CC BY
37
5. Василенков, С.В. Вымыв цезия -137 из почвы при производственных поливах на радиоактивно загрязненных землях / С.В. Василенков // Природообустройство - М.: МГУП, 2011 - №5 - С. 11-14.
6. Василенков, С.В. Очистка воды от радиоактивного загрязнения в осушительных канал / С.В. Василенков // Природообустройство. - 2012. - № 4. - С. 14-18.
7. Василенков, С.В. Водохозяйственные реабилитационные мероприятия на радиоактивно загрязненных территориях: монография / С.В. Василенков - М.: Изд. МГУП, 2010. - 289 с.
8. Василенков, В.Ф. Водохозяйственная радиология: учебное пособие / В.Ф. Василенков, С.В. Василенков, Д.В. Козлов. - М.: МГУП, 2009. - 413с.
References
1. SanPiN 2.1.5.980-00. Gigienicheskie trebovaniya k ohrane poverhnostnyih vod. -Moskva, 2000.
2. Krovopuskova V.N., Vasilenkov V.F., Vasilenkov S.V., Demina O.N. Vodopriemnyiy ogolovok shahtnogo vodosbrosa, patent №119356 // Zayavka №2012108994 ot 11 marta 2012g. Opublikovano: Byul. №23 ot 20.08.2012g.
3. Vasilenkov, V.F. Vodopriemnyiy ogolovok shahtnogo vodosbrosa /V.F. Vasilenkov, S. V. Vasilenkov, V.N. Krovopuskova, O.N. DYomina //Problemyi energoobespecheniya in-formatizatsii i avtomatizatsii, bezopasnosti i prirodopolzovaniya v APK. Materia-lyi mezhdunarodnoy nauchno-tehnicheskoy konferentsii 12-14 sentyabrya. - Bryansk, izd. BGSHA, 2012, - S. 36-38.
4. Krovopuskova V.N, Vasilenkov V.F, Vasilenkov S.V. Ustroystvo dlya opredeleniya urovnyaprozrachnosti vodyi, patent №152969 //Zayavka №2014147706 ot 26 noyabrya 2014 g. Opublikovano:27.06.2015 Byul.№18.
5. Vasilenkov, S. V. Vyimyiv Cs-137 izpochvyipriproizvodstvennyihpolivah na radioak-tivno zagryaznennyih zemlyah / S.V. Vasilenkov // Prirodoobustroystvo - M.: MGUP, 2011 -№5 - S. 11-14.
6. Vasilenkov, S.V. Ochistka vodyi ot radioaktivnogo zagryazneniya v osushitelnyih kanal /S. V. Vasilenkov //Prirodoobustroystvo. -M.: FGBOU VPO MGUP, 2012 - №4 - S. 14-18.
7. Vasilenkov, S. V. Vodohozyaystvennyie reabilitatsionnyie meropriyatiya na radioaktivno zagryaznennyih territoriyah: monografiya /S. V. Vasilenkov -M.: Izd. MGUP, 2010. - 289 s.
8. Vasilenkov, V.F. Vodohozyaystvennaya radiologiya: uchebnoe posobie / V.F. Vasilenkov, S. V. Vasilenkov, D. V. Kozlov. - M.: izd. MGUP, 2009. - 413 s.
УДК 531.8
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА КРАТНОСТИ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТИ ПОЧВЫ ОТ УГЛА УСТАНОВКИ РАБОЧИХ ОРГАНОВ
К НАПРАВЛЕНИЮ ДВИЖЕНИЯ
Theoretical studies of the frequency effect of the soil surface processing on the angle of the working bodies to the moving direction
Блохин В.Н., Никитин В.В., Синяя Н.В., к.т.н., доценты viktor. [email protected]
Blokhin V.N., Nikitin V.V., SinyayaN.V.
