ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДЕЛЬНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ДИСКОВОГО ПЛУГА Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

2. Петунина И.А., Руднев С.Г. Многослойное крошение пласта почвы при вспашке // Научное обеспечение агропромышленного комплекса: сб. тез. по матер. Всерос. (национал.) конф., Краснодар, 19 декабря 2019 года / отв. за выпуск А.Г. Кощаев. Краснодар: Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина, 2019. С. 199 - 200.

3. Тарасенко Б.Ф., Горовой С.А., Цыбулевский В.В. Универсальный плуг для безотвальной обработки почвы с цилиндрическими долотами и поворачивающимися лапами и оптимизация его параметров при глубоком рыхлении // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. 2010. № 60. С. 134 - 146.

4. Пат. № 2436270 С1 Российская Федерация, МПК А01В 63/112, G01L 5/13. Полевая установка для испытаний почвообрабатывающих рабочих органов / Б.Ф. Тарасенко, С.А. Твердохлебов, Н.И. Богатырев [и др.]; № 2010116516/13; заявит. федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Кубанский государственный аграрный университет»; заявл. 26.04.2010; опубл. 20.12.2011.

5. Многофункциональный плуг с поворотным брусом / Б.Ф. Тарасенко, М.И. Чеботарев, В.В. Цыбулевский [и др.] // Сельский механизатор. 2018. № 7 - 8. С. 6 - 7.

6. Свид. о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2004612256 Российская Федерация. Аналитический расчёт пахотного агрегата / В.В. Цыбулевский; № 2004611702: заявл. 05.08.2004; заявит. Кубанский государственный аграрный университет.

7. Пат. № 2491807 С1 Российская Федерация, МПК А01В 15/00. Плуг: № 2012109055/13 / Е.И. Трубилин, С.М. Сидоренко, К.А. Сохт [и др.]; заявит. федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Кубанский государственный аграрный университет»; заявл. 11.03.2012; опубл. 10.09.2013.

8. Пат. № 2281634 С1 Российская Федерация, МПК А01В 37/00. Рыхлитель почвы с газодинамическим интенсификатором / А.Н. Пикушов, О.В. Цыганок, В.В. Драгуленко; № 2005103165/12; заявит. федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Кубанский государственный аграрный университет»; заявл. 08.02.2005; опубл. 20.08.2006.

9. Пикушов А.Н., Драгуленко В.В. Сопротивление перемещения трёхгранного клина в почве // Труды Кубанского государственного аграрного университета. 2009. № 16. С. 199 - 202.

Сергей Георгиевич Руднев, старший преподаватель. ФГБОУ ВО «Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина». Россия, 350044, г. Краснодар, ул. Калинина, 13, donsergio38@gmail.com

Ирина Александровна Петунина, доктор технических наук, профессор. ФГБОУ ВО «Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина». Россия, 350044, г. Краснодар, ул. Калинина, 13, petunina1960@mail.ru

Ирина Васильевна Вульшинская, соискатель. ФГБОУ ВО «Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина». Россия, 350044, г. Краснодар, ул. Калинина, 13, ira.0409200@gmail.com

Мовсес Дмитриевич Сарксян, соискатель. ФГБОУ ВО «Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина». Россия, 350044, г. Краснодар, ул. Калинина, 13, movses.sarksyan.03@mail.ru

Sergey G. Rudnev, senior lecturer. Kuban State Agrarian University named after I.T. Trubilin. 13, Kalinin St., Krasnodar, 350044, Russia, donsergio38@gmail.com

Irina A. Petunina, Doctor of Technical Sciences, Professor. Kuban State Agrarian University named after I.T. Trubilin. 13, Kalinin St., Krasnodar, 350044, Russia, petunina1960@mail.ru

Irina V. Vulshinskaya, research worker. Kuban State Agrarian University named after I.T. Trubilin. 13, Kalinin St., Krasnodar, 350044, Russia, ira.0409200@gmail.com

