CC BY
4
11. Huber R., Schmidt W., Muller H. Silent defect of the roentgen tubes. Archiv fur Geschwulstforschung. 1954; 6(3-4): 354-359.
References
1. Rebinder P.A. On the forms of communication of moisture with materials during drying // All-Union Conference on the intensification of processes and improving the quality of materials during drying in the main industries and in agriculture. M.: Profizdat, 1958. P. 20-23.
2. Thorp J.M. The dielectric behaviour of vapours adsorbed on porous solids. Transactions of the Faraday Society. 1959; 55: 442-454.
3. Bockris J.O.M., Devanathan M.A.V., Müller K. On the structure of charged interfaces. Electrochemistry. Pergamon, 1965. P. 832-863.
4. Serdyuk V.M. Dielectric study of bound water in grain at radio and microwave frequencies. Prog. Electro-magn. Res. 2008; 84: 379-406.
5. Ulaby F.T., El-Rayes M.A. Microwave dielectric spectrum of vegetation-Part II: Dual-dispersion model.
IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing. 1987; 5: 550-557.
6. Zhdanov B.V., Polevik N.D., Panferov S.Yu. High-frequency method for measuring the moisture content of agricultural raw materials // SHF-technics and telecommunication technologies: mater. 28th Intern. Crimean Conf. Sevastopol, 2018. P. 1375-1380.
7. Hasted J.B. et al. Aqueous dielectrics. London: Chapman and Hall, 1973. T. 17.
8. Boyarskii D.A., Tikhonov V.V, Komarova N.Y. Model of dielectric constant of bound water in soil for applications of microwave remote sensing. Progress In Electromagnetics Research. 2002; 35: 251-269.
9. Kraszewski A., Nelson S.O. Composite model of the complex permittivity of cereal grain. J. Agric. Eng. Res. 1989; 43: 211-219.
10. Roberts S., Von Hippel A. A new method for measuring dielectric constant and loss in the range of centimeter waves. J. Appl. Phys. 1946; 17(7): 610-616..
11. Huber R., Schmidt W., Muller H. Silent defect of the roentgen tubes. Archiv fur Geschwulstforschung. 1954; 6(3-4): 354-359.
Виталий Матвеевич Попов, доктор технических наук, профессор, ntc-es@mail.ru, https://orcid.org/0000-0001-5773-4839
Сергей Юрьевич Панферов, магистр, s.y.panferov@yandex.ru, https://orcid.org/0000-0002-3823-5994
VitalyM. Popov, Doctor of Technical Sciences, Professor, ntc-es@mail.ru, https://orcid.org/0000-0001-5773-4839 Sergei Yu. Panferov, master of science, s.y.panferov@yandex.ru, https://orcid.org/0000-0002-3823-5994
Вклад авторов: все авторы сделали эквивалентный вклад в подготовку публикации. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Contribution of the authors: the authors contributed equally to this article. The authors declare no conflicts of interests. Статья поступила в редакцию 15.02.2023; одобрена после рецензирования 05.03.2023; принята к публикации 05.03.2023.
The article was submitted 15.02.2023; approved after reviewing 05.03.2023; accepted for publication 05.03.2023. -♦-
Научная статья УДК 621.043
Эффективность использования электрических нагревательных элементов в сельскохозяйственных машинах
Роман Олегович Сурин, Андрей Валентинович Михайлов, Александр Викторович Кучер,
Сергей Васильевич Щитов, Евгений Евгеньевич Кузнецов
Дальневосточный государственный аграрный университет, Благовещенск, Россия
Аннотация. При работе сельскохозяйственных машин в периоды ранних осенних и поздневесенних заморозков наблюдается эффект намерзания почвенных масс на их рабочие органы, что снижает эффективность полевых работ. В статье представлены результаты исследований, подтверждающие эффективность применения гибких нагревательных элементов в конструкции полевых машин, позволяющих снизить силу сцепления налипших к рабочим органам сельскохозяйственной техники и замёрзших почвенных масс. При этом технологические особенности применённых нагревающих элементов позволяют их использование в различных погодных условиях и практически на любой сельскохозяйственной технике. Полученные данные позволяют сделать вывод, что при нагревании рабочих органов сельскохозяйственной техники с помощью нагревательных элементов, подключенных в рабочую сеть колёсного полурамного трактора, усилие сдвига примёрзшего почвенного клина снижается в пределах 1,2 - 2,0 раза при температуре +5 °С, и 3,0 - 5,8 раза при температуре -5 °С.
