CC BY
12
6. Methods for optimizing the design and operational parameters of tractor transport-technological units: monograph / N.F. Skuryatin, E.V. Solovyov, S.V. Solovyov et al. M.; Belgorod: Colossus Publishing and Bookshop Center LLC, 2020. 129 p.
7. Redistribution of the coupling weight in the composition of the machine-tractor unit during pre-sowing treatment / S.V. Shitov, P.V. Tikhonchuk, E.E. Kuznetsov et al. Far East Agrarian Bulletin. 2017. 41(1): 88-95.
8. Surin R.O., Kuznetsov E.E., Shitov S.V. et al. Calculation of the reactions of the design of the frontal piercer-
slit-cutter when working on slopes. Izvestia Orenburg State Agrarian University. 2022. 94(2): 155-160.
9. Perspective design schemes of agricultural machines for field tillage / R.O. Surin, A.E. Slepenkov, S.V. Shitov et al. Eurasian Scientific Association. 2020; 65(7-2): 132-135.
10. Surin R.O., Kuznetsov E.E., Shitov S.V. Influence of the installation of a piercer-slotter on the distribution of normal reactions of the soil and the load on the propellers of a semi-frame tractor / [Electronic resource]. AgroEcoInfo: Electronic scientific and production journal. 2021; 2. Access mode: http://agroecoinfo.ru/STATYI/2021/2/st_217.pdf.
Роман Олегович Сурин, аспирант, roman_surin81.81@mail.ru, https://orcid.org/0000-0002-7667-551Х
Евгений Евгеньевич Кузнецов, доктор технических наук, доцент, ji.tor@mail.ru, https://orcid.org/0000-0003-0725-4444
Сергей Васильевич Щитов, доктор технических наук, профессор, shitov.sv1955@mail.ru, https://orcid.org/0000-0003-2409-450X
Roman O. Surin, postgraduate, roman_surin81.81@mail.ru, https://orcid.org/0000-0002-7667-551Х
Evgeny E. Kuznetsov, Doctor of Technical Sciences, Associate Professor, ji.tor@mail.ru, https://orcid.org/0000-0003-0725-4444
Sergey V. Shitov, Doctor of Technical Sciences, Professor, shitov.sv1955@mail.ru, https://orcid.org/0000-0003-2409-450X
Вклад авторов: все авторы сделали эквивалентный вклад в подготовку публикации. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Contribution of the authors: the authors contributed equally to this article. The authors declare no conflicts of interests.
Статья поступила в редакцию 25.04.2022; одобрена после рецензирования 11.05.2022; принята к публикации 06.06.2022.
The article was submitted 25.04.2022; approved after reviewing 11.05.2022; accepted for publication 06.06.2022. -♦-
Научная статья УДК 631.312.021.6
Особенности технологического процесса вспашки почвы дисковым плугом
Алексей Евгеньевич Матущенко, Александр Александрович Полуэктов,
Мовсес Дмитриевич Сарксян
Кубанский государственный аграрный университет, Краснодар, Россия
Аннотация. Изучена способность дискового плуга обрабатывать влажную, пластичную почву без образования плужной подошвы. При определённых режимах работы он может оставлять большую часть растительных остатков незаделанными, что является положительным обстоятельством при обработке почв, подверженных эрозии. Рассмотрены особенности технологического процесса вспашки дисковыми рабочими органами. Получены формулы для определения зоны чистого сдвига, резания и отрыва почвы лезвием диска в зависимости от кинематических и конструктивных его параметров, расчёта коэффициента трения почвы о материал диска. Результаты исследования позволяют оценить технологические преимущества дискового рабочего органа перед лемешно-отвальным в конкретных условиях.
Ключевые слова: технология обработки почвы, плуг, диск, пласт, радиус сферы, абсолютная скорость.
Для цитирования: Матущенко А.Е., Полуэктов А.А., Сарксян М.Д. Особенности технологического процесса вспашки почвы дисковым плугом // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2022. № 4 (96). С. 122 - 127.
Original article
Features of the technological process of plowing the soil with a disc plow
Alexey E. Matushchenko, Aleksandr A. Poluektov, Movses D. Sarksyan
Kuban State Agrarian University, Krasnodar, Russia
Abstract. The ability of a disc plow to process wet, plastic soil without the formation of a plow pan has been studied. Under certain operating conditions, it can leave most of the plant residues uncovered, which is a positive circumstance when processing soils subject to erosion. The features of the technological process of
plowing with disk working bodies are considered. Formulas have been obtained for determining the zone of pure shear, cutting and tearing off the soil by the blade of the disk, depending on its kinematic and design parameters, and calculating the friction coefficient of the soil on the disk material. The results of the study make it possible to evaluate the technological advantages of a disk working body over a plowshare-moldboard working body in specific conditions.
