-type elements: the diameter (D), the number of teeth (Z3), the depth of cut (C'), the distance between adjacent teeth - tooth pitch (S3 ), length of the front cutting edge of the tooth (ℓ 3), the length of back edge of the tooth (ℓ t), lead of a screw (tmax), the width of the operating element (H), width of a tooth at its apex (B3) and the distance from the apex of the tooth to its leading edge (L3 ). The analytical dependence can justify the choice of the main design parameters of the operating element and design the toothed spiral plate-type working part, which is reduced to the calculation of the basic dimensions and meaningful implementation.
tillage implement, spiral plate-type element, the teeth of the cutting edge, soil.
Введение.Обоснование и аналитический вывод уравнений по определению основных параметров (в т.ч. формы), ротационных (дисковых, шнековых, геликоидального типа и др.) рабочих органов почвообрабатывающих орудий были предметом исследований ряда авторов [1, 3, 4, 6, 7, 8, 12 и др.]. Полученные ими теоретические зависимости характеризуют кинематику процесса взаимодействия рабочих органов с почвой и могут служить предпосылкой для определения рациональных значений основных параметров спирально-пластинчатых рабочих органов. Однако некоторые из них громоздки и неудобны для практического использования.
Кроме того, это связано и с тем, что ротационные рабочие органы пассивного привода (реактивные - привод от почвы) для крошения почвы и сопутствующих операций, нуждаются в дополнительных теоретических и экспериментальных исследованиях.
Условия и методы исследования. В связи с этим рассмотрим исследуемый нами зубчатый спирально-пластинчатый рабочий орган, имеющий рифлёную (волнистую) рабочую поверхность в виде поверхности турбодисков. Следует указать, что форма его рабочей поверхности и зубчатой режущей кромки нами были обоснованы в следующих работах [9, 10].
Одним из основных конструктивных параметров ротационных спирально-пластинчатых рабочих органов является их диаметр (D), а также шаг винта (t), ширина рабочего элемента (H), параметры рабочей поверхности и зубчатой режущей кромки: количество зубьев (Z3) на поперечном сечении рабочего элемента, длина (ℓ3) и ширина (В3) у вершины зуба, расстояние между соседними зубьями – шаг зуба (S3), высота (глубина) вырезов (С') рабочего элемента.
Исходными данными для определения вышеуказанных параметров являются: 1) глубина обработки почвы – а;2) угол подъёма винтовой линии (поверхности) – φ; 3) угол трения почвы по стали – φ1; 4) угол внутреннего трения почвы – φ0; 5) начальный радиус-вектор – ρ0; 6) текущий радиус-вектор ρi; 7) текущий полярный угол, определяющий логарифмический участок профиля передней режущей кромки зуба – θi.
Анализ и обсуждение результатов исследования. Как известно, основным показателем, характеризующим энергоёмкость процесса взаимодействия рабочего органа с почвой является соотношение его геометрических параметров с физико-механическими свойствами последней. Так, анализ подобных аналитических уравнений для определения основных параметров ротационных рабочих органов также позволяет установить, что на величину их диаметра существенное влияние оказывают глубина обработки (его хода или погружения) почвы и значение угла трения почвы (растительных остатков) по лезвию и рабочей поверхности, тогда как влияние их толщины весьма несущественное. При этом диаметр рабочего органа (элементов) по условию обеспечения заданной глубины обработки почвы определяется исходя из основных параметров, характеризующих движение почвы по поверхности рабочего органа. Так же от величины диаметра рабочего органа зависит и защемление растительных остатков при работе на засорённых участках.
1. Artem'ev V.G. Obespechenie normy vyseva melkosemyannykh kul'tur spiral'no-vintovym vysevayushchim apparatom/V.G. Artem'ev, V.I. Kurdyumov, M.V. Voronina, N.N. Nazarova//Nauchnyy zhurnal «Vestnik». -Ul'yanovsk: Izdatel'stvo Ul'yanovskoy GSKhA, 2012.- №1.
2. Bosoy E.S. Teoriya, konstruktsiya i raschet sel'skokhozyaystvennykh mashin: Uchebnik dlya vuzov s.-kh. mashinostroeniya /E.S. Bosoy, O.V. Vernyaev, I.I. Smirnov, E.G. Sultan-Shakh //-2-e izd. pererab. i dop. - M.: Mashinostroenie, 1977.-568s.
3. 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. - 24 s.
4. 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.
5. Zheligovskiy V.A. Elementy teorii pochvoobrabatyvayushchikh mashin i mekhanicheskoy tekhnologii s.-kh. Materialov /V.A. Zheligovskiy//-Tbilisi: Izd. Gruzinskogo SKhI, 1960. - 146s.
6. Isaev Yu.M. Kriticheskaya chastota vrashcheniya spiral'nogo vinta pri peremeshchenii chastitsy materiala /Yu.M. Isaev, V.G. Artem'ev, N.M. Semashkin, N.N. Nazarova, V.A. Zlobin //Nauchnyy zhurnal «Vestnik» - Ul'yanovsk: Izdatel'stvo Ul'yanovskoy GSKhA, 2012. - №1.
7. Pikmullin G.V. Metodika proektirovaniya formy rabochego organa kul'tivatora dlya predposevnoy obrabotki pochvy /G.V. Pikmullin, G.G. Bulgariev //Nauchnyy zhurnal «Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta». - Kazan': Izd-vo Kazanskogo GAU, 2011. - №1.
8. Sineokov G.N. Teoriya i raschet pochvoobrabatyvayushchikh mashin /G.N. Sineokov, I.M. Pankov//-M.: Mashinostroenie, 1977.-328s.
9. Yunusov R.G. Pochvoobrabatyvayushchee orudie / R.G. Yunusov, G.V. Pikmullin, G.G. Bulgariev. Patent RF na izobretenie №2395183.- Opubl. v B.I., 2010.- №21.
10. Yunusov R.G. Obosnovanie parametrov borozdy i udel'nogo soprotivleniya zubchatykh spiral'no-plastinchatykh rabochikh organov /R.G. Yunusov, G.G. Bulgariev, G.V. Pikmullin, V.P. Danilov //Nauchnyy zhurnal «Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta», 2012.-№2.
11. Yunusov R.G. Obosnovanie parametrov i formy zubchatoy rezhushchey kromki rotatsionnykh (vintovykh) rabochikh organov /R.G. Yunusov, G.G. Bulgariev, G.V. Pikmullin, V.P. Danilov //Materialy Mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii, posvyashchennoy 90-letiyu Kazanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. Aktual'nye voprosy sovershenstvovaniya tekhnologiy i tekhnicheskogo obespecheniya s.-kh. proizvodstva. - Kazan', 2012.
12. Yakhin S.M. Klassifikatsiya vidov nagruzheniy i kriteriev rascheta spiral'no-vintovykh elementov sel'skokhozyaystvennykh mashin / S.M. Yakhin, N.I. Semushkin, A.R. Valiev //Nauchnyy zhurnal «Vestnik». - Ufa: Izdatel'stvo BGAU, 2012. - №3.
