Ю.Ф. Казаков

Чувашская государственная сельскохозяйственная академия, 428003, Чебоксары, Российская Федерация

винтовые рабочие элементы; обоснование параметров; почвенные фрезы; угол обхвата пласта; удельные энергетические затраты

Наряду с неоспоримыми достоинствами ротационных почвообрабатывающих рабочих органов им присущ и ряд недостатков, основным из которых являются высокие удельные энергозатраты. В статье рассмотрены конструкционно-технологические направления уменьшения энергетических затрат почвенных фрез путем оснащения их винтовыми рабочими элементами переменной кривизны. Вогнутая форма поверхности рабочего элемента по ходу пласта превращается  в выпуклую. При этом  сжатие стружки в продольном направлении (вдоль параллели)  сочетается с растяжением в поперечном направлении (вдоль меридиана). Предложено рабочую поверхность неплоской лопасти формировать за счет непрерывного изменения угла наклона производящей, а также аксиальных шагов направляющих  винтовых линий. В качестве производящей  использован отрезок плоской кривой. Поверхность лопасти условно разделена  на участки, отличающиеся характером воздействия на почву. Закономерность изменения кривизны поверхностей на этих секторах определяется функциональным назначением рабочих органов. Вдоль основного  лезвия эллиптической квадрантной лопасти  выделены участки врезания, крошения, рыхления, а вдоль радиального лезвия стойки – полосы подрезания и отрыва стружки со дна борозды, предназначенные преимущественно  для поворота стружки, а также транспортировки  разрыхленной почвы. Дано обоснование углов обхвата стружки, скорости и направления изменения радиального и аксиального шагов соосных винтовых линий. Представлены графики изменения винтовых параметров винтовых линий, полученных сечением винтовой поверхности лопасти круговыми соосными цилиндрами разных диаметров. Они применяются для конструирования почвообрабатывающих рабочих органов с учетом их целевого назначения: для сплошной обработки почвы, при этом  вынос почвы из борозды ограничен, для нарезания борозд, в частности, используемого в качестве активного предплужника, для вскрытия борозды  сеялок прямого посева, в качестве рабочего органа для нарезания гребней и междурядной обработки. Для характерных участков поверхности лопасти приведены следы пересечения плоскостями, перпендикулярными плоскости вращения малой полуоси. Утверждается, что оснащение ротационных почвообрабатывающих рабочих органов элементами в виде винтовых поверхностей с переменным шагом способствует расширению их функциональных  возможностей. Это позволило снизить энергозатраты при нарезке гребней для посадки картофеля и при окучивании на 17-20 % по сравнению с орудием с пассивными дисковыми окучниками.

Along with the indisputable advantages of rotary tillage working bodies inherent some disadvantages, the main of them is the high specific energy consumption. The article considers structural and technological trends of energy consumption of  decrease soil milling cutters by equipping them with screw working elements of variable curvature. The concave shape of the surface of the working element in the course of formation passes into the convex. The compression chip in the longitudinal direction (along the parallel) combined with the stretching in the transverse direction (along the Meridian). The proposed working surface of non-planar blades to form due to a continuous change in the tilt angle which produces, as well as axial steps of the guide screw lines. As producing used a segment of a plane curve. The surface of the blade is divided into sections of differing impact on the soil. The regularity of change of curvature of the surfaces in these sectors is determined by the functional purpose of the working bodies. Along the main blade of elliptic quadrant of the blade the lots of cutting, chopping, loosening, and along the radial blade rack – strip cutting and separation of the chips from the bottom of the sulcus, mainly to rotate the chips, as well as the transport of loosened soil. The substantiation of the corners of the circumference of the chip, the speed and direction of change of the radial and axial steps coaxial helix is given. Graphs of changes of the helical parameters helical lines derived from a cross section of a screw surface of a blade of a circular coaxial cylinders of different diameters were obtained. They are used for constructing the working bodies based on their designated purpose: for the continuous processing of the soil, the outflow of the soil from the furrow is restricted to the furrows, in particular, as the active Coulter, furrow opener seed drills for direct seeding; working body for cutting the ridges and inter-row cultivation. For typical sections of the blade shows traces of intersection of planes perpendicular to the rotation plane minor radius. It is alleged that the vehicle rotational soil-cultivating working bodies by working elements in the form of spiral surfaces with variable pitch contributes to the expansion of their functionality. It is possible to reduce the energy consumption during the cutting ridges for planting potatoes and hilling on 17...20% in comparison with an instrument with a passive disk Hillers.

