ROLLERS OF DIFFERENT CONSTRUCTIONS. ENGINEERING ANALYSIS | КАТКИ РАЗНЫХ КОНСТРУКЦИЙ. ИНЖЕНЕРНЫЙ АНАЛИЗ | КОТКИ РІЗНИХ КОНСТРУКЦІЙ. ІНЖЕНЕРНИЙ АНАЛІЗ

English. Comparative field tests of similar in design ring-spur and gear-spur rollers for soil rolling provide their developers and users with information on the understanding of the design and technological features.The Goal of research – engineering analysis of structures of ring-spur and gear-spur rollers according to the criteria of weight, shape of working surfaces, soil pressure, completeness of compaction, penetrating ability in the range of depth of pre-sowing and surface tillage.Methods and Materials. Engineering analysis involved the study of three types of rollers. The research hypothesis assumed that the combination of weight characteristics of rollers and their geometric shapes of working surfaces in contact with the soil, in statics will provide the inherent properties of each cat (the first stage of research), which will potentially focus on choosing the most acceptable criteria for comparing functional features of rollers. necessary for field research in dynamics (the second stage of research).According to the criteria of static research were selected: penetrating ability (1); soil pressure (2); completeness of compaction of the area (3); direction of clamping forces (4); features of working surfaces (5); the nature of the mounting of solid disks on the shaft (6). Methodologically, the first three criteria required special adaptations (capacities) with the ability to change the height of the soil layer in the range of depths of pre-sowing and sowing tillage. Other criteria were supposed to be carried out by organoleptic evaluation.The study was supposed to be carried out on soil characteristic of the Forest-Steppe zone and homogeneous in fractional composition, to exclude the influence of soil inclusions of different sizes. Evaluation of soil characteristics was performed by thermostatic-weight method, according to the generally accepted method of «cutting ring» [Kaczynski, 1947] with a cylinder volume of 100 cm3.To determine the area of one elementary working surface of the annular disk, the application of a marking grid on its imprint on the surface left in the soil layers hmin, hmid, hmax was used. When determining the pressure on the soil, depending on the height of the treated layer, the marking grid was superimposed on the imprint of several areas of elementary working surfaces, which were fixed on the chord of immersion in the soil of the annular segment.Statistical analysis of experimental data was performed by the method of analysis of variance according to [Dospekhov, 1985] and interpreted by standard computer programs Excel and graphs.Results. According to the physical characteristics (weight and geometric parameters) of the roller combines the proximity of the diameter of the disks, the width of the working surfaces on the edge of the generator, the presence of spurs. The difference lies in the dimensional characteristics that fall on the width of the grip, the presence of aggressive protruding shapes (teeth) in the gear-spur structure.Each roller has an individual layout of elementary work surfaces. This allowed the conditional marking of rollers as «classic», «modernized» and «specialized». The working surfaces of the classic and specialized rollers provide vertical and lateral action of the clamping forces, while the modernized forms them in the vertical direction. These forces for each of the rollers are derived from the orientation of the working surfaces of different configurations (flat narrow, flat wide; a combination of point-focused with trapezoidal). In addition, work surfaces can have a one- or two-level sequence of contact with the soil at a variable depth.It is established that the nature of the attachment of adjacent disks on the shaft can be rigid or movable.Definitions of concepts and their estimation on indicators of pressure, completeness of consolidation, penetrating ability are resulted.Conclusions. According to the indicators of engineering analysis, each of the three rollers is predicted to have its inherent dominant feature for the most effective use in milling, pre-sowing and post-sowing tillage operations.It is determined that the most acceptable criteria for further research in the dynamics of variable speed should be the intensity of crushing lumps, the degree of soil compaction, the intensity of soil compaction, sticking of the working surface of the roller in high humidity, self-cleaning ability.The criteria of further research in dynamics are determined.

