CC BY
9
УДК 631.317
DOI: 10.52691/2500-2651-2022-93-5-57-61
МОДЕРНИЗАЦИЯ КОНСТРУКЦИИ РОТОРА ФРЕЗЫ С ВЕРТИКАЛЬНОЙ ОСЬЮ ВРАЩЕНИЯ И РАБОЧЕГО ОРГАНА ДЛЯ ПОВЕРХНОСТНОЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ
Modernization of the Rototiller with a Vertical Rotation Axis and a Working Body
for Surface Tillage
Случевский А.М., канд. техн. наук, доцент, Орехова Г.В., канд. с-х. наук, доцент,
Заиров К.Х., магистрант, Муминов К.А., магистрант, Карпов М.А., магистрант Sluchevsky A.M., Orekhova G. V., Zairov K.Kh., Muminov K.A., KarpovM.A.
ФГБОУ ВО «Брянский государственный аграрный университет» Bryansk State Agrarian University
Аннотация. Увеличение плодово-ягодной продукции можно решить за счет применения новейших технологий по уходу за высокостебельными культурами на промышленных плантациях. Проведенный нами анализ конструкций роторов фрез с вертикальной осью вращения и их активных рабочих органов для поверхностной обработки почвы на промышленных плантациях ягодных культур и садовых насаждений, требуют включения в систему технических средств, способных качественно обрабатывать почву, удалять сорняки в прикусто-вой зоне и приствольных полосах. Исследования, проведенные в садовых насаждениях и на ягодных плантациях, показали, что плуги, дисковые бороны, культиваторы, фрезы с горизонтальной осью вращения не отвечают агротехническим требованиям по поверхностной обработке почвы. Они не обеспечивают: качественную обработку почвы; уничтожение сорняков; ровность поверхностного слоя почвы; сохранность корневой системы в междурядьях и при-кустовых зонах на ягодниках и в приствольных полосах садовых насаждений. Фрезы с вертикальной осью вращения при возделывании почвы улучшают ее скважность, насыщая достаточным количеством воздуха, хорошо разуплотняют почву обеспечивая оптимальный механический состав, содержание гумуса, скважности и влаги, являясь благоприятными факторами плодородия, что положительно влияет на урожайность плодово-ягодной продукции. В статье показана рациональная конструкция ротора почвофрезы и ее рабочих органов, позволяющих снизить затраты энергии на обработку почвы.
Abstract. The increase in fruit and berry production can be solved through the use of the latest technologies for the care of high-stemmed plants on industrial plantations. The analysis of the rototillers with a vertical rotation axis and their active working bodies for surface tillage on industrial plantations of berry crops and garden plantings, require the including in the system technical means capable of qualitatively cultivating the soil, removing weeds in the bush and trunk areas. The studies conducted in garden and berry plantations have shown that plows, disc harrows, cultivators, cutters with a horizontal axis of rotation do not meet the agrotechnical requirements for surface tillage. They do not provide high-quality tillage; destruction of weeds; soil surface evenness; preservation of the root system in the space between rows and bush areas on berry fields and in the trunk strips of garden plantings. When cultivating the soil rototillers with a vertical rotation axis improve its porosity by saturating it with a sufficient amount of air, decompress the soil well, providing optimal mechanical composition, humus content, porosity and moisture, being favorable factors of fertility, which positively affects the yield of fruit and berry products. The article shows the rational design of the rotor of the soil cutter and its working bodies, thus reducing the expenditure costs of tillage.
Ключевые слова: высокостебельные культуры, почвофреза с вертикальной осью вращения, активные рабочие органы, прикустовая зона, приствольная полоса, междурядье, защитная зона, корневая система.
Key words: high-stemmed crops, rototiller with vertical rotation axis, active working organs, bush area, trunk strip, space between rows, protective zone, root system.
Введение: Увеличение плодово-ягодной продукции можно решить за счет применения новейших технологий по уходу за высокостебельными культурами на промышленных плантациях [1]. Самой важной операцией в технологии работ по уходу за многолетними растениями является обработка почвы в прикустовых зонах и приствольных полосах садовых насаждений
Эта операция большинством сельскохозяйственных кооперативов выполняется дисковыми боронами, культиваторами с пассивными рабочими органами или фрезами с горизонтальной осью вращения для уничтожения сорняков и рыхление верхнего слоя почвы [2].
