Исследование взаимодействия ротационного конического рабочего органа с почвой | Study of interaction of conical rotary operating body with soil

Russian. Цель исследований – обоснование рациональных значений технологических параметров ротационного конического рабочего органа (РКРО) почвообрабатывающего орудия. В результате теоретических исследований получены аналитические зависимости для определения значений абсолютной скорости и ускорения произвольной точки на рабочей поверхности РКРО в зависимости от углов его установки: атаки (УА) и наклона от вертикали (УН). Теоретические исследования выполнены для РКРО с радиусами режущей и тыльной кромок, равными 0,25 м и 0,18 м соответственно при максимальной глубине обработки 12 см. Выявлено, что увеличение УА приводит к увеличению значений абсолютной скорости на всей рабочей зоне РКРО, что способствует более интенсивному крошению почвы. При дальнейшем росте значений этого показателя происходит выравнивание скоростей точек на рабочей поверхности. Это уменьшает интенсивность воздействия РКРО на пласт почвы и может способствовать ухудшению ее крошения. Увеличение УН приводит к увеличению скорости в точке входа и уменьшению ее в точке выхода РКРО из почвы. В зоне подъема почвы по рабочей поверхности значение скорости продолжает увеличиваться. Скорость воздействия в зоне схода пласта всегда выше, чем в зоне входа. При этом следует ожидать, что в плоскости вращения РКРО будут создаваться растягивающие напряжения, что способствует разрушению пласта за счет деформации растяжением, которая имеет минимальную энергоемкость по сравнению с деформациями сжатия и сдвига. В ходе теоретических исследований установлено, что для обеспечения лучшего крошения пласта и снижения энергоемкости процесса обработки почвы УА РКРО почвообрабатывающего орудия должен составлять 30-40 град., а УН - 25-35 град.

English. The purpose of the research is to substantiate rational values of the process variables of a conical rotary working member of a tillage machine. As a result of the theoretical research there were obtained analytical dependences to determine absolute velocity and acceleration values of any arbitrary point on the operating surface of the conical rotary working member depending on its setting angles: the approach angle alpha and the tilt angle away from the vertical line beta. The theoretical studies were carried out for the working member with the radii of the cutting and rear edges: R = 0.25 m and r = 0.18 m, respectively, at the maximum tilling depth 12 cm. It was found that increase of the approach angle alpha increases the values of absolute velocity on the whole operating surface of the working member to facilitate more intensive soil crumbling. Equalization of velocities of points on the operating surface occurs with further increase of this index. This reduces the intensity of impact of working members on a soil layer and can facilitate the degradation of its crumbling. Increase of the tilt angle beta increases the velocity at the entrance point of the working member and reduces it at the exit point. The velocity continues to increase in the area of soil lifting along the operating surface. Reaction rate in the exit area of a soil layer is always higher than in the entrance area. It should be expected that there will be created tensile stresses on the plane of rotation of the working member to facilitate soil layer destruction due to deformation by stretching with minimum power–intensity compared to compression strain and shear deformation. In the course of the theoretical studies it was found that to ensure better soil layer crumbling and reduce power-intensity of tillage it is necessary that the values of setting angles of a conical rotary working member for a tillage machine should be: alpha - 30-40 degrees, and beta - 25-35 degrees.