Movses D. Sarksyan, research worker. Kuban State Agrarian University named after I.T. Trubilin. 13, Kalinin St.,

Krasnodar, 350044, Russia, movses.sarksyan.03@mail.ru

-♦-

Научная статья УДК 631.312.021.6

Определение удельного сопротивления дискового плуга

Сергей Георгиевич Руднев, Борис Фёдорович Тарасенко, Виктор Александрович Дробот,

Мовсес Дмитриевич Сарксян

Кубанский государственный аграрный университет

Аннотация. Наиболее распространённым показателем, характеризующим энергоёмкость процесса вспашки, является удельное сопротивление плуга - лемешного или дискового. Рабочим органом дискового плуга является сферический диск, дно борозды при вспашке которым имеет гребнистый профиль. Цель и задачи исследования - нахождение уравнения удельного сопротивления дискового плуга и построение графиков зависимости. Выведены формулы, определяющие связь гребнистости дна борозды и поперечного сечения пласта с параметрами рабочего органа дискового плуга. Установлено, что гребнистость профиля дна борозды не зависит от глубины вспашки, а определяется радиусом диска, расстановкой смежных дисков, углами постановки дисков. За исходные данные взяты параметры дисков плуга марки ПНД-4-30. Выявлено, что для глубины вспашки 0,2 м поперечное сечение пласта по ширине захвата у дискового плуга на 10,8 % меньше, чем у лемешного, а при глубине 0,3 м - на 7,4 %.

Ключевые слова: дисковый плуг, сечение пласта, глубина вспашки, диск, сопротивление.

Для цитирования: Определение удельного сопротивления дискового плуга / С.Г. Руднев, Б.Ф. Тара-сенко, В.А. Дробот [и др.] // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2021. № 6 (92). С. 141 - 146.

Original article

Determination of the resistivity of a disc plow

Sergey G. Rudnev, Boris F. Tarasenko, Victor A. Drobot, Movses D. Sarksyan

Kuban State Agrarian University

Abstract. The most common indicator characterizing the energy intensity of the plowing process is the resistivity of the plow - share or disc. The working body of the disc plow is a spherical disc, the bottom of the furrow during plowing which has a ridged profile. The purpose and objectives of the study is to find the equation for the resistivity of the disc plow and plot the dependence graphs. Formulas are derived that determine the relationship between the ridge bottom of the furrow and the cross-section of the seam with the parameters of the working body of the disc plow. It has been established that the ridging of the furrow bottom profile does not depend on the plowing depth, but is determined by the radius of the disc, the arrangement of adjacent discs, and the angles of setting the discs. The parameters of the plow disks of the PND-4-30 brand were taken as the initial data. It was found that for a plowing depth of 0.2 m, the cross-section of the seam across the working width of a disc plow is 10.8 % less than that of a share plow, and at a depth of 0.3 m - by 7.4 %.

Keywords: disc plow, seam section, plowing depth, disc, resistance.

For citation: Determination of the resistivity of a disc plow / S.G. Rudnev, B.F. Tarasenko, V.A. Drobot et al. Izvestia Orenburg State Agrarian University. 2021; 92(6): 141- 146. (In Russ.).

Рабочее тяговое сопротивление плуга является показателем, который определяет загрузку трактора и энергоёмкость процесса. Имея значение тягового сопротивления двух пахотных агрегатов, работающих в одном загоне, их невозможно объективно сравнить по энергоёмкости, так как ширина захвата плуга и глубина вспашки у сравниваемых агрегатов обычно практически разнятся.

Цель и задачи исследования - нахождение уравнения удельного сопротивления дискового плуга и построение графиков зависимости.

Материал и методы. Наиболее распространённым показателем, характеризующим энергоёмкость процесса вспашки, является удельное сопротивление, которое для пахотного агрегата определяется по формуле:

Кл

кпл =

bh

(1)

где Лпл - тяговое сопротивление плуга, кг;

Ь - ширина захвата плуга, см;

Н - глубина вспашки.