ФГБОУ ВО «Брянский государственный аграрный университет»
243345 Брянская область, Выгоничский район, с. Кокино, ул. Советская, 2а
Bryansk State Agrarian University
Реферат. Важнейшим этапом по уходу за высокостебельными ягодными кустарниками является качественная обработка почвы и уничтожение сорняков в прикустовой зоне растений, где глубина обработки должна составлять не более 5 см. Удобнее всего это мож-
но осуществлять с помощью почвофрезы с вертикальной или крутонаклонной осью вращения. Теоретически нами был установлен один из путей уменьшения величины угла установки рабочего органа на роторе, который влияет на размер площади необработанных зон и зон лишнего резания. В результате всестороннего литературного поиска выявлено, что при традиционном подходе, когда нож устанавливается перпендикулярно скорости движения агрегата, площадь зон лишнего резания составляет примерно 150%, если подача на нож равна длине подрезающего лезвия. В этом случае активные рабочие органы по несколько раз обрабатывают одну и ту же зону, что приводит к нерациональным затратам энергии на фрезерование. Число одинаковых по геометрическим параметрам рабочих органов на роторе может быть 2, 3, 4, 5, 6 и более. Исследования, проводимые нами для числа ножей 2, 3, 4 дали следующие результаты: если число ножей равно двум и угол установки ножей составляет 60 градусов, то площадь зон лишнего резания будет равно 69%; если число ножей равно трем и угол установки ножей составляет 65 градусов, то площадь зон лишнего резания будет равно 66%; если число ножей равно четырем и угол установки ножей составляет 70 градусов, то площадь зон лишнего резания будет равно 74%.
Summary. The most important treatment stage of tall-stalked berry shrubs is a high-quality soil cultivation and weed control in the plant zone, with the working depth of no more than 5 cm. The most convenient is to apply rototillers with vertical or steeply inclined axis of rotation. One way of the angle reduction of the operating body for the rotor has been established theoretically, it affects the size of the uncultivated area and extra cutting. As a result of the comprehensive literature study, it was revealed that the traditional approach, when the blade is installed perpendicular to the movement speed, leads to the excess cutting zones of about 150% when the feed length is equal to a trimming blade. In this case, the active working parts cultivate the same area several times, thus cause inefficient energy costs for milling. The number of identical geometrical parameters of the working bodies of the rotor can be 2, 3, 4, 5, 6 or more. The studies, conducted with the blades 2, 3 and 4, gave the following results: if there are two blades and the device angle is 60 degrees, the area of the excess cutting is equal to 69%; if there are three blades, and the device angle of the blades is 65 degrees, the area of the excess cutting will be equal to the 66%; if there are four blades with the angle of 70 degrees, the excess cutting area is 74%.
Ключевые слова: почва, кратность обработки, почвенная фреза, нож, трохоида, энергоемкость.
Keywords: soil, frequency rate of processing, rototiller, blade, trochoid, energy intensity.
Уход за ягодными высокостебельными кустарниками достаточно трудоемкий и технологически сложный процесс, насчитывающий достаточно большое количество операций. Одна из важнейших - обработка почвы и уничтожение сорной растительности. Так, например, для работы в середине междурядья наиболее широкое применение получили садовые дисковые бороны [1, 2], а в прикустовой зоне - почвофрезы с вертикальной или крутонаклонной осью вращения [3-6].
Для обработки поверхности почвы в прикустовой зоне в основном используются L-образные, Т-образные и стрельчатые ножи. Взаимодействие активных рабочих органов с почвой в процессе обработки поверхностного слоя сложно и зависит от многих факторов [7]: числа ножей z; кинематического показателя X (отношение окружной скорости вращения ротора V0 к поступательной скорости агрегата V„); коэффициента перекрытия ширины захвата ножа Кп (отношение диаметра фрезы по наружным кромкам ножа D к ширине захвата одного ножа b), где зоны лишнего резания Sn и необработанные зоны SH являются функциями z, X, и Кп.
Целью наших теоретических исследований является изыскание путей уменьшения энергоемкости вертикальных фрез за счет оптимизации величины угла в установки рабочего органа на роторе, который влияет на размер площадей необработанных зон и зон лишнего резания (рис. 1).
Анализ исследования процесса движения рабочих органов без их выглубления позволил установить, что существует прием установки ножей [8] на роторе вертикальной фрезы, с помощью которого можно уменьшить кратность действия рабочих органов на почву. При известном подходе к кинематике рабочего органа вертикальной фрезы видно, что движение режущих кромок ножей происходит по циклоидам (рис. 1). Крайне удаленная точка от оси вращения ротора описывает циклоиду ade, а ближняя - циклоиду bcf (рис. 1, а). В результате поворота ротора на угол 360° рабочим органом описывается трохоида abdefcb (на чертеже заштрихована), ограниченная циклоидами ade и bcf симметричная относительно прямой cd. Части adcb и cdef трохоиды adefcb равны по площади. Значит, рабочий орган в передней и задней половине своего движения за один оборот обрабатывает равные по площади участки земли. В результате одновременной работы всех ножей происходит частичное наложение следов ножей друг на друга, что приводит к образованию зон многократного резания (рис. 1).
