Parameters and Operation Modes of the Cutting and Chopping Apparatus

Texto integral

Введение

Парк машин для сельского хозяйства имеет высокий износ при малой оснащенности. Производство кормо- и зерноуборочных комбайнов сократилось на 14 и 32 % соответственно в 2022 г. Более 70 % работающей сельскохозяйственной техники имеют эксплуатационный срок более 10 лет. Имеет место низкая энергетическая вооруженность отрасли. На 1 тыс. га в России приходится 2 комбайна, в Казахстане – 3 комбайна, в Беларуси – 5, в Канаде – 7, в Германии – 12, в США – 18. При этом необходимо ежегодно обновлять парк машин на 15 тыс. комбайнов. Подобное несоответствие ведет к низкой производительности труда, повышению агросроков и увеличению потерь при уборке урожая до 10–20 % от валового сбора.

Для увеличения эффективности уборки сельскохозяйственных культур необходимо совершенствовать существующие рабочие части косилок и жаток комбайнов, которые будут обеспечивать их универсальность и многофункциональность.

Повышение энерговооруженности отрасли в существующих экономических и политических условиях может быть достигнуто применением принципов ресурсосбережения и использования альтернативных конструкций косилок и жаток комбайнов.

Существующие режущие аппараты данных сельскохозяйственных машин не обеспечивают одновременное срезание, сбор и измельчение стеблей кукурузы, подсолнечника, камыша и веток с целью дальнейшей заделки в почву, разбрасывания по ее поверхности или сбора для животноводства.

Поэтому обоснование конструктивно-технологической схемы, определение параметров и режимов работы универсального срезающе-измельчающего аппарата является актуальной задачей.

Вопросы теоретического обоснования срезания, сбора и измельчения одним аппаратом различных культур до конца не решены. Необходимо обосновать структурно-функциональную схему агрегата для срезания и измельчения растений, провести исследования по обоснованию физической сути показателя кинематического режима.

Проблема состоит в отсутствии конструктивно-технологической схемы, параметров и режимов работы срезающе-измельчающего режущего аппарата, обеспечивающего одновременный срез, сбор и измельчение стеблей.

Цель исследования – повышение эффективности среза и измельчения растений путем обоснования структурно-функциональной схемы агрегата, рациональных параметров и режимов работы режущего аппарата.

Обзор литературы

Современные устройства содержат различные элементы для среза и измельчения стеблей: ножи, цепные элементы, молотки. При этом они обеспечивают срез узкого диапазона культур (толстостебельных или тонкостебельных) с ограниченной универсальностью использования. Отсутствуют режущие аппараты, совмещающие вращательное движение шнека среза.

Выполнен обзор имеющихся конструкций косилок, кормо- и зерноуборочных комбайнов, мульчировщиков, измельчителей¹, некоторые из которых представлены на рисунке 1.

 

Р и с. 1. Косилки-измельчители, плющилки и мульчировщировщики слева направо верхний ряд: КДП-310; КРС-1,4; роторная КИР-1,85М; КИН-Ф-1500; слева направо нижния ряд: с цеповым аппаратом MU-LW; молотковая; SEPPI SMO pick-up; MasterCut

F i g. 1. Reaper-chopper, conditioners and mulchers from left to right in the top row: KDP-310; KRS-1,4; rotor KIR-1,85M; KIN-F-1500; from left to right in the bottom row: chain machine MU-LW; hammer; SEPPI SMO pick-up; MasterCutt

 

Также проведен обзор современных измельчителей стеблей, некоторые из которых представлены на рисунке 2.

 

Р и с. 2. Измельчители стеблей и растительных остатков слева направо: ИМС-2,4; ИРО-3,0; ИС-3; EFX

F i g. 2. Stem and plant residue chopper from left to right: IMS-2.4; IRO-3.0; IS-3; EFX

 

В результате обзора был проведен анализ 50 протоколов испытаний косилок и косилок-плющилок по данным Государственного испытательного центра² на 10 машиноиспытательных станциях за 2015–2022 гг.³ (табл. 1).

Цель анализа – выявление существующих промышленных образцов режущих аппаратов с дополнительной возможностью измельчения стеблей, прошедших государственные испытания с заданными агротехническими требованиями.