В отличие от лемешных плугов, рабочим органом дискового плуга является сферический диск. Дно борозды при вспашке этим плугом имеет гребнистый профиль.

Размеры гребней зависят от параметров диска, углов постановки, величины перекрытия смежных дисков и физико-механических свойств почвы. Желательно иметь более ровный профиль дна борозды. Этого можно достигнуть, например, за счёт уменьшения величины расстановки смежных дисков [1].

Параметры диска, углы его постановки, величина перекрытия смежных дисков должны

быть такими, чтобы можно было обеспечить максимально допустимую по агротехническим требованиям гребнистость поперечного профиля дна борозды. Ширина захвата плуга по возможности должна быть большей. Для анализа зависимости гребнистости от вышеприведённых параметров необходимо определить аналитическую связь между ними.

С целью энергетической оценки дискового плуга необходимо знать поперечное сечение пласта по ширине его захвата [2].

Координаты текущей точки М на лезвии диска определяются по следующим зависимостям: X = Vj + R sin a sin ß sin rat + R cos a cos rat; (2) Y = R sin a + R cos a sin ß sin rat - R sin a cos rat; (3) Z = R cos ß(1 - sin rat). (4)

Эти уравнения представляют собой уравнения окружности в пространстве, плоскость которой наклонена под углом ß к вертикали и повёрнута под углом a к направлению движения [3].

Поперечное сечение пласта определится как проекция плоскости диска (рис. 1), ограниченная глубиной вспашки и величиной перекрытия смежных дисков, на плоскость YOZ. Так как при этом Х равно нулю, то проекция диска на плоскость YOZ определится системой уравнений: Y = R sin a + R cos a sin ß sin rat - R sin a cos rat; Z = R cos ß(1 - sin rat). Найдём из уравнения (4) текущий угол ®t. После подстановки его значения в уравнение (3) и соответствующих преобразований получим:

jjy = R sin a + R cos a sin ß-z tg ß cos a-

- cosarcsin

1 --

R cos ß

z

Это уравнение проекции диска с заданными параметрами диска и углами постановки его -эллипс IV.

Составим уравнение эллипса III:

Лп = Ь + уш (6)

где Ь - величина расстановки смежных дисков.

Решив совместно уравнения (5) и (6), имеем:

(

7 -

Z1,2 _

Обозначим:

R ±J R -

2 Ь

Л

b

тогда:

2sin а

4sin а

■ = A,

cos ß.

Z12 - (R ±yl R2 - A2) cos ß.

Так как величина гребнистости дна борозды определяется нижней точкой пересечения эллипсов III и IV, то получим:

}2 л2

hIV - Z2 - ON -1R ±-

R ±VR2 - A2) cos p . (7)

Построим график зависимости (рис. 2) изменения гребнистости дна борозды с изменением параметров диска, углов постановки диска а и в и расстановки смежных дисков b, взяв за исходные данные параметры дисков плуга марки ПНД-4-30 [4].

Как видно по приведённой зависимости (7), гребнистость профиля дна борозды не зависит от глубины вспашки, а определяется радиусом диска R, расстановкой смежных дисков b, углами постановки дисков а и р.

Анализ графических зависимостей показывает, что наибольшее влияние на гребнистость дна

борозды, при прочих равных условиях, оказывает расстановка смежных дисков. При Ь = 0,43 м гребнистость достигает 0,21 м. Существенно влияет на гребнистость дна борозды также угол а [5].

Так, при а = 30° гребнистость достигает 0,16 м и значительно уменьшается при а = 55°. Изменение значения угла Р в широких пределах почти не влияет на изменение гребнистости дна борозды. Вместе с тем уменьшение радиуса диска ведёт к резкому возрастанию гребнистости. По агротехническим требованиям на вспашку рисовых чеков допускается отклонение по глубине в продольной плоскости, равное ±0,02.

