Теоретические предпосылки к бионическому обоснованию параметров рабочих органов стерневого культиватора

В южных регионах России наибольшее распространение получила минимальная технология возделывания зерновых культур в варианте раздельного сева. В связи с этим возникла необходимость в создании эффективных рабочих органов стерневого культиватора с принципиально новыми ресурсосберегающими способами воздействия на обрабатываемую среду и отвечающих требованиям современных прогрессивных технологий. Совершенствование форм поверхностей рабочих органов культиваторов проводилось с учетом механико-бионического подхода. Основные параметры зубчатой режущей поверхности определили методом бионических сравнений, выбрав в качестве бионического прототипа жука-скарабея. Использование зубчатой формы поверхности режущей кромки согласуется с бионическим принципом многоконтактного воздействия и приводит к тому, что вершины зубьев становятся концентраторами напряжений и при значительно меньшем усилии вдавливания вызывают процессы разрушения почвы, что обеспечивает снижение затрат энергии на подрезание пласта почвы. Оптимальная криволинейная форма рабочей поверхности, выполненная в виде логарифмической спирали, характеризуется неизменным значением угла между нормалью и радиус-вектором, и величина этого угла, равная углу внутреннего трения почвы φ2, будет обеспечивать скольжение почвы и растительных остатков с минимальной энергоемкостью. Аналитически обоснованы количество (n = 4), высота (h = 5…7 мм) и шаг расстановки зубьев (S = 10…12 мм) носка долота стерневого культиватора. Предлагается форма профиля рабочей поверхности долота стерневого культиватора в виде логарифмической спирали с переменным углом крошения. Экспериментальные исследования проводили в период с сентября по октябрь 2018 г. в почвенном канале научно-исследовательской лаборатории бионической агроинженерии кафедры механизации и технического сервиса в АПК. Они показали снижение тягового сопротивления предложенного рабочего органа стерневого культиватора на 16,5% в сравнении с тяговым сопротивлением серийного образца.

рыхление почвы, биологический прототип, жук-скарабей, параметры, мощность, тяговое сопротивление

1. Шапорев А.Н., Трубилин Е.И. Обзор конструкций серийных культиваторов для стерневой об-работки почвы. Научное обеспечение агропромышленного комплекса: сб. статей по материалам Х Всеросс. конф. молодых ученых, посвящ. 120-летию И.С. Косенко. 2017. С. 654-655. Режим доступа: https://elib- rary.ru/item.asp?id=29131296.

2. Маслов Г.Г., Юдина Е.М., Журий И.А. Эффективность поверхностной обработки почвы стерневым многофункциональным культиватором. Тракторы и сельхозмашины. 2018;(3):7-11.

3. Бекетов В.Г. Повышение урожайности яровой пшеницы с применением ресурсосберегающей сеялки-культиватора точного высева. Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2013;(5):122-125. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=19012049.

4. Бабицкий Л.Ф., Москалевич В.Ю., Соболевский И.В. Развитие бионического направления в земле-дельческой механике. Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2017;(4):68-74. Режим доступа: https://elibra- ry.ru/ item.asp?id=29739684.

5. Пикмуллин Г.В., Булгариев Г.Г. Методика проектирования формы рабочего органа культиватора для предпосевной обработки почвы. Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2011;6(1):107-109. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=15618929.

6. Бабицкий Л.Ф., Соболевский И.В., Яланузян А.А. Обоснование параметров стерневого культивато-ра по бионическому подобию. Дни науки крымского федерального университета им. В. И. Вернадского: сб. тр. III научной конф. профессорско-преподавательского состава, аспирантов, студентов и молодых ученых. Симферополь: Крымский ФУ, 2018. С. 117-119. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=32599667.

7. Jianqiao L., Yunpeng Y., Benard C., Xuejiao W., Zhaoliang W., Meng Z. Bionic Design for Reducing Ad-hesive Resistance of the Ridger Inspired by a Boar’s Head. Applied Bionics and Biomechanics. 2017. Article ID 8315972, 10 p. 2017. DOI: https://doi.org/10.1155/2017/8315972.

8. Liu R., Yao J.H., Zhang Q.L., Collier R. Sliding wear and solid-particle erosion resistance of a novel high- tungsten Stellite alloy. Wear. 322-323 (2015) 41-50.

9. Слободян С.М., Романишин А.Е., Романишина С.А. Скольжение почвы по режущему элементу ра-бочего органа. Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2014;(7):146-153. Режим дос-тупа: https://elibrary.ru/item.asp?id=21812965.

10. Сыромятников Ю.Н. Повышение эффективности технологического процесса движения почвы по лемеху почвообрабатывающей рыхлительно-сепарирующей машины. Сельское хозяйство. 2017;(1): 48-55. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=28880486.

11. Chirende B, Li J Q, Wen L G, et al. Effects of bionic non-smooth surface on reducing soil resistance to disc ploughing. Sci China Tech Sci. 2010(53): 2960-2965. DOI: 10.m07/s11431-010-4128-8.

12. Шовкопляс А.В. Теоретическое обоснование формы рабочего органа. Инновации в сельском хозяй-стве. 2015;(4):90-96. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=25379969.

13. Бабицкий Л.Ф., Соболевский И.В., Яланузян А.А. Рабочий орган стерневого культиватора: пат. на полезную модель № 173203 Рос. Федерация. № 2017107589; заявл. 07.03.2017; опубл. 16.08.2017. Бюл. № 23. 8 с. Режим доступа: http://www1.fips.ru/fips_servl/fips_servlet?DB=RUPM&rn=1872&DocNumber=173203&Type File=html.

14. Сравнительные испытания сельскохозяйственной техники: науч. издание. Под общ. ред. В.М. Про-нина. М.: ФГБНУ «Росинформагротех», 2013. 416 с.