Ключевые слова: фронтальный прокалыватель-щелерез, гибкий нагревательный элемент, почвы высокой липкости, усилие сдвига, эффективность.
Для цитирования: Эффективность использования электрических нагревательных элементов в сельскохозяйственных машинах / Р.О. Сурин, А.В. Михайлов, А.В. Кучер и др. // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2023. № 2 (100). С. 151 - 155.
Original article
Efficiency of using electric heating elements in agricultural machines
Roman O. Surin, Andrey V. Mikhailov, Alexander V. Kucher,
Sergey V. Shchitov, Evgeny E. Kuznetsov
Far Eastern State Agrarian University, Blagoveshchensk, Russia
Abstract. During the operation of agricultural machines during periods of early autumn and late spring frosts, the effect of freezing of soil masses on their working bodies is observed, which reduces the efficiency of field work. The article presents the results of studies confirming the effectiveness of the use of flexible heating elements in the design of field machines, which make it possible to reduce the adhesion force of agricultural machinery stuck to the working bodies and frozen soil masses. At the same time, the technological features of the applied heating elements allow their use in various weather conditions and on almost any agricultural machinery. The data obtained allow us to conclude that when the working bodies of agricultural machinery are heated with the help of heating elements connected to the working network of a wheeled semi-frame tractor, the shear force of the frozen soil wedge decreases within 1.2-2.0 times at a temperature of +5 °C, and 3.0-5.8 times at -5 °C.
Keywords: front-end puncture-cutter, flexible heating element, soils of high stickiness, shear force, efficiency.
For citation: Efficiency of using electric heating elements in agricultural machines / R.O. Surin, A.V. Mikhailov, A.V. Kucher et al. Izvestia Orenburg State Agrarian University. 2023; 100(2): 151-155. (In Russ.).
Амурская область территориально входит в состав Дальневосточного федерального округа и расположена в центральной части Дальнего Востока. Ввиду своего географического положения и умеренно-влажных климатических условий она является одним из ведущих производителей сельскохозяйственной продукции в округе [1].
Область имеет развитые производственные мощности и обладает потенциалом для развития агропромышленного комплекса как за счёт увеличения количества пахотных площадей, повышения урожайности, так и за счёт роста производительности труда [2]. Вместе с тем неоднократно отмечено, что весной во время проведения полевых работ, когда почва ещё не полностью прогрелась до температуры, необходимой для посадки, почвенные массы прилипают к рабочим органам сельскохозяйственных орудий, что препятствует равномерной обработке почвы [3 - 5]. В осенний же период при ранних заморозках наблюдается аналогичный эффект в ходе послеуборочной обработки пашни [6].
Материал и методы. Известно, что одним из наиболее эффективных способов снижения прилипания и намерзания почвенных масс к рабочим органам машинно-тракторного агрегата (МТА) является воздействие тепловой энергии на металлические части сельскохозяйственного орудия [7, 8].
Так, во время исследования данной проблемы нами была определена сила, действующая на сдвиг замёрзшего клина почвы при нагреве гибкого нагревательного элемента (рис. 1) от напряжения сети колёсного полурамного энергетического средства (за основу взят колёсный полурамный трактор К-701 с фронтальным прокалывателем-щелерезом) [9] (рис. 2) и передаче тепловой энергии нагрева на вращающийся рабочий орган.
Основные характеристики выбранного нагревательного элемента [10]: удельная мощность -
0,5 Вт/см2; рабочая температура - 220 - 250 °С; сопротивление - 4,2 Вт/см2.
Предложенный нагревательный элемент был установлен на раму фронтального прокалывателя-щелереза и подключён к бортовой сети трактора (рис. 3).
Почвенный фон в ходе эксперимента был представлен суглинком средней тяжести. Содержание глины в суглинке составляло от 32 до 48 %. Опыт проводился в течение 10 мин., данные представлены в таблице 1.
Результаты и обсуждение. В результате эксперимента была определена сила, действующая на сдвиг примёрзшего к рабочим прокалывающим органам фронтального прокалывателя-щелереза почвенного клина без теплового воздействия на них.
Рассмотрим уравнение, которое описывает воздействие некоторых факторов, влияющих на сдвиг замерзшего почвенного клина с помощью нагрева гибкого элемента:
У = Ьо + Ь^ + Ь2Й + Ь3^ + Ь4А + Ь5И2 +
+ Ь<^н2 + Ь7Ш + Ьфн + ь9^н, (1) где Ь - расстояние сдвига примерзших почвенных масс, м;
¿н - время нагрева гибкого нагревательного элемента, мин.;
t - температура окружающей среды, °С; h - давление МТА на грунт, кПа.
