Investigation of the basic laws of cutting root crop tops | Исследование основных закономерностей резания ботвы корнеплодов

English. There were studied the basic laws of cutting some plant materials, the knowledge of which will justify the rational parameters of a small unit for mechanization of removing the root crop tops. The study was carried out experimentally on a computerized dynamometric unit, according to a non-compositional plan of the second order, using the most common types of root crops in cultivation in small holdings: table carrots and radishes. The value of the specific resistance of cutting tops was taken as an optimization parameter. The study has shown that such factors as the blade incidence angle to the cutting direction, the blade width and the blade speed at the beginning of cutting are crucial and significantly affect the energy consumption of the top removal process. The most significant parameter is the blade width, the degree of influence of which is 2.2–18.2 times greater than the degree of influence of the other two factors. On average, a decrease in the blade width from 0.5 to 0.1 mm leads to a 3–5-fold decrease in the specific cutting force of the top, which confirms the prospects of using ultra-thin replaceable blades instead of a durable wide-faceted blade in the design of the plant-top removing machines. It was also found that at a blade speed of about 0.2 m/s and its blunted blade (b is about 0.5 mm), the tops are not cut, but crumpled or (in some cases) deflected by the knife (the thickness of the cutting edge of the knife b is about 0.5 mm). The following rational parameters and operating modes of a small unit for mechanizing the root crops tops removal were determined: the blade incidence angle to the cutting direction is from 30 to 45 deg.; the blade width is about 0.1 mm; cutting speed is about 0.33 m/s.

Russian. Изучали основные закономерности резания некоторых растительных материалов, знание которых позволит обосновать рациональные параметры малой установки для механизации удаления ботвы корнеплодов. Исследование проводилось экспериментально на компьютеризированной динамометрической установке, по некомпозиционному плану второго порядка, с использованием наиболее распространенных при возделывании в подсобных хозяйствах видов корнеплодов: столовой моркови и редиса. В качестве параметра оптимизации принималось значение удельного сопротивления резанию ботвы. Исследование показало, что такие факторы, как угол ориентации кромки ножа к направлению резания, толщина режущей кромки и скорость ножа в момент начала резания, значимы и существенно влияют на энергоемкость процесса удаления ботвы. Наиболее значимым параметром является толщина лезвия ножа, степень влияния которой в 2,2–18,2 раза больше степени влияния двух остальных факторов. В среднем уменьшение толщины лезвия ножа с 0,5 до 0,1 мм ведет к снижению величины удельного усилия резания ботвы в 3–5 раз, что подтверждает перспективность использования в конструкции ботвоудаляющей машины ультратонких сменных лезвий вместо долговечного широкогранного ножа. Также было установлено, что при скорости движения ножа около 0,2 м/с и его затупленном лезвии (толщине режущей кромки ножа b около 0,5 мм) ботва не перерезается, а сминается или (в отдельных случаях) отклоняется ножом. Определены следующие рациональные параметры и режимы работы малой установки для механизации удаления ботвы корнеплодов: угол ориентации режущей кромки ножа к направлению резания – от 30 до 45 градусов; толщина его режущей кромки – около 0,1 мм; скорость резания – около 0,33 м/с.