Russian. Сравнительные полевые испытания близких по конструкции кольчато-шпоровых и зубчато-шпоровых катков для прикатывания почвы обеспечивают их разработчиков и потребителей информацией относительно понимания конструкции и технологических особенностей.Цель исследований – инженерный анализ конструкций кольчато-шпоровых и зубчато-шпоровых катков по критериям веса, формы рабочих поверхностей, давления на почву, полноты уплотнения, проникающей способности в диапазоне глубины предпосевной и поверхностной обработок почвы.Методы и материалы. Инженерный анализ предусматривал исследования трех типов катков. Гипотеза исследования предусматривала, что сочетание характеристик веса катков и их геометрических форм рабочих поверхностей, контактирующих с почвой, в статике обеспечат присущие им свойства отдельно для каждого катка (первый этап исследований), что позволит потенциально сориентироваться на выборе наиболее приемлемых критериев для сравнения функциональных особенностей катков, необходимых для полевых исследований в динамике (второй этап исследований).В качестве критериев статического исследования были выбраны: проникающая способность (1); давление на почву (2); полнота уплотнения площади (3); направление действия прижимных усилий (4); особенности рабочих поверхностей (5); характер крепления сплошных дисков на валу (6). Методологически первые три критерия требовали специальных приспособлений (емкостей) с возможностью изменения высоты почвенного слоя в диапазоне глубин предпосевной и послепосевной обработок почвы. Другие критерии предполагалось проводить органолептическим оцениванием.Исследования предполагалось проводить на почве, характерной для зоны Лесостепи и однородной по фракционному составу, для исключения влияния почвенных включений разного размера. Оценивание характеристик почвы проводилось термостатно-весовым методом, по общепринятой методике «режущего кольца» [Качинский, 1947] с объемом цилиндра 100 см3.Для определения площади одной элементарной рабочей поверхности кольчатого диска использовали наложения разметочной сетки на его оттиск на поверхности, оставленный в слоях почвы hмин, hсред, hмакс. При определении давления на грунт, в зависимости от высоты обработанного слоя, разметочная сетка накладывалась на оттиски от нескольких площадей элементарных рабочих поверхностей, которые фиксировались по хорде погружения в почву кольчатого сегмента.Статистический анализ экспериментальных данных осуществляли методом дисперсионного анализа по [Доспехов, 1985] и интерпретировали стандартными компьютерными программами Excel и графиками.Результаты. По физическим характеристикам (вес и геометрические параметры) катки сочетаются близостью диаметра дисков, ширины рабочих поверхностей по кромке образующей, наличием шпор. Отличие заключается в размерных характеристиках, которые приходятся на ширину захвата, наличии агрессивных выступающих форм (зубов) в зубчато-шпоровой конструкции.Каждый каток имеет индивидуальную компоновку элементарных рабочих поверхностей. Это позволило провести условную маркировку катков как «классический», «модернизированный» и «специализированный». При этом рабочие поверхности классического и специализированного катков обеспечивают вертикальное и боковое действие прижимных усилий, в то время как модернизированный формирует их в вертикальном направлении. Эти усилия для каждого из катков являются производной особенностей ориентации рабочих поверхностей различной конфигурации (плоские узкие, плоские широкие, сочетание точечно-сфокусированных с трапециевидными). К тому же рабочие поверхности могут иметь одно- или двухуровневую последовательность контакта с почвой при переменной ее глубине.Установлено, что характер крепления смежных дисков на валу может быть жестким или подвижным.Приведены определения понятий и их оценивание по показателям давления, полноты уплотнения, проникающей способности.Выводы. По показателям инженерного анализа каждому из трех катков спрогнозировано присущую ему доминирующую особенность для наиболее эффективного применения на дроблении крупных комков, предпосевной и послепосевной операциях обработки.Определено, что наиболее приемлемыми критериями дальнейших исследований в динамике переменной скорости движения должны выступать интенсивность дробления комков, степень уплотнения почвы, интенсивность уплотнения дна, залипание рабочей поверхности катка в условиях повышенной влажности, способность к самоочищению.Определены критерии дальнейших исследований в динамике.