Рис. 1 - Гибкий нагревательный элемент
Рис. 2. - Фронтальный вид колёсного полурамного трактора К-701 с навешенным фронтальным прокалывателем-щелерезом
Рис. 3 - Применение нагревательных элементов в конструкции фронтального прокалывателя-щелереза:
1 - фронтальный прокалыватель-щелерез;
2 - прокалывающие рабочие органы; 3 -пластина с нагревательным элементом
Полученные значения с помощью программы «MODEL» были обработаны и подставлены в уравнение (1):
Y = 2,765 + 0,084t + 1,348h + 1,325гн + + 0,006t2 + 0,022h2 + 0,079tR2 + (2) + 0,002th + 0,023 ttR + 0,023htn.
С помощью полученных данных построены графики зависимости силы сдвига замёрзшего грунта от давления МТА на почву в различных температурных режимах и времени нагрева рабочих прокалывающих органов фронтального прокалывателя-щелереза (рис. 4, 5).
Полученные в ходе проведённого эксперимента данные позволяют сделать вывод, что при нагревании рабочих органов сельскохозяйственной
5
30
35
10 15 20 25 Давление на грунт, кПа
1-^=0мин. 11-*=Змин. Ш-£ = 5мин. 1У-* = 7мин.
Рис. 4 - График зависимости силы, действующей на сдвиг примерзшего к рабочим органам почвенного клина, от давления МТА на почву при температуре окружающей среды +5 °С
85
*
75
65
55 45 35 25 15 5
J 1
Jf
ii
1 / у у
=—1 к- hd »
< V-- '.V
5
30
35
10 15 20 25 Давление на грунт, кПа
1-^ = 0мин. П-^ = Змин. Ш-*=5мин. 1У-£=7мин.
Рис. 5 - График зависимости силы, действующей на сдвиг примерзшего к рабочим органам грунта, от давления МТА на почву при температуре окружающей среды -5 °С
1. Применение фронтального прокалывателя-щелереза в разных интервалах времени
Фактор, влияющии на сдвиг замёрзшей почвы Период использования приспособления Интервал исследования, мин.
-1 0 1
Температура окружающей среды, °С -5 0 +5 10
Давление МТА на грунт, кПа 10 20 30 10
Время нагрева гибкого нагревательного элемента, мин. 7 5 3 2
техники с помощью нагревательных элементов, подключенных в рабочую сеть колёсного полурамного трактора, усилие сдвига примёрзшего почвенного клина снижается в 1,21...2,0 раза (при температуре +5 °), а при температуре окружающей среды -5 °С - в 3,04.5,17 раза. Таким образом, подтверждена рабочая гипотеза об эффективности применения электронагревательных элементов для повышения производительности МТА в температурные периоды, способствующие налипанию или намерзанию почвенных масс на рабочие органы. Результаты исследования можно использовать для совершенствования конструкций как энергетических средств, так и сельскохозяйственных машин в промышленном производстве.
Список источников
1. Повышение эффективности использования энергетических средств в технологии возделывания сельскохозяйственных культур при различных температурных режимах / А.В. Кучер, З.Ф. Кривуца, С.В. Щитов и др. // Дальневосточный аграрный вестник. 2021. № 3 (59). С. 86 - 92. https://doi.org/10.24412/1999-6837-2021-3-86-92.
2. Оптимизация энергетических затрат транспортно-производственного процесса / С.В. Щитов, З.Ф. Кривуца, Е.Е. Кузнецов и др. // Дальневосточный аграрный вестник. 2020. № 4 (56). С. 150 - 154. https://doi.org/10.24411/1999-6837-2020-14063.
3. Алдошин Н.В., Васильев А.С., Голубев В.В. Исследование пределов прочности почвы на сжатие и растяжение // Агроинженерия. 2020. № 3 (97). С. 27 - 33.
4. Раднаев Д.Н. К методике проектирования технологических процессов // Вестник Бурятской государственной сельскохозяйственной академии им. В.Р. Филиппова. 2011. № 1 (22). С. 71 - 75.