Технологические операции по возделыванию почвы на ягодных плантациях и в садовых насаждениях в настоящее время большинством специализированных хозяйств выполняются дисковыми боронами, культиваторами с пассивными рабочими органами или фрезами с горизонтальной осью вращения, целью которых является уничтожение сорняков и рыхление верхнего слоя почвы. Применяемые традиционные сельскохозяйственные орудия не вполне удовлетворяют агротехническим требованиям [2]: не качественно крошат почву, образуя крупные глыбы; не полностью уничтожают сорняки; забиваются растительными остатками [3].
Проведенный анализ конструкций роторов фрез с вертикальной осью вращения и их активных рабочих органов показал перспективность применения с точки зрения уменьшения повреждений корневой системы растений и улучшения качества обработки почвы. Такая почвофреза способствует качественному крошению и разуплотнению почвы, повышает ее скважность в процентном отношении и удаляет сорняки не разрубая их, а вычесывая на поверхность. Известно, что скважность почвы и ее плотность является важными факторами плодородия, влияющими на развитие корневой системы растений, изменения водного, воздушного, теплового и пищевого режимов.
Нарушение требований агротехники затрудняет работу улавливающих устройств яго-доуборочных комбайнов и снижает продуктивность насаждений, а также способствует развитию водной и ветровой эрозий летом и подмерзанию корней зимой.
Анализ известных конструкций агрегатов для обработки почвы в садах и на ягодных плантациях высокостебельных культур показал [4,5,6], что в систему машин по уходу за садовыми насаждениями (малина, смородина, крыжовник, виноград, низкорастущие садовые деревья) следует применять фрезерные культиваторы с вертикальной или крутонаклонной осями вращения [7].
Для механической обработки почвы эффективнее использовать фрезы с вертикальной осью вращения [8], которые могут одновременно уничтожать сорняки, качественно рыхлить почву в междурядьях и прикустовых зонах (приствольных полосах) не повреждая корневую систему, оставляя заданную ширину защитной зоны [9].
Цель исследований: Исходя из вышеизложенного устанавливаем , что целью наших исследований является модернизация роторов фрез с вертикальной осью вращения и его рабочего органа, а также обоснование замены орудий с пассивными рабочими органами на почвофрезы с вертикальными осями вращения с активными рабочими органами.
Обоснование применения активных рабочих органов:
Для поверхностной обработки почвы в прикустовых зонах ягодных культур и приствольных полосах садовых насаждений нами предлагается применять ротор фрезы с вертикальной осью вращения и рабочий орган с серрийторной заточкой подрезающих лезвий (рис. 1, 2).
Рисунок 1 - Фланец ротора фрезы с вертикальной осью вращения: 1 - фланец; 2 - серрийторная заточка; 3 - пазы; 4 - крепежные отверстия; 5 - вал; 6 - рабочий орган;
7 - крепежный винт; 8 - лезвийная часть;
НШ N я^Н
Рисунок 2 - Ротор фрезы с вертикальной осью вращения
На роторе вместо фланца устанавливается металлический диск с зубцами, а к нему с помощью болтового соединения крепятся активные рабочие органы, которые упрочнены с помощью нанесения износостойкого покрытия. При работе активные рабочие органы, за-глубляясь в почву, активно крошат ее и подрезают сорняки на глубине 5... 10 см.
Результаты исследований: Предлагаемый ротор с активными рабочими органами может успешно осуществлять и подпокровное рыхление на небольшой глубине, улучшая при этом плодородие почвы, насыщение влагой почвы и растений, увеличения степени насыщения воздухом почвенных слоев, что приводит, в конечном итоге, к увеличению урожайности плодово-ягодной продукции.
Выводы: В предлагаемой конструкции ротора почвофрезы с вертикальной осью вращения:
1 - увеличивается долговечность срока службы рабочих органов за счет обеспечения высокой износостойкости и прочности подрезающих лезвий;
2 - улучшается качество крошения почвы, подрезания сорняков и насыщение почвы воздухом;
3 - уменьшаются энергозатраты на обработку почвы.
Библиографический список
1. Казаков И.В., Кичина В.В. Малина. М.: Россельхозиздат, 1976.
2. Блохин В.Н. Исследование процесса и рабочего органа для ухода за межкустовой зоной на ягодниках: дис. ... канд. техн. наук. М., 1993.
3. Панов И.М. Перспективные направления создания почвообрабатывающих машин с активными рабочими органами. М., 1971. 66 с.
4. Рабочий орган почвообрабатывающей фрезы с вертикальной осью вращения: пат. 171854 Рос. Федерация: А01В 33/10 / Блохин В.Н., Романеев Н.А., Случевский А.М. и др.; заявитель и патентообладатель: Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего образования "Брянский государственный аграрный университет" -2016149636; заявл. 16.12.2016; опубл. 19.06.2017.