Keywords: tillage technology, plow, disk, layer, sphere radius, absolute speed.
For citation: Matushchenko A.E., Poluektov A.A., Sarksyan M.D. Features of the technological process of plowing the soil with a disc plow. Izvestia Orenburg State Agrarian University. 2022; 96(4): 122-127. (In Russ.).
Особенность дискового плуга при обработке влажной, пластичной почвы без образования плужной подошвы объясняется тем, что сферический диск отрезает пласт не по всему периметру его поперечного сечения, а лишь со стороны стенки борозды [1]. Отделение же в зоне дна борозды происходит путём сдвига и отрыва. Такое свойство дискового рабочего органа проявляется особенно эффективно при обработке почв, требующих хорошего просушивания, например при вспашке рисовых полей.
Цель и задачи исследования заключаются в рассмотрении технологического процесса вспашки дисковыми рабочими органами и нахождении некоторых сил, действующих на эти органы.
Материал и методы. За счёт скольжения по поверхности рабочего органа поверхность влажного слитного пласта уплотняется и становится как бы полированной, что препятствует интенсивному просушиванию. Как показали исследования, суммарная полированная поверхность пластов, образуемых дисковым плугом, в 2 - 3 раза меньше, чем пластов, образующихся после вспашки лемешно-отвальным плугом [2].
Пласт почвы, отрезаемый лемешно-отвальным рабочим органом, скользит по его поверхности той частью, которая отрезана от дна борозды, и частично от той, которая отрезана от стенки борозды. Таким образом, нижняя часть пласта, больше всего нуждающаяся в просушивании, оказывается уплотнённой и отполированной. Совсем другая картина наблюдается при вспашке дисковым плугом [3]. Пласт, отрезанный сферическим диском, полируется и уплотняется лишь в той части, которая отделяется от стенки борозды. Нижняя часть пласта, как уже отмечалось, отрывается от дна борозды и имеет рыхлую, пористую поверхность, которая в большинстве случаев оказывается повёрнутой кверху.
Кроме того, пласты почвы после вспашки дисковым плугом равномерно разбросаны по поверхности пашни, а не уложены плотно друг к другу, как это наблюдается после вспашки лемешно-отвальным плугом. Таким образом, условия для просушиваниия как отдельных пластов, так и всей поверхности пашни оказываются лучшими после дискового плуга. Поскольку просушивание почвы рисовых полей в период обработки является одним из эффективных приёмов повышения её плодородия, то преимущества дискового плуга здесь налицо.
В последние десятилетия исследователи, занимающиеся обработкой почвы, стремятся к разработке такого почвообрабатывающего рабочего органа, который осуществлял бы рыхление почвы не с помощью деформации сжатия, а за счёт деформации растяжения [4]. Это объясняется тем, что на сжатие почвы затрачивается во много раз больше энергии, чем на растяжение, и, кроме того, микробиологические процессы, влияющие на плодородие почвы, активнее протекают в рыхлых комках. Конечно, бывают случаи, когда образование плотных комьев является желательным, например при создании поверхности почвы, устойчивой к эрозии.
Итак, почву желательно обрабатывать путём растяжения, сдвига, этого можно достичь с помощью сферического дискового рабочего органа.
В поперечном сечении пласт, отрезанный сферическим диском, представляет собой часть эллипса. Чтобы увеличить отрывающее действие сферического диска, нужно изучить, в какой части периметра сечения отрезания начинается отрыв [5]. Из теории резания почв и грунтов известно, что могут наблюдаться случаи прекращения относительного движения почвы по поверхности рабочего органа. Это явление наблюдается, когда угол между вектором абсолютого пласта, движущегося по поверхности, меньше угла между нормалью и поверхностью трения почвы о поверхность.
Приступая к рассмотрению относительного движения почвы по поверхности сферического диска, заметим, что оно имеет сложный характер и может быть раскрыто лишь в специальном исследовании [6].
Рассматривая процесс отрезания пласта почвы сферическим диском, можно заметить, что в самый начальный момент, когда пласт только начинает отделяться от монолита, вращение диска не оказывает существенного влияния на характер его траектории. Это влияние начинает сказываться тогда, когда частицы почвы начинают двигаться относительно его внутренней поверхности. Поэтому в первом приближении для изучения события, происходящего на плоскости фаски лезвия диска, его вращением можно пренебречь.
