vimjourСельскохозяйственные машины и технологииAgricultural Machinery and Technologies2073-7599Federal State Budgetary Scientific Institution «Federal Scientific Agroengineering Center VIM»10.22314/2073-7599-2023-17-3-67-72vimjour-530Research ArticleТЕХНИКА ДЛЯ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ И ПОСЕВАEQUIPMENT FOR TILLAGE AND SOWINGМетодика инженерного расчета рабочего органа для мелкой обработки почвыMethodology for engineering calculation of working bodies for shallow tillageКамбуловС. И.KambulovS. I.

Сергей Иванович Камбулов, доктор технических наук, доцент, главный научный сотрудник

г. Зерноград

г. Ростов-на-Дону

Sergey I. Kambulov, Dr.Sc.(Eng.), associate professor, chief researcher

Zernograd

Rostov-on-Don

kambulov.s@mail.ruПархоменкоГ. Г.ParkhomenkoG. G.

Галина Геннадьевна Пархоменко, кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник

г. Зерноград

Galina G. Parkhomenko, Ph.D.(Eng.), leading researcher

Zernograd

parkhomenko.galya@yandex.ruБабенкоО. С.BabenkoO. S.

Ольга Сергеевна Бабенко, ассистент

г. Зерноград

Olga S. Babenko, assistant

Rostov-on-Don

lelyababenko.90@mail.ruБелоусовС. В.BelousovS. V.

Сергей Витальевич Белоусов, кандидат технических наук, младший научный сотрудник

г. Зерноград

г. Краснодар

Sergey V. Belousov, Ph.D.(Eng.), junior researcher

Zernograd

Krasnodar

sergey_belousov_87@mail.ruАграрный научный центр «Донской»; Донской государственный технический университетРоссияAgricultural Research Center «Donskoy»; Don State Technical UniversityRussian FederationАграрный научный центр «Донской»РоссияAgricultural Research Center «Donskoy»Russian FederationДонской государственный технический университетРоссияDon State Technical UniversityRussian FederationАграрный научный центр «Донской»; Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. ТрубилинаРоссияAgricultural Research Center «Donskoy»; Kuban State Agrarian University named after I.T. TrubilinRussian Federation2023200920231736772Copyright © Камбулов С.И., Пархоменко Г.Г., Бабенко О.С., Белоусов С.В., 20232023Камбулов С.И., Пархоменко Г.Г., Бабенко О.С., Белоусов С.В.Kambulov S.I., Parkhomenko G.G., Babenko O.S., Belousov S.V.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vimsmit.com/jour/article/view/530

Отметили, что параметры и режимы функционирования рабочего органа должны определяться комплексно с использованием согласованных между собой зависимостей. (Цель исследования) Разработать методику инженерного расчета параметров и режимов функционирования нового рабочего органа для мелкой обработки почвы с требуемыми показателями технологического процесса и с учетом свойств почвы. (Материалы и методы) Составлена схема силового взаимодействия. В результате анализа силового взаимодействия установили связь параметров рабочего органа с физико-механическими свойствами почвы. Получена зависимость параметров рабочего органа (угла крошения) с режимом действия агрегата (скоростью). (Результаты и обсуждение) Использованы представляющие научную новизну зависимости параметров и режимов функционирования культиватора от физико-механических свойств почвы и показателей технологического процесса. Для мелкой обработки почвы предложен рабочий орган с криволинейными поверхностями повышенной обтекаемости. Представлены варианты одноярусного и многоярусного расположения рабочих органов, определения их ширины для требуемой ширины захвата культиватора. (Выводы) Предложена методика инженерного расчета, в соответствии с которой установлены параметры и режимы функционирования орудия: угол крошения 15 градусов, длина 30 сантиметров, ширина 45 сантиметров, угол раствора 75-110 градусов, угол подъема 10 градусов при глубине 6-16 сантиметров и скорости движения агрегата до 14 километров в час. Технологический процесс характеризуется крошением почвы с характерным размером комка до 25 миллиметров, тяговым сопротивлением до 3,7 килоньютона.

This study emphasizes the need for a comprehensive determination of parameters and operational modes of the working body, employing mutually agreed dependencies. (Research purpose) The research aims to develop a methodology for calculating parameters and operational modes for a novel shallow tillage working body, considering the required technological process indicators and soil properties. (Materials and methods) A force interaction diagram has been constructed, enabling the establishment of a relationship between working body parameters and soil physical and mechanical properties. This analysis yields a correlation between the working body parameters (crumbling angle) and unit operation mode (speed). (Results and discussion) The innovative aspect lies in utilizing the relationships linking the cultivator parameters and operational modes with the soil properties and process indicators. For shallow tillage, a working body with curved surfaces and increased streamlining is proposed. Various single-tier and multi-tier configurations, along with corresponding working body widths aligned with cultivator width, are presented. (Conclusions) The paper introduces an engineering calculation method, determining the following working tool parameters: the crumbling angle of 15 degrees, the length of 30 centimeters, the width of 45 centimeters, the opening angle of 75-110 degree, the elevation angle of 10 degrees at the depths of 6-16 centimeters, and the speed of up to 14 kilometers per hour. The technological process involves soil crumbling resulting in a characteristic clod size of up to 25 millimeters, and tractive resistance reaching up to 3.7 kilonewtons.

