Наиболее энергозатратной операцией в сельскохозяйственном производстве является обработка почвы, на выполнение которой расходуется до 40% от суммарных затрат энергии. Использование в конструкции рабочих органов различных виброударных элементов позволяет обеспечить более интенсивное крошение почвы и меньшую энергоемкость процесса за счет переменного сопротивления почвы в соответствии с фазами ее деформации и разрушения. Объектом данного исследования является разработанная конструкция культиваторной лапы на виброударной подвеске. Предмет исследований - взаимосвязь конструктивных параметров и режимов работы предлагаемого устройства с качественными и энергетическими показателями работы. Особенностью разработанного рабочего органа культиватора является наличие C-образной упругой стойки, верхняя часть которой выполнена в виде цилиндрической пружины с полусферическими ударниками между витками. Возникающая в процессе работы данной конструкции вибрация стойки обеспечит периодическое соударение полусферических ударников, расположенных между витками пружины, и будет способствовать активизации процесса крошения почвы и самоочищению лапы. При обосновании параметров конструкции и режимов работы применялись методы теоретической и земледельческой механики, теории удара. Получены теоретические зависимости, связывающие жесткость виброударной пружины, амплитуду колебаний с режимами обработки почвы, ее физико-механическими свойствами, а также конструктивными параметрами рабочего органа. С увеличением числа пар ударников n рациональное значение амплитуды колебаний пружины снижается и при n = 6 составляет 8 мм. Экспериментальные исследования показали, что с увеличением количества пар ударников n наблюдается снижение энергоемкости обработки на 7…16%, при улучшении качественных показателей, находящихся в пределах погрешности опыта, и удовлетворяющих агротехническим требованиям. При этом наибольшее падение энергоемкости наблюдается при n = 6. Дальнейшее увеличение n нецелесообразно, поскольку разница между вариантами n = 6 и n = 8 не превышает 3%.
The most energy-consuming operation in agricultural production is the cultivation of the soil, which consumes up to 40% of the total energy expenditure. The use of various vibro-impact elements in the construction of working organs allows for more intensive crumbling of the soil and a lower energy intensity of the process due to variable soil resistance in accordance with the phases of its deformation and destruction. The object of our study is the developed design of a cultivator paw on a vibro-shock suspension. The subject of research is the relationship between the design parameters and operating modes of the proposed device with qualitative and energy performance indicators. A feature of the developed cultivator working body is the presence of a C-shaped elastic strut, the upper part of which is made in the form of a cylindrical spring with hemispherical strikers between the turns. The vibration of the column arising during the operation of this design will ensure periodic co-stressing of the hemispherical strikers located between the coils of the spring, and will contribute to the activation of the process of crumbling of the soil and self-cleaning of the paw. When justifying the design parameters and operating modes, methods of theoretical and agricultural mechanics, impact theory were applied. Theoretical relationships connecting the stiffness of a vibro-impact spring, the amplitude of oscillations with soil treatment regimes, its physico-mechanical properties, and also the design parameters of the working member are obtained. With an increase in the number of pairs of impactors n, the rational value of the amplitude of the oscillations of the spring decreases, and at n = 6 it is 8 mm. Experimental studies have shown that with an increase in the number of pairs of impactors n, the energy intensity of processing decreases by 7...16%, with the improvement of qualitative indicators within the experimental error and satisfying the agrotechnical requirements. At the same time, the greatest drop in energy intensity is observed at n = 6. A further increase in n is impractical, since the difference between the variants n = 6 and n = 8 does not exceed 3%.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.