Диски обычно затачивают с внутренней стороны и, чтобы уменьшить усилие резания, необходимо добиться плавного перехода между фаской заточки и внутренней поверхностью диска. Технологически это можно легко выполнить,
если будет известен угол между касательными, проведёнными из точки лезвия к внутренней и наружной сферическим поверхностям (угол заточки), или ширина фаски заточки [7].
Если провести плоскость через центр сферы и противоположные друг другу две точки лезвия диска, то получим нормальное сечение сферы (рис. 1). Тогда ширина фаски заточки будет равна: ММ1 = ОМ sin/ = (r + 5) sin/. (1)
С другой стороны:
ММГ = V(r + 5)2 - г2, (2)
где r - радиус внутренней поверхности сферы;
б - толщина диска;
/ - угол заточки диска.
Таким образом, чтобы выполнить заточку, обеспечивающую плавное сопряжение между плоскостью фаски и внутренней поверхностью диска, нужно, чтобы фаска заточки была равна величине ММ^, определённой по формуле (2).
Приравнивая уравнения (1) и (2), можно определить, какой при этом получится угол заточки:
г
i = arccos--. (3)
г + 5
Для дискового рабочего органа плуга ПНД-4-30 r = 0,68 м; б = 0,08 м, тогда / = 9°, действительный же угол заточки лезвия диска плуга ПНД-4-30 достигает 22°.
Учитывая сделанное выше допущение о характере движения диска относительно почвы, рассмотрим горизонтальное сечение фаски заточки диска, которое может быть представлено рисунком аналогичным (рис. 1).
Из треугольника скоростей (рис. 1) находим:
Vr = K1K3 = K2K3,
где
Тогда
KK = Ve cosy KK = Ve siny tgq>.
Vr = Ve (cosy - /siny), (4)
где Vr - относительная скорость движения частицы по фаске заточки лезвия заторможенного диска;
Уе - переносная скорость движения лезвия диска;
f = tgф - коэффициент трения почвы о сталь; у - угол резания в горизонтальном сечении. В зоне, где Уг > 0, отделение пласта происходит за счёт резания. Когда же Уг становится равной нулю, процесс резания переходит в процесс сдвига почвы, а последний переходит в процесс отрыва, когда Уг < 0.
Таким образом, для переходного момента (V =0) на уравнения имеем:
Г = ^ (5)
или
/ = + (6) где ^ - величина затылочного угла в горизонтальном сечении;
/ - величина угла заточки в горизонтальном сечении.
^ = arctg
А — х
(7)
где x и y - координаты текущей точки на лезвии
диска; _
А = s/r2 - R2 sin а • cos (3; В = R sin а + Vr2 - R2 cos а • cos (3, где R - радиус плоскости диска; а - угол атаки диска; в - угол наклона диска к вертикали. Величину угла i можно определять по формуле:
i = arccos
ri S
г2 - (R cos (3 - h + yJr2 - R2 sin P)2
(8)
Jr2 - (Д cos p - h + sin p)2 ¿p
где ri - проекция радиуса сферы, проведённого из центра сферы к лезвию диска на горизонтальную плоскость, взятая из работы [7]; h - уровень горизонтального сечения от дна борозды;
6i - толщина диска в горизонтальном сечении без учёта уровня горизонтального сечения. Формула (6) вполне пригодна для анализа движения почвы по фаске заточки. Однако можно
Рис. 1 - Поперечное сечение диска
получить более точную закономерность, если углы i и £ взять не в горизонтальном сечении, а в сечении, образуемом плоскостью, перпендикулярной к плоскости диска и параллельной направлению движения рабочего органа [8]. Назовём это сечение нормальным сечением диска. Переход к углам в упомянутом сечении можно сделать, если из текущей точки М на лезвии диска описать сферу единичного радиуса (рис. 2). Тогда будем иметь:
ZCAD = ZABD = р; ZACB = п/2;
AC = y'; AK = X; AC = у; AK = £ KC = i'; K1C1 = i. ABMD - представляет часть плоскости диска; AAMD - лежит в горизонтальной плоскости; AACN - лежит в плоскости нормального сечения диска.
