Научная статья на тему 'Математическое моделирование процесса работы подборщикаизмельчителя срезанных ветвей плодовых насаждений'

Математическое моделирование процесса работы подборщикаизмельчителя срезанных ветвей плодовых насаждений Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

CC BY
9
4
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
садоводство / плодовые деревья / обрезка / подбор / измельчение / двухвалковый роторный измельчитель / моделирование / кинематические параметры / режимы работы / gardening / fruit trees / pruning / selection / grinding / twin-roll rotary grinder / modeling / kinematic parameters / operating modes

Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Хажметов Луан Мухажевич, Апхудов Тимур Муаедович, Заммоев Аслан Узеирович, Макуашев Инал Олегович

Регулярно проводимая обрезка плодовых деревьев является существенной предпосылкой повышения урожайности и качества плодов. Уборка и утилизация срезаемых ветвей плодовых насаждений в садах являются обязательными операциями технологического процесса производства плодов. В то же время они сопряжены с большими материальными и трудовыми затратами, вызванными низким уровнем механизации и малой эффективностью используемых технологий. Наиболее перспективной является использование срезанных ветвей в измельченном виде для мульчирования почвы. Это способствует накоплению и сохранению влаги в почве, обогащению ее органическим веществом, элементами минерального питания, улучшению агрофизических свойств и в конечном итоге вовлечению отчуждаемой древесины в круговорот веществ без ущерба для экологии. Для реализации указанной технологии утилизации древесных отходов была предложена конструкция подборщика-измельчителя срезанных ветвей плодовых насаждений, оснащенная двумя ступенями роторных двухвалковых измельчителей. Отсутствие достаточных данных о процессах взаимодействия рабочих органов измельчителей со срезанными ветвями плодовых насаждений препятствует совершенствованию машины и ее широкому внедрению в сельскохозяйственное производство. Цель исследования – разработка математической модели процесса работы подборщика-измельчителя срезанных ветвей плодовых насаждений. Предмет исследования – процесс измельчения срезанных ветвей плодовых насаждений двухвалковым роторным измельчителем в древесную мульчу. Исследования проведены с использованием методов классической механики, физического и математического моделирования. Объект исследования – роторный двухвалковый измельчитель. Математическое моделирование процесса работы подборщикаизмельчителя позволило установить кинематические параметры движения рабочего органа измельчителя и рациональные параметры переднего  п = –5°…–15° и заднего углов заточки ножа  з =60°-70°, радиуса R режущей кромки ножа 75-125 мм, окружной скорости режущей кромки ножа 0 v =8-12 м/с, скорости резания ветвей 10-12 м/с, скорости подачи ветвей n v =1,4-2,1 м/с, зазора между режущей кромкой ножа и валом противоположенного ротора s  0,003 м.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по механике и машиностроению , автор научной работы — Хажметов Луан Мухажевич, Апхудов Тимур Муаедович, Заммоев Аслан Узеирович, Макуашев Инал Олегович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Mathematical modeling of the process of operation of a picker-chopper of cut branches of fruit trees

Regular pruning of fruit trees is an essential prerequisite for increasing the yield and quality of the fruit. Cleaning and disposal of cut branches of fruit plants in orchards are mandatory operations in the technological process of fruit production. At the same time, they are associated with high material and labor costs caused by the low level of mechanization and low efficiency of the technologies used. The most promising is the use of cut branches in crushed form for mulching the soil. This contributes to the accumulation and preservation of moisture in the soil, enriching it with organic matter, mineral nutrition elements, improving agrophysical properties and ultimately involving alienated wood in the cycle of substances without harming the environment. To implement this technology for recycling wood waste, a design was proposed for a pick-up chopper of cut branches of fruit trees, equipped with two stages of rotary twin-roll choppers. The lack of sufficient data on the processes of interaction between the working parts of shredders and cut branches of fruit trees hinders the improvement of the machine and its widespread introduction into agricultural production. The purpose of the study is to develop a mathematical model of the operation process of a picker-chopper of cut branches of fruit trees. The subject of the study is the process of crushing cut branches of fruit trees using a two-roll rotary chopper into wood mulch. The research was carried out using methods of classical mechanics, physical and mathematical modeling. The object of study is a rotary two-roll grinder. Mathematical modeling of the operation process of the pick-up chopper made it possible to establish the kinematic parameters of the movement of the chopper working body and the rational parameters of the front  п = –5°…–15° and rear sharpening angles of the knife  з = 60°-70°, the radius R of the cutting edge of the knife 75-125 mm, the peripheral speed of the cutting edge of the knife 0 v = 8-12 m/s, the cutting speed of branches 10-12 m/s, feed speed of branches n v = 1,4-2,1 m/s, gap between the cutting edge of the knife and the shaft of the opposite rotor s  0,003 m.