Анализ протоколов испытаний показал:

– существующие машины преимущественно предназначены для выполнения одной или двух технологических операций одним рабочим органом (срез, плющение, измельчение);

– срез с плющением обеспечивают дисковая косилка Krone Easy Cut 2800/1CV, косилка-плющилка TAARUP 433 2LT и Мещера Е-403; жатки Е-025, SH-309T, Е-033; косилки-плющилки FC-303GC, КП-500; косилка роторная КРП-350-01;

– срез с измельчением – жатки ЖГР-4,5-1Е, КВК-6025.12-07; комбайн Ягуар 870; косилка-измельчитель КИР-1,5Н;

– отсутствуют универсальные режущие устройства, обеспечивающие одним аппаратом не только срез, но и сбор и измельчение срезанной массы.

 

Т а б л и ц а 1

T a b l e 1

Результаты анализа испытаний промышленных образцов

Results of the analysis of test reports

МИС / Machine testing stations	Название, марка, производитель / Name, brand, manufacturer	Культуры / Cultures	Плющение / Squashing	Измельчение, мм / Shredding, mm	Высота среза, см / Cutting height, cm	Ширина захвата, м / Working width, m	Рабочая скорость, км/ч / Working speed, km/h	Производительность, га/ч / Productivity, ha/h
1	2	3	4	5	6	7	8	9
Алтайская / Altayskaya	Дисковая косилка Krone Easy Cut 2800/1CV, ООО «РУФ-2», г. Барнаул / disk mower Krone Easy Cut 2800/1CV, Ltd. “RUF-2ˮ, Barnaul	Сеяные и естественные травы / seeded and natural grasses	да	нет	–	2	12	2,78
Владимирская / Vladimirskaya	Косилка-плющилка TAARUP 4332 LT, «Kverneland Group», Дания / mower conditioner TAARUP 4332 LT, “Kverneland Groupˮ, Denmark	Сеяные и естественные травы / seeded and natural grasses	да	нет	6	3–3,5	12	3,8
Кубанская / Kubanskaya	Жатка для грубостебельных культур ЖГР-4,5-1Е, ОАО «Гомсельмаш», республика Беларусь, г. Гомель / reaper for coarse-stemmed crops ЖГР-4,5-1Е, “Gomselmashˮ, Republic of Belarus, Gomel		нет	20–30	–	4,2	7,8	2,4–3
Подольская / Podolskaya	Самоходная косилка-плющилка Мещера Е-403, ОАО «Егорьевский механический завод», Московская обл., г. Егорьевск / self-propelled mower-conditioner “Meshchera E-403ˮ, “Egorievsky Mechanical Planˮ, Moscow region, Egorievsk		да	нет	5,7	4,2	7,7	3,2
Северо-Западная / Northwestern	Косилка-измельчитель роторная КИР-1,5М, АО «Корммаш», п. Орловский Ростовской области / rotary mower-shredder КИР-1,5М, “Kormmashˮ, Orlovsky, Rostov region	Сеяные и естественные травы, кукуруза, подсолнечник / seeded and natural grasses, corn, sunflower	нет	22–61	9	1,47	7,3	13,4 т/ч

 

Проведен анализ теоретическо-экспериментальных исследований ряда авторов в данной области.

Режущий аппарат, содержащий шнек, изучен в работе Т. П. Погорова [1]. Представлено теоретическое обоснование устройства, а Н. В. Алдошин предложил режущий аппарат, снабженный сегментами без лезвий, и модернизированный сегментно-пальцевый аппарат [2; 3].

В статье В. В. Красовского обоснованы параметры и режимы работы аппарата для среза растений, которые произрастают в садах и виноградниках [4].

В. А. Гулевский и А. А. Вертий в работах [5; 6] усовершенствовали технологию для измельчения стеблей в кормопроизводстве. Предложили измельчитель, содержащий шарнирные подвешенные комбинированные ножи, выполнили математическое моделирование измельчителя.

В публикациях ученые анализируют разные типы аппаратов: например, конструкции измельчителей концентрированных кормов [7], шнековый режущий аппарат подпорного и бесподпорного среза тонко- и толстостебельных культур [8; 9; 10], дисковый ротационный режущий аппарат, установленный на кукурузоуборочном комбайне [11] и др.