мелкая обработка почвыинженерный расчетрабочий органтехнологический процесс работыэнергетические показателимодернизацияshallow tillageengineering calculationworking bodytechnological processenergy indicatorsmodernizationReferencesБабицкий Л.Ф., Соболевский И.В. Бионическое обоснование конструкции упругих рабочих органов культиватора-плоскореза // Известия сельскохозяйственной науки Тавриды. 2016. N6(169). С. 50-59.Babitskiy L.F., Sobolevsky I.V. Bionicheskoe obosnovanie konstruktsii uprugikh rabochikh organov kul'tivatora-ploskoreza [Bionic design justification of resilient working bodies of the flat cut cultivator]. Izvestiya sel'skokhozyaystvennoy nauki Tavridy. 2016. N6(169). 50-59 (In Russian).Бабицкий Л.Ф., Москалевич В.Ю., Соболевский И.В. Развитие бионического направления в земледельческой механике // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2017. N4(59). С. 68-74.Babitskiy L.F., Moskalevich V.Yu., Sobolevskiy I.V. Razvitie bionicheskogo napravleniya v zemledel'cheskoy mekhanike [The development of bionic trends in agricultural mechanics]. Agrarnaya nauka Evro-Severo-Vostoka. 2017. N4(59). 68-74 (In Russian).Федоренко В.Ф., Киреев И.М., Марченко В.О. Исследование методов и технических средств для измерения глубины обработки почвы при испытаниях почвообрабатывающих машин // Техника и оборудование для села. 2019. N5(263). С. 12-17.Fedorenko V.F., Kireev I.M., Marchenko V.O. Issledovanie metodov i tekhnicheskikh sredstv dlya izmereniya glubiny obrabotki pochvy pri ispytaniyakh pochvoobrabatyvayushchikh mashin [Research of methods and technical means for measuring the tillage depth when testing tillage machines]. Tekhnika i oborudovanie dlya sela. 2019. N5(263). 12-17 (In Russian).Пархоменко Г.Г., Пархоменко С.Г. Силовой анализ механизмов перемещения рабочих органов почвообрабатывающих машин по заданной траектории // Тракторы и сельхозмашины. 2018. N1. С. 47-54.Parkhomenko G.G., Parkhomenko S.G. Silovoy analiz mekhanizmov peremeshcheniya rabochikh organov pochvoobrabatyvayushchikh mashin po zadannoy traektorii [Force analysis of mechanism of tillage machines working elements following a specified path]. Traktory i sel'khozmashiny. 2018. N1. 47-54 (In Russian).Пархоменко С.Г., Пархоменко Г.Г. Метод структурного моделирования систем автоматического регулирования эксплуатационных режимов работы почвообрабатывающих агрегатов // Труды ГОСНИТИ. 2017. Т. 126. С. 55-61.Parkhomenko G.G., Parkhomenko S.G. Metod strukturnogo modelirovaniya sistem avtomaticheskogo regulirovaniya ekspluatatsionnykh rezhimov raboty pochvoobrabatyvayushchikh agregatov [Method of structural modeling of automatic control systems for operating modes of soil-cultivating units]. Trudy GOSNITI. 2017. Vol. 126. 55-61 (In Russian).Пархоменко С.Г., Пархоменко Г.Г. Экспериментальное исследование характеристик тракторных пневматических шин // Тракторы и сельхозмашины. 2017. N11. С. 40-48.Parkhomenko G.G., Parkhomenko S.G. Eksperimental'noe issledovanie kharakteristik traktornykh pnevmaticheskikh shin [Experimental study of the tractor pneumatic tire characteristics]. Traktory i sel'khozmashiny. 2017. N11. 40-48 (In Russian).Amin M., Khan M.J., Jan M.T., et al. Effect of different tillage practices on soil physical properties under wheat in semi-arid environment. Soil and Environment. 2014. Vol. 33. Iss. 1. 33-37.Amin M., Khan M.J., Jan M.T., et al. Effect of different tillage practices on soil physical properties under wheat in semi-arid environment. Soil and Environment. 2014. Vol. 33. N1. 33-37 (In English).Mairghanya M., Yahyaa A., Adamb N.M., et al. Rotary tillage effects on some selected physical properties of fine textured soil in wetland rice cultivation in Malaysia. Soil and Tillage Research. 