Текст научной работы на тему «Математическое моделирование процесса работы подборщикаизмельчителя срезанных ветвей плодовых насаждений»

Научная статья УДК 634:631.353.73

doi: 10.55196/2411 -3492-2024-2-44-98-109

Математическое моделирование процесса работы подборщика-измельчителя срезанных ветвей плодовых насаждений

Луан Мухажевич Хажметовш, Тимур Муаедович Апхудов2, Аслан Узеирович Заммоев3, Инал Олегович Макуашев4

1,2,4Кабардино-Балкарский государственный аграрный университет имени В. М. Кокова, проспект Ленина, 1в, Нальчик, Россия, 360030

3Северо-Кавказский научно-исследовательский институт горного и предгорного садоводства,

ул. Шарданова, 23, Нальчик, Россия, 360004

н 1^ [email protected], http://orcid.org/0000-0001-5830-4355

[email protected], http://orcid.org/0000-0002-9304-1324

[email protected], http://orcid.org/0000-0002-7966-3557

[email protected]

Аннотация. Регулярно проводимая обрезка плодовых деревьев является существенной предпосылкой повышения урожайности и качества плодов. Уборка и утилизация срезаемых ветвей плодовых насаждений в садах являются обязательными операциями технологического процесса производства плодов. В то же время они сопряжены с большими материальными и трудовыми затратами, вызванными низким уровнем механизации и малой эффективностью используемых технологий. Наиболее перспективной является использование срезанных ветвей в измельченном виде для мульчирования почвы. Это способствует накоплению и сохранению влаги в почве, обогащению ее органическим веществом, элементами минерального питания, улучшению агрофизических свойств и в конечном итоге вовлечению отчуждаемой древесины в круговорот веществ без ущерба для экологии. Для реализации указанной технологии утилизации древесных отходов была предложена конструкция подборщика-измельчителя срезанных ветвей плодовых насаждений, оснащенная двумя ступенями роторных двухвалковых измельчителей. Отсутствие достаточных данных о процессах взаимодействия рабочих органов измельчителей со срезанными ветвями плодовых насаждений препятствует совершенствованию машины и ее широкому внедрению в сельскохозяйственное производство. Цель исследования - разработка математической модели процесса работы подборщика-измельчителя срезанных ветвей плодовых насаждений. Предмет исследования - процесс измельчения срезанных ветвей плодовых насаждений двухвалковым роторным измельчителем в древесную мульчу. Исследования проведены с использованием методов классической механики, физического и математического моделирования. Объект исследования - роторный двухвалковый измельчитель. Математическое моделирование процесса работы подборщика-измельчителя позволило установить кинематические параметры движения рабочего органа измельчителя и рациональные параметры переднего 8п = —5°...-15° и заднего углов заточки ножа 8з =60°-70°,

радиуса Я режущей кромки ножа 75-125 мм, окружной скорости режущей кромки ножа У0 =8-12 м/с, скорости резания ветвей 10-12 м/с, скорости подачи ветвей Vп =1,4-2,1 м/с, зазора между режущей кромкой ножа и валом противоположенного ротора 5 = 0,003 м.

Ключевые слова: садоводство, плодовые деревья, обрезка, подбор, измельчение, двухвалковый роторный измельчитель, моделирование, кинематические параметры, режимы работы

Для цитирования. Хажметов Л. М., Апхудов Т. М., Заммоев А. У., Макуашев И. О. Математическое моделирование процесса работы подборщика-измельчителя срезанных ветвей плодовых насаждений // Известия Кабардино-Балкарского государственного аграрного университета им. В. М. Кокова, 2024. № 2(44). С. 98-109. doi: 10.55196/2411-3492-2024-2-44-98-109

© Хажметов Л. М., Апхудов Т. М., Заммоев А. У., Макуашев И. О., 2024

Original article

Mathematical modeling of the process of operation of a picker-chopper of cut branches of fruit trees

Luan M. KhazhmetovH1, Timur M. Apkhudov2, Aslan U. Zammoev3, Inal O. Makuashev4

1,2,4Kabardino-Balkarian State Agrarian University named after V.M. Kokov, 1 v Lenin Avenue, Nalchik, Russia, 360030

3North Caucasus Scientific Research Institute of Mountain and Foothill Horticulture, 23 Shardanov Street, Nalchik, Russia, 360004

H [email protected], http://orcid.org/0000-0001-5830-4355 [email protected], http://orcid.org/0000-0002-9304-1324 [email protected], http://orcid.org/0000-0002-7966-3557 407energokbr@mail .ru

Abstract. Regular pruning of fruit trees is an essential prerequisite for increasing the yield and quality of the fruit. Cleaning and disposal of cut branches of fruit plants in orchards are mandatory operations in the technological process of fruit production. At the same time, they are associated with high material and labor costs caused by the low level of mechanization and low efficiency of the technologies used. The most promising is the use of cut branches in crushed form for mulching the soil. This contributes to the accumulation and preservation of moisture in the soil, enriching it with organic matter, mineral nutrition elements, improving agrophysical properties and ultimately involving alienated wood in the cycle of substances without harming the environment. To implement this technology for recycling wood waste, a design was proposed for a pick-up chopper of cut branches of fruit trees, equipped with two stages of rotary twin-roll choppers. The lack of sufficient data on the processes of interaction between the working parts of shredders and cut branches of fruit trees hinders the improvement of the machine and its widespread introduction into agricultural production. The purpose of the study is to develop a mathematical model of the operation process of a picker-chopper of cut branches of fruit trees. The subject of the study is the process of crushing cut branches of fruit trees using a two-roll rotary chopper into wood mulch. The research was carried out using methods of classical mechanics, physical and mathematical modeling. The object of study is a rotary two-roll grinder. Mathematical modeling of the operation process of the pick-up chopper made it possible to establish the kinematic parameters of the movement of the chopper working body and the rational parameters of the front 5n = -5°...-15° and rear sharpening angles of the knife S3 = 60°-70°, the radius R of the cutting

