Электронный научный журнал
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,737

АНАЛИЗ КОНСТРУКЦИЙ ДИСКОВЫХ РАБОЧИХ ОРГАНОВ ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩИХ ОРУДИЙ И ВОЗМОЖНОСТЕЙ ИХ ПРИМЕНЕНИЯВ УСЛОВИЯХ ЛЕСНЫХ ВЫРУБОК

Лысыч М.Н. 1
1 ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия»
Статья посвящена обзору конструкций дисковых рабочих органов различных типов. Приводится их классификация по типу и конструктивным особенностям. Рассмотрены различные типы сферических дисков с трапецеидальными, полукруглыми, ассиметричными вырезами по режущей кромке. Также приведены конструкции дисков с геометрией отличной от сферической – конические, сферические с плоской режущей кромкой и с переменным радиусом сферы. Для их сравнительного анализа представленытрехмерные модели, созданные в среде САПРSolidWorks. Все модели дисковых рабочих органов приведены к единому диаметру и способу крепления к стойке. Подобный подход позволяет проводить не только разностороннюю визуальную оценку, но и исследовать, в дальнейшем,их кинематические, массовые и прочностные характеристики. Анализируются возможности их использования на почвообрабатывающих орудиях оснащенных индивидуальными предохранительными механизмами, предназначенными для работы в условиях каменистых почв и нераскорчеванных лесных вырубок. Дается заключение о сферах их применения.
анализ
классификация
каменистые почвы
лесные вырубки
САПР
дисковые рабочие органы
почвообрабатывающие орудия
1.Бартенев И.М. Система машин для лесного хозяйства и защитного лесоразведения [Текст]: учеб. пособие / И.М. Бартенев, М.В. Драпалюк, М.Л. Шабанов ; ВГЛТА – Воронеж, 2010. – 215 с.
2. Бартенев И.М. Культиватор для ухода за культурами на вырубках [Текст] / И.М. Бартенев, М.Н. Лысыч, П.В. Захаров // Лесное хозяйство. – Москва, 2011. – Вып. 1. С 45-46.
3. Бартенев И.М. Влияние геометрических параметров универсального почво-обрабатывающего орудия на его эффективность [Текст] / И. М. Бартенев, И.В. Попов // Лесотехнический журнал – 2014. – Т. 4. № 2. – С. 197-203.
4. Брагинец Н.В. Анализ конструкций дисковых рабочих органов и теоретическое обоснование повышения эффективности процесса обработки почвы за счет использования более совершенных рабочих органов [Электронный ресурс] / URL: http://khntusg.com.ua/files/sbornik/vestnik_111/statia_13.pdfЗагл. с экрана. (дата обращения: 25.11.2014)
5. Диски [Электронный ресурс] / URL: http://www.belagromash.ru/ru/zapasnie-chasti/diski.html Загл. с экрана. (дата обращения: 25.11.2014)
6. Продукция. Дисковые бороны [Электронный ресурс] / URL: http://quivogne.pro/disk_boroni%20FleauxFleaux.html Загл. с экрана. (дата обращения: 25.11.2014)
7. Трубилин Е.И. Рабочие органы дисковых борон и лущильников [Текст] / Е.И. Трубилин, К.А. Сохт, В.И. Коновалов, О.В. Данюкова // Научный журнал КубГАУ. – Краснодар 2013. – №91(07)
Почвообрабатывающие орудия с дисковыми рабочими органами получили широкое распространение, как в сельском, так и в лесном хозяйстве. Это объясняется тем, что диски обеспечивают интенсивное резание растительных остатков, находящихся на поверхности почвы, имеют низкую забиваемость, обеспечивают интенсивное крошение почвенного пласта и высокую проходимость в условиях наличия препятствий. Последнее достоинство становится особенно актуальным при работе в условиях каменистых почв и нераскорчеванных лесных вырубок. В полной мере высокая проходимость дисковых рабочих органов может быть реализована только при их упругом индивидуальном креплении к раме орудия, посредством предохранительных механизмов [1].