5. Dolgushin A.A., Voronin D.M., Syrbakov A.P. Experiment of using thermal insulating materials for accumulation of heat in the transmission // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering: 2019 International Conference on Innovations in Automotive and Aerospace Engineering, ICI2AE 2019, Irkutsk, 27 мая - 1 июня 2019 года. Irkutsk: Institute of Physics Publishing, 2019. P. 012014. https://doi.org/10.1088/1757-899X/632/1/012014.
6. Заднепровский Р.П. Рабочие органы землеройных и мелиоративных машин и оборудования для разработки грунтов и материалов повышенной влажности. М.: Машиностроение, 1992. 176 с.
7. Зеньков С.А., Кожевников А.С., Кутимский Г.М. Использование электронагревательных гибких ленточных элементов для борьбы с намерзанием грунта к металлическим поверхностям рабочих органов землеройных машин // Механики XXI веку. 2014. № 13. С. 156 - 160.
8. Перспективы применения гибких нагревательных ленточных элементов для снижения адгезии грунта к рабочим органам ковшового типа / С.А. Зеньков, Е.В. Курмашев, А.В. Елохин, Д. Дэлэг // Механики XXI веку. 2009. № 8. С. 164 - 167.
9. Перспективные конструктивные схемы сельскохозяйственных машин для проведения полевой обработки почвы / Р.О. Сурин, А.Е. Слепенков, С.В. Щитов и др. // Евразийское Научное Объединение. 2020. № 7-2 (65). С. 132 - 135.
10. Гибкие поясные и плоские силиконовые нагреватели [Электронный ресурс]. URL: https://tvoy-nagrev. ru/catalog/gibkie-nagrevateli/gibkie-silikonovye-nagrevateli/.
References
1. Improving the efficiency of using energy resources in the technology of cultivating agricultural crops under various temperature conditions / A.V. Kucher, Z.F. Krivuts, S.V. Shchitov et al. Far Eastern Agrarian Bulletin. 2021; 59(3): 86-92. https://doi.org/10.24412/1999-6837-2021-3-86-92.
2. Optimization of energy costs of the transport and production process / S.V Shchitov, Z.F. Krivuts, E.E. Kuznetsov et al. Far Eastern Agrarian Bulletin. 2020; 56(4): 150-154. https://doi.org/10.24411/1999-6837-2020-14063.
3. Aldoshin N.V., Vasiliev A.S., Golubev V.V. Study of soil strength limits for compression and tension. Agroengineering. 2020; 97(3): 27-33.
4. Radnaev D.N. To the methodology of designing technological processes. Bulletin of the Buryat State Agricultural Academy V.R. Filippov. 2011; 22(1): 71-75.
5. Dolgushin A.A., Voronin D.M., Syrbakov A.P. Experiment of using thermal insulating materials for accumulations of heat in the transmission // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering: 2019 International Conference on Innovations in Automotive and Aerospace Engineering, ICI2AE 2019. Irkutsk: Institute of Physics Publishing, 2019. P. 012014. https://doi.org/10.1088/1757-899X/632/1/012014.
6. Zadneprovsky R.P. Working bodies of earth-moving and reclamation machines and equipment for the development of soils and materials of high humidity. M.: Mashi-nostroenie, 1992. 176 p.
7. Zenkov S.A., Kozhevnikov A.S., Kutimsky G.M. The use of electric heating flexible tape elements to combat soil freezing to metal surfaces of the working bodies of earth-moving machines. Mechanics of the XXI century. 2014; 13: 156-160.
8. Prospects for the use of flexible heating tape elements to reduce soil adhesion to bucket-type working bodies / S.A. Zenkov, E.V. Kurmashev, A.V. Elokhin, D. Deleg. Mechanics of the XXI century. 2009; 8: 164-167.
9. Perspective design schemes of agricultural machines for field tillage / R.O. Surin, A.E. Slepenkov, S.V Shchitov et al. Eurasian Scientific Association. 2020; 65(7-2): 132-135.
10. Flexible belt and flat silicone heaters [Electronic resource]. URL: https://tvoy-nagrev.ru/catalog/gibkie-nagrevateli/gibkie-silikonovye-nagrevateli/.