о)
ö) Ч
0)
Г 2
Кратность резания
Рисунок 1 - Следы рабочего органа в зависимости от угла установки ножа: а - угол установки ножа в=90°; б - угол установки ножа в<90°; в - характер наложения следов рабочих органов вертикальной фрезы при в<90°
По проведенным исследованиям [1] авторов, площадь зон лишнего резания для такой установки ножей может составлять примерно 150%, если подача на нож равна длине подрезающего лезвия. При таком режиме резания почвы ножи по нескольку раз обрабатывают одну и ту же зону, что приводит к нерациональным затратам энергии на фрезерование.
Если рабочий орган (рис. 1, б) повернуть на угол в<90° к направлению движения фрезы (на рис. 1, а угол в=90°), то результатом движения ножа является след трохоиды а^'е^сЪ', не имеющий оси симметрии. В передней половине своего движения получается часть площади а'^сЪ' трохоиды, а в задней - площадь с^'е^. При такой установке рабочего органа в передней и задней половине своего движения за один оборот обрабатываются разные по площади участки земли. Площадь участка а'^сЪ' трохоиды а^'е^сЪ' больше площади участка с^'е^. Значит, предложенный прием установки ножей на роторе позволяет уменьшить кратность действия рабочих органов на почву, не выглубляя последних на поверхности в задней половине своего движения. Результатом работы всех ножей одного ротора служит картина наложения следов ножей друг на друга, представленная на рис. 1, в.
Очевидно, что оптимальной будет кинематика рабочих органов в том случае, если
кратность воздействия ножей на почву будет наименьшей наряду с эффективным выполнением технологического процесса.
Из рисунка 1 видно, что кратность воздействия ножей на почву зависит от угла в установки рабочих органов к направлению движения при одном и том же кинематическом показателе X.
Рисунок 2 - Зависимость площади трохоиды в передней и задней половинах своего движения от угла установки рабочего органа
На рисунке 2 заштрихованная часть трохоиды показывает след рабочего органа в передней половине своего движения, а не заштрихованная - в задней половине своего движения. Наиболее оптимальное сочетание площадей передней и задней частей трохоиды будет в том случае, когда их отношение площадей станет наибольшим, то есть
S
— = max,
S3
где S„ - площадь передней половины трохоиды;
S3 - площадь задней половины трохоиды.
В результате анализа полученных данных установлено, что наибольшее отношение площадей S„ / S3=6,83 выходит при установке ножа, когда в=0° (рис. 3).
Эп/Бз 7
О -I----------
О 15 30 45 60 75 90 105 120135 150
(В, град
Рисунок 3 - Удельное отношение площадей частей трохоиды в зависимости
от угла установки ножей ротора
Указанные параметры из-за большой сложности наложения следов рабочих органов друг на друга не могут служить оценкой минимальной величины зон многократной обработки почвы.
К тому же практически получить трохоиду, изображенную на рис. 2, д нельзя из-за конструктивных особенностей рабочих органов. Поскольку любой рабочий орган имеет помимо ширины Ь еще и длину L, то любая трохоида в задней половине должна иметь ширину не менее длины рабочего органа. Вероятно, что рабочие органы с наименьшей длиной (при одинаковой ширине захвата) предпочтительнее с точки зрения снижения площади зон многократного резания для обработки почвы вертикальными фрезами [9].
Для окончательной оптимизации величины угла в был использован метод последовательного построения кинематических диаграмм с выше перечисленными параметрами, смысл которого заключается в том, что площадь зон лишнего резания Sл и площадь необработанных зон Sн, представляющих собой криволинейные трапеции, подсчитыва-лись двумя способами: 1) с помощью интегрального исчисления; 2) суммировались квадратиков миллиметровой сетки, которая налагалась на криволинейную трапецию. Относительная погрешность в подсчетах обоими способами составляла 0,01. Только в этом случае подача на нож не увеличивалась, а оставалась постоянной при разных углах в.
Рисунок 4 - Зависимость величины установки угла в рабочего органа (при z=2; z=3; z=4) на: а - величину зон лишнего резания; б - площадь необработанных зон
Из рисунка 4 а-б видно, что с увеличением угла в площадь зон многократной обработки почвы уменьшается, а площадь необработанных зон увеличивается.