Из сферического треугольника ACCi находим: tgAC1 = tgA&cosCAD
или
tgY = tgyrcosp. (9)
Поскольку в рассматриваемом сечении закономерность, выраженная формулой (6), сохранится, то
f = ctg(i' + (10)
Подставляя в формулу (10) данные уравнения (9), имеем:
cos (3
/ = :
(11)
Анализ формулы (8) показывает, что для практических расчётов дисковых рабочих органов, толщина которых во много раз меньше радиуса сферы, величину б, входящую в эту формулу, можно принять постоянной, зависящей от уровня горизонтального сечения; допускаемая погрешность будет минимальна при И = 0.
Тогда имеем:
i — arceos
г2 - (Д cos ß - h + Vr2 - R2 sin ß)2
!
■ (12)
г2 - (Я cos ß - h + Vr2 - R2 sin ß)2
cos (3
Итак, полученная формула показывает, в какой зоне резания почвы лезвием сферического диска отсутствует перемещение пласта по плоскости фаски заточки при заданном коэффициенте трения почвы по материалу, из которого изготовлен диск. Задача была бы решена более определённо, если была бы получена зависимость И = . В принципе, конечно, можно решить уравнение (11) относительно И, но решение будет слишком сложным. Поэтому лучше пользоваться зависимостью (11), представив её в графическом виде.
8
Результаты и обсуждение. Принимая параметры дискового плуга ПНД-4-30, r = 0,88 м, в = 15°, R = 0,355 м, б = 0,008 м и произведя вычисления, найдём i = 11°.
Имеем: f = 0,75; f = 1,40; f = 2,02; f = 2,33; f = 2,60; f; = 2,70.
Если угол заточки в нормальном сечении сферы взять не 10, а 20 градусов, то есть как у ПНД-4-30: f = 0,53; f = 1,02; f = 1,40; f = 1,58; f5 = 1,72; f6 = 1,77.
Движение почвы по плоскости фаски заточки при коэффициенте трения f = 1,02 прекращается в точке лезвия, расположенной от дна борозды на уровне 0,05 м. На рисунке 2 это точка D. До точки В отделение пласта происходит путём отрыва, так как на ней относительная скорость имеет направление, обратное направлению её в зоне А.
Рассматривая дугу СВ как часть окружности, имеем:
R cos р - Прр
Гвс = R arceos -
R cos ß
где hrp - гребнистость дна борозды;
hrp = R
R2
Ъ2
sin or
COS P,
(13)
(14)
Рис. 2 - Сфера кромки диска
b - расстояние между смежными дисками в проекции на поперечную плоскость. Проецируя дугу 1'вс на поперечную плоскость получим:
1вс = 1'вс -cos р- sin а. (15)
Формулы для определения величины зоны сдвига аналогичны полученным, только вместо hrp нужно подставить уровень горизонтального сечения, при котором Vr = 0.
Рассмотрим возможности отрывающего действия диска при обработке почвы. На рисунке 1 видно, что отрывающее действие диска начнёт проявляться в случае, когда проекция Vr изменит своё направление. Этого можно достичь путём регулирования скорости вращения диска. При этом абсолютная скорость в любой точке лезвия не будет равна переносной, а по величине и направлению не будет изменяться в пространстве [9]. Это позволяет найти момент, начиная с которого проекция абсолютной скорости интересующей нас точки лезвия диска на ось Ox (направление движения) изменяет свой знак. Изменение знака
происходит в случае, когда величина проекции абсолютной скорости текущей точки лезвия диска на ось Ox переходит через 0.
Vx = Vu + aR sin a sin (3 cos wt — (16)
- (úR cos a sin wt.
Приравнивая Vx нулю и обозначая — = X, найдём:
А =-■ , 1--^ (17)
cos a sin wt - sin a sin p cos wt
где ш - угловая скорость диска;
Vn - поступательная скорость агрегата.
h = Reos р(1 - sin cot). (18)
Выполняя указанную операцию, получим: / cosa — sinasinp X V
1 Uv^C1-5"1"2-^!32)-1/
h = R cos P
1 — sin a2 — eos p2
. (19)
Выводы. Получены формулы, позволяющие определить зоны чистого сдвига, резания и отрыва почвы лезвием диска в зависимости от кинематических и конструктивных его параметров, а также от коэффициента трения почвы о материал диска. Это даст возможность в конкретных условиях оценить технологические преимущества дискового рабочего органа перед лемешно-отвальным.
Список источников
1. Руднев С.Г., Петунина И.А., Цыбулевский В.В. Экспериментальное обоснование оптимальных параметров плуга // Проблемы научной мысли. 2022. Т. 2. № 4. С. 53 - 59.
