CC BY
18
ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ АПК / FARM MACHINERY AND TECHNOLOGIES ОРИГИНАЛЬНАЯ СТАТЬЯ / ORIGINAL ARTICLE УДК 635.25/26:631.315.2:631.332
обоснование конструктивных параметров сошника с пружинно-упругим механизмом для заделки посадочного материала почвой
сиБирЕв АлЕКсЕй виКторович, канд. техн. наук, старший научный сотрудник1 E-mail: [email protected]
Аксенов Александр геннАдьевич, канд. техн. наук, ведущий научный сотрудник1
мосяков максим Александрович, аспирант2
E-mail: [email protected]
1 Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ; 1-й Институтский проезд, дом 5, г Москва, 109428, Российская Федерация
2 Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева; ул. Тимирязевская, 49, г. Москва, 127550, Российская Федерация
Выращивание лука-репки из севка является самым распространенным и наиболее освоенным способом. По результатам исследований известно, что на урожайность лука большое влияние оказывает положение лука-севка в борозде донцем вниз и равномерное распределение луковиц вдоль рядка. На основании проведённого патентно-технического поиска и анализа существующих бороздораскрывающих рабочих органов посевного и посадочного материала не было найдено четкого утверждения о сохранении исходного положения посадочного материала при его заделке почвой. В связи с этим разработан сошник посадочной машины, обеспечивающий как равномерную донцем вниз заделку лука-севка на глубину разных типов почв, так и равномерное распределение его вдоль борозды в результате регулировки расстояния между корпусом сошника и заделывающими элементами в процессе работы. Отмечено, что установка заделывающих органов для заделки лука-севка зависит от скорости посадочной машины и горизонтальной составляющей скорости падения луковицы, а также высоты падения. Получены выражения для определения ширины поверхности заделывающего элемента, расстояния между корпусом сошника и заделывающими элементами, а также площади рабочей поверхности заделывающего элемента.
Ключевые слова: заделывающие элементы, лук, конструктивные параметры, длина, радиус кривизны, скорость подъема частиц почвы
Формат цитирования: Сибирев А.В., Аксенов А.Г., Мосяков М.А. Обоснование конструктивных параметров сошника с пружинно-упругим механизмом для заделки посадочного материала почвой // Вестник ФГОУ ВПО «МГАУ имени В.П. Горячкина». 2019. N2(90). С. 20-24.
theoretical determination of design parameters of a coulter with a spring-type elastic mechanism for embedding seed material with soil
ALEKsEI v. siBIRYov, PhD (Eng), Senior Researcher, (Eng)1
E-mail: [email protected]
ALEKsANDR G. AKsENov, PhD (Eng), Key Researcher, (Eng)1 MAKsIMa. MosYAKov, postgraduate student2
E-mail: [email protected]
1Federal Scientific Agroengineering Center VIM; 1st Institutsky Proezd Str., 5, Moscow, 109428, Russian Federation
2Russian State Agrarian University - Moscow Timiryazev Agricultural Academy; Timiryazevskaya Str., 49, Moscow, 127550, Russian Federation
Growing onion from onion sets is the most common and most widely used way. According to the research results, the onion yield is known to be greatly influenced by the stem-down position of the onion set in the furrow and the uniform distribution of onion bulbs along the row. From the carried out patent-technical search and the analysis of the existing furrow-spreading working elements of the sowing and planting machines, no clear evidence has been found about keeping the planting material in its initial position when embedding it in the soil. In this connection, a coulter of the planting machine has been developed to provide both uniform downward embedding of onion sets to the depth of different soil types and its even distribution along
the furrow, as a result of adjusting the distance between the coulter body and the embedding elements during the operation. It is noted that the installation of elements for embedding onion sets depends on the planting machine speed and the horizontal component of the onion dropping speed, as well as the dropping height. Expressions have been obtained to determine the width of the embedding element surface, the distance between the coulter body and the embedding elements, as well as the working surface area of the embedding element.
