RU2757937C1 - Рабочий орган для прецизионной обработки почвы - Google Patents

Рабочий орган для прецизионной обработки почвы Download PDF

Info

Publication number
RU2757937C1
RU2757937C1 RU2021110338A RU2021110338A RU2757937C1 RU 2757937 C1 RU2757937 C1 RU 2757937C1 RU 2021110338 A RU2021110338 A RU 2021110338A RU 2021110338 A RU2021110338 A RU 2021110338A RU 2757937 C1 RU2757937 C1 RU 2757937C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
soil
wing
working body
angle
segment
Prior art date
Application number
RU2021110338A
Other languages
English (en)
Inventor
Яков Петрович Лобачевский
Сергей Иванович Старовойтов
Бадри Хутаевич Ахалая
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ» (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ» (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ» (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ)
Priority to RU2021110338A priority Critical patent/RU2757937C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2757937C1 publication Critical patent/RU2757937C1/ru

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01B—SOIL WORKING IN AGRICULTURE OR FORESTRY; PARTS, DETAILS, OR ACCESSORIES OF AGRICULTURAL MACHINES OR IMPLEMENTS, IN GENERAL
    • A01B15/00—Elements, tools, or details of ploughs
    • A01B15/02—Plough blades; Fixing the blades
    • A01B15/08—Mouldboards

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Soil Sciences (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Agricultural Machines (AREA)

Abstract

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Рабочий орган для прецизионной обработки почвы содержит усеченный цилиндрический отвал (1), направляющую доску (2), сталкиватель (3) и стойку (4). Направляющая доска (2) снабжена крылом (5) длиной 0,1 м, размещенным в передней части направляющей доски (2) по ходу движения почвенного пласта под углом 23° к горизонту. Обеспечивается повышение технологической надежности процесса вспашки. 5 ил.