2019. Vol. 194.Mairghanya M., Yahyaa A., Adamb N.M., et al. Rotary tillage effects on some selected physical properties of fine textured soil in wetland rice cultivation in Malaysia. Soil and Tillage Research. 2019. Vol. 194 (In English).Савельев Ю.А., Кухарев О.Н., Ларюшин Н.П. и др. Снижение потерь почвенной влаги на испарение // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2018. Т. 12. N1. С. 42-47.Savel'ev Yu.A., Kuharev O.N., Laryushin N.P., et al. Snizhenie poter' pochvennoy vlagi na isparenie [Soil moisture loss reduction owing to evaporation]. Sel'skokhozyaystvennye mashiny i tekhnologii. 2018. Vol. 12. N1. 42-47 (In Russian).Мударисов С.Г., Султанов Ш.М. Обоснование рабочей поверхности стрельчатой лапы с изменяемыми параметрами // Достижения науки и техники АПК. 2006. N8. С. 35-36.Mudarisov S.G., Sultanov Sh.M. Obosnovanie rabochey poverkhnosti strel'chatoy lapy s izmenyaemymi parametrami [Justification of the working surface of the lancet paw with variable parameters]. Dostizheniya nauki i tekhniki APK. 2006. N8. 35-36 (In Russian).Припоров Е.В., Припоров И.Е., Самурганов Г.Е. Сравнительный анализ культиваторов для предпосевной обработки почвы // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2020. N1(81). С. 77-81.Priporov E.V., Priporov I.E., Samurganov G.E. Sravnitel'nyy analiz kul'tivatorov dlya predposevnoy obrabotki pochvy [Comparative analysis of cultivators for preseeding soil treatment]. Proceedings of the Orenburg State Agrarian University. 2020. N1(81). 77-81 (In Russian).Руденко Н.Е., Ляхов А.П. Ресурсосберегающий модульный паровой культиватор // Известия Горского государственного аграрного университета. 2009. Т. 46. N2. С. 93-96.Rudenko N.E., Lyakhov A.P. Resursosberegayushchiy modul'nyy parovoy kul'tivator [Resource-saving modular steam cultivator]. Proceedings of the Gorsky State Agrarian University. 2009. Vol. 46. N2. 93-96 (In Russian).Wang M., Fu Z.L., Zheng Z.Q., et al. Effect of Performance of Soil Cultivator with Different Surface Textures of Shovel Wing. Agriculture. 2021. 11. 1039.Wang M., Fu Z.L., Zheng Z.Q., et al. Effect of Performance of Soil Cultivator with Different Surface Textures of Shovel Wing. Agriculture. 2021. 11. 1039 (In English).Старовойтов С.И., Гринь А.М., Лебедев Д.Е. Об углах универсальной стрельчатой лапы // Вестник Брянской государственной сельскохозяйственной академии. 2016. N3(55). С. 76-82.Starovoytov S.I., Grin’ A.M., Lebedev D.E. Ob uglakh universal'noy strel'chatoy lapy [Angles of the center hoe]. Vestnik Bryanskoy gosudarstvennoy sel'skokhozyaystvennoy akademii. 2016. N3(55). 76-82 (In Russian).Белоусов С.В. Лемешный плуг с дополнительными дисковыми рабочими органами // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. 2016. N115 (01). С. 783-797.Belousov S.V. Lemeshnyy plug s dopolnitel'nymi diskovymi rabochimi organami [Ploughshare plow with additional disk working bodies]. Politematicheskiy setevoy elektronnyy nauchnyy zhurnal KubGAU. 2016. N115(01). 783-797 (In Russian).Mudarisov S.G., Mudarisov I.I., Lobachevsky Ya.P., et al. Modeling the technological process of tillage. Soil and Tillage Research. 2019. Vol. 190. 70-77.Mudarisov S.G., Mudarisov I.I., Lobachevsky Ya.P., et al. Modeling the technological process of tillage. Soil and Tillage Research. 2019. Vol. 190. 70-77 (In English).Rakhimov Z.S., Mudarisov S.G., Gabitov I.I., et al. Mathematical description of the mechanical erosion process in sloping fields. Journal of Engineering and Applied Sciences. 2018. Vol. 13. N S8. 6505-6511.Rakhimov Z.S., Mudarisov S.G., Gabitov I.I., et al. Mathematical description of the mechanical erosion process in sloping fields. Journal of Engineering and Applied Sciences. 2018. Vol. 13. N S8. 6505-6511 (In English).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.