1. Ветохин, В. И. Обоснование формы и параметров рыхлительных рабочих органов с целью снижения энергозатрат на обработку почвы: дис…канд. техн. наук. / В. И. Ветохин – М, 1992. – 232 с.


2. Ветохин, В. И. Проектирование рыхлителей почвы на основе метода отображения рациональных деформаций пласта / В. И. Ветохин // Тракторы и сельхозмашины. – 1994. – № 1. – С. 24-29.


3. Виноградов, В. И. Влияние скорости на величину нормальных и касательных сил, действующих на поверхности плоского клина / В. И. Виноградов, М. Д. Подскребко // Повышение рабочих скоростей тракторов и сельскохозяйственных машин. – М.: ЦИНТИАМ,1963. – С. 15-21.


4. Казаков, Ю. Ф. К вопросу проектирования неплоских лопастей ротационных почвообрабатывающих рабочих органов / Ю. Ф. Казаков // Совершенствование технологий и средств механизации и технического обслуживания в АПК: сборник научных трудов Международной научно – практической конференции, посвященной 75-летию проф. В.И. Медведева. –Чебоксары, 2003. – С. 308-317.


5. Казаков, Ю. Ф. Анализ работы лопастных почвообрабатывающих рабочих органов на основе годографа скоростей / Ю. Ф. Казаков // Вестник КрасГАУ. – 2005. – № 7. – С.179-183.


6. Казаков, Ю. Ф. Обоснование почвообрабатывающих рабочих органов с винтовой поверхностью / Ю. Ф. Казаков // Механизация и электрификация сельского хозяйства. – 2005. – № 1. – С. 8-9.


7. Канарев, Ф. М. Методика оценки рабочих органов почвообрабатывающих машин / Ф. М. Канарев // Доклады ВАСХНИЛ. – 1983. – № 5. – С.38-39.


8. Канарев, Ф. М. Ротационные почвообрабатывающие машины и орудия / Ф. М. Канарев. – М.: Машиностроение,1983. – 142 с.


9. Кормщиков, А. Д. Техника и технологии для склоновых земель. Теория, технологический расчет, развитие / А. Д. Кормщиков. – Киров: НИИСХ Северо-Востока, 2003. – 298 с.


10. Матяшин, Ю.И. Расчет и проектирование ротационных почвообрабатывающих машин / Ю.И. Матяшин, К. М. Гринчук, Г. М. Егоров. – М.: Агропромиздат, 1988. – 176 с.


11. Медведев, В. И. Типоразмерный ряд ротационных рабочих органов с эллиптическими рабочими элементами / В. И. Медведев, Ю. Ф. Казаков, С. Б. Андреев // Совершенствование конструкции, теории и расчета тракторов, автомобилей и двигателей внутреннего сгорания: сборник трудов юбилейной XV региональной научно - практической конференции вузов Поволжья и Предуралья. – Киров: ФГОУ ВПО Вятская ГСХА, 2004. – С. 250-253.


12. Лещанкин, А. И. Теоретические основы ротационных почвообрабатывающих рабочих органов с винтовыми поверхностями / А. И. Лещанкин. – Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 1986. – 207 с.


13. Лещанкин, А.И. Проектирование ротационных почвообрабатывающих рабочих органов / А. И. Лещанкин. – Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 1989. – 92 с.


14. Люкшин, В. С. Теория винтовых поверхностей в проектировании режущих инструментов / В. С. Люкшин. – М.: Машиностроение, 1968. – 372 с.


15. Панов, И. М. Развитие ротационных почвообрабатывающих машин / И. М. Панов, А. И. Панов // Тракторы и сельхозмашины. – 1998. – № 12.– С. 2-5.


16. Пат. 2410859. Российская Федерация. Сеялка полосного сева / Казаков Ю. Ф., Петров А. П., Иванов В. Н., Агеносова Т. Ю.; заявл. 23.03.09; опубл. 10.02.11., Бюл. № 4. – 6 с.


17. Чаткин, М. Н. Кинематика и динамика ротационных почвообрабатывающих рабочих органов с винтовыми элементами: монография / М. Н. Чаткин. – Саранск: Изд-во Морд. ун-та, 2008. – 314 с.