Description

Изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения, в частности к рабочим органам для обработки почвы.
Вспашка относится к основной обработке почвы, которую выполняют плугами, конструкция которых включает культурные, полувинтовые, винтовые рабочие органы.
Известны рабочие органы, которые в процессе вспашки укладывают пласт на сторону или в собственную борозду [Пат. РФ № 188560, МПК А01В 49/02, 2019; Сакун В.А. Закономерности развития мобильной с/х техники. - М.: Колос, 1994, с.134]. Гладкая вспашка, при которой пласт укладывается в свою борозду, способствует образованию слитной и выровненной поверхности без свальных гребней и развальных борозд.
Первым известным орудием для гладкой вспашки был конный плуг [Pat. USA № 2125036. Plow / C.S. Stewart, - July 26, 1938]. Функцию отвала в данном плуге выполняет кожух, изготовленный в виде вырезной цилиндрической трубы, которая в передней части имеет горизонтальную режущую кромку, а в верхней - развитое крыло, перпендикулярное движущемуся почвенного потоку. К днищу прикреплена установленная под углом полоса, которая должна давить на боковую грань пласта, заставляя его двигаться по трубе и укладываться обернутым в собственную борозду.
В 1962 году в США предложен однопластовый тракторный плуг [Pat. USA № 3063506. Plow / W.R. Bertelsen, - Nov. 13, 1962]. Рабочий орган плуга выполнен в виде скрученного на 180° коробчатого лотка с двумя криволинейными стенками и днищем. В данной конструкции через отверстия в боковинах лотка предусматривалось подавать сжатый воздух для уменьшения сил трения.
Первым работоспособным плугом, изготовленным в 1972 году фирмой «Аллис Чалмерс» и осуществляющим оборот пласта в собственной борозде, был симметричный фронтальный плуг американских инженеров Л. Кауфмана и Д. Тоттена [Kaufman L.C., Totten D.C. Development of the inverting moldboard plow. Transactions of the ASAE. - 1972 - №1. - С.55-60].
В то же время существующие конструкции фронтальных (полнооборотных плугов) энергоемки и не обеспечивают беспрепятственное прохождение почвы через рабочие органы плуга, поскольку оборот пласта происходит при его перемещении по дну борозды в условиях повышенного трения и в стесненных условиях.
Известен плуг полнооборотный модульный Андриксона А.Н. [Пат. РФ № 2683234, МПК А01В 15/08, 2018. Плуг полнооборотный модульный со стабилизаторами движения / Андриксон А.Н. Опубл. 11.10.2018, №29], содержащий лемешно-отвальную поверхность и направляющую доску.
К недостаткам известного устройства для обработки почвы можно отнести большую энергоемкость процесса.
Известен рабочий орган в виде усеченного цилиндрического отвала (прототип), снабженный направляющей доской переменного сечения, связывающей крайнюю левую точку горизонтального диаметра передней части и нижнюю точку бороздного обреза цилиндрического отвала, жестко закрепленной на отвале [Пат. РФ № 2714243, МПК А01В 49/00. Плужный корпус для обработки почвы / А.Ю. Измайлов, Я.П. Лобачевский, А.С. Дорохов, З.А. Годжаев, С.И. Старовойтов, Б.Х. Ахалая, В.М. Коротченя. Опубл.13.02.2020, Бюл. 5].
Предварительные испытания известного рабочего органа выявили нарушения беспрепятственного прохождения почвенного пласта.
Технической задачей изобретения является повышение технологической надежности процесса.
Поставленная техническая задача достигается тем, рабочий орган для прецизионной обработки почвы, содержащий усеченный цилиндрический отвал, направляющую доску, сталкиватель и стойку, согласно изобретению, направляющая доска снабжена крылом длиной 0,1 м, размещенным в передней части направляющей доски по ходу движения почвенного пласта под углом 23° к горизонту.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг.1 представлено взаимодействие крыла рабочего органа для прецизионной обработки и почвенного пласта, главный вид; на фиг. 2 – рабочий орган для прецизионной обработки почвы, вид сверху; на фиг. 3 – рабочий орган для прецизионной обработки почвы, вид сбоку; на фиг.4 - график зависимости угла поворота сегмента почвенного пласта от угла поворота крыла направляющей доски; на фиг.5 – график зависимости угла поворота сегмента почвенного пласта от длины крыла направляющей доски рабочего органа для прецизионной обработки.
Рабочий орган для прецизионной обработки почвы включает усеченный цилиндрический отвал 1, расположенный под углом 3…4 градуса ко дну борозды, направляющую доску 2, сталкиватель 3, стойку 4, крыло 5. Крыло 5 прикреплено к направляющей доске 2 с помощью крепежных элементов.
Расположение усеченного цилиндрического отвала 1 под углом 3...4 градуса ко дну борозды позволяет исключить трение внешней нижней поверхности цилиндрического отвала 1 о дно борозды. Направляющая доска 2 переменного сечения связывает крайнюю левую точку горизонтального диаметра передней части и нижнюю точку бороздного обреза цилиндрического отвала 1. Она предназначена для оборота пласта и для ужесточения конструкции отвала. Сталкиватель 3 размещен в верхней части бороздного обреза цилиндрического отвала 1. Он предназначен для сбрасывания в свою борозду вертикально расположенного пласта. Крыло 5 служит для придания пласту, перемещающемуся по цилиндрическому отвалу 1, вращательного движения.