Роман Олегович Сурин, аспирант, roman_surin81.81@mail.ru, https://orcid.org/0000-0002-7667-551Х Андрей Валентинович Михайлов, соискатель, mihaylov11@mail.ru, https://orcid.org/0000-0004-7668-2257 Александр Викторович Кучер, кандидат технических наук, alexkucher1987@mail.ru, https://orcid.org/0000-0002-9453-8244
Сергей Васильевич Щитов, доктор технических наук, профессор, shitov.sv1955@mail.ru, https://orcid. org/0000-0003-2409-450X
Евгений Евгеньевич Кузнецов, доктор технических наук, доцент, ji.tor@mail.ru, https://orcid.org/0000-0003-0725-4444
Roman O. Surin, postgraduate, roman_surin81.81@mail.ru, https://orcid.org/0000-0002-7667-551Х
Andrey V. Mikhailov, research worker, mihaylov11@mail.ru, https://orcid.org/0000-0004-7668-2257
Alexander V. Kucher, Candidate of Technical Sciences, alexkucher1987@mail.ru, https://orcid.org/0000-0002-9453-8244
Evgeny E. Kuznetsov, Doctor of Technical Sciences, Associate Professor, ji.tor@mail.ru, https://orcid.org/0000-0003-0725-4444
Sergey V. Shchitov, Doctor of Technical Sciences, Professor, shitov.sv1955@mail.ru, https://orcid.org/0000-0003-2409-450X
Вклад авторов: все авторы сделали эквивалентный вклад в подготовку публикации. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Contribution of the authors: the authors contributed equally to this article. The authors declare no conflicts of interests.
Статья поступила в редакцию 27.02.2023; одобрена после рецензирования 20.03.2023; принята к публикации 20.03.2023.
The article was submitted 27.02.2023; approved after reviewing 20.03.2023; accepted for publication 20.03.2023.
-Ф-
Научная статья
УДК 631.31:534.1
doi: 10.37670/2073-0853-2023-100-2-155-161
Особенности влияния внешних факторов на движение почвообрабатывающих орудий виброчастотным преобразователем направленного действия
Виталий Равилевич Мухамедов1, Владимир Александрович Шахов1,
Сергей Николаевич Дроздов2
1 Оренбургский государственный аграрный университет, Оренбург, Россия
2 Филиал РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина в г. Оренбурге, Оренбург, Россия
Аннотация. Изучена особенность работы почвообрабатывающего орудия, оснащённого виброчастотным преобразователем направленного действия, при движении по полю, имеющему неровности, при обработке почвы от предшествующих сельскохозяйственных операций. При определённых режимах работы частота вынужденных колебаний виброчастотного преобразователя может совпасть с частотой собственных колебаний почвообрабатывающего орудия, что приводит к резонансу. Учтены особенности демпфирующих свойств почвы и пневмошин. Получены зависимости для определения относительных колебаний почвообрабатывающего орудия в режиме резонанса. Результаты исследований позволяют определить предельно допустимую скорость движения агрегата.
Ключевые слова: вибрационное почвообрабатывающее орудие, вынужденные колебания, виброчастотный преобразователь, амплитуда, колебания.
Для цитирования: Мухамедов В.Р., Шахов В.А., Дроздов С.Н. Особенности влияния внешних факторов на движение почвообрабатывающих орудий виброчастотным преобразователем направленного действия // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2023. № 2 (100). С. 155 - 161. https:// doi.org/10.37670/2073-0853-2023-100-2-155-161.
Original article
Features of the influence of external factors on the movement of tillage implements by a directional vibration-frequency converter
Vitaly R. Mukhamedov1, Vladimir A. Shakhov1, Sergey N. Drozdov2
1 Orenburg State Agrarian University, Orenburg, Russia
2 Branch of Gubkin Russian State University of Oil and Gas (NIU) in Orenburg, Orenburg, Russia
Abstract. The peculiarity of the work of a tillage tool equipped with a directional vibration frequency converter when moving through a field that has irregularities in tillage from previous agricultural operations has been studied. Under certain operating conditions, the frequency of forced vibrations of the vibration frequency converter may coincide with the frequency of natural vibrations of the tillage tool, which will lead to resonance. The features of the damping properties of the soil and pneumatic tires are taken into account. Dependences for determining the relative vibrations of the tillage tool in the resonance mode are obtained. The results of the research allow us to determine the maximum permissible speed of the unit.
Keywords: vibration tillage tool, forced vibrations, vibration frequency converter, oscillation, amplitude.
For citation: Mukhamedov V.R., V.A. Shakhov, Drozdov S.N. Features of the influence of external factors on the movement of tillage implements by a directional vibration-frequency converter. Izvestia Orenburg State Agrarian University. 2023; 100(2): 155-161. (In Russ.). https://doi.org/10.37670/2073-0853-2023-100-2-155-161.