Если считать, что гребнистость поперечного профиля лежит в пределах этого допуска, то гребнистость в 4 см можно принять нормальной и допустимой для вспашки почв дисковым плугом.

На рисунке 1 видно, что для определения поперечного сечения пласта необходимо определить площадь фигуры AFBД1K.

Площадь этой фигуры ограничена несколькими кривыми, её можно представить как сумму площадей:

$ртл-\к; (8)

(9)

SFB1Д1K = SFвдк вследствие параллельности дисков.

Определим площадь: г

SOAFN = _|0 ^ ^ •

Так как для определения площади SoAFN используется левая ветвь кривой, то последний член уравнения (5) берётся со знаком плюс, а при определении площади SoAKN - со знаком минус.

SAFB\ff\K = SAFK + SFB\ff\K, SAFK = SOAFN - SOAKN.

Рис. 2 - Зависимость гребнистости дна борозды от параметров дискового рабочего органа

^ УIV ^.

После решения этих уравнений и подстановки их значений в формулу (9) имеем:

ÍZ2

cosarcsin

Подставим

1 —

Z

Л

Я cos р

dz. (10)

В = Ь(R -4ЯГ—А1)

п А А 1ЛА — arccos---, 1---

2

Я Я

Я2

cos Р -

Я2 sin а cos р.

(16)

(

1 —

I = arcsin

Я cos р

После интегрирования найдём

БЛРК = Я 28т а С08 в

п Л Л I Л — агссо8---1--т

Я Я

Я2

(11)

$рв\Д\К -Зрвдк -2г)~Ь{Ь-2г). (12)

Подставим значение Z2 в уравнение (12):

-ь{к-{я-^я2 -А1 )|совр. После подстановки значений Блрк и ^

Эта величина не зависит от глубины вспашки. Знак перед величиной В при bh < В в формуле (15) изменяется на обратный [6].

Построим графические зависимости изменения площади поперечного сечения пласта с изменением радиуса диска, расстановки дисков и его углов постановки (рис. 3).

По графикам видно, что поперечное сечение пласта с глубиной связано прямолинейной зависимостью, а изменение а, в, Я в широких пределах приводит к незначительному изменению поперечного сечения пласта.

3РВ\Д\К

(13)

в формулу (8) получим:

ЛЕК и ^В1Д1К

Ярв\д\к = ьн ~ ъ ^ - V-/?2 - А21 сое р +

+

я А А I, А — агссов---, 1--г-

Я Я

Я'

(14)

Я втасовр.

Так как для плуга переменной при вспашке является только глубина вспашки, то для практических расчётов удобнее пользоваться формулой: 5Пл = (bh - В)п, (15)

где п - число корпусов плуга (дисков);

В - постоянная для данной марки дискового плуга, определяется по формуле:

Рис. 3 - Зависимость изменения площади поперечного сечения пласта

Выведенные формулы (7) и (14) связывают гребнистость дна борозды и поперечное сечение пласта с параметрами рабочего органа дискового плуга. Эти формулы учитывают взаимное перекрытие смежных дисков [7].

Таким образом, удельное сопротивление для дискового плуга определяется по формуле:

^л

Кпл \bh - B) n

(17)

Сравним изменения поперечного сечения пласта по ширине захвата плуга для плугов с лемешным (ПРС-4-30) и дисковым (ПНД-4-30) рабочими органами. Оба плуга имеют одинаковую ширину захвата и одинаковое число корпусов [8].

По графической зависимости (рис. 4) видно, что изменение поперечного сечения пласта по ширине захвата у дискового и лемешного плугов имеет один и тот же характер при значениях глубины больших величин гребнистости [9].