2. Определение удельного сопротивления дискового плуга / С.Г. Руднев, Б.Ф. Тарасенко, В.А. Дробот и др. // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2021. № 6 (92). С. 141 - 146.
3. Обоснование конструктивных параметров дискового плуга / С.Г Руднев, И.А. Петунина, И.В. Вульшин-ская и др. // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2021. № 6 (92). С. 137 - 141.
4. Теория клина, совершающего сложное движение / И.И. Рудченко, А.Е. Матущенко, А.А. Полуэктов и др. // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2021. № 5 (91). С. 88 - 92. https://doi. ощ/10.37670/2073-0853-2021-91-5-88-92.
5. Петунина И.А., Руднев С.Г. Сопротивление плуга при вспашке // Год науки и технологий 2021: сб. тез. по матер. Всерос. науч.-практич. конф., Краснодар, 9 - 12 февраля 2021 года / отв. за выпуск А.Г. Кощаев. Краснодар: Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина, 2021. С. 154.
6. Петунина И.А., Руднев С.Г. Совершенствование процесса основной обработки почвы // Аграрная наука - сельскому хозяйству: сб. матер. XV Междунар. науч.-практич. конф. в 2 кн.; Барнаул, 12 - 13 марта 2020
года. Барнаул: Алтайский государственный аграрный университет, 2020. С. 65 - 66.
7. Руднев С.Г. О крошении пласта почвы // Итоги и перспективы развития агропромышленного комплекса: сб. матер. Междунар. науч.-практич. конф., с. Солёное Займище, 21 - 22 мая 2020 года. Солёное Займище: ФГБНУ «Прикаспийский аграрный федеральный научный центр Российской академии наук», 2020. С. 684 - 685. https://doi.org/10.26150/PAFNC.2019.45.557-21-684-685.
8. 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.
9. Многофункциональный плуг с поворотным брусом / Б.Ф. Тарасенко, М.И. Чеботарев, В.В. Цыбулевский и др. // Сельский механизатор. 2018. № 7-8. С. 6 - 7.
References
1. Rudnev S.G., Petunina I.A., Tsybulevsky V.V. Experimental substantiation of the optimal parameters of the plow. Problems of scientific thought. 2022; 2(4): 53-59.
2. 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.
3. Justification of the design parameters of the disc plow / S.G. Rudnev, I.A. Petunina, I.V. Vulshinskaya et al. Izvestia Orenburg State Agrarian University. 2021. 92(6): 137-141.
4. Theory of a wedge making a complex movement / I.I. Rudchenko, A.E. Matushchenko, A.A. Poluektov et al. Izvestia Orenburg State Agrarian University. 2021; 91(5): 88-92. https://doi.org/10.37670/2073-0853-2021-91-5-88-92.
5. Petunina I.A., Rudnev S.G. Plow resistance during plowing // Year of Science and Technology 2021: Sat. abstract by mother. Vseros. scientific-practical. Conf., Krasnodar, February 09 - 12, 2021 / ed. for the issue of A.G. Koshchaev. Krasnodar: Kuban State Agrarian University named after I.T. Trubilina, 2021. Р 154.
6. Petunina I.A., Rudnev S.G. Improving the process of basic tillage // Agrarian science for agriculture: Sat. mater. XV Intern. scientific-practical. conf. in 2 books; Barnaul, March 12 - 13, 2020. Barnaul: Altai State Agrarian University, 2020. Р. 65-66.
7. Rudnev S.G. On the crumbling of the soil layer // Results and prospects for the development of the agro-industrial complex: Sat. mater. International scientific-practical. conf., p. Solenoe Zaimishche, May 21 -22, 2020. Solenoe Zaimishche: FGBNU "Caspian Agrarian Federal Scientific Center of the Russian Academy of Sciences", 2020. P. 684-685. https:// doi.org/10.26150/PAFNC.2019.45.557-21-684-685.
8. Tarasenko B.F., Gorovoy S.A., Tsybulevsky V.V. Universal plow for non-moldboard tillage with cylindrical chisels and turning shares and optimization of its parameters for deep loosening. Polythematic online scientific journal of Kuban State Agrarian University. 2010; 60: 134-146.
9. Multifunctional plow with a rotary bar / B.F. Tarasen-ko, M.I. Chebotarev, V.V. Tsybulevsky et al. Selskiy Mecha-nizator. 2018; 7-8: 6-7.
