Техніка та енергетика

Конструювання робочих поверхонь ґрунтообробного гвинтового органу із відсіків розгортного гелікоїда

Тетяна Кресан, Алі Ахмед, Сергій Пилипака, Тетяна Воліна, Тарас Волошко
Завантажити статтю
Анотація

Удосконалення гвинтових робочих органів для поверхневого обробітку ґрунту є важливим для підвищення ефективності та якості сільськогосподарських робіт. Метою роботи був розрахунок конструкції гвинтового робочого органу для поверхневого обробітку ґрунту із відсіку розгортного гелікоїда, який би виконував технологічний процес з мінімальним опором занурення у ґрунт. Для конструювання робочого органу застосовано методи теорії поверхонь, аналітичної та диференціальної геометрії. В роботі показано, що через задану гвинтову лінію, яка є ріжучою крайкою поверхні (лезом), можна проводити розгортні гелікоїди із різним нахилом прямолінійних твірних. Це важливо для конструювання поверхні для найкращого занурення у ґрунт. Встановлено, що запропонований робочий орган є альтернативою існуючих знарядь дискового типу. Доведено, що тривалий час сферичні диски для поверхневого обробітку ґрунту закріплювалися на спільному валу, який встановлювався на агрегаті з певним кутом між його віссю і напрямом руху агрегату, що сприяло зануренню дисків у ґрунт. Підтверджено, що ґрунтообробні знаряддя дискового типу були вдосконалені, але це ускладнило конструкцію агрегату, оскільки кожен диск отримав індивідуальну вісь обертання. Дослідження показали, що це дозволило додатково встановлювати кут крену, тобто відхилення площини леза диска від вертикального напряму, що покращувало занурення диска в ґрунт і забезпечувало ефективніше перевертання та перемішування рослинних залишків. Запропонований гвинтовий робочий орган поєднує простоту конструкції спільного валу і наявність кута атаки та крену, що підтверджує його ефективність у порівнянні з існуючими аналогами. Зроблено необхідні розрахунки, побудовано поверхні правого і лівого ходу із позначенням необхідних конструктивних параметрів. Застосування отриманих результатів може спостити конструкцію ґрунтообробного агрегату

Ключові слова

кут атаки, кут заточки, крок поверхні, гвинтовий параметр, гребні, профіль ґрунту

ЦИТУВАТИ
Kresan, Т., Ahmed, A.K. , Pylypaka, S., Volina, T., & Voloshko, T. (2024). Construction of the working surfaces of the tillage screw body from the compartments of the developable helicoid. Machinery & Energetics, 15(3), 9-21. https://doi.org/10.31548/machinery/3.2024.09
Використані джерела

[1] Abdrakhmanov, R., Kononov, M., Kalimullin, M., Troyanovskaya, I., Sakhapov, R., & Razetdinov, I. (2023). Study of the kinematics of a disc-pin working body. E3S Web of Conferences, 443, article number 04004. doi: 10.1051/e3sconf/202344304004.

[2] Aikins, K.A., Barr, J. B., Ucgul, M., Jensen, T.A., Antille, D.L., Desbiolles, J.M.A. (2020). No-tillage furrow opener performance: A review of tool geometry, settings and interactions with soil and crop residue. Soil Research, 58(7), 603-621. doi: 10.1071/SR19153.

[3] Amantayev, M., Gaifullin, G., Kravchenko, R., Kushnir, V., & Nurushev, S. (2018). Investigation of the furrow formation by the disc tillage tools. Bulgarian Journal of Agricultural Science, 24(4), 704-709.

[4] Busari, M.A., Kukal, S.S., Kaur, A., Bhatt, R., & Dulazi, A.A. (2015). Conservation tillage impacts on soil, crop and the environment. International Soil and Water Conservation Research, 3(2), 119-129. doi: 10.1016/j.iswcr.2015.05.002.

[5] Ghereş, M.I. (2014). Mathematical model for studying the influence of tillage tool geometry on energy consumption. Inmateh – Agricultural Engineering, 42(1), 5-12.