Рис. 4 - Зависимость поперечного сечения от типа плуга и глубины обработки

Вывод. Для глубины вспашки 0,2 м поперечное сечение пласта по ширине захвата у дискового плуга на 10,8 % меньше, чем у лемешного, а при глубине 0,3 м - на 7,4 %. Следовательно, при расчёте удельного сопротивления дискового плуга по формуле (1) заведомо допускается значительная погрешность. Погрешность будет исключена, если удельное сопротивление определять по формуле (17).

Литература

1. Петунина И.А., Руднев С.Г. Устойчивость движения плуга // Теория и практика современной аграрной науки: сб. III национал. (всерос.) науч. конф. с междунар. участ.; Новосибирск, 28 февраля 2020 года. Новосибирск: ИЦ НГАУ «Золотой колос», 2020. С. 80 - 83.

2. Петунина И.А., Руднев С.Г. Многослойное крошение пласта почвы при вспашке // Научное обеспечение агропромышленного комплекса: сб. тез. по матер. Всерос. (национал.) конф.; Краснодар, 19 декабря 2019 года / отв. за вып. А.Г. Кощаев. Краснодар: Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Тру-билина, 2019. С. 199 - 200.

3. Тарасенко Б.Ф., Горовой С.А., Цыбулевский В.В. Универсальный плуг для безотвальной обработки почвы с цилиндрическими долотами и поворачивающимися лапами и оптимизация его параметров при глубоком рыхлении // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. 2010. № 60. С. 134 - 146.

4. Пат. № 2436270 С1 Российская Федерация, МПК А01В 63/112, G01L 5/13. Полевая установка для испытаний почвообрабатывающих рабочих органов / Б.Ф. Тарасенко, С.А. Твердохлебов, Н.И. Богатырев [и др.]; № 2010116516/13; заявит. федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Кубанский государственный аграрный университет»; заявл. 26.04.2010; опубл. 20.12.2011.

5. Многофункциональный плуг с поворотным брусом / Б.Ф. Тарасенко, М.И. Чеботарев, В.В. Цыбулевский, В.А. Дробот // Сельский механизатор. 2018. № 7-8. С. 6 - 7.

6. Свид. о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2004612256 Российская Федерация. Аналитический расчёт пахотного агрегата / В.В. Цыбулевский; № 2004611702; заявл. 05.08.2004; заявит. Кубанский государственный аграрный университет.

7. Пат. № 2491807 С1 Российская Федерация, МПК А01В 15/00. Плуг / Е.И. Трубилин, С.М. Сидоренко, К.А. Сохт [и др.]; № 2012109055/13; заявит. федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Кубанский государственный аграрный университет»; заявл. 11.03.2012; опубл. 10.09.2013

8. Пат. № 2281634 С1 Российская Федерация, МПК А01В 37/00. Рыхлитель почвы с газодинамическим интенсификатором / А.Н. Пикушов, О.В. Цыганок, В.В. Драгуленко; № 2005103165/12; заявит. федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Кубанский государственный аграрный университет»; заявл. 08.02.2005; опубл. 20.08.2006

9. Пикушов А.Н., Драгуленко В.В. Сопротивление перемещения трёхгранного клина в почве // Труды Кубанского государственного аграрного университета. 2009. № 16. С. 199 - 202.

Сергей Георгиевич Руднев, старший преподаватель. ФГБОУ ВО «Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина». Россия, 350044, г. Краснодар, ул. Калинина, 13, donsergio38@gmail.com

Борис Фёдорович Тарасенко, доктор технических наук, профессор. ФГБОУ ВО «Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина». Россия, 350044, г. Краснодар, ул. Калинина, 13, b.tarasenko@inbox.ru

Виктор Александрович Дробот, кандидат технических наук, доцент. ФГБОУ ВО «Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина». Россия, 350044, г. Краснодар, ул. Калинина, 13, viktor.drobot.85@mail.ru

Мовсес Дмитриевич Сарксян, соискатель. ФГБОУ ВО «Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина». Россия, 350044, г. Краснодар, ул. Калинина, 13, movses.sarksyan.03@mail.ru