Для числа ножей z=2; 3; 4 оптимальный угол в будет неодинаковым. Учитывая допустимую агротехническими требованиями, площадь необработанной зоны 5% для обработки почвы садовых плантаций, можно определить оптимальные углы в установки ножей на роторе с разным количеством последних [10, 11].
Для z=2 угол в=60° и площадь зон лишнего резания составляет в этом случае
Рисунок 5 - Зависимость между числом ножей z и величиной установки угла в:
а - z=2; б - z=3; в - z=4
Итак, видно, что за счет изменения величины установки угла рабочих органов можно добиться снижения кратности повторной обработки почвы, а значит и уменьшения энергозатрат. На роторах вертикальной фрезы с числом ножей, равным 2, 3 и 4, должны устанавливаться рабочие органы под соответствующим углом к направлению движения (рис. 5).
Библиографический список
1. Ожерельев, В.Н. Особенности работы дисковой бороны в междурядьях ягодных кустарников при экстремальных условиях / В.Н. Ожерельев, В.В. Никитин // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2007. - № 6. - С. 29-30.
2. Никитин, В.В. Улучшение качества обработки междурядий ягодных кустарников в условиях суглинистых почвы повышенной влажности путем совершенствования конструктивно-режимных параметров дисковой бороны: дис. ... кандидата технических наук / В.В. Никитин. - Брянск, 2009. - 237 с.
3. Ожерельев, В.Н. Управление перераспределением почвы по ширине междурядья малины / В.Н. Ожерельев, В.В. Никитин // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2011. - № 4. - С. 13-15.
4. Блохин, В.Н. Насадка для механических граблей / В.Н. Блохин, Н.А. Романеев, В.В. Никитин // Вестник Брянской государственной сельскохозяйственной академии. -2014. - № 3. - С. 27-28.
5. Блохин, В.Н. Оптимизация рабочего органа фрезы с вертикальной осью вращения / В.Н. Блохин, В.В. Никитин, А.А. Лямзин, Р.А. Климович // Вестник Брянской государственной сельскохозяйственной академии. - 2016. - № 1. - С. 73-79.
6. Пат. № 150776 РФ, МПК А01В33/06. Рабочий орган почвообрабатывающей фрезы с вертикальной осью вращения / В.Н. Блохин, В.В. Никитин. - Заявка № 2014127939/13 от 08.07.2014; опубл. 2015, Бюл. № 6.
7. Мостовский, В.Б. Цифровое моделирование на ЭВМ процесса обработки почвы вертикальной фрезы / В.Б. Мостовский // Исследование по механизации виноградарства, Кишинев: «Штиинца», 1985. - 124 с.
8. Блохин, В.Н. Исследование процесса и рабочего органа для ухода за межкустовой зоной на ягодниках: автореферат дис. ... кандидата технических наук / В.Н. Блохин. -М., 1993. - 19 с.
9. Авт. свид. СССР № 1604180, МПК А01В49/02, А01В33/06. Почвообрабатывающая машина / В.Н. Ожерельев, В.Н. Блохин; опубл. 1990, Бюл. № 41.
10. Авт. свид. СССР № 1724040, МПК А01В59/04, A01D46/28. Агрегат для ухода за высокостебельными культурами / В.Н. Блохин, В.Н. Ожерельев, А.А. Цымбал; опубл. 1992, Бюл. № 13.
11. Авт. свид. СССР № 1794335, МПК А01В59/04, А01В59/06, А01В39/16. Агрегат для возделывания высокостебельных культур / В.Н. Ожерельев, В.Н. Блохин, Ю.П. Гу-стов Н.М., Кувшинов; опубл. 1993, Бюл. № 6.
References
1. Ozherelev V.N., Nikitin V.V. Osobennosti rabotyi diskovoy boronyi v mezhduryadyah yagodnyih kustarnikov pri ekstremalnyih usloviyah // Mehanizatsiya i elektrifikatsiya selskogo hozyaystva. - 2007. - № 6. - S. 29-30.
2. Nikitin V. V. Uluchshenie kachestva obrabotki mezhduryadiy yagodnyih kustarnikov v usloviyah suglinistyih pochvyi povyishennoy vlazhnosti putem sovershenstvovaniya kon-struktivno-rezhimnyih parametrov diskovoy boronyi. Dis. ... kandidata tehnicheskih nauk. -Bryansk, 2009. - 237 s.