Однако при выборе дисковых рабочих органов для работы в условиях каменистых почв и нераскорчеванных лесных вырубок возникают следующие вопросы: какие типы дисков наилучшим образом приспособлены к подобным условиям, какие типы дисков могут устанавливаться на индивидуальных стойках, и какие типы дисков обеспечивает требуемые качественные показатели. Для этогопроанализируем конструкции дисковых рабочих органов с целью выявления наиболее приемлемых вариантов оснащения орудий, эксплуатируемых в подобных условиях.

Классифицируем дисковые рабочие органы по их типу (рис. 1).

 

Рис. 1. Классификация дисковых рабочих органов почвообрабатывающих орудий

 

Наиболее распространенным и универсальным типом дисков являются сферические диски. Рассмотрим основные варианты их исполнения.

Диски со сплошным лезвием наиболее полно перерезают растительные остатки, но при определенных условиях (повышенные влажность и глубина обработки почвы) легче забиваются из-за появления явления протаскивания с потерей оборотов (рис.2, а).

Вырезные диски даже при относительно небольших диаметрах более надежно захватывают стебли растений и перерезают их или переступают через них, легче заглубляются в почву и более постоянно находятся в зацеплении с плотным дном борозды, что способствует сохранению оборотов диска, следовательно, и исключению явления протаскивания и забивания орудий почвой и растительными остатками. Форма и размеры вырезов дисков бывают разные в зависимости от условий работы [2, 3].

Диски с вырезами по периферии получили название «ромашка». Первые диски типа «ромашка» устанавливались на боронах батарейного типа БДТ-7, БДТ- 3 и др. и имели вырезы трапецеидальной формы (рис. 2, б).

Дальнейшим развитием конструкции диска с трапецеидальными вырезами по режущей кромке является корончатый диск (рис. 2, в). Его геотермия обеспечивает более глубокое проникновение в почву и улучшает резание растительности за счет увеличения скольжения [5].

 

 

 

Рис. 2. Сферические диски: а – с гладкой режущей кромкой;

б – с трапецеидальными вырезами;в – с корончатыми вырезами

Впоследствии появились диски с вырезами полукруглой формы разных размеров. Диски с вырезами большего размера с углублением в диск до 30...60 мм (рис.3,а) предназначены для измельчения растительных остатков и обеспечения более надежного сцепления с почвой. Вырезы на дисках глубиной до 30 мм (рис.3,б) предназначены для обеспечения более надежного вращения диска[7]. Диски с большим радиусом выреза (рис.3, в) обеспечивают надежный захват растительных остатков, но их резание осуществляется с малым скольжением, что увеличивает процент «перешагиваний»[4].

 

 

 

Рис. 3. Сферические диски с полукруглыми вырезами по режущей кромке:

а –с вырезами глубиной до 60 мм;б – с вырезами глубиной до 30 мм;

в– с вырезами большого диаметра

 

В целях обеспечения более надежного вращения диска в соответствии с поступательной скоростью агрегата и перерезаниястеблей растительности (травянистые растения, молодая древесная поросль и др.) диски должны иметь ассиметричные вырезы, обеспечивающие резание со скольжением (рис. 4)[1]. Эти диски имеют вырезы, ориентированные в сторону центра диска, причем одна сторона выреза до его вершины выполнена радиально по прямой линии, другая часть выреза, сопрягаясь с радиусом диска, образует линию, обеспечивающую резание со скольжением стеблей растений, попадающих в вырез. Таким образом, наличие конструктивных элементов в виде ассиметричныхвырезов на кромке диска позволяет захватить и зафиксировать стебли растительности в почве, обеспечить их резание (рис. 4, а)[7].

С подобными вырезами большого размера изготовляются серповидные диски для тяжелой бороны БДТ (рис. 4, б) [5].

 

Рис. 4. Сферические диски с ассиметричными вырезами:

а – с малыми вырезами; б – рубящий диск;в – диск ФЛЕО-ФЛЕО

Аналогична конструкция дисков «ФЛЕО-ФЛЕО» фирмы «Quivogne» применяемым для обработки почвы на глубину до 20 см и измельчения грубостебельных пожнивных остатков и кустарниковых растений (рис. 4, в)[6].