В зарубежной работе [12] предложены косилки-измельчители с вертикальными и горизонтальными шнеками для резания кустарников и веток.

В исследовании таких авторов как Х. Ган, С. Матанкер, А. Момин, Б. Кунс, Н. Стоффел, А. Хансен, Т. Грифт [13] сравнивалось резание тремя сегментами (прямое лезвие 0°, лезвие под углом 30° и зубчатое). При использовании угловых или зубчатых лезвий оператор может поддерживать высокую скорость машины, что приводит к значительному увеличению производительности.

Встречаются зарубежные исследования измельчения и перемешивания стеблей для кормов в животноводстве. В работе китайских ученых [14] рассмотрен анализ процесса замешивания и нарезки стебля солодки в горизонтальном смесителе шнекового типа смешанного рациона.

Фундаментальные исследования работы шнековых питателей отражены в работе Ю. Юнцинь⁴, однако, данные устройства не позволяют работать на уборочных машинах.

Исследования работы срезающе-измельчающего режущего аппарата шнекового типа в зарубежных работах нами не обнаружены.

Несмотря на существующие исследования вопросы теоретического обоснования срезания, сбора и измельчения одним аппаратом различных культур до конца не решены. Отсутствует комплексный подход к структурно-функциональной схеме машины. Необходимо обосновать структурно-функциональную схему агрегата для срезания и измельчения растений, провести исследования по обоснованию физической сути показателя кинематического режима.

Материалы и методы

Для решения поставленной задачи в лаборатории кафедры эксплуатации и технического сервиса Кубанского государственного аграрного университета было проведено изучение подпорного и бесподпорного среза стеблей подсолнечника, кукурузы, камыша, веток на экспериментальной установке (рис. 3), которая позволяла изменять частоту вращения и высоту расположения шнека, скорость подачи, шаг и междурядье стеблей.

 

Р и с. 3. Варианты лабораторной установки для изучения резания и измельчения стеблей: бесподпорного (а) и подпорного (b) среза

F i g. 3. Variants of a laboratory setup for studying stem cutting and chopping: unsupported (a) and supported (b) cutting

 

Лабораторные исследования выполнялись в варианте бесподпорного среза (рис. 3а), подпорного среза с противорежущей пластиной (рис. 3b), в трех вариантах подпорного среза с противорежущими сегментами (рис. 4).

 

Р и с. 4. Варианты лабораторной установки подпорного среза слева направо: a – спаренные сегменты, расположенные смежно с углом 90°; b – угол наклона противорезов в горизонтальной плоскости 30°; c – расстояние между режущим и противорежущими элементами 5 мм

F i g. 4. Variants of the laboratory setup of the retaining shear from left to right: a – paired segments arranged adjacent to 90° angle; b – angle of contrails in the horizontal plane 30°; c – distance between cutting and contrails 5 mm

 

В результате анализа существующей информации, проведения лабораторных исследований, отсева несущественных факторов были выбраны значения для планирования эксперимента, которые представлены в таблице 2.

 

Т а б л и ц а 2

T a b l e 2

Значения параметров и уровни изменения значений

Values of parameters and levels of variation of values

Изменение значений / Change of values	Значения параметров / Parameter values
	Частота вращения шнекового рабочего органа, nшн. (х1), мин−1 / rotation frequency of auger working body, nшн. (х1), min−1	Угол наклона режущей части сегментного ножа, αс (х2), град / angle of inclination of the cutting part of the segment knife, αс (х2), deg	Шаг установки сегментов по винтовой кромке, lc(х3), мм / pitch of screw edge segments, lc(х3), mm
+1	1170	80	300
0	850	60	180
–1	530	40	60

 

В полевых условиях было проведено планирование эксперимента при уборке подсолнечника (рис. 4).

 

Р и с. 5. Полевая экспериментальная установка

F i g. 5. Field experimental device

 

В лабораторных исследованиях предусматривалось изучение среза и измельчения тонко- и толстостебельных культур на стационарной установке с определением качественных показателей среза и измельчения, а также параметров и режимов работы срезающе-измельчающего аппарата.

Для полевых исследований был выбран многофакторный эксперимент для обоснования рациональных параметров и режимов предложенного устройства.