Key words: embedding elements, onion, design parameters, length, radius of curvature, lifting speed of soil particles
For citation: Sibiryov A.V., Aksenov A.G., Mosyakov M.A. Theoretical determination of design parameters of a coulter with a spring-type elastic mechanism for embedding seed material with soil. Vestnik of Moscow Goryachkin Agroengineering University. 2019; 2(90): 20-24. (In Rus.).
Введение. Анализ качественных показателей работы сошников позволяет утверждать, что разнообразие их конструкций не может являться показателем их полного совершенства, а представляет, возможно, результат недостаточной полноты их изучения [1].
Так, к основным недостаткам бороздораскрывающих рабочих органов (сошников) следует отнести:
- неравномерную заделку семян по глубине на разных типах почв;
- невозможность регулировки расстояния между корпусом сошника и заделывающими элементами в процессе работы, что приводит к сгруживанию почвы между заделывающими органами и корпусом сошника и, соответственно, к нарушению равномерности распределения семенного материала [2, 3].
Цель исследования - обоснование конструктивных параметров сошника с пружинно-упругим механизмом заделки машины для посадки лука-севка.
Материал и методы. Произведен патентно-технический поиск и анализ существующих бороздораскрывающих рабочих органов посевного и посадочного материала.
На качество заделки лука-севка влияет длина рабочей поверхности заделывающего элемента, а именно: с увеличением его длины скорость перемещения почвы по поверхности заделывающего элемента уменьшается, следовательно, фиксации луковицы почвой в момент контакта ее с дном борозды не произойдет. В результате чего луковица, падая из семяпровода в раскрытую борозду, отскакивает от дна борозды и нарушает ранее заданное высаживающим аппаратом ориентированное положение донцем вниз [4, 5].
Скольжение частиц почвы, без сгруживания её на поверхности заделывающего элемента сошника с пружинно-упругим механизмом, происходит в том случае, когда угол а установки заделывающего элемента обеспечивает выполнение условия [6]:
а < (90 - ф),
(1)
где ф - угол трения частицы почвы о поверхность заделывающего элемента, град.
т = arctg-
К — cos а
sin а
(2)
где К - коэффициент усадки пласта; т - угол скалывания почвы, град.
К = h, / h,
(3)
где 1 - толщина пласта почвы на заделывающем элементе, м; 11 - глубина погружения заделывающего элемента, м.
Если угол а установки заделывающего элемента относительно поверхности почвы и длина его поверхности являются лимитирующими факторами, оказывающими влияние на скорость перемещения почвы по поверхности заделывающего элемента и, соответственно, на ориентацию луковицы в борозде, то его ширина оказывает влияние на количество почвы, необходимое для закрытия борозды и, значит, глубину заделки луковицы в борозде.
Результаты и обсуждение. Известно, что для качественной заделки лука-севка почвой необходим объем почвы Уп, определяемый по формуле (рис. 1) [7, 8]:
Vn = 0,95Ьб • h• L6 -п^п• Rл ,
4
1 3
(4)
где Ьб - ширина борозды, м; 1 - глубина борозды (заделки), м; Lб - длина борозды, м; п - количество луковиц, шт.; Ял - радиус луковицы, м.
Ял = Ол /2, где DJ1 - диаметр луковицы, м.
(5)
Рис. 1. Схема борозды с основными размерами Fig. 1. Scheme of a furrow with its main dimensions
Следовательно, в то время, как сошник с пружинно-упругим механизмом переместится из положения В в положение B, (рис. 2), заделывающий элемент должен поднять и переместить в каждый момент времени объем почвы, необходимый для закрытия луковиц в борозде.
VESTNIK FGOU VPO «MOSCOW STATE AGROENGINEERING UNIVERSITY NAMED AFTER V.P. GORYACHKIN», 2019, No 2 (90)
21
Форма поверхности заделывающего элемента представляет собой эллипс, тогда площадь Sп поверхности будет определяться как:
8п = п • а • Ь, (6)
где а - длина большой полуоси эллипса, м; Ь - длина малой полуоси эллипса, м.