3. Ozherelev V.N., Nikitin V.V. Upravlenie pereraspredeleniem pochvyi po shi-rine mezhduryadya malinyi //Mehanizatsiya i elektrifikatsiya selskogo hozyaystva. - 2011. - № 4. -S. 13-15.
4. Blohin V.N., Romaneev N.A., Nikitin V.V. Nasadka dlya mehanicheskih grabley // Vestnik Bryanskoy gosudarstvennoy selskohozyaystvennoy akademii. - 2014. - № 3. - S. 27-28.
5. Blohin V.N., Nikitin V.V., Lyamzin A.A., Klimovich R.A. Optimizatsiya rabochego Organa frezyi s vertikalnoy osyu vrascheniya // Vestnik Bryanskoy gosudarstvennoy selskohozyaystvennoy akademii. - 2016. - № 1. - S. 73-79.
6. Pat. № 150776 RF, MPK A01B33/06. Rabochiy organ pochvoobrabatyivayuschey frezyi s vertikalnoy osyu vrascheniya / Blohin V.N., Nikitin V.V. - Zayavka № 2014127939/13 ot 08.07.2014; opubl. 2015, byul. № 6.
7. Mostovskiy V.B. Tsifrovoe modelirovanie na EVM protsessa obrabotki pochvyi vertikalnoy frezyi. - V kn. Issledovanie po mehanizatsii vinogradarstva. Kishinev: «Shtiintsa», 1985. -124 s.
8. Blohin V.N. Issledovanie protsessa i rabochego organa dlya uhoda za mezhkustovoy zonoy nayagodnikah: avtoreferat dis. ... kandidata tehnicheskih nauk. -M., 1993. - 19 s.
9. Avt. svid. SSSR № 1604180, MPK A01V49/02, A01V33/06. Pochvoobrabatyivayu-schaya mashina / Ozherelev V.N., Blohin V.N. - Opubl. 1990, byul. № 41.
10. Avt. svid. SSSR № 1724040, MPK A01V59/04, A01D46/28. Agregat dlya uhoda za vyisokostebelnyimi kulturami /Blohin V.N., Ozherelev V.N., Tsyimbal A.A. - Opubl. 1992, byul. № 13.
11. Avt. svid. SSSR № 1794335, MPK A01V59/04, A01V59/06, A01V39/16. Agregat dlya vozdelyivaniya vyisokostebelnyih kultur / Ozherelev V.N., Blohin V.N., Gustov Yu.P., Kuvshinov N.M. - Opubl. 1993, byul. № 6.
УДК 620.178.162
МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТОЙКОСТИ К АБРАЗИВНОМУ ИЗНАШИВАНИЮ КЛЕЕПОЛИМЕРНЫХ ДИСПЕРСНЫХ КОМПОЗИТОВ ПРИ ОПТИМИЗАЦИИ ИХ СОСТАВА
Method of Determining Resistance to Abrasive Wear of Adhesive-Polymer Dispersed Composites by Optimization of their Composition
Филин Ю.И., аспирант, [email protected] Ермакова Т.А., аспирант Михальченкова М.А., соискатель Filin Yu.I., Ermakova T.A., Mikhalchenkova M.A.
ФГБОУ ВО «Брянский государственный аграрный университет» 243345 Брянская область, Выгоничский район, с. Кокино, ул. Советская, 2а
Bryansk State Agrarian University
Реферат. Возможности и применимость в качестве ремонтных материалов клеепо-лимерных композитов с абразивостойкими дисперсными наполнителями неразрывно связана с проведением испытаний, направленных на оптимизацию их состава. Проанализировав сведения, имеющиеся в известной литературе, авторы пришли к выводу, что существующие методики не позволяют проводить сравнительные, ускоренные испытания одновременно большой группы композитов с различной концентрацией компонентов и неодинаковым диаметром частиц дисперсного наполнителя. Поэтому в представленной работе задачей явилось совершенствование методики испытаний на стойкость к абразивному изнашиванию, которая учитывала бы изменение состава полимерного композита и диаметра частиц наполнителя при оптимизации материала по его износостойкости. Решение поставленной задачи состоит в проведении эксперимента, реализуемого путем вращения образца в абразивной среде, в которой происходит изнашивание. Подготовка ма-
