сотрудник
Россия
сотрудник
Россия
сотрудник
Россия
сотрудник
Россия
аспирант
Россия
ГРНТИ 55.57 Тракторное и сельскохозяйственное машиностроение
На современном этапе развития АПК страны технологический процесс поверхностной 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. Учитывая вышесказанные, разработан ротационный рыхлитель почвы со спирально-пластинчатыми рабочими органами, оснащенными радиально направленными зубьями и связанными посредством стержней с торцовыми фланцами. Также исследуемый рыхлитель имеет ограничители заглубления рабочего органа в виде плоских дисков, оснащенных ребордами и радиальный упор имеют возможность вращательного движения вокруг своих осей независимо от вала рыхлителя. При этом проведено аналитическое исследование рабочих органов данного рыхлителя с точки зрения влияния их размеров и зубьев на процесс взаимодействия с почвой, на основании чего были определены некоторые их параметры. В заключение сделан вывод о том, что полученные аналитические уравнения позволяют обосновать выбор важнейших конструктивных параметров предлагаемой новой конструкции и спроектировать зубчатый ротационный рабочий орган, которое сводится к конструктивному выполнению после расчета их основных размеров.
рыхлитель ротационный, почва, зубья, спирально-пластинчатый рабочий орган.
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. Абдрахманов Р.К. Машины и орудия для междурядной обработки почвы / Р.К. Абдрахманов. - Казань: Изд-во Казанск. ун-та, 2001. - 148 c.
2. Босой Е.С. Теория, конструкция и расчет сельскохозяйственных машин / Е.С. Босой, О.В. Верняев и др. - М.: Машиностроение, 1977. - 568 с.
3. Булгариев Г.Г. Разработка и обоснование рабочих органов машины для поверхностной обработки почвы. Автореф. дис. к.т.н.: 05.20.01 / Г.Г. Булгариев. - Казань, 1997. -24 с.
4. Булгариев Г.Г. Обоснование и определение основных параметров спирально-пластинчатого рабочего органа/ Г.Г. Булгариев, Р.Г. Юнусов // Научный журнал «Вестник Казанского Гау». -Казань: Изд-во Казанского ГАУ, 2013. - №3(29). - С. 57. . .63.
5. Гайнанов Х.С. Почвообрабатывающее орудие / Х.С. Гайнанов, Г.Г. Булгариев // А.С. №1526590. Опубл. в Б.И.,1989. - №45.
6. Карпенко А.Н. Сельскохозяйственные машины / А.Н. Карпенко, А.А. Зеленов, В.М. Халанский. - М.: Колос, 1975. - 510 с.
7. Козырев Б.М. Почвообрабатывающие машины с коноидальными ротационными рабочими органами / Б.М. Козырев. - Казань: Изд-во Казан. ун-та. 2001. - 328 с.
8. 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. - 20 с.
9. Синеоков Г.Н. Теория и расчет почвообрабатывающих машин / Г.Н. Синеоков, И.М. Панов. - М.: Машиностроение, 1977. - 328 с.
10. Юнусов Р.Г. Почвообрабатывающее орудие / Р.Г. Юнусов, Г.Г.Булгариев, Г.В. Пикмуллин, В.П. Данилов // Патент РФ №2395183. - Б.И. №21, 2010.
11. Юнусов Р.Г. Обоснование параметров и формы зубчатый режущей кромки ротационных рабочих органов / Р.Г. Юнусов, Г.Г.Булгариев, Г.В. Пикмуллин, В.П. Данилов // Материалы международной научно-практической конференции ИМиТС КГАУ. - Казань, 2012. - С. 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.