edge of the knife 75-125 mm, the peripheral speed of the cutting edge of the knife v0 = 8-12 m/s, the cutting speed of branches 10-12 m/s, feed speed of branches vn = 1,4-2,1 m/s, gap between the cutting edge of the knife and the shaft of the opposite rotor s = 0,003 m.

Keywords: gardening, fruit trees, pruning, selection, grinding, twin-roll rotary grinder, modeling, kinematic parameters, operating modes

For citation. Khazhmetov L.M., Apkhudov T. M. Zammoev A.U., Makuashev I.O. Mathematical modeling of the process of operation of a picker-chopper of cut branches of fruit trees. Izvestiya of Kabardino-Balkarian State Agrarian University named after V.M. Kokov. 2024;2(44):98-109. (in Russ.). doi: 10.55196/2411-3492-2024-2-44-98-109

Введение. Сады отличаются рядом положительных хозяйственных и технологических качеств, и их выращивание представляет собой важную народно-хозяйственную задачу. Садоводство выполняет не только продовольственные и лечебно-профилактические функции, но и социально-экономические.

Регулярно проводимая обрезка плодовых деревьев является существенной предпосылкой повышения урожайности и качества плодов. В то же время отходы фитомассы при обрезке плодовых деревьев, в зависимости от возраста и биологических особенностей сорта, могут составлять от 3 до 20 и более тонн

на гектар. Уборка и утилизация срезаемого древесного материала в садах являются обязательными операциями технологического процесса производства плодов. В то же время они сопряжены с большими материальными и трудовыми затратами, вызванными низким уровнем механизации и малой эффективностью используемых технологий [1].

Наиболее простым, рациональным и перспективным является использование срезанных ветвей в измельченном виде для мульчирования почвы. Это способствует накоплению и сохранению влаги в почве, обогащению ее органическим веществом, элементами минерального питания, улучшению агрофизических свойств и в конечном итоге вовлечению отчуждаемой древесины в круговорот веществ без ущерба для экологии [2-7].

Для реализации указанной технологии утилизации древесных отходов была предложена конструкция подборщика-измельчителя срезанных ветвей плодовых деревьев, оснащенная двумя ступенями роторных двухвалковых измельчителей [8]. Отсутствие достаточных данных о процессах взаимодействия рабочих органов измельчителей со срезанными ветвями плодовых насаждений препятствует совершенствованию машины и ее широкому внедрению в сельскохозяйственное производство. Поэтому моделирование процесса измельчения срезанных ветвей плодовых насаждений является актуальной.

Цель исследования - разработка математической модели процесса работы подборщика-измельчителя срезанных ветвей плодовых насаждений.

Материалы, методы и объекты исследования. Предмет исследования - процесс измельчения срезанных ветвей плодовых насаждений двухвалковым роторным измельчителем в древесную мульчу. Исследования проведены с использованием методов классической механики, физического и математического моделирования. Объект исследования -роторный двухвалковый измельчитель.

Результаты исследования. Исследованию процесса измельчения срезанных ветвей плодовых насаждений измельчительными машинами посвящены работы Шомахо-ва Л. А., Долгова И. А., Кротова А. М, Медов-

ника А. Н., Токарева В. Г., Завражнова А. И., Манаенкова К. А., Ланцева В. Ю. и др. [5, 9-12].

Технологический процесс, выполняемый подборщиком-измельчителем срезанных ветвей плодовых насаждений, состоит из следующих стадий (рис. 1) [13, 14]:

1. Подбор и подача подборщиком из междурядья сада срезанных ветвей плодовых деревьев к подающим вальцам;

2. Подача срезанных ветвей подающими вальцами на первую ступень измельчитель-ного устройства;

3. Измельчение срезанных ветвей первой ступенью измельчителя;

4. Доизмельчение срезанных ветвей второй ступенью измельчителя;

5. Свободное падение измельченной массы на поверхность почвы.

Измельчение ветвей в данной машине происходит несколькими этапами, на каждом из которых одновременно протекают сложные процессы механической обработки древесины ветвей (фрикционное перемещение, резание, деформация, разрушение). Изучение этих процессов является необходимым этапом перед проектированием. При этом необходимо знать величины действующих сил и параметры перерабатываемого материала на каждом этапе технологического процесса.

При работе двухвалкового роторного измельчителя зубчатые ножи, установленные на ножевых дисках роторов, совершают вращательное движение навстречу друг другу при поступательном движении подаваемого слоя древесины срезанных ветвей плодовых деревьев в пространство между роторами. Это обуславливает криволинейность траектории лезвий ножей в слое древесины (рис. 2).