Длина крыла 5 направляющей доски и угол его наклона определяются следующим образом. Дифференциальное уравнение вращения сегмента почвенного пласта имеет вид
Figure 00000001
(1)
где
Figure 00000002
- момент инерции сегмента почвенного пласта, кг×м2;
Figure 00000003
- угловое ускорение сегмента почвенного пласта, с-2;
Figure 00000004
- момент сил вязкостного сопротивления, Н×м×с;
Figure 00000005
- угловая скорость вращения сегмента почвенного пласта, с-1;
Figure 00000006
- момент сил трения почвы, Н×м;
Figure 00000007
- угол поворота сегмента почвенного пласта, рад.;
Figure 00000008
- работа внешних сил, Дж.
Момент инерции сегмента почвенного пласта
Figure 00000009
(2)
где
Figure 00000010
- длина хорды сегмента, м;
Figure 00000011
- масса почвенного сегмента, кг.
Момент сил вязкостного сопротивления равен
Figure 00000012
, (3)
где
Figure 00000013
- коэффициент динамической вязкости, Па×с;
Figure 00000014
- площадь сечения сегмента почвенного пласта, м2;
Figure 00000015
- толщина деформируемого слоя почвенного сегмента, м.
Момент сил трения почвы о поверхность рабочего органа
Figure 00000016
(4)
где
Figure 00000017
- длина крыла рабочего органа, м;
Figure 00000018
- плотность почвы, кг/м3;
Figure 00000019
- коэффициент трения скольжения почвенного пласта о крыло отвала.
Работа внешних сил
Figure 00000020
(5)
где
Figure 00000021
- сила удара пласта о крыло рабочего органа, Н;
Figure 00000022
- величина деформации, м.
Величина деформации сегмента почвенного пласта
Figure 00000023
(6)
где
Figure 00000024
- угол наклона крыла рабочего органа, рад.
Силу удара определим из уравнения ударного импульса
Figure 00000025
(7)
где
Figure 00000026
- время воздействия крыла отвала с почвенным пластом, с;
Figure 00000027
- скорость движения почвообрабатывающего орудия, м/с.
Время воздействия крыла отвала с почвенным пластом
Figure 00000028
То есть имеем
Figure 00000029
Figure 00000030
Figure 00000031
Работа внешних сил
Figure 00000032
Figure 00000033
Figure 00000034
Масса почвенного сегмента
Figure 00000035
В конечном итоге работа внешних сил будет равна
Figure 00000036
(8)
Преобразуем выражение (1). Для этого каждый параметр выражения (1) разделим на величину момента инерции сегмента почвенного пласта. Получим
Figure 00000037
(9)
В выражении (9) введем следующие коэффициенты:
Figure 00000038
;
Figure 00000039
Figure 00000040
(10)
Корни квадратного уравнения определяются из выражения
Figure 00000041
Figure 00000042
В конечном итоге угол закручивания почвенного сегмента определяется из выражения
Figure 00000043
Figure 00000044
где ω0 - первоначальная угловая скорость вращения почвенного сегмента, с-1.
Первоначальная угловая скорость вращения почвенного сегмента определяется из следующего выражения
Figure 00000045
К основным параметрам, влияющим на оборот пласта, можно отнести скорость движения рабочего органа, длину и угол установки крыла отвала.
На фиг. 4 представлена зависимость угла поворота сегмента почвенного пласта от угла поворота крыла 5 отвала 1 при следующих начальных условиях:
абсолютная влажность почвы ω = 20%, длина крыла отвала lk = 0,2 м, скорость движения υ = 2,77 м/с.
При увеличении угла установки крыла 5 отвала 1 отмечается увеличение угла поворота сегмента почвенного пласта. Угол поворота сегмента почвенного пласт 90° достигается при угле установки крыла отвала 23,2°. Округляем данный параметр до 23°.
На фиг. 5 представлена зависимость угла поворота сегмента почвенного пласта от длины крыла рабочего органа. Данная зависимость носит прямо пропорциональный характер без точек экстремума. При увеличении длины крыла 5 отвала 1 увеличивается угол поворота сегмента почвенного пласта. В то же время изменение длины крыла 5 в диапазоне 0,1…0,28 м вызывает увеличение угла поворота всего лишь на 0,12 град. Принимаем, что для уменьшения силы трения длина крыла 5 отвала 1 будет составлять 0,1 м. Это длина является оптимальной и отклонение от нее ± 10% не повлияет на надежность выполнения технологического процесса.
Устройство работает следующим образом.
В процессе вспашки передняя часть цилиндрического отвала 1 отрезает пласт почвы, который имеет форму полукруга. Крыло 5 дополнительно закручивает почвенный пласт. При дальнейшем движении пласт перемещается по внутренней поверхности цилиндрического отвала 1, а перемещения пласта по почве исключены. Это дает возможность снизить силы трения при обработке и, соответственно, уменьшить энергоемкость, повысить скорость движения.
Контакт пласта почвы с направляющей 2 переменного сечения цилиндрического отвала 1 обеспечивает его оборот против часовой стрелки. Энергоемкость оборота пласта, сечение которого имеет форму полукруга, меньше, чем энергоемкость оборота пласта, сечение которого имеет форму прямоугольника. Пласт практически не поднимается над дном борозды. На момент окончания взаимодействия цилиндрического отвала 1 и пласта, пласт занимает вертикальное положение. В этом положении на него оказывает влияние сталкиватель 3, укладывающий пласт в свою борозду.
Использование данного изобретения позволит повысить технологическую надежность процесса.

