Methods of calculating the resistance and the moment of resistance to cutting the soil with a straight blade knife cutters


Cite item

Full Text

Abstract

During the process of cutting the soil, the blade knives of the cutter and its hub experience cyclic loads. Therefore, along with the calculation of the knives for static strength, their calculation for fatigue strength is necessary. To carry out such a calculation, it is necessary to know the dependence of the main vector of the soil resistance forces to cutting and the main moment of these forces on the angle of rotation of the cutter. The construction of the methodology for calculating the resistance and the moment of resistance to cutting the soil with a plate knife, depending on the angle of rotation of the cutter, is the purpose of this study. Based on the proposed mathematical model of the interaction of the knife blade with the soil, such a calculation method has been developed. The obtained analytical dependences also include the geometric and operational parameters of the cutter. The relative depth of the cutter and its kinematic parameter, which is equal to the ratio of the peripheral speed of the end of the knife to the speed of the translational movement of the cutter, are taken as regime dimensionless parameters. It was shown that the resultant reaction of the soil to the knife blade during cutting periodically changes its value, direction and application point, and the maximum values of the driving force, the modulus of the resultant forces of soil reactions and the modulus of the total moment of soil resistance to cutting monotonously increase with an increase in the relative depth of the cutter. The angle, which is the resultant of the forces of soil reactions with the direction of movement of the cutter, decreases almost linearly with an increase in the angle of rotation. The technique allows to significantly simplify experiments to determine the power characteristics of the cutter and significantly reduce their volume, since it requires the determination of only one empirical constant. Due to the generality of the basic starting points, the proposed methodology can be mainly transferred to other rotational working bodies. Laboratory experiments conducted in the soil channel confirmed the adequacy of the proposed mathematical model for the interaction of the cutter blade with the soil.

About the authors

Y. U.V Konstantinov

Chuvash State Agricultural Academy

Email: yuvalkons@yandex.ru
PhD in Engineering Cheboksary, Russia

References

  1. Яцук Е.П., Панов И.М., Ефимов Д.Н., Марченко О.С., Черненков А.Д. Ротационные почво-обрабатывающие машины. М.: Машиностроение, 1971. 256 с.
  2. Nerli N. Sul vantaggio dinamico del coltro rotante. Pisa: Pacini Mariotti, 1929. 10 p.
  3. Синеоков Г.Н. Дисковые рабочие органы почвообрабатывающих машин. М.: Машгиз, 1949. 86 с.
  4. Лучинский Н.Д. Некоторые вопросы земледельческой механики // Труды ВИМ. 1977. Т. 75. С. 3-77.
  5. Медведев В.И., Веденеев А.И., Акимов А.П. Методика расчета движущей силы на плоском диске-движителе // Тракторы и сельхозмашины. 1974. № 8. С. 18-20.
  6. Медведев В.И., Константинов Ю.В., Акимов А.П. Обобщенная математическая модель взаимодействия дискового ножа с почвой // Тракторы и сельхозмашины. 2001. № 2. С. 34-37.
  7. Акимов А.П., Константинов Ю.В., Аквильянова И.Н. Критерии и оптимальные параметры функционирования дискового ножа // Тракторы и сельхозмашины. 2008. № 4. С. 31-34.
  8. Акимов А.П., Константинов Ю.В. Рациональный выбор параметров диска-движителя почвообрабатывающего агрегата // Тракторы и сельхозмашины. 2016. № 10. С. 29-33.
  9. Matin M.A., Fielke J.M., Desbiolles J.M.A. Torque and energy characteristics for strip-tillage cultivation when cutting furrows using three designs of rotary blade // Biosystems Engineering. Vol. 129. P. 329-340.
  10. Мышкис А.Д. Лекции по высшей математике. СПб.: Лань, 2009. 688 с.
  11. Акимов А.П., Константинов Ю.В. Математическая модель взаимодействия ротационного лопастного рабочего органа с почвой // Тракторы и сельхозмашины. 2011. № 5. С. 29-35.
  12. Акимов А.П., Константинов Ю.В., Федоров Д.И. Расчет мощности привода ротационного лопастного рабочего органа почвообрабатывающей машины // Тракторы и сельхозмашины. 2012. № 5. С. 27-32.
  13. Медведев В.И., Казаков Ю.Ф., Константинов Ю.В. Расчет длины режущей части лезвия почвообрабатывающего ротационного рабочего органа // Современные технологии, средства механизации и технического обслуживания в АПК: сб. науч. тр. Всерос. науч.-техн. конф. Саранск: Тип. «Крас. Окт.», 2002. С. 62-68.
  14. Синеоков Г.Н., Панов И.М. Теория и расчет почвообрабатывающих машин. М.: Машиностроение, 1977. 328 с.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2019 Konstantinov Y.U.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».