Substantiation of needle shape of traction-driven tillage tools | Обоснование формы игл ротационных рабочих органов тягово-приводного почвообрабатывающего орудия

English. Energy efficiency increase during soil cultivation by substantiating the shape of needles of rotary working parts of traction-driven tillage tools is the aim of the research. Tillage energy efficiency increase is one of the important tasks in improving the profitability and sustainability of agricultural production. It is proposed to increase cultivation energy efficiency due to the use of traction-drive tilling implement with active working parts, not creating high traction resistance and not requiring a large towing weight of aggregated tractor. The possibility of increasing the efficiency of the unit by reducing slipping of the tractor wheels and loss on rolling of the unit has been determined, which is achieved by transferring part of the power using the PTO of tractor to the drive working parts of tilling implement, which compensate traction resistance of the implement and create pushing force, reducing the resistance to rolling. The influence of the needle shape of the driving working parts on the direction of the resultant vector of resistance to soil deformation is investigated. The most advantageous shape of the needle is such that provides minimal resistance to the penetration of the needle into the soil, and the resultant vector of resistance to soil deformation by it has a minimum value of the vertical component, i.e. total soil resistance is aimed at creating a pushing force. For this result the shape of the needle should provide a deepening of its entire working part through one point of the needle contact with the surface of the field. A theoretical dependence has been obtained that allows determining the optimal radius of curvature of the working part of the needle, depending on the disk diameter and the depth of loosening of the soil.

Russian. Цель исследований – повышение энергоэффективности обработки почвы за счет обоснования формы игл ротационных рабочих органов тягово-приводного почвообрабатывающего орудия. Повышение энергоэффективности обработки почвы является одной из важных задач в повышении рентабельности и экологичности с.-х. производства. Предложено повысить энергоэффективность обработки почвы за счет применения тягово-приводного почвообрабатывающего орудия с активными рабочими органами, не создающего высоких тяговых сопротивлений и не требующего большого тягово-сцепного веса агрегатирующего трактора. Установлена возможность повышения энергоэффективности агрегата за счет снижения буксования колес трактора и потерь на перекатывание агрегата, что достигается передачей части мощности через вал отбора мощности на приводные игольчатые рабочие органы, которые компенсируют тяговое сопротивление орудия и создают толкающее усилие, снижая сопротивление на перекатывание. Исследовано влияние формы игл приводных рабочих органов на направление равнодействующего вектора сопротивления деформации почвы. Наиболее выгодной формой иглы является та, что обеспечивает минимальное сопротивление заглублению иглы в почву, а равнодействующий вектор сопротивления деформации почвы иглой имеет минимальную величину вертикальной составляющей, т.е. все сопротивление почвы направлено на создание толкающего усилия. Для этого форма иглы должна обеспечивать заглубление всей ее рабочей части через одну точку встречи иглы с поверхностью поля. Получена теоретическая зависимость, которая позволяет определить оптимальный радиус кривизны рабочей части иглы в зависимости от диаметра диска и глубины рыхления почвы.