Результаты исследования

На рисунке 6 представлена структурно-функциональная схема измельчающего агрегата с режущим аппаратом срезающе-измельчающего типа, включающая энергетическое средство, срезающий аппарат и устройство вторичного измельчения.

 

Р и с. 6. Структурно-функциональная схема агрегата

F i g. 6. Structural and functional diagram of the unit

 

Схема агрегата представлена на рисунке 7.

 

Р и с. 7. Схема агрегата: 1 – энергетическое средство; 2 – винт измельчителя; 3 – вал винта; 4 – стеблестой; Lв – длина вала винта; tв – шаг винтов; tн – шаг ножей; B – ширина захвата; α – угол атаки; ωн – угловая скорость ножей

F i g. 7. Scheme of the unit: 1 – power tool; 2 – chopper screw; 3 – screw shaft; 4 – stalk; L_в – screw shaft length; t_в – screw pitch; t_н – knife pitch; B – width of grasp; α – angle of attack; ω_н – angular velocity of knives

 

При рассмотрении взаимодействия стеблей, размещенных в рядках (кукуруза, подсолнечник) или условных рядках (камыш), и ножей, размещенных по винтовой линии шнека с определенным шагом (в проекции на поверхность поля), возникает необходимость оценки интенсивности такого взаимодействия.

Для описания данного процесса примем, что количество стеблей во всех рядках по ширине захвата агрегата B равно – M₁, а количество ножей по длине винтовой линии равно M₂ на площади B×L₀, где L₀ – расстояние, которое проезжает агрегат за время – t_i.

Определим количество стеблей Z_q через какой-то промежуток времени работы агрегата – T, а число ножей, обеспечивающих срез, обозначим Z₂. Оценим возможность взаимодействий стеблей и ножей за малый промежуток времени ∆t. Количественное изменение числа стеблей ∆Z₁ определяется их срезом (случайная величина).

За промежуток времени, равный ∆t_i, каждый из ножей Z₂ обеспечивает X₂ ⋅ ∆t фактических срезов, где X₂ = ξ ⋅ ρ₂ – средняя интенсивность появления ножей в области нахождения стеблей в единицу времени, а ρ₂ – вероятность среза конкретным ножом конкретного стебля из всего их множества в рядке на элементарной площади ∆S, ξ – число ножей за t.

В этой связи имеем равенство:

$\Delta Z_1=-X_2\cdot Z_2\cdot \Delta t$, (1)

а его дифференциальное уравнение может быть представлено как:

$\frac{d{Z}_1}{dt}=-X_2\cdot Z_2$. (2)

По аналогии имеем также, что

$\frac{d{Z}_2}{dt}=-X_1\cdot Z_1$. (3)

Это система дифференциальных уравнений при начальных условиях Z₁(0) = M₁ и Z₂(0) = M₂.

Дифференцирование и соответствующая замена дает следующее уравнение:

$\frac{d^2{Z}_1}{d{t}^2}=X_1\cdot X_2\cdot Z_1$. (4)

Общим решением данного уравнения является:

$Z_1=C_1\text{exp}\sqrt{X_1\cdot X_2}\cdot T+C_2\text{exp}\left(-\sqrt{X_1\cdot X_2}\cdot T\right)$. (5)

При использовании гиперболических функций имеем:

$Z_1=C_{3}ch\left[{\left(X_1\cdot X_2\right)}^{\mathrm{0,5}}\cdot T\right]+C_{4}sh\left[{\left(X_1\cdot X_2\right)}^{\mathrm{0,5}}\cdot T\right]$. (6)

На основании дифференцирования получаем, что

$Z_2=-C_3{\left(\frac{X_1}{X_2}\right)}^{\mathrm{0,5}}\cdot sh{\left(X_1\cdot X_2\right)}^{\mathrm{0,5}}\cdot T-C_4{\left(\frac{X_1}{X_2}\right)}^{\mathrm{0,5}}\cdot h{\left(X_1\cdot X_2\right)}^{\mathrm{0,5}}\cdot T$. (7)

При принятых выше начальных условиях определим значения постоянных:

$\left.\begin{array}{c}{C}_3=M_1;\\ C_4=-{\left(\frac{X_2}{X_1}\right)}^{\mathrm{0,5}}\cdot M_2\end{array}\right\}$. (8)