Траекторией движения точки ножа относительно слоя древесины является удлиненная циклоида (трохоида).

Конструкция двухвалкового роторного измельчителя не позволяет осуществлять полное разрезание ветви на отдельные части из-за наличия конструктивного зазора 5 между кромкой ножа и валом противоположенного ротора (рис. 3).

Рисунок 1. Технологическая схема работы подборщика-измельчителя срезанных ветвей

плодовых деревьев Figure 1. Technological scheme of the picker-chopper of cut branches

of fruit trees

Рисунок 2. Схема к кинематическому анализу траектории движения ножа измельчителя: 1, 2 - верхний и нижний роторы; 3 - ножевой диск; 4 - нож; 5 - вал ротора; 6 - измельчаемая ветка Figure 2. The scheme for the kinematic analysis of the trajectory of the chopper knife: 1, 2 - upper and lower rotors; 3 - knife disk; 4 - knife; 5 - rotor shaft; 6 - chopped branch

Рисунок 3. Схема к определению максимальной толщины слоя древесины Figure 3. The scheme for determining the maximum thickness of the wood layer

Главным является не разделение ветви на части, а разрушение поверхности ветви и клеточной структуры древесины. Это обстоятельство дает право использовать конструкцию двухвалкового роторного измельчителя для получения из срезанных ветвей плодовых деревьев древесной мульчи. Отделение отрезанной части от ветви возможно при обеспечении минимальной величины зазора s между кромкой ножа и валом противоположенного ротора. При этом величина силы, необходимой для отрыва срезанной частицы минимальна. Необходимо отметить и то, что разделение на части продолжается и после первой ступени измельчения, а именно в пространстве между первой и второй ступенью измельчения и во второй ступени измельчения.

Абсолютная скорость любой точки ножа представляет собой геометрическую сумму окружной v0 и поступательной vn скоростей (рис. 2).

Проекции скорости на оси координат могут быть выражены параметрическими уравнениями:

dx dt dy dt

= vn + vocosp;

= -v0 sin p ,

(1)

где:

^ - поступательная скорость (подача) ножевого диска измельчителя относительно ветки, м/с;

Vo - окружная скорость, м/с; ф - угол поворота ножевого диска, град. Окружная скорость определяется по формуле:

v = фЯ

(2)

где:

Ш - угловая скорость вращения ножевого диска, с-1;

t - текущее время, с;

Я - радиус окружности, описываемой режущей кромкой, м.

<

После интегрирования выражения (1) получаем уравнение траектории точки ножа. Постоянные интегрирования С и С определяются с учетом начальных условий: / = 0; х = 0; у = 0 . При этом получим С = 0

и С = 5 + Я, а уравнения примут вид:

| x = vnt + R sin ct; I у = s + R • (1 + cos ct),

(2)

2 2 2 v = v - v .

р о п '

(5)

Приравнивая эти выражения, устанавливается значение угла ф, при котором Утян = 0, т. е. определяется точка, где отсутствует отталкивающее действие лезвия и появляется явление затягивания ветви.

v„

sin^ = — .

(6)

где:

5 - зазор, представляющий собой расстояние между режущей кромкой ножа и валом противоположенного ротора, м.

Установлено, что результирующая скорость лезвия ножа Ур в зависимости от его

положения меняет свое направление относительно движения ветви. Проекция результирующей скорости лезвия на направление движения слоя характеризует воздействие лезвия на слой материала (рис. 3). В точке

А проекция скорости Ур представляет собой скорость, с которой лезвие воздействует на слой, затягивая его и способствуя поступлению ветви в пространство между роторами измельчителя и ее резанию.

v = v sin О

тян р

(3)

Исходя из этого, подача должна осуществляться в том месте ножевого диска, где нет отталкивающего действия ножа, т.е. > 0.

Согласно выражению (4) Утян = 0, тогда

в = —, т. е. результирующая vp направлена

перпендикулярно направлению движения ветви и соответственно поперек волокнам древесины, как это имеет место в точке В (рис. 3).

Направление и величина скорости Ур являются функциями угла Р поворота ножевого диска. Из параллелограмма скоростей для положения лезвия в любой точке можно написать

2 2,2/-, v р = v2 + v2 - 2vnvo sln^

(4)

В точке В , для которой соблюдено усло-

вие V

0

Данное условие получается из зависимости угла в от Р по рис. 3.

ААЛ V + V Vр соэв + Уп этр =-1 = -тян-п- = -- , (7)

v v

о о

я

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

v

откуда при в = — 2

V-

ътр = —.

Максимально возможную толщину к слоя древесины, перерезаемого ножевым диском, определяется из треугольника ВОС на схеме (рис. 3):

h = \OC|; R + s - h = R sin <p, откуда с учетом уравнения (9)

v

R + s - h = R-^.

v

(8)

(9)

Тогда выражение для расчета максимальной толщины слоя примет вид

h = s + R

Г \

1 - ^

V

v,

(10)

0 У

Уравнение цилиндрической поверхности

ветви относительно осей ZOY (рис. 4) при прямом лезвии ножа представляется выражением:

(у + Г )2 + z2 = Г2,

(11)

где:

г = /2 - радиус измельчаемой ветви

диаметром dв, м.