Принимая, что длина а большой полуоси эллипса представляет собой длину 1п заделывающего элемента,
а длина b малой полуоси - ширину Ьи заделывающего элемента, получаем:
Sn = п • 1П • Ьи . (7)
Объем почвы Vin, перемещаемый одним заделывающим элементом, определим как произведение площади Sn поверхности заделывающего элемента и толщины h пласта почвы на заделывающем элементе:
Vin = • hj = п • 1п • bn • hj. (8)
Рис. 2. Фиксирование луковицы в момент падения на дно борозды Fig. 2. Fixing the bulb at the moment of its dropping to the furrow bottom
Ширину Ьи заделывающего элемента сошника с пружинно-упругим механизмом определим, приравняв выражения (4) и (8):
0,95Ьб • h• L6 -л,-пRл3 =п-1п • bn • h,.
b =-
0,95b6 • h • L6 - n1 — n • Rn
я -1п • h;
(9)
(10)
Установка заделывающих элементов сошника с пружинно-упругим механизмом влияет на равномерность распределения луковиц вдоль рядка и по глубине.
Также известно, что равномерность распределения луковиц незначительна, если луковицы заделывать почвой в момент их соприкосновения с дном борозды.
После сброса луковицы на дно борозды необходимо, чтобы она не потеряла ранее полученного положения донцем вниз. Для этого нужно согласовать работу и конструкцию высаживающего аппарата с заделывающими органами.
Необходимо производить подачу почвы на луковицу в момент контакта ее с дном борозды, что позволит повысить количество луковиц, расположенных донцем вниз, и равномерность посадки [9, 10].
Для такого фиксированного положения луковицы необходимо знать установочный размер L1, расстояние от точки выброса луковицы А до точки на кромке заделывающего органа В.
За время падения t луковицы из точки А в точку А1 заделывающий орган должен переместится из точки В в точку
В1 (за время у и частицы почвы из точки С должны попасть в точку С1 (за время у и накрыть луковицу в точке А1, т.е.
1 = 11 + 12 (11) За время t луковица падает и проходит путь Ь2:
Ц = ув ^2Я/ё, (12)
где vВ скорость движения заделывающего органа, м/с; Н -высота падения луковицы, м.
За время ^ заделывающий орган проходит путь
S6 = vc • ti,
(13)
где V,, - скорость движения частицы почвы, м/с.
Частицы почвы падают в борозду под действием заделывающего органа с начальной скоростью vc•sina и за время ^ проходят путь
(14)
(15)
(16)
(17)
L2 ="-,
2cos a
где b - ширина борозды, м.
Выражая t, t1 и t2 через их значения, получим:
t =V 2H/g,
ti = S6 / V b
t2 =-.
2vr • sin a • cos a
Подставляя выражения (15), (16) и (17) в (13) получим: Inu u
S6 = vcí----sin2a. (18)
V gvc
Зная расстояние от точки выброса луковицы А до точки на кромке заделывающего органа В (рис. 2), выразим установочный размер Lji
Гтн"
L, =J— (vc - vB). (19)
V g
Работа выполнена при государственной поддержке молодых российских ученых - кандидатов наук МК - 4002.2018.8.
Библиографический список
1. Кухарев О.Н. Энергосберегающие технологии ориентированной посадки сельскохозяйственных культур (на примере лука и сахарной свеклы): Дис. ... докт. техн. наук. Пенза, 2006. 414 с.
2. Посявин А.Т. Технология производства лука. М.: Россельхозиздат, 1984. 96 с.
3. Емельянов П.А. Совершенствование технологии и технических средств ориентированной посадки луковиц: Дис. . докт. техн. наук. Пенза, 2002. 305 с.
4. Емельянов П.А., Аксенов А.Г., Сибирев А.В. Классификация средств механизации заделывающих органов семенного материала посевных и посадочных машин // Тракторы и сельхозмашины. 2012. № 11. С. 28-30.
5. Сошник посадочной машины: Патент № 2493684 Россия, МПК А01 С5/00. № 2493684 / П.А. Емельянов, А.В. Сибирев, А.Г. Аксенов; заяв. 27.03.2012; опубл. 27.09.2013, Бюл. № 36.