Sergey G. Rudnev, senior lecturer. Kuban State Agrarian University named after I.T. Trubilin. 13, Kalinin St., Krasnodar, 350044, Russia, donsergio38@gmail.com

Boris F. Tarasenko, Doctor of Technical Sciences, Professor. Kuban State Agrarian University named after I.T. Trubilin. 13, Kalinin St., Krasnodar, 350044, Russia, b.tarasenko@inbox.ru

Viktor A. Drobot, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor. Kuban State Agrarian University named after I.T. Trubilin. 13, Kalinin St., Krasnodar, 350044, Russia, viktor.drobot.85@mail.ru

Movses D. Sarksyan, research worker. Kuban State Agrarian University named after I.T. Trubilin. 13, Kalinin St.,

Krasnodar, 350044, Russia, movses.sarksyan.03@mail.ru

-♦-

Научная статья УДК 631.355.5

Определение скорости поступательного перемещения початка по вальцам початкоразделителя

Алексей Евгеньевич Матущенко, Александр Александрович Полуэктов,

Дмитрий Витальевич Глазков

Кубанский государственный аграрный университет

Аннотация. Выделение неочищенных початков из вороха существующих початкоочистителей осуществляется вручную. С целью механизации этой операции разработано и изготовлено пневмомеханическое устройство - початкоразделитель. Наиболее важным показателем работы устройства (при агротехнически допустимом качестве) является его производительность как транспортирующего средства. При известных прочих параметрах он характеризуется скоростью поступательного перемещения. Транспортирующий орган предложенного устройства представляет собою пару цилиндрических вальцов разного диаметра, которые вращаются в одном направлении. Вальцы устанавливаются с зазором, оси их смещены относительно друг друга по вертикали и образуют с горизонталью некоторый угол. Цель и задачи исследования - нахождение перемещения початка по вальцам початкоотделителя и вычисление его скорости. Установлено, что скорость поступательного перемещения початка по вальцам разделительного устройства зависит от кинематического режима и конструктивных параметров вальцов.

Ключевые слова: початкоразделитель, вальцы, абсолютная скорость, поступательная скорость, перемещение.

Для цитирования: Матущенко А.Е., Полуэктов А.А., Глазков Д.В. Определение скорости поступательного перемещения початка по вальцам початкоразделителя // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2021. № 6 (92). С. 146 - 149.

Original article

Determination of the speed of translational movement of the cob along the rolls of the cob separator

Alexey E. Matushchenko, Aleksander A. Poluektov, Dmitry V. Glazkov

Kuban State Agrarian University

Abstract. The selection of unpeeled ears from the heap of existing corn cleaners is carried out manually. With the aim of mechanizing this operation, a pneumo-mechanical snapper-separator device was developed and manufactured. The most important indicator of the device's operation (with an agrotechnically permissible quality) is its performance as a transport means. With other known parameters, it is characterized by the speed of translational movement. The conveying body of the proposed device is a pair of cylindrical rollers of different diameters, which rotate in the same direction. The rollers are installed with a gap, their axes are offset relative to each other vertically and form a certain angle with the horizontal. The purpose and objectives of the study is to find the movement of the cob along the rollers of the maize picker and calculate its speed. It has been established that the speed of translational movement of the cob along the rollers of the separating device depends on the kinematic regime and design parameters of the rollers.

Keywords: maize separator, rollers, absolute speed, step speed, movement.

For citation: Matushchenko A.E., Poluektov A.A., Glazkov D.V. Determination of the speed of translational movement of the cob along the rolls of the cob separator. Izvestia Orenburg State Agrarian University. 2021; 92(6): 146 - 149. (In Russ.).

Транспортирующий орган предложенного нами устройства для разделения початков кукурузы представляет собою пару цилиндрических вальцов разного диаметра, вращающихся

в одном направлении. Вальцы устанавливаются с зазором, оси их смещены относительно друг друга по вертикали и образуют с горизонталью некоторый угол.