Алексей Евгеньевич Матущенко, ассистент, archangel24@mail.ru, https://orcid.org/0000-0002-6727-5055 Александр Александрович Полуэктов, соискатель, aleksand.poluektov2000@yandex.ru, https://orcid.org/0000-0001-9082-7199
Мовсес Дмитриевич Сарксян, соискатель, movses.sarksyan.03@mail.ru, https://orcid.org/0000-0002-6737-8011
Alexey E. Matushchenko, assistant, archangel24@mail.ru, https://orcid.org/0000-0002-6727-5055 Aleksandr A. Poluektov, research worker, aleksand.poluektov2000@yandex.ru, https://orcid.org/0000-0001-9082-7199
Movses D. Sarksyan, research worker, movses.sarksyan.03@mail.ru, https://orcid.org/0000-0002-6737-8011
Вклад авторов: Матущенко А.Е. - написание исходного текста; Полуэктов А.А. - доработка текста; Сарксян М.Д. - итоговые выводы. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Contribution of the authors: Matushchenko A.E. - writing the source text; Poluektov A.A. - revision of the text; Sarksyan M.D. - final conclusions. The authors declare no conflicts of interests.
Статья поступила в редакцию 15.06.2022; одобрена после рецензирования 04.07.2022; принята к публикации 04.07.2022.
The article was submitted 15.06.2022; approved after reviewing 04.07.2022; accepted for publication 04.07.2022.
-Ф-
Научная статья УДК 631.316.022
Расчёт стойки рабочего органа культиватора в виде гибкого трубчатого элемента*
Николай Николаевич Устинов1, Дмитрий Андреевич Черенцов2,
Сергей Петрович Пирогов2, Александр Сергеевич Мартыненко1
1 Государственный аграрный университет Северного Зауралья, Тюмень, Россия
2 Тюменский индустриальный университет, Тюмень, Россия
Аннотация. С целью улучшения качества обработки почвы предложена конструкция стойки культиватора в виде гибкого трубчатого элемента с обратным соотношением осей, обеспечивающая достаточную жёсткость относительно внешних сил и возможность вибрационного воздействия на почву. Представлены результаты расчёта стоек рассматриваемого типа методом конечных элементов. Показаны результаты вычисления эквивалентных напряжений, перемещений и собственных частот колебаний в программном комплексе ANSYS, найден минимальный размер элемента, при котором обеспечивается точность решения, определены допустимые нагрузки и влияние переменного давления на интенсивность колебаний. Более «гладкое» решение получается при использовании метода Sweep, минимальный размер элемента, при котором наблюдается отклонение результатов расчёта менее 0,5 %, составляет 5 мм. Произведена оценка влияния силы, действующей на свободный конец в месте крепления рыхлительной лапы, и внутреннего давления на напряжённо-деформированное состояние стойки. Определены критические значения силы и давления. Показан рост со временем напряжений при действии переменного давления с частотой, близкой к собственной частоте колебаний. Применение пульсирующего гидравлического давления в пределах, допускаемых прочностью материала, создаёт вибрационное воздействие лапы на почву и будет способствовать снижению тягового сопротивления.
Ключевые слова: вибрационный культиватор, активный рабочий орган, гибкий трубчатый элемент, метод конечных элементов.
Для цитирования: Расчёт стойки рабочего органа культиватора в виде гибкого трубчатого элемента / Н.Н. Устинов, Д.А. Черенцов, С.П. Пирогов и др. // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2022. № 4 (96). С. 127 - 132.
Original article
Calculation of the rack of the tool of the cultivator in the form of a flexible tubular element
Nikolai N. Ustinov1, Dmitry A. Cherentsov2, Sergey P. Pirogov2, Aleksandr S. Martynenko1
1 North Caucasus Federal Agricultural Research Center, Tyumen, Russia
2 Industrial University of Tyumen, Tyumen, Russia
Abstract. In order to improve the quality of soil cultivation, a design of the cultivator strut in the form of a flexible tubular element with an inverse ratio of axes is proposed, which provides sufficient rigidity with respect to external forces and the possibility of vibrating the soil. The results of the calculation of racks of the considered type by the finite element method are presented. The results of calculating equivalent stresses, displacements and natural frequencies of vibrations in the ANSYS software package are shown, the minimum size of the element is found, which ensures the accuracy of the solution, the allowable loads and the effect of variable pressure on the intensity of vibrations are determined. A more "smooth" solution is obtained when using the Sweep method, the minimum element size at which there is a deviation of the calculation results of
* Авторы выражают признательность за поддержку национальному проекту «Наука и университеты» Министерства науки и высшего образования Российской Федерации, грант № FEWN-2021-0012.