6. Хвостов В.А., Рейнгарт Э.С. Машины для уборки корнеплодов и лука (теория, конструкция, расчет). М., 1995. 391 с.
7. Емельянов П.А., Сибирев А.В., Аксенов А.Г. Теоретические предпосылки заделки луковиц в борозде // Нива Поволжья. 2012. № 3 (24). С. 33-36.
8. Лобачевский Я.П. Машинная технология производства лука: Монография / Я.П. Лобачевский, П.А. Емельянов, А.Г. Аксенов, А.В. Сибирёв. М.: ФГБНУ ФНАЦ ВИМ, 2016. 168 с.
9. Алдошин Н.В., Дидманидзе О.Н. Инженерно-техническое обеспечение качества механизированных работ: Монография. М.: РГАУ МСХА им. К.А. Тимирязева, 2015. 188 с.
10. Башкирцев В.И., Алдошин Н.В. Обеспечение качества механизированных работ при эксплуатации сельскохозяйственной техники. М.: ФГБОУ ДПО РИАМА, 2017. 96 с.
References
1. Kukharev O.N. Energosberegayushchiye tekhnologii oriyentirovannoy posadki sel'skokhozyaystvennykh kul'tur (na primere luka i sakharnoy svekly): Dis. ... dokt. tekhn. nauk [Energy-saving technologies of directed crop planting
Таким образом, установка заделывающих органов для заделки луковиц лука-севка зависит от скорости посадочной машины и горизонтальной составляющей скорости падения луковицы, а также высоты падения.
Получены выражения для определения ширины (10) поверхности заделывающего элемента, расстояния (18) между корпусом сошника и заделывающими элементами, а также площади (7) рабочей поверхности заделывающего элемента.
The research was carried out with the state support of young Russian PhD scientists - MK- 4002.2018.8.
(as exemplified by onion and sugar beet): DSc (Eng) thesis]. Penza, 2006: 414. (In Rus.)
2. Posyavin A.T. Tekhnologiya proizvodstva luka [Onion production technology]. Moscow, Rossel'khozizdat, 1984: 96. (In Rus.)
3. Yemel'yanov P.A. Sovershenstvovaniye tekhnologii i tekhnicheskikh sredstv oriyentirovannoy posadki lukovits: Dis. ... dokt. tekhn. nauk [Improving technology and technical means of directed onion planting: DSc (Eng) thesis]. Penza, 2002: 305. (In Rus.)
4. Yemel'yanov P. A., Aksenov A.G., Sibirev A.V. Klas-sifikatsiya sredstv mekhanizatsii zadelyvayushchikh or-ganov semennogo materiala posevnykh i posadochnykh mashin [Classification of mechanization means of seed material embedding ellemets of sowing and planting machines]. Traktory i sel'khozmashiny, 2012; 11: 28-30. (In Rus.)
5. Yemel'yanov P.A., Sibirev A.V., Aksenov A.G. Sosh-nik posadochnoy mashiny [Planting machine coulter]: Patent No. 2493684 RF, 2013. (In Rus.)
6. Khvostov VA., Reyngart E.S. Mashiny dlya uborki ko-rneplodov i luka (teoriya, konstruktsiya, raschet) [Machines for harvesting root crops and onions (theory, design, calculation)]. Moscow, 1995: 391. (In Rus.)
7. Yemel'yanov P.A., Sibirev A.V, Aksenov A.G. Teo-reticheskiye predposylki zadelki lukovits v borozde [Theoretical prerequisites for embedding onion in the furrow]. Niva Povolzh'ya, 2012; 3 (24): 33-36. (In Rus.)
8. Lobachevskiy Ya.P., Yemel'yanov P. A., Aksenov A.G., Sibirov A.V Mashinnaya tekhnologiya proizvodstva luka: Monografiya [Mechanized technology of onion production: Monograph]. Moscow, FGBNU FNATS VIM, 2016: 168. (In Rus.)
