Theoretical backgrounds for the bionic substantiation of the parameters of the ringcutting soil-cultivating roller working bodies | Теоретические предпосылки к бионическому обоснованию параметров рабочих органов кольчато-режущего почвообрабатывающего катка

Английский. Surface treatment with soil compaction is the most important technological operation that has a direct impact on the conditions of growth and development of the root system of plants, and, as a result, on the yield of cultivated field crops. The mechanical-bionic approach should be used to improve the efficiency of this process in the development of new forms and to substantiate parameters and modes of tillage equipment. It was effective in the development of design schemes and justification of the parameters of various agricultural machines. The result of such approach is the adaptation of the working organ, bringing it to the image of a living organism and giving it certain geometric shapes, dynamics of movement and properties of the living prototype. The methods of the General theory of systems, agricultural mechanics, continuum mechanics, integral and differential calculus are used. The initial data for reasoning the parameters are physic-mechanical properties of soils: expansion index of soils, shear modulus, coefficient of lateral expansion, and the coefficient of friction. The article substantiates the optimal shape of the working surface of the loosening elements of the ring-cutting roller. Theoretical dependences on the substantiation of the main design parameters of the roller are obtained. For the soil conditions of the Republic of Crimea their rational values are determined: a placement step of loosening elements S = 160 mm, the width of the contact of loosening element of the roller with the soil b = 45...50 mm, the amount of loosening elements Z = 12 pcs., the diameter of the loosening element D.= 48...54 mm, the height of the loosening element of the roller h = 42...46 mm. The kinematics of the interaction between loosening elements and soil is considered, and the dependence for determining the total traction resistance of the soil-cultivating ring-cutting roller is obtained.

Русский. Поверхностная обработка с прикатыванием почвы является важнейшей технологической операцией, оказывающей непосредственное влияние на условия роста и развития корневой системы растений, и, в конечном итоге, на урожайность возделываемых полевых культур. Для повышения эффективности этого процесса при разработке новых форм и обосновании параметров и режимов работы почвообрабатывающих устройств следует использовать механико-бионический подход, хорошо зарекомендовавший себя при разработке конструктивных схем и обосновании параметров различных с.-х. машин. Конечным результатом является адаптация рабочего органа, приведение его к подобию живого организма и придания ему определённых геометрических форм, динамики движения и свойств живого прототипа. При этом используются методы общей теории систем, земледельческой механики, механики сплошной среды, интегрального и дифференциального исчисления. Исходными данными для обоснования параметров являются физико-механические свойства почвы: деформационный показатель почвы, модуль сдвига, коэффициент бокового расширения, коэффициент трения. Обоснована оптимальная форма рабочей поверхности рыхлительных элементов кольчато-режущего катка. Получены теоретические зависимости по обоснованию основных конструктивных параметров катка. Определены их рациональные значения для почвенных условий Республики Крым: шаг расстановки рыхлительных элементов S = 160 мм, ширина контакта рыхлительного элемента катка с почвой b = 45…50 мм, количество рыхлительных элементов Z = 12 шт., диаметр рыхлительного элемента катка Dр.э. = 48…54 мм, высота рыхлительного элемента катка h = 42…46 мм. Рассмотрена кинематика процесса взаимодействия рыхлительных элементов с почвой и получена зависимость для определения полного тягового сопротивления почвообрабатывающего кольчато-режущего катка.