Уравнением линии, ограничивающей поверхность резания, является решение системы

v

о

Рисунок 4. Схема к определению ширины резания Figure 4. The scheme for determining the cutting width

x = vnt + R sin cot; y = s + R • (1 + cosct); (y + r)2 + z2 = r2 .

(12)

Ширина резания Ъ(£) определяется координатами Х двух точек, являющихся точками пересечения линии лезвия ножа с линией, задаваемой системой (13):

b = z2 - z •

(13)

Решая систему уравнений (13), получим:

b = 2л/У •(dв - У) = = 2^1 (s + R • (1 + cos ct)) • (de - s - R • (1 + cos ct)). (14)

Максимальная ширина резания:

bmax

(15)

Одной из важных характеристик траектории движения режущей кромки ножа является расстояние между любыми однородными точками смежных отрезков трохоиды, равные между собой (рис. 2). Его величину можно найти, если значение абсциссы х вычесть из значения абсциссы хЪ, для обоих последующих положений, т. е.

1расч = Xb Х .

Центральный угол между ножами равен: 2п

Р =

(17)

где:

z - число ножей на ножевом диске. Следовательно,

sin ct = ^ 1 -

/о ^

R - y

R

(18)

Тогда, подставляя значение sin ct в уравнение (3), получим:

х = vj + Я 1 -

R - y

R

(19)

Нож достигнет в слое положения а с опозданием на время Аt, необходимое для поворота ножевого диска на угол Р , т. е.

At = 1.

c

(20)

Следовательно, абсцисса для нового положения ножа

Хь = vn (t + At) + R 1 -V

Г D ^

R - y

R

(21)

Подставив значение A t и учитывая, что yb = y, получим

1 расч = Xb - X = vn (t -At) - R

1 -

^R-y}7

V R у

- vt + Я,

1-

rR - ул2

v R у

I = v I,

расч n '

р c

или

L„„. = ^.

расч

nz

(22)

Длительность процесса резания одной ветви AT определяется как

T = t2 - tx,

(23)

(16) где:

t1 и t2 - начало и конец реза, с.

l1 = ; 12 = С С

(24)

V

У

V

У

в

z

где:

Р1 и Р2 - углы поворота ротора в моменты начала и конца реза, рад.

Угол поворота в момент начала резания определяется по схеме на рисунке 3 при

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

у = ds:

Р = агссоэ

_ 1

Я

(25)

Конец процесса резания ветви соответствует моменту времени, когда происходит скол образованной частицы от ветви. Условием скола является превышение сил давления ножа на частицу максимального напряжения сдвига древесины. Если условие скола не выполняется, то резание продолжается до тех пор, пока режущая кромка не выйдет из тела ветви. На схеме этому могут соответствовать два момента времени.

В первом случае траектория режущей кромки пересекает горизонтальную линию, ограничивающую ветвь. Угол поворота определяется с учетом симметрии траектории трохоиды одного оборота режущей кромки относительно вертикальной оси (рис. 3).

Р2 = 2—_Р .

(26)

Во втором случае траектория режущей кромки пересекает траекторию режущей кромки предыдущего реза в пределах тела ветви. Здесь угол поворота определяется как:

( 3—

х = х-; —

(27)

где:

хп - координата точки пересечения траекторий, которая определяется как

хп = х—) _

I

расч 2

(28)

где:

х—^ - координата траектории режущей кромки в нижнем положении при р = Я, тогда после преобразований с учетом формул (3), (23) и (25) получим

— V V ( 1 1

х„ = vn- + ЯБШЖ--п- = -I 1 — I;

а

2т 2п

V Р + ЯБтр2= -|1 _11. (29)

2—п

2п

г

Решая последнее уравнение, можно определить угол поворота режущей кромки ножа в момент окончания процесса резания.

Построены диаграммы зависимости удельной и полной сил резания в зависимости от угла поворота режущей кромки ф (рис. 5).

На силу резания влияние оказывают следующие показатели: передний 8п и задний 8з углы заточки ножей, радиус Я и окружная скорость V0 режущей кромки ножа, скорость подачи ветвей Vn , зазор между кромкой ножа и валом противоположного ротора ^ [15].

Установлены следующие значения переднего 8п = -5°...-15° и заднего углов заточки

ножа 53 = 60°-70°, радиуса Я режущей кромки ножа 75-125 мм, окружной скорости режущей кромки ножа ^ = 8-12 м/с, скорости

резания ветвей 10-12 м/с, зазора между режущей кромкой ножа и валом противоположенного ротора 5 = 0,003 м. С учетом этих значений скорость подачи ветвей принимается в пределах м/с.