[6] Hevko, I., Dovbush, T., Tson, O., Dovbush, A., & Stanko, A. (2021). Synthesis of screw working bodies with elastic surfaces and results of working body research. Agricultural Machines, 47, 63-72. doi: 10.36910/acm.vi47.649.

[7] Klendii, M.B., & Klendii, O.M. (2016). Interrelation between incidence angle and roll angle of concave disks of soil tillage implements. Inmateh-Agricultural Engineering, 49(2), 13-20.

[8] Krivoshapko, S.N., & Rynkovskaya, M. (2017). Five types of ruled helical surfaces for helical conveyers, support anchors and screws. MATEC Web of Conferences, 5, article number 06002. doi: 10.1051/matecconf/20179506002.

[9] Magalhaes, P.S.G., Bianchini, A., & Braunbeck, O.A. (2007). Simulated and experimental analyses of a toothed rolling coulter for cutting crop residues. Biosystems Engineering, 96(2), 193-200. doi: 10.1016/j.biosystemseng.2006.10.014.

[10] Mudarisov, S., Gabitov, I., Lobachevsky, Y., Mazitov, N., Rakhimov, R., Khamaletdinov, R., Rakhimov, I., Farkhutdinov, I., Mukhametdinov, A., & Gareev, R. (2019). Modeling the technological process of tillage. Soil and Tillage Research, 190, 70-77. doi: 10.1016/j.still.2018.12.004.

[11] Volina, T., Pylypaka, S., Rebrii, A., Pavlenko, O., & Kremets, Ya. (2021). Particle movement on concave coulter of the centrifugal distributor with radially installed vertical blades. In Advanced Manufacturing Processes II (pp. 237-246). Cham: Springer. doi: 10.1007/978-3-030-68014-5_24.

[12] Pylypaka, S., Klendii, M., Trokhaniak, V., Kresan, T., Hryshchenko, I., & Pastushenko, A. (2021). External rolling of a polygon on closed curvilinear profile. Acta Polytechnica, 61(1), 270-278. doi: 10.14311/AP.2021.61.0270.

[13] Rashidov, N.Sh., Maiviatov, F.M., Babajanov, L.K., & Xujakulov, A. (2022). Stepped plow with cutting disc for tillage of sloping fields. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 1076, article number 012023. doi: 10.1088/1755-1315/1076/1/012023.

[14] Semenenko, L., Tarasov, O., Vasylenko, S., Cherep, V., & Polishchuk, V. (2021). Mathematical models for assessing the reliability of agricultural machinery, taking into account the influence of military factors in the front-line territory. Scientific Horizons, 24(9), 55-62. doi: 10.48077/scihor.24(9).2021.55-62.

[15] Syromyatnikov, Y.N. (2017). Improvement of the effectiveness of the technical process of movement of soil in a cultivating separating ripper. Agriculture, 1, 48-55. doi: 10.7256/2453-8809.2017.1.22037.

[16] Syromyatnikov, Y.N. (2018). Ways to reduce the specific pressure of wheeled thrusters on the soil. Agriculture, 4, 95-103. doi: 10.7256/2453-8809.2017.4.26797.

[17] Tesliuk, H., Volik, B., Sokol, S., & Ponomarenko, N. (2019). Design of working bodies for tillage tools using the methods of bionics. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3(1(99)), 49-54. doi: 10.15587/1729-4061.2019.169156.

[18] Zubko, V., Sokolik, S., Khvorost, T., & Melnyk, V. (2021). Factors affecting quality of tillage with disc harrow. In 20th International scientific conference engineering for rural development (pp. 1193-1199). Jelgava, Latvia. doi: 10.22616/ERDev.2021.20.TF262.

[19] Zykin, E., Kurdyumov, V., Lazutkina, S., & Albutov, S. (2020). The experimental determination of the diameter of a flat disk in a ridge seeder. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 971, article number 052055. doi: 10.1088/1757-899X/971/5/052055.

[20] Zykin, E., Lazutkina, S., & Ovchinnikov, V. (2022). Theoretical substantiation of the curvature radius and diameter of spherical discs of a combined tillage unit. AIP Conference Proceedings, 2503, article number 030038. doi: 10.1063/5.0100000.