Аннотация: Предметом исследования является процесс функционирования рабочих органов ротора почвообрабатывающей рыхлительно-сепарирующей машины изменяющей структуру и плотность обрабатываемого слоя почвы в соответствии с агро-требованиями. Рассмотрена конструкция ножа ротора рыхлительно-сепарирующего устройства почвообрабатывающей машины. Объектом исследования является нож ротора, форма рабочей кромки которого обеспечивает его вращение с минимальными затратами энергии на работу. Актуальность заключается в том, что теоретически обоснованая конструкция ножа ротора рыхлительно-сепарирующего устройства почвообрабатывающей машины позволит усовершенствовать методы предпосевной обработки почвы для улучшения ее агротехнических качеств, с минимальными затратами энергии. Для определения значения относительной скорости движения элемента почвы по лезвию ножа ротора составили дифференциальное уравнение относительно движения элемента почвы по лезвию ножа, воспользовавшись для этого методом изложенным в теории движения частицы почвы по шероховатым поверхностям П.М. Василенко, но при этом рассмотрено движение элемента почвы не по поверхности, а по лезвию ножа. При выполнении работы применены теоретические исследования с использованием механико-математического моделирования взаимодействия рабочих органов с почвой. Исходная информация для обоснования исследования получена путем анализа литературных источников. Дано обоснование конструкции ножа ротора рыхлительно-сепарирующего устройства почвообрабатывающей машины которая обеспечит его вращение с минимальными затратами энергии на работу при условии уменьшения разбрасывания почвы, и предотвращения сгруживания ее на сепарирующей решетке. Целевая группа потребителей информации в статье - конструкторы, специалисты занимающиеся разработкой почвообрабатывающих рабочих органов.

Abstract: The subject of the research is the operation process of the rotor of a tilling and separating machine which changes the structure and solidity of the cultivated soil layer according to the agricultural requirements. The author considers the design of the blade of the rotor of a tilling and separating machine. The research object is the blade of the rotor whose form allows it to rotate with a minimum expenditure of energy. The topicality of the research is determined by the fact that the theoretically justified design of the blade of the rotor of a tilling and separating machine will help improve the methods of secondary tillage aimed at the improvement of its agrotechnical characteristics with a minimum expenditure of energy. To define the value of a relative speed of a soil element movement along the blade, the author derives an equation using the method described in P.M. Vasilenko’s theory of soil particles movement along rough surfaces, but the author considers soil particles movement along the blade. The article is based on theoretical research using mechanical and mathematical modeling of working tools interaction with soil. The initial data was collected via the analysis of literary sources. The author substantiates the design of the blade of the rotor of a tilling and separating machine which guarantees its rotation with a minimum expenditure of energy owing to the lesser dispersion of soil particles and the prevention of their building-up on the separating grill. The research results can be used by constructors and specialists developing tillage tools.

Аннотация: Рассматривается методика построения математических моделей устойчивости функционирования механических систем по теории Ляпунова для решения задач земледельческой механики, приводятся результаты исследования движения сельскохозяйственных машин.
Получены зависимости, с помощью которых можно определить угол крошения для различных глубин обработки и прочностных показателей почвы по заданным параметрам качества её проведения.
Полученные зависимости позволили определить параметры динамических систем, которые способствуют снижению их энергоемкости, повышению качественных показателей работы и созданию условий для повышения производительности агрегатов.
Описанная модель физической сущности процесса взаимодействия клина с почвой широко используется на практике для решения множества задач по обоснованию параметров почвообрабатывающих рабочих органов. Однако физическая сущность процессов, которые происходят под действием клина в отделяемом пласте почвы, изучена недостаточно При использовании той или иной теории прочности необходимо определить значения предельных напряжений, вызывающих в материале деформации, которые приводят к разрушению исходной структуры. Предельные напряжения легко определяются экспериментально только для деформаций растяжения и сжатия.
Следовательно, для определения напряжений в почве, которые возникают в результате воздействия клина, можно принять гипотезу о том, что процесс отделения от основной упругой связной массы подрезаемого пласта почвы (крошение) происходит путём его изгиба.

Abstract: The authors consider the procedure of building mathematical models of stability of mechanical systems functioning as described in Lyapunov theory used for solving the tasks of agricultural mechanics. The authors describe the results of agricultural machines operation analysis. The authors build the dependencies which can help define soil pulverization angle for various tillage depths based on the given parameters. These dependencies help define the parameters of dynamical systems reducing their energy consumption, improving qualitative indicators and creating the conditions for equipment performance improvement. The described model of the physical essence of wedge-soil interaction process is widely used for solving various tasks of justification the parameters of tilling mechanisms. However, the physical essence of processes occurring in the tilled soil layer under the influence of a wedge has not been studied sufficiently enough. When using any stability theory, it is important to define ultimate strain values causing material deformations leading to the destruction of the initial structure. Ultimate stress values can be easily defined by experiment only for stretching strain and compressional strain. Consequently, to define the strains occurring in soil under the influence of wedge, we can accept a hypothesis that a tilled soil layer splits away from the elastic mass by bending.
 

Аннотация: Объектом исследования является процесс взаимодействия с почвой рабочего органа почвообрабатывающей рыхлительно-сепарирующей машины с гибким элементом. Предметом исследования является физическая модель изучения процесса взаимодействия с почвой рабочего органа с гибким элементом, механико-технологические способы усовершенствования процессов обработки почвы.Трос с поперечным сечением в виде круга рассмотрен как клин с тупым лезвием. Особое внимание уделяется теории статики сыпучей среды. Предельное напряжение, при котором небольшое изменение объемных или поверхностных сил вызывает нарушение равновесия сыпучей среды, представляет наибольший интерес для составления математических моделей взаимодействия рабочего органа с почвой, так как в такие моменты силы давления между ними достигают максимальных величин. Теоретические исследования проводились с использованием механико-математического моделирования взаимодействия рабочих органов с почвой. Определлены зависимости усилия резания ножом почвы от угла резания и глубины его хода. Доказано, что с уменьшением угла резания усилие резания почвы сначала уменьшается до минимума, а затем резко возрастает до бесконечности.
Усилие резания почвы состоит из двух слагаемых: усилия разрушения почвы и усилия преодоления сил трения почвы о нож, при уменьшении угла резания усилие на разрушение почвы снижается, а на преодоление сил трения ее о нож — повышается. Равенство этих двух слагаемых соответствует минимальному значению усилия резания почвы ножом.

Abstract: The object of the research is the process of a work tool of a tillage machine with a flexible element getting into contact with the soil. The subject of the research is a physical model that allows to analyze the process of a work tool with a flexible element getting into contact with the soil and mechanical and technological methods of improving the process of soil cultivation. The cable with a cross section area in a form of a circle is viewed as a wedge with a dull edge. The authors of the article pay special attention to the theory of granular medium statics. The extreme limit state at which even the slightest change in the volume and surface forces distorts the balance of the granular medium is especially interesting and useful for composing mathematical models of a work tool getting into contact with theh soil because pressure forces reach the highest point at such moments. The authors carried out their theoretical research using the method of the mathematical mechanical modelling of work tools getting into contact with the soil. The authors discover the dependence of the wedge cutting pressure on the cutting angle and depