Vestnik of Kazan State Agrarian UniversityVestnik of Kazan State Agrarian UniversityВестник Казанского государственного аграрного университета2073-046260610.12737/1348Технические наукиТехнические наукиJustification and determination the main parameters of spiral plate-type of work partОбоснование и определение основных параметров спирально-пластинчатого рабочего органаБулгариевГумар ГалиаскаровичBulgarievGumar Galiaskarovichbulgariev1959@mail.ru
Казанский государственный аграрный университетKazan State Agrarian University2210201322102013835762https://naukaru.ru/en/nauka/article/606/view
В статье рассматривается исследуемый зубчатый спирально-пластинчатый рабочий орган, имеющий рифлёную (волнистую) рабочую поверхность в виде поверхности турбодисков. При этом выполнение рабочей поверхности элемента такой формы влияет на форму его режущей кромки, которая имеет волнистый контур, проходящий по винтовой линии. Вследствие чего, зубья режущей кромки размещены радиально по контуру, отклонёнными в двух направлениях (поочередно вправо и влево). На основании вышеизложенного обоснованы и получены зависимости для определения основных параметров спирально-пластинчатого рабочего элемента почвообрабатывающего орудия.
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.
почвообрабатывающее орудиеспирально-пластинчатый элементзубья режущей кромкипочва.tillage implementspiral plate-type elementthe teeth of the cutting edgesoil.
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.
Артемьев В.Г. Обеспечение нормы высева мелкосемянных культур спирально-винтовым высевающим аппаратом/В.Г. Артемьев, В.И. Курдюмов, М.В. Воронина, Н.Н. Назарова//Научный журнал «Вестник». -Ульяновск: Издательство Ульяновской ГСХА, 2012.- №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.Босой Е.С. Теория, конструкция и расчет сельскохозяйственных машин: Учебник для вузов с.-х. машиностроения /Е.С. Босой, О.В. Верняев, И.И. Смирнов, Е.Г. Султан-Шах //-2-е изд. перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1977.-568с.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.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. - 24 с.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.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.Желиговский В.А. Элементы теории почвообрабатывающих машин и механической технологии с.-х. Материалов /В.А. Желиговский//-Тбилиси: Изд. Грузинского СХИ, 1960. - 146с.Zheligovskiy V.A. Elementy teorii pochvoobrabatyvayushchikh mashin i mekhanicheskoy tekhnologii s.-kh. Materialov /V.A. Zheligovskiy//-Tbilisi: Izd. Gruzinskogo SKhI, 1960. - 146s.Исаев Ю.М. Критическая частота вращения спирального винта при перемещении частицы материала /Ю.М. Исаев, В.Г. Артемьев, Н.М. Семашкин, Н.Н. Назарова, В.А. Злобин //Научный журнал «Вестник» - Ульяновск: Издательство Ульяновской ГСХА, 2012. - №1.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.Пикмуллин Г.В. Методика проектирования формы рабочего органа культиватора для предпосевной обработки почвы /Г.В. Пикмуллин, Г.Г. Булгариев //Научный журнал «Вестник Казанского государственного аграрного университета». - Казань: Изд-во Казанского ГАУ, 2011. - №1.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.Синеоков Г.Н. Теория и расчет почвообрабатывающих машин /Г.Н. Синеоков, И.М. Панков//-М.: Машиностроение, 1977.-328с.Sineokov G.N. Teoriya i raschet pochvoobrabatyvayushchikh mashin /G.N. Sineokov, I.M. Pankov//-M.: Mashinostroenie, 1977.-328s.Юнусов Р.Г. Почвообрабатывающее орудие / Р.Г. Юнусов, Г.В. Пикмуллин, Г.Г. Булгариев // Патент РФ на изобретение №2395183.- Опубл. в Б.И., 2010.- №21.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.Юнусов Р.Г. Обоснование параметров борозды и удельного сопротивления зубчатых спирально-пластинчатых рабочих органов /Р.Г. Юнусов, Г.Г. Булгариев, Г.В. Пикмуллин, В.П. Данилов //Научный журнал «Вестник Казанского государственного аграрного университета», 2012.-№2.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.Юнусов Р.Г. Обоснование параметров и формы зубчатой режущей кромки ротационных (винтовых) рабочих органов /Р.Г. Юнусов, Г.Г. Булгариев, Г.В. Пикмуллин, В.П. Данилов //Материалы Международной научно-практической конференции, посвященной 90-летию Казанского государственного аграрного университета. Актуальные вопросы совершенствования технологий и технического обеспечения с.-х. производства. - Казань, 2012.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.Яхин С.М. Классификация видов нагружений и критериев расчета спирально-винтовых элементов сельскохозяйственных машин / С.М. Яхин, Н.И. Семушкин, А.Р. Валиев //Научный журнал «Вестник». - Уфа: Издательство БГАУ, 2012. - №3.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.