Выводы. В результате проведенного математического моделирования процесса работы подборщика-измельчителя определены кинематические параметры движения рабочего органа и установлены его рациональные параметры: переднего 5п = -5°...-15° и заднего углов заточки ножа 83 = 60°-70°, радиуса Я режущей кромки ножа 75-125 мм, окружной скорости режущей кромки ножа v0 = 8-12 м/с, скорости резания ветвей 10-12

м/с, скорость подачи ветвей vn = 1,4-2,1 м/с,

зазора между режущей кромкой ножа и валом противоположенного ротора 5 = 0,003 м.

г

Pv„. H/mm

гуд■ 250

200

150

100

50

Руд max Pуд ср- ■ 220,5 Н 66,9 Н/ /мм мм

ф1 ф2

Ррез? Н 3000

150 155 160 165 170 175 180 185 190 195 200

а)

ф, град

2000

1000

P L рез max =2794 Н

P = ? 153 н

рез ср

ф1 / ф2

150

155

160

165

170

175 b)

180

185

190

195

20(1

ф, град.

Рисунок 5. Диаграммы зависимости удельной и полной сил резания в зависимости от угла поворота режущей кромки р :

а) удельной силы резания Руд; b) полной силы резания Ррез

Figure 5. Diagrams of the dependence of the specific and total cutting forces depending on the angle of rotation of the cutting edge р :

a) specific cutting force Руд; b) full cutting force Ррез

Список литературы

1. Свирский Г. Г., Черненко Н. Г. Геометрические и весовые параметры валка сучьев в садах в связи с механизацией их измельчения // Сб. науч. тр. ВНИИ садоводства им. И. В. Мичурина. 1984. Вып. 42. С. 98-102.

2. Преображенский К. Н. Биологическая утилизация древесины на мелиорируемых землях. Москва: Росагропромиздат, 1988. 186 с.

3. Лучков П. Г., Шомахов Л. А., Медовник А. Н., Шомахов А. Р. Использование древесины срезанных ветвей яблони для мульчирования почвы в садах. Краснодар: Типография агрофирмы «Центральная», 2001. 113 с.

4. Шекихачев Ю. А., Шомахов Л. А. Эффективный способ борьбы с эрозией почв в условиях горного садоводства // Почвозащитные адаптивные технологии горного и предгорного садоводства: материалы Международной науч. конф. в рамках СНГ. Нальчик: Изд. центр «Эль-Фа», 1997. С. 32-36.

5. Балкаров Р.А., Заммоев А.У. Утилизация древесины срезанных ветвей плодовых деревьев в горном и предгорном садоводстве. // Экология южного региона: матер. Регион. научн. конф. молодых ученых Горского государственного агроуниверситета. Владикавказ: Горский ГАУ, 2002. С. 105-107.

6. Шомахов Л. А., Заммоев А. У. Мульчирование террас измельченной древесиной срезанных ветвей плодовых деревьев // Проблемы экологизации современного садоводства и пути их решения: материалы Международной науч. конф. Краснодар: КубГАУ, 2004. С. 14-18.

7. Апажев А. К., Шекихачев Ю. А., Хажметов Л. М. [и др.] Высокопродуктивные экологически чистые технологии и технические средства по уходу за плодовыми насаждениями в интенсивном горном садоводстве Кабардино-Балкарской республики. Нальчик: Кабардино-Балкарский ГАУ, 2022. 193 с. EDN: BVIEYK

8. Долгов И. А., Овчаров А. А. Теоретический анализ сил, действующих на нож измельчающего барабана кустореза-измельчителя. // Проектирование рабочих органов почвообрабатывающих, уборочных с.-х. машин и агрегатов для кормопроизводства: материалы межвуз. сб. тр. Ростов-на-Дону: РИСХМ, 1984. С. 3-10.

9. Кротов A. M. Технологии и технические средства для обрезки и утилизации виноградной лозы и ветвей плодовых деревьев // Садоводство и виноградство. 1992. Т. 11-12. С. 7-9.

10. Медовник А. Н. Совершенствование машиной технологии утилизации обрезков кроны плодовых деревьев для улучшения качественных и технико-экономических показателей: автореф. дисс. ... канд. техн. наук. Краснодар, 1999. 25 с.

11. Токарев В. Т. Обоснование параметров вальцового измельчителя садовых обрезков: автореф. дисс. ... канд. техн. наук. Краснодар, 1989. 25 с.

12. Завражнов А. И., Манаенков К. А., Ланцев В. Ю. К вопросу утилизации отходов обрезки в садах // Материалы международной научно-практической конференции молодых ученых, посвященной 145-летию со дня рождения И. В. Мичурина и 90-летию профессора В. И. Будаговского «Интенсивное садоводство». Мичуринск, 2000. Ч. II. С. 67-70.

13. Балкаров Р. А., Шомахов Л. А. Механизация трудоемких процессов в садоводстве // Основные направления научного обеспечения агропромышленного комплекса Кабардино-Балкарской Республики: матер. межвуз. научн.-практич. конф. Кабардино-Балкарской государственной сельскохозяйственной академии. Нальчик: КБГСХА, 2000. С. 145-148.