Рассмотрим несколько типов дисков с геометрией отличной от сферы.

Диски с плоской режущей кромкой (рис. 5, а) снижают затылочное давление задней поверхности диска на борозду, что положительно сказывается на качестве работы, но только при малых углах атаки. Изменение геометрии ведет к усложнению процесса изготовления и некоторому снижению прочности [4].

Интерес представляют диски конической формы (рис. 5, б). У них всегда сохраняется рабочий угол (угол наклона к горизонтали касательной к поверхности диска) при износе. Такие диски легко заглубляются в почву, но плохо крошат почву по мере увеличения глубины еёобработки.

Поэтому конические диски в сочетании с другими рабочими органами с повышенными крошащими свойствами показывают хорошие результаты. Диски диаметром 430 мм широко применяются на дисковых боронах Carrier и в комбинированных агрегатах фирмы Vaderstad (Швеция), атакже на боронах Qualidisk фирмы KvernelandGroup диаметром 573 мм [7].

 

 

 

 

Рис. 5. Диски с отличной от сферы геометрией:

а – с плоской режущей кромкой; б – конический;в – с переменным радиусом сферы

Другой вариант снижения затылочного давление выпуклой поверхности диска на борозду с одновременным повышением степени крошения почвы, это применение дисков с радиусом сферы изменяющимся от лезвия диска к его центру (рис. 5, в).

У такого диска, с внутренней стороны, периферийная часть сферы диска на участке максимального заглубления в почву выполнена по большому радиусу, а далее к центру уменьшается. При этом наружная поверхность сферы выполнена по большему радиусу, что позволяет снизить затылочное давление. Использование подобной конструкции позволяет обеспечить высокие качественные показатели обработки почвы, но в тоже время ведет к усложнению конструкции и увеличению ее веса [7].

Применение дисков подобной конструкции направленно на решение проблемы высокого затылочного давление выпуклой поверхности диска на борозду при малых углах атаки. Однако, при индивидуальном упругом креплении рабочих органов к раме орудия, для обеспечения перекрытия рабочих органов применяют значительные углы атаки в 20…35°, что само по себе снимает эту проблему. Большие углы атаки наиболее свойственны лесным орудиям, так-как из-за специфики условий применения не используется расположение рабочих органов более чем в два ряда.

На основе проведенного анализа конструкций дисковых рабочих органов можно сделать вывод, что наиболее подходящими для орудий с индивидуальным упругим креплением рабочих органов к раме, эксплуатируемых в тяжелых условиях каменистых почв и вырубок будут сферические диски. При этом в условиях преобладания травянистой растительности рационально использовать диски со сплошным лезвием и вырезами полукруглой формы глубиной до 30 мм, так они обладают высокой прочностью и простотой конструкции. При необходимости подавления кустарниковой растительности и поросли древесных растений наиболее применимы диски с корончатой формой зуба и диски с ассиметричной формой выреза, так как они обеспечивают наиболее эффективное резание стеблей нежелательной растительности и обеспечивают стабильное вращение сферического диска.

Рецензенты:

Афоничев Д.Н., д.т.н., заведующий кафедрой электротехники и автоматики, профессор Воронежского государственного аграрного университета императора Петра I, г. Воронеж; Попиков П.И., д.т.н., профессор кафедры механизации лесного хозяйства Воронежской государственной лесотехнической академии, г. Воронеж.


Библиографическая ссылка

Лысыч М.Н. АНАЛИЗ КОНСТРУКЦИЙ ДИСКОВЫХ РАБОЧИХ ОРГАНОВ ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩИХ ОРУДИЙ И ВОЗМОЖНОСТЕЙ ИХ ПРИМЕНЕНИЯВ УСЛОВИЯХ ЛЕСНЫХ ВЫРУБОК // Современные проблемы науки и образования. – 2014. – № 6.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=16354 (дата обращения: 24.08.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252