5. Рабочий орган почвообрабатывающей фрезы с вертикальной осью вращения: пат. 202877 Рос. Федерация: A0№ 33/02, 2021 / В.Н. Блохин и др.; заявитель и патентообладатель: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Брянский государственный аграрный университет" - 2020137032; заявл. 10.11.2020; опубл. 11.03.2021.
6. Плоскорежущий рабочий орган для обработки почвы: пат. 2743798 Рос. Федерация, кл. A0m 35/22, 35/32, 1/10, 1/12, 2021 / Блохин В.Н., Кузнецов В.В., Лаптева H.A., Роганков С.И., Галкин A.A., Молчанов В.П.; заявитель и патентообладатель: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Брянский государственный аграрный университет" - 2020113864; заявл. 03.04.2020; опубл. 26.02.2021.
7. Корпус плуга: пат. 174407 Рос. Федерация: U1 / Ожегов Н.М., Капошко ДА., Ковалев ВВ., Соловьев СА., Слинко Д.Б., Кабанова Л.Н. - № 20171117974; заявл. 07.04.2017; опубл. 12.10.2017.
8. Ожерельев В.Н. Вертикально - фрезерный культиватор // Садоводство. 1987. № 2. С. 17-18.
9. Халанский В.М., Горбачев И.Г. Сельскохозяйственные машины - ООО Квадро. СПб., 2014.
10. Чудак С.В. Исследование и разработка вертикальной фрезы для поверхностной обработки почвы в виноградниках: дис. ... канд. техн. наук. Кишинев, 1975.
11. Методы наплавки износостойких покрытий на поверхности деталей почвообрабатывающих машин / ДА. Капошко, A.A. Воронин, В.В. Ковалев и др. // Проблемы энергообеспечения, автоматизации, информатизации и природопользования в AH^ сб. материалов междунар. науч.-техн. конф. Брянск: Изд-во Брянский TAy, 2016. С. 5-16.
12. Ягодные культуры в центральном регионе России / Казаков И.В., Aйтжанова С.Д., Евдокименко С.Н., Кулагина В.Л., Сазонов Ф.Ф. Брянск, 2009.
13. Перспективы развития садоводства в Брянской области / Ториков В.Е., Евдокименко С.Н., Сазонов Ф.Ф. // Вестник Брянской государственной сельскохозяйственной академии. 2015. № 5 (51). С. 3-8.
14. Садоводство России / Седов E.H., Еремин Г.В., Казаков И.В., Киртбая Е.К., Колесникова A^., Малыченко В.В., Попов В.Н., Семенов Н.И., Переверзев И.Н., Aлексеева A.C, Лугов-ской A.n, Медведева Н.И., Мухин A.C, Попов Н.В., Бондарев ВА., Пронь A.C Тверь, 1994.
References
1. Kazakov I.V., Kichina V.V. Malina. M.: Rossel'khozizdat, 197б.
2. Blokhin V.N. Issledovanie protsessa i rabochego organa dlya ukhoda za mezhkustovoy zonoy nayagodnihahh: dis. ... hand. tehhn. nauh. M., 1993.
3. Panov I.M. Perspektivnye napravleniya sozdaniya pochvoobrabatyvayushchikh mashin s aktivnymi rabochimi organami. M., 1971. бб s.
4. Rabochiy organ pochvoobrabatyvayushchey frezy s vertikal'noy os'yu vrashcheniya: pat. 171854 Ros. Federatsiya: A01V 33/10 /Blokhin V.N., Romaneev N.A., Sluchevskiy A.M. i dr.; zaya-vitel' i patentoobladatel': Federal'noe gosudarstvennoe byudzhetnoe obrazovatel'noe uchrezhdenie vysshego obrazovaniya "Bryanskiy gosudarstvennyy agrarnyy universitet" - 201б149б3б; zayavl. 1б.12.201б; opubl. 19.0б.2017.
5. Rabochiy organ pochvoobrabatyvayushchey frezy s vertikal'noy os'yu vrashcheniya: pat. 202877Ros. Federatsiya: A01V33/02, 2021 / V.N. Blokhin i dr.; zayavitel' ipatentooblada-tel': Feder-al'noe gosudarstvennoe byudzhetnoe obrazovatel'noe uchrezhdenie vysshego obra-zovaniya "Bryanskiy gosudarstvennyy agrarnyy universitet" - 2020137032; zayavl. 10.11.2020; opubl. 11.03.2021.