На основании этого можно записать, что

$Z_1=M_1\cdot ch{\left(X_1\cdot X_2\right)}^{\mathrm{0,5}}\cdot T-M_2{\left(\frac{X_2}{X_1}\right)}^{\mathrm{0,5}}\cdot sh{\left(X_1\cdot X_2\right)}^{\mathrm{0,5}}\cdot T$. (9)

$Z_2=-M_1{\left(\frac{X_1}{X_2}\right)}^{\mathrm{0,5}}\cdot sh{\left(X_1\cdot X_2\right)}^{\mathrm{0,5}}\cdot T+M_2\cdot ch\left(X_1\cdot X_2\right)\cdot T$. (10)

Для упрощения данных зависимостей перейдем от абсолютных значений к относительным через доли:

$\left.\begin{array}{c}{\Psi }_1=\frac{Z_1}{M_1};\\ {\Psi }_2=\frac{Z_2}{M_2}\end{array}\right\}$. (11)

Разделив правые и левые части уравнений на M₁ и M₂, получим:

$\left.\begin{array}{c}\frac{d{\Psi }_1}{dt}=-X_2\cdot \frac{M_2}{M_1}\cdot {\Psi }_2;\\ \frac{d{\Psi }_2}{dt}=-X_1\cdot \frac{M_1}{M_2}\cdot {\Psi }_1\end{array}\right\}$. (12)

Интегрирование уравнений системы при Ψ₁ = Ψ₂ = 1 и T = 0 с заменой:

$\left.\begin{array}{c}{\gamma }_1=X_1\cdot \frac{M_1}{M_2};\\ {\gamma }_2=X_2\cdot \frac{M_2}{M_1}\end{array}\right\}$. (13)

В результате этого получим, что

$\left.\begin{array}{c}d{\Psi }_1=-{\gamma }_2\cdot {\Psi }_2;\\ d{\Psi }_2=-{\gamma }_1\cdot {\Psi }_1\end{array}\right\}$. (14)

Физический смысл γ₁ и γ₂ состоит в том, что они показывают интенсивность взаимодействия какого-либо количества ножей срезающе-измельчающего аппарата с каким-либо количеством стеблей на определенном участке определенной площади за промежуток времени, равный ∆t_i с определенной вероятностью – ρ₂. Данный факт подтверждается тем, что взаимодействие стеблей одиночных (зерновые) и разветвленных (камыш) с ножами аппарата осуществляется по циклоидальной кривой. Такая кривая может быть укороченной (рис. 8а), с параметрами

$\lambda =\frac{V_{н}}{V_{\text{a}}}=1$, (15)

где V_н, V_а – соответственно линейные скорости ножей и агрегата, или удлиненной (рис. 8b):

$\lambda \gg 1$. (16)

 

Р и с. 8. Схема к обоснованию показателя кинематического режима: а – схема движения лезвия ножа по укороченной траектории при λ = 1; b – схема движения лезвия ножа при $\lambda \gg 1$

F i g. 8. Scheme to substantiate the kinematic mode parameter: a – scheme of knife blade motion along the shortened trajectory at λ = 1; b – scheme of knife blade motion at $\lambda \gg 1$

 

Решение системы уравнений (14) путем замены переменных дает следующие зависимости:

$\left.\begin{array}{c}{\Psi }_1=ch{\left({\gamma }_1\cdot {\gamma }_2\right)}^{\mathrm{0,5}}\cdot T-{\left(\frac{{\gamma }_2}{{\gamma }_1}\right)}^{\mathrm{0,5}}\cdot sh{\left({\gamma }_1\cdot {\gamma }_2\right)}^{\mathrm{0,5}}\cdot T;\\ {\Psi }_2=ch{\left({\gamma }_1\cdot {\gamma }_2\right)}^{\mathrm{0,5}}\cdot T-{\left(\frac{{\gamma }_1}{{\gamma }_2}\right)}^{\mathrm{0,5}}\cdot sh{\left({\gamma }_1\cdot {\gamma }_2\right)}^{\mathrm{0,5}}\cdot T\end{array}\right\}$. (17)

Рассмотрим результаты подпорного среза стеблей с возможностью дополнительного измельчения (табл. 3).

Наилучшие результаты получены при использовании варианта 1 (рис. 4).