Claims (1)

  1. Рабочий орган для прецизионной обработки почвы, включающий усеченный цилиндрический отвал, направляющую доску, сталкиватель и стойку, отличающийся тем, что направляющая доска снабжена крылом длиной 0,1 м, размещенным в передней части направляющей доски по ходу движения почвенного пласта под углом 23° к горизонту.
RU2021110338A 2021-04-14 2021-04-14 Рабочий орган для прецизионной обработки почвы RU2757937C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021110338A RU2757937C1 (ru) 2021-04-14 2021-04-14 Рабочий орган для прецизионной обработки почвы

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021110338A RU2757937C1 (ru) 2021-04-14 2021-04-14 Рабочий орган для прецизионной обработки почвы

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2757937C1 true RU2757937C1 (ru) 2021-10-25

Family

ID=78289729

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021110338A RU2757937C1 (ru) 2021-04-14 2021-04-14 Рабочий орган для прецизионной обработки почвы

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2757937C1 (ru)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT90768B (de) * 1921-08-22 1923-01-10 Stefan Bernkopf Streichbrett für Wendepflüge.
GB2099672A (en) * 1981-06-10 1982-12-15 Nat Res Dev Furrow inverter
DE102008008552A1 (de) * 2008-02-12 2009-08-13 Amazonen-Werke H. Dreyer Gmbh & Co. Kg Sämaschine
US20150342107A1 (en) * 2014-05-28 2015-12-03 Hans von der Heide Plough comprising a plurality of plough bodies attached to a plough bar
RU2714243C1 (ru) * 2019-06-04 2020-02-13 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) Плужный корпус для обработки почвы

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT90768B (de) * 1921-08-22 1923-01-10 Stefan Bernkopf Streichbrett für Wendepflüge.
GB2099672A (en) * 1981-06-10 1982-12-15 Nat Res Dev Furrow inverter
DE102008008552A1 (de) * 2008-02-12 2009-08-13 Amazonen-Werke H. Dreyer Gmbh & Co. Kg Sämaschine
US20150342107A1 (en) * 2014-05-28 2015-12-03 Hans von der Heide Plough comprising a plurality of plough bodies attached to a plough bar
RU2714243C1 (ru) * 2019-06-04 2020-02-13 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) Плужный корпус для обработки почвы

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wang et al. Field experiments evaluating a biomimetic shark-inspired (BioS) subsoiler for tillage resistance reduction
RU2757937C1 (ru) Рабочий орган для прецизионной обработки почвы
Mari et al. Performance and evaluation of disc tillage tool forces acting on straw incorporation soil.
Svechnikov et al. Tractor plough designing with specified tillage quality
Aikins et al. Analysis of effect of bentleg opener geometry on performance in cohesive soil using the discrete element method
Konovalov et al. Analytical study of the design parameters of the grinding unit of disk harrows
Mouazen et al. Modelling compaction from on-line measurement of soil properties and sensor draught
RU2384039C1 (ru) Посевная секция зернотуковой сеялки
Murray Modelling of soil-tool interactions using the discrete element method (DEM)
Yu et al. Optimization and experiment of counter-rotating straw returning cultivator based on discrete element method
Sharifat et al. Modeling soil movement by tillage tools
Zayets et al. Theoretical grounding of seeds valve opener settings for subsoil-spreading sowing method.
Duerinckx et al. Effects of spring-tine settings and operational conditions on the mechanical performance of a weed harrow tine
DE102005051407B4 (de) Vorrichtung zur Bodenabstandsmessung insbesondere an einer Landmaschine
Kobets et al. Justification of the cultivator sweep and strengthening elements on the working surface
RU2780060C1 (ru) Рабочий орган для прецизионной обработки почвы
RU2714243C1 (ru) Плужный корпус для обработки почвы
Ishpekov Justification of a finger device for feeding sesame plants into harvester
Kurushin et al. Development and justification of the parameters of the coulter group of grain drills
US5050685A (en) Split bentleg plow
Zaripova et al. Sweep-soil interaction: a mathematical model
Aday Theory of agricultural machines
Khudayarov et al. Conditions for bending cotton stalks of a combined aggregation bender and their implementation
Murtozevich et al. Improving the combing technology and tool for sowing the cotton
SU1635915A1 (ru) Рабочий орган почвообрабатывающего оруди