Study of the impact of operational parameters of the highly effective frontal cutters of ameliorative machines for agricultural irrigation canals | Исследование влияния эксплуатационных параметров высокоэффективных фронтальных фрез мелиоративных машин для оросительных каналов сельскохозяйственного назначения

English. With the purpose to improve frontal cutting operating elements with curvilinear knives (CN) which comply with modern requirements of ameliorative production and are able to operate in soils with a high level of moisture, kinematic, geometric and energy characteristics of their operation have been analyzed. The study has determined that the energy intensity of the operation of a frontal cutter significantly depends on the form of knives and the optimal scheme of installing them in the plane perpendicular to the axis of the cutter rotation. The optimal angle at which the knives are installed on a cutter is 90 deg with the circumferential operation speed being 1.5–2.0 m/sec. The interaction between the knives of different cutting lines takes place during two successive cuts. The knives of the second line perform a free cut, thus decreasing the total resistance to cutting and the energy intensity of operation. The calculation of the total number of CN installed on a cutter takes into consideration the optimal working speed of the ameliorative machine in specific operation conditions. The knives are placed evenly along the helix, the distance between them depends on the number of planting discs and the number of knives on each of them. The distance between knives which is less than 0.16 m results in the increase of a number of knives which participate in a simultaneous cutting and raises the energy intensity of the process, with the distance exceeding 0.18 m there is a growth of blocked cutting and a sharp increase in energy intensity of soil cultivation. The distance between the knives of the cutter of 0.6 to 0.18 m corresponds to the optimal operating speed of the ameliorative machine (40–45 m/h. In this case the power spent on soil cutting by the cutter is directly proportionate to the operating speed of the machine at which it is installed. Each increase of the operating speed by 5 m/h raises the cutting power by 0.1 kW and the performance of the cutter – by 3.2 m3/h. Effective frontal cutters with CN can be installed in ameliorative machines used in the reconstruction and further operation of agricultural irrigation canals.

Russian. С целью совершенствования фронтальных фрезерных рабочих органов с криволинейными ножами (КН), соответствующих современным требованиям мелиоративного производства и способных работать в грунтах с повышенной влажностью, проведен анализ кинематических, геометрических и энергетических характеристик их рабочего процесса. Установлено, что энергоемкость работы фронтальной фрезы в значительной степени зависит от формы ножей и оптимальной схемы их установки в плоскости, перпендикулярной оси вращения фрезы. Оптимальный угол установки ножей на фрезу составляет 90 град. при окружной скорости работы 1,5–2,0 м/с. Взаимодействие между ножами разной линии резания происходит при двух последовательных срезах, при этом ножи второй линии осуществляют свободное резание, снижая общее сопротивление резанию и энергоемкость работы. Расчет общего числа устанавливаемых на фрезу КН проводится с учетом оптимальной рабочей скорости мелиоративной машины в конкретных условиях работы. Ножи располагаются равномерно по винтовой линии с расстоянием, зависящим от числа посадочных дисков и числа ножей на каждом из них. Расстояние между ножами меньше 0,16 м приводит к возрастанию количества ножей, одновременно участвующих в резании, и наращиванию энергоемкости процесса; при расстоянии больше 0,18 м происходят рост блокированного резания и резкое увеличение энергоемкости разработки грунта. расстояние между ножами фрезы 0,16–0,18 м соответствует оптимальной рабочей скорости мелиоративной машины (40–45 м/ч). Мощность, затрачиваемая при этом на резание грунта фрезой, прямо пропорциональна рабочей скорости машины, на которой она будет установлена, и с ее увеличением на каждые 5 м/ч мощность резания возрастает на 0,1 кВт, а производительность фрезы – на 3,2 м3/ч. Эффективные фронтальные фрезы с КН позволяют использовать их на мелиоративных машинах при проведении работ по реконструкции и последующей эксплуатации оросительных каналов с.-х. назначения.