Минимальное значение времени среза стеблей t_ср при шаге установки сегментов по винтовой кромке l_с = 180 мм в случае с кукурузой составило 0,095 с; с камышом – 0,095 с; с ветками – 0,101 с. При этом t_ср = 0,095–0,194 с (рис. 9).

 

Т а б л и ц а 3

T a b l e 3

Длина стеблей после среза и измельчения стеблей камыша, мм

Length of stems after cutting and crushing of reed stems, mm

Вариант / Option	Показатели статистики / Statistics indicators
	$\overline{X}$, мм	S, мм	ν, %	$S_{\overline{X}}$, мм	$S_{\overline{X}}$%
1	106	59	55	4	4
	90	59	65	5	5
	83	54	65	5	6
2	126	57	45	6	4
3	152	54	36	6	4

 

Р и с. 9. Зависимость «tср – lс»

F i g. 9. Dependence “t_ср – l_сˮ

 

Максимальное значения угла наклона стебля при срезе α_ст при l_с = 240, 360 мм – 60º, для камыша при l_с = 60 мм – 60º, веток при l_с = 60 мм – 62º (рис. 10).

На первом этапе полевых исследований изучался процесс работы агрегата с режущим аппаратом срезающе-измельчающего типа и его оценка по критерию удельных затрат энергии (энергоемкости).

В общем виде искомая зависимость представлена следующим образом:

$N_{э}/{\gamma }_1=f\left(n_{ш};l_c;t_{пр}\right)\to min$, (18)

где N_э / γ₁ – энергоемкость процесса, кВт∙с/кг; β₁ / n_ш – частота вращения шнекового рабочего органа с режуще-измельчающими сегментами, мин⁻¹; β₂ / l_c – шаг установки сегментов по винтовой кромке шнека, мм; β₃ / t_пр – шаг установки противорежущих сдвоенных сегментов, мм.

 

Р и с. 10. Зависимость «αст – lс»

F i g. 10. Dependence “α_ст – l_сˮ

 

Оптимальными значениями являются:

– частота вращения шнекового рабочего органа n_ш = 849–850 мин⁻¹;

– шаг установки сегментов l_c = 180 мм;

– шаг установки противорежущих сегментов t_пр = 61,00.

 

Р и с. 11. Графическое место точек для зависимости γ1 = f (β1 = 0; β2; β3) → min

F i g. 11. Graphical location of points for the dependence γ₁ = f (β₁ = 0; β₂; β₃) → min

 

На втором этапе исследований найдена искомая зависимость, общий вид которой представлен следующим выражением:

${\upsilon }_n / {\gamma }_2 = f \left(n_{ш}; l_{А}; {\alpha }_{А}\right) \to \text{min}$, (19)

где υ_п / γ₂ – неравномерность распределения частиц стеблестоя по полю, %; β₁ / n_ш – частота вращения шнекового рабочего органа с режуще-измельчающими сегментами, мин⁻¹; β₂ / l_c – шаг установки сегментов по винтовой кромке шнека, мм; β₃ / α_c – угол наклона режущей части сегментного ножа, градус.

 

Р и с. 12. Графическое место точек для зависимости γ2 = f (β1; β2; β3 = 0) → min

F i g. 12. Graphical location of points for the dependence γ₂ = f (β₁; β₂; β₃ = 0) → min

 

Р и с. 13. Графическое место точек для зависимости γ4 = f (β1 = 0; β2; β3) → min

F i g. 13. Graphical location of points for the dependence γ4 = f (β1 = 0; β2; β3) → min

 

На третьем этапе исследований проведена оценка работы СИА по трем критериям оптимизации с соответствующей совокупностью параметров:

${\upsilon }_{д}/{\gamma }_3= f \left({\lambda }_{к}; l_{К}; t_{пр}\right)\to opt$; (20)

$\Pi / {\gamma }_4 = f \left({\lambda }_{к}; l_{А}; t_{пр}\right)\to opt$; (21)

${\lambda }_{и}/{\gamma }_5=f \left({\lambda }_{к}; l_{А}; t_{пр}\right)\to opt$, (22)

где υ₄ – неоднородность частиц по длине, %; П – показатель потерь в виде несрезанного стеблестоя, %; λ_и – степень измельчения стеблестоя, ед.; λ_к– показатель кинематического режима работы агрегата, ед.