14. Макуашев И. О., Хажметова Б. Л., Хажметов Л. М. Технология измельчения отходов садоводства при движении по междурядью // Актуальные проблемы аграрной науки: прикладные и исследовательские аспекты: материалы III Всероссийской (национальной) научно-практической конференции. Нальчик: Кабардино-Балкарский ГАУ, 2023. С. 122-124. EDN: YVBKCP

15. Хажметов Л. М., Дзуганов В. Б., Апхудов Т. М. и др. Энергоемкость процесса измельчения срезанных ветвей двухвалковым роторным измельчителем // Известия Кабардино-Балкарского государственного аграрного университета им. В. М. Кокова. 2023. № 2(40). С. 114-121. DOI: 10.55196/2411-34922023-2-40-114-121. EDN: NOQIZA

References

1. Svirsky G.G., Chernenko N.G. Geometric and weight parameters of felling branches in gardens in connection with the mechanization of their grinding. Sb. nauch. tr. VNII sadovodstva im. I. V. Michurina [Collection of Scientific research Institute of Horticulture named after I.V. Michurin], 1984. Iss. 42. Pp. 98-102. (In Russ.)

2. Preobrazhensky K.N. Biologicheskaya utilizatsiya drevesiny na melioriruyemykh zemlyakh [Biological utilization of wood on reclaimed lands]. Moscow: Rosagropromizdat, 1988. 186 p. (In Russ.)

3. Luchkov P.G., Shomakhov L.A., Medovnik A.N., Shomakhov A.R. Ispol'zovaniye drevesiny srezannykh vetvey yabloni dlya mul'chirovaniyapochvy v sadakh [The use of wood from cut branches of apple trees for mulching soil in gardens]. Krasnodar: Tipografiya agrofirmy "Tsentral'naya", 2001. 113 p. (In Russ.)

4. Shekikhachev Yu.A., Shomakhov L.A. An effective way to combat soil erosion in conditions of mountain gardening. Pochvozashchitnyye adaptivnyye tekhnologii gornogo i predgornogo sadovodstva: materialy Mezhdunarodn. nauch. konf. v ramkakh SNG [Soil-protective adaptive technologies of mountain and foothill gardening: materials of the international scientific conference within the CIS]. Nalchik: Izd. tsentr "El'-Fa", 1997. Pp. 32-36. (In Russ.)

5. Balkarov R.A., Zammoev A.U. Recycling of wood from cut branches of fruit trees in mountain and foothill gardening. Ekologiya yuzhnogo regiona: mater. Region. nauchn. konf. molodykh uchenykh Gorskogo gosudarstvennogo agrouniversiteta [Ecology of the southern region: material. Region. scientific conf. young scientists of Gorsky State Agrarian University]. Vladikavkaz: Gorsky State Agrarian University, 2002. Pp. 105-107. (In Russ.)

6. Shomakhov L.A., Zammoev A.U. Mulching of terraces with crushed wood from cut branches of fruit trees. Problemy ekologizatsii sovremennogo sadovodstva i puti ikh resheniya: materialy Mezhdunarodnoy nauch. konf [Problems of ecologization of modern horticulture and ways to solve them: materials of the international scientific conference]. Krasnodar: KubGAU, 2004. Pp. 14-18. (In Russ.)

7. Apazhev A.K., Shekikhachev Yu.A., Khazhmetov L.M. [et al.]. Vysokoproduktivnyye ekologicheski chistyye tekhnologii i tekhnicheskiye sredstva po ukhodu za plodovymi nasazhdeniyami v intensivnom gornom sadovodstve Kabardino-Balkarskoy respubliki [Highly productive environmentally friendly technologies and technical means for caring for fruit plants in intensive mountain gardening of the Kabardino-Balkarian Republic. Nalchik: Kabardino-Balkarian State Agrarian University, 2022. 193 p. (In Russ.). EDN: BVIEYK

8. Dolgov I.A., Ovcharov A.A. Theoretical analysis of the forces acting on the blade of the chopping drum of a brushcutter-shredder. Proyektirovaniye rabochikh organov pochvoobrabatyvayushchikh, uborochnykh s.-kh. mashin i agregatov dlya kormoproizvodstva: materialy mezhvuzovskiy sbornik trudov [Design of working bodies for soil cultivation and agricultural harvesting. machines and units for feed production: materials from the interuniversity collection of works]. Rostov-on-Don: RISHM, 1984. Pp. 3-10. (In Russ.)

9. Krotov A.M. Technologies and technical means for pruning and recycling of vines and branches of fruit trees. Horticulture and viticulture. 1992;11-12:7-9. (In Russ.)

10. Medovnik A.N. Sovershenstvovaniye mashinoy tekhnologii utilizatsii obrezkov krony plodovykh derev'yev dlya uluchsheniya kachestvennykh i tekhniko-ekonomicheskikh pokazateley: avtoref. diss. ... kand. tekhn. nauk [Improving the technology of utilization of fruit tree crown trimmings by machine to improve quality and technical and economic indicators: abstract of thesis. diss. ...cand. tech. Sci.]. Krasnodar, 1999. 25 p. (In Russ.)

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

11. Tokarev V.T. Obosnovaniye parametrov val'tsovogo izmel'chitelya sadovykh obrezkov: avtoref. diss. ... kand. tekhn. Nauk [Justification of the parameters of a roller shredder of garden trimmings: abstract. diss. ... cand. tech. Sci]. Krasnodar, 1989. 25 p. (In Russ.)

12. Zavrazhnov A.I., Manaenkov K.A., Lantsev V.Yu. On the issue of waste disposal of pruning in gardens. Materialy mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii molodykh uchenykh, posvyashchennoy 145-letiyu so dnya rozhdeniya I.V. Michurina i 90-letiyu professora V.I. Budagovskogo "Intensivnoye sadovodstvo" [Materials of the international scientific and practical conference of young scientists dedicated to the 145 th anniversary of the birth of I.V. Michurin and the 90th anniversary of Professor V.I. Budagovsky "Intensive gardening". Michurinsk, 2000. Part II. Pp. 67-70. (In Russ.)

13. Balkarov R.A., Shomakhov L.A. Mechanization of labor-intensive processes in gardening. Osnovnyye napravleniya nauchnogo obespecheniya agropromyshlennogo kompleksa Kabardino-Balkarskoy Respubliki: mater. mezhvuz. nauchn.-praktich. konf. Kabardino-Balkarskoy gosudarstvennoy sel'skokhozyaystvennoy akademii [Main directions of scientific support of the agro-industrial complex of the Kabardino-Balkarian Republic: materials of the interuniversity scientific and practical conference of the Kabardino-Balkarian State Agricultural Academy]. Nalchik: KBGSHA, 2000. Pp. 145-148. (In Russ.)

14. Makuashev I.O., Khazhmetova B.L., Khazhmetov L.M. Technology of shredding gardening waste when moving along the aisle. Aktual'nyye problemy agrarnoy nauki: prikladnyye i issledovatel'skiye aspekty. Materialy III Vserossiyskoy (natsional'noy) nauchno-prakticheskoy konferentsii [Current problems of agricultural science: applied and research aspects. Materials of the III All-Russian (national) scientific and practical conference]. Nalchik: Kabardino-Balkarian State Agrarian University, 2023. Pp. 122-124. (In Russ.). EDN: YVBKCP

15. Khazhmetov L.M., Dzuganov V.B., Uphudov T.M. [et al.]. Energy consumption of the process of crushing cut branches with a two-roll rotary shredder. Izvestiya of Kabardino-Balkarian State Agrarian University named after V.M. Kokov. 2023;2(40):114-121. DOI: 10.55196/2411-3492-2023-2-40-114-121. EDN: NOQIZA

Cведения об авторах

Хажметов Луан Мухажевич - доктор технических наук, профессор, профессор кафедры технической механики и физики, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Кабардино-Балкарский государственный аграрный университет имени В.М. Кокова», SPIN-код: 6145-0808, Scopus ID: 57205436522, Researcher ID: ААУ-4007-2019

Апхудов Тимур Муаедович - кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры технического обслуживания и ремонта машин в АПК, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Кабардино-Балкарский государственный аграрный университет имени В. М. Кокова», SPIN-код: 7421-4358, Scopus ID: 57219057974

Заммоев Аслан Узеирович - кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник, заведующий отделом механизации трудоемких процессов в садоводстве, Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Северо-Кавказский научно-исследовательский институт горного и предгорного садоводства», SPIN-код:6317-3115

Макуашев Инал Олегович - аспирант кафедры энергообеспечения предприятий, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Кабардино-Балкарский государственный аграрный университет имени В. М. Кокова»

Information about the authors

Luan M. Khazhmetov - Doctor of Technical Sciences, Professor, Professor of the Department of Technical Mechanics and Physics, Kabardino-Balkarian State Agrarian University named after V.M. Kokov, SPIN-code: 6145-0808, Scopus ID: 57205436522, Researcher ID: AAU-4007-2019

Timur M. Aphudov - Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Associate Professor of the Department of Technical Maintenance and Repair of Machines in the Agroindustrial Complex, Kabardino-Balkarian State Agrarian University named after V.M. Kokov, SPIN-code: 7421-4358, Scopus ID: 57219057974

Aslan U. Zammoev - Candidate of Technical Sciences, Leading researcher, Head of the Department of mechanization of labor-intensive processes in Horticulture, North Caucasus Research Institute of Mountain and Foothill Gardening, SPIN-code: 6317-3115

Inal O. Makuashev - Post graduate student of the Department of Energy Supply of Enterprises, Kabardino-Balkarian State Agrarian University named after V.M. Kokov

Авторский вклад. Все авторы настоящего исследования принимали непосредственное участие в планировании, выполнении и анализе данного исследования. Все авторы настоящей статьи ознакомились и одобрили представленный окончательный вариант.

Author's contribution. All authors of this research paper have directly participated in the planning, execution, or analysis of this study. All authors of this paper have read and approved the final version submitted.

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.

Статья поступила в редакцию 15.05.2024; The article was submitted 15.05.2024;

одобрена после рецензирования 31.05.2024; approved after reviewing 31.05.2024;

принята к публикации 10.06.2024. accepted for publication 10.06.2024.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.