9. Aldoshin N.V., Didmanidze O.N. Inzhenerno-tekh-nicheskoye obespecheniye kachestva mekhanizirovannykh rabot: Monografiya [Engineering and technical quality assurance of mechanized operations: Monograph]. Moscow, RGAU MSKHA im. K.A. Timiryazeva, 2015: 188. (In Rus.)
10. Bashkirtsev V.I., Aldoshin N.V. Obespecheniye ka-chestva mekhanizirovannykh rabot pri ekspluatatsii sel'sko-khozyaystvennoy tekhniki [Quality assurance of mechanized operations performed by agricultural machinery]. Moscow, FGBOU DPO RIAMA, 2017: 96. (In Rus.)
VEsTNiK FGOU VPO «Moscow state AGROENGiNEERiNG UNiVERsiTY NAMED AFTER V.P. GORYAcHKÍN», 2019, No 2 (90)
23
техника и технологии апк
Критерии авторства
Сибирев А.В., Аксенов А.Г., Мосяков М.А. провели обобщение и написали рукопись. Сибирев А.В., Аксенов А.Г., Мосяков М.А. имеют на статью авторские права и несут ответственность за плагиат.
Конфликт интересов
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. Статья поступила 10.10.2018
Contribution
Sibiryov A.V., Aksenov A.G., Mosyakov M.A. summarized the material and wrote the manuscript. Sibiryov A.V., Aksenov A.G., Mosyakov M.A. have equal author's rights and bear equal responsibility for plagiarism.
Conflict of interests
The authors declare no conflict of interests regarding the publication of this paper.
The paper was received on October 10, 2018
ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ АПК / FARM MACHINERY AND TECHNOLOGIES ОРИГИНАЛЬНАЯ СТАТЬЯ / ORIGINAL ARTICLE УДК: 62-251:631.348:633.49
определение параметров режимов работы
режущего аппарата устройства для декапитации картофеля
бицоев Борис Анатольевич
E-mail: [email protected]
лЕвшин Александр григорЬЕвич, докт. техн. наук, профессор
E-mail: [email protected]
щиголев сергей викторович
E-mail: [email protected]
гАспАряниринА ниКолАЕвнА, докт. с.-х. наук, доцент
E-mail: [email protected]
Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева; ул. Тимирязевская, 49, г. Москва, 127550, Российская Федерация
Технологический прием «декапитация» (удаление верхушечных побегов) способствует увеличению урожайности картофеля. Для проведения декапитации разработано механизированное устройство. Агротехническим требованием проведения приема является качественный срез верхушечных побегов без разлохмаченности, так как повреждения способствуют внедрению различных возбудителей болезней, особенно вирусных. Для защиты от болезней место среза обрабатывается дезинфицирующим раствором. Важным элементом устройства является режущий аппарат. Предложена методика расчета ротационного режущего аппарата для бесподпорного среза. Определено, что с увеличением количества режущих лезвий интенсивность изменения величины наружного диаметра ротора уменьшается. При увеличении количества режущих кромок с одной до двух внешний диаметр ножа уменьшится на 21,3%, с двух до трех - на 9%, с трех до четырех - на 5%. Суммарная длина режущих кромок ротора зависит от его минимального радиуса, скорости резания и скорости машины. Произведен расчет внешнего диаметра ножей при различных частотах вращения ротора и значениях его внутреннего диаметра в зависимости от числа режущих кромок. Скорость движения агрегата в расчетах составила 2 м/с. Установлено, что при декапитации, с целью обеспечения качественного среза побегов картофеля на режущем роторе, имеющем частоту вращения 1200 мин-1 и внешний диаметр 0,35 м, рекомендуется использование трех лезвий с длиной режущей кромки 0,04 м (при указанных параметрах ротора).
Ключевые слова: картофель, режущий аппарат, бесподпорный срез, режущая кромка, скорость агрегата.
Формат цитирования: Бицоев Б.А., Левшин А.Г., Щиголев С.В., Гаспарян И.Н. Определение параметров режимов работы режущего аппарата устройства для декапитации картофеля // Вестник ФГОУ ВПО «МГАУ имени В.П. Горячкина». 2019. N2(90). С. 24-29.