Обсуждение и заключение

Обоснована структурно-функциональная схема измельчающего агрегата с режущим аппаратом срезающе-измельчающего типа.

Для принятых условий работы аппарата обоснована физическая суть так называемого показателя кинематического режима, характеризующего интенсивность взаимодействия какого-либо количества ножей с растениями на корню и распределенным по площади с различной плотностью стеблестоем, создана система уравнений.

В результате изучения резания стеблей в лабораторных условиях получено: по кукурузе: min t_cp = 0,095 с при l_c = 180 мм; max l_c = 240 мм (60,58º), при min l_c = 480 мм (37,75º); по камышу: max t_cp = 0,095 с при l_c = 180 мм; max l_c при l_c = 60 мм (60,26º), при min l_c = 300 мм (35,26º).

Проведенными исследованиями по методике многофакторного эксперимента после соответствующей математической обработки установлено, что значениями параметров являются: n_ш = 850,0 мин^–1; l_c = 180,0 мм; α_c = 60,0^о; t_пр = 60,0 мм; λ_к = 5,34 ед.

При которых: N_э= 8,01 кВт∙с/кг; υ_п = 18,2 %; υ_д = 14,5 %; П = 1,8 %; λ_и = 3,51 ед.; H_ср = 51,8 мм; ζ = 31,19 %.

Полученные данные необходимы для проектирования и конструирования машин предложенного типа.

Установлено, что в зависимости от параметра n_ш (мин⁻¹) и показателя кинематического режима λ_к (ед.) мощность изменяется от 4,99 кВт до 11,022 кВт, производительность – от 0,5 кг/с до 1,22 кг/с, энергоемкость – от 11,022 до 4,99 кВт·с/кг.

Расхождение результатов, полученных теоретических и экспериментальных данных Q_a = 1,0 кг/с, υ_н = 13,35 м/с, υ_а = 2,5 м/с и λ_к = 5,34 ед., составляет, соответственно, δ_Q = ±0,5 % и δ_N = ±6,4 %.

 

¹ АгроБаза [Электронный ресурс]. URL: https://www.agrobase.ru/catalog/machinery/machinery_1fb07c04-79b4-441b93a1-ffc217988fae (дата обращения: 01.08.2023).

² Государственный испытательный центр [Электронный ресурс]. URL: http://sistemamis.ru (дата обращения: 01.09.2023).

³ Алтайская государственная зональная машиноиспытательная станция [Электронный ресурс]. URL: http://altmis.ru (дата обращения: 01.09.2023); Владимирская государственная зональная машиноиспытательная станция [Электронный ресурс]. URL: http://vladmis.ru (дата обращения: 01.09.2023); Кировская государственная зональная машиноиспытательная станция [Электронный ресурс]. URL: http://kirovmis.ru (дата обращения: 01.09.2023); Кубанская государственная зональная машиноиспытательная станция [Электронный ресурс]. URL: http://www.kubmis.ru (дата обращения: 01.09.2023); Поволжская государственная зональная машиноиспытательная станция [Электронный ресурс]. URL: http://www.povmis.ru (дата обращения: 01.09.2023).

⁴ Yu Y. Theoretical Modelling and Experimental Investigation of the Performance of Screw Feeders. A thesis submitted in fulfilment of the requirements for the award of the degree of doctor of philosophy. 1997. 254 р. URL: https://ro.uow.edu.au/cgi/viewcontent.cgi?article=2601&context=theses (дата обращения: 01.09.2023).

Sobre autores

Evgeniy Truflyak

Kuban State Agrarian University

Autor responsável pela correspondência
Email: trufliak@mail.ru
ORCID ID: 0000-0002-4914-0309

Dr.Sci. (Engr.), Professor, Head of the Chair of Operation and Technical Service, Head of the Center for Forecasting and Monitoring in the Field of Precision Agriculture, Automation and Robotization

Rússia, Krasnodar

Andrey Potebnya

Kuban State Agrarian University

Email: panpotap76@mail.ru
ORCID ID: 0009-0004-2899-6564

Postgraduate Student

Rússia, Krasnodar

Bibliografia

Arquivos suplementares