Ukrainian. Порівняльні польові випробування близьких за конструкцією кільчасто-шпорових і зубчато-шпорових котків для прикочування ґрунту забезпечують їхніх розробників і користувачів інформацією щодо розуміння конструкції та технологічних особливостей.Мета досліджень – інженерний аналіз конструкцій кілчасто-шпорових і зубчато-шпорових котків за критеріями ваги, форми робочих поверхонь, тиску на ґрунт, повноти ущільнення, проникної здатності в діапазоні глибини передпосівного і поверхневого обробітків ґрунту.Методи і матеріли. Інженерний аналіз передбачав дослідження трьох типів котків. Гіпотеза досліджень передбачала, що поєднання характеристик ваги котків і їхніх геометричних форм робочих поверхонь, які контактують з ґрунтом у статиці, забезпечать притаманні властивості окремо кожному котку (перший етап досліджень), що потенційно зорієнтує на вибір найбільш прийнятних критеріїв для порівняння функційних особливостей котків, необхідних для польових досліджень у динаміці (другий етап досліджень).За критерії статичного дослідження були обрані: проникна здатність (1); тиск на ґрунт (2); повнота ущільнення площі (3); напрямок дії притискних зусиль (4); особливості робочих поверхонь (5); характер кріплення суцільних дисків на валу (6). Методологічно перші три критерії вимагали спеціальних пристосувань з можливістю зміни висоти ґрунтового шару в діапазоні глибин передпосівного і посівного обробітків ґрунту. Інші критерії передбачалося проводити органолептичним  оцінюванням.Дослідження передбачалося проводити на ґрунті, характерному для зони Лісостепу і однорідному за фракційним складом, для усунення впливу ґрунтових включень різного розміру. Оцінювання характеристик ґрунту проводилося термостатно-ваговим методом, за загальноприйнятою методикою «різального кільця» [Качинский, 1947] з об’ємом циліндра 100 см3.Для визначення площі однієї елементарної робочої поверхні кільчатого диска використовували накладання розмічальної сітки на його відбиток на поверхні, залишений у шарах ґрунту hmin, hсер, hmax. Визначаючи тиск на ґрунт, залежно від висоти обробленого шару, розмічальну сітку накладали на відбитки від декількох площ елементарних робочих поверхонь, які фіксувалися по хорді занурення в ґрунт кільчастого сегмента.Експериментальні дані обробляли методом дисперсійного аналізу за [Доспехов, 1985] та інтерпретували стандартними комп’ютерними програмами Excel і графіками.Результати. За фізичними характеристиками (вага і геометричні параметри) котки поєднує близькість діаметра дисків, ширини робочих поверхонь по крайці твірної, наявність шпор. Відмінність полягає в розмірних характеристиках, які припадають на ширину захвату, наявність агресивних форм (зубів), які видаються, в зубчато-шпоровій конструкції. Кожен коток має індивідуальне компонування елементарних робочих поверхонь. Це дало змогу провести умовне маркування котків як «класичний», «модернізований» та «спеціалізований». Робочі поверхні класичного і спеціалізованого котків забезпечують вертикальну і бічну дію притискних зусиль, тоді як модернізований формує їх у вертикальному напрямку. Ці зусилля для кожного з котків є похідною особливостей орієнтації робочих поверхонь різної конфігурації (плоскі вузькі, плоскі широкі; поєднання точково-сфокусованих з трапецієвидними). До того ж робочі поверхні можуть мати одно- або дворівневу послідовність контакту з ґрунтом за його змінної глибини. Встановлено, що характер кріплення суміжних дисків на валу може бути жорсткий або рухомий. Наведено визначення понять і їх оцінювання за показниками тиску, повноти ущільнення, проникної здатності.Висновки. За показниками інженерного аналізу кожному з трьох котків передбачено притаманну йому переважну особливість для найбільш ефективного застосування на подрібнюванні грудок, передпосівній та післяпосівній операціях обробітку ґрунту. Визначено, що найбільш прийнятними критеріями подальших досліджень у динаміці змінної швидкості руху мають виступати інтенсивність подрібнення грудок, ступінь ущільнення ґрунту, інтенсивність ущільнення дна, залипання робочої поверхні котка в умовах підвищеної вологості, здатність до самоочищення. Визначено критерії подальших досліджень у динаміці.