6. Ploskorezhushchiy rabochiy organ dlya obrabotki pochvy: pat. 2743798 Ros. Federatsiya, kl. A01V35/22, 35/32, 1/10, 1/12, 2021 /Blokhin V.N., Kuznetsov V.V., LaptevaN.A., Rogankov S.I., Galkin A.A., Molchanov V.P.; zayavitel' i patentoobladatel': Federal'noe gosudarstvennoe
byudzhetnoe obrazovatel'noe uchrezhdenie vysshego obrazovaniya "Bryanskiy gosudarstvennyy agrarnyy universitet" - 2020113864; zayavl. 03.04.2020; opubl. 26.02.2021.
7. Korpus pluga: pat. 174407 Ros. Federatsiya: U1 / Ozhegov N.M., Kaposhko D.A., Ko-valev V.V., Solov'ev S.A., Slinko D.B., Kabanova L.N. - № 20171117974; zayavl. 07.04.2017; opubl. 12.10.2017.
8. Ozherel'ev V.N. Vertikal'no-frezernyy kul'tivator // Sadovodstvo. 1987. № 2. S. 17-18.
9. Khalanskiy V.M., Gorbachev I.G. Sel'skokhozyaystvennye mashiny - OOO Kvadro. SPb.,
2014.
10. Chudak S.V. Issledovanie i razrabotka vertikal'noy frezy dlya poverkhnostnoy obrabotki pochvy v vinogradnikakh: dis. ... kand. tekhn. nauk. Kishinev, 1975.
11. Metody naplavki iznosostoykikh pokrytiy na poverkhnosti detaley pochvoobrabatyvay-ushchikh mashin /D.A. Kaposhko, A.A. Voronin, V.V. Kovalev i dr. //Problemy energoobespeche-niya, avtomatizatsii, informatizatsii i prirodopol'zovaniya v APK: sb. materialov mezhdunar. nauch.-tekhn. konf. Bryansk: Izd-voBryanskiy GAU, 2016. S. 5-16.
12. Yagodnye kul'tury v tsentral'nom regione Rossii / Kazakov I.V., Aytzhanova S.D., Evdo-kimenko S.N., Kulagina V.L., Sazonov F.F. Bryansk, 2009.
13. Perspektivy razvitiya sadovodstva v Bryanskoy oblasti / Torikov V.E., Evdokimenko S.N., Sazonov F.F. //Vestnik Bryanskoy gosudarstvennoy sel'skokhozyaystvennoy akademii. 2015. № 5 (51). S. 3-8.
14. Sadovodstvo Rossii / Sedov E.N., Eremin G.V., Kazakov I.V., Kirtbaya E.K., Koles-nikova A.F., Malychenko V.V., Popov V.N., Semenov N.I., Pereverzev I.N., Alekseeva A.S., LugovskoyA.P., MedvedevaN.I., MukhinA.S., PopovN.V., Bondarev V.A., Pron'A.S. Tver', 1994.
УДК 621.867.81.85 DOI: 10.52691/2500-2651-2022-93-5-61-68
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ФОРМИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ СЫПУЧЕГО ГРУЗА
НА УЧАСТКЕ СВОРАЧИВАНИЯ ЛЕНТЫ ТРУБЧАТОГО ЛЕНТОЧНОГО
КОНВЕЙЕРА В ТРУБУ
Experimental Studies of the Formation of the Stress-Strain State of Bulk Cargo in the Area of Folding the Tubular Conveyor Belt into a Pipe
Дьяченко А.В., канд. техн. наук, доцент, Самусенко В.И., канд. техн. наук, доцент,
Ковалев А.Ф., канд. техн. наук, доцент DyachenkoA.V., Samusenko V.I., KovalevA.F.
ФГБОУ ВО «Брянский государственный аграрный университет», Россия Bryansk State Agrarian University, Russia
Аннотация. Описаны идея, методика, а также конструкция экспериментальной установки для исследования напряженно-деформированного состояния сыпучего груза на участке сворачивания ленты трубчатого ленточного конвейера в трубу. Участок сворачивания и следующий за ним отрезок линейной части конвейера имитировались двумя жесткими конусами. Лента с насыпным грузом протягивалась через сужающийся и расширяющийся конусы. Груз помещался на ленту послойным насыпанием в пять слоев, поверхность каждого из них покрывалась водорастворимым красителем. После протягивания ленты с грузом через конусы первоначально горизонтальные окрашенные прослойки деформировались. Исследуемые сечения освобождались, увлажнялись для растворения красителя, и по полученным в разных сечениях рисункам исследовалось формирование напряженно-деформированного состояния груза на различных этапах процесса сворачивания ленты в трубу. Экспериментальные исследования показали, что свободная поверхность груза на ленте, первоначально плоская и горизонтальная, в процессе деформирования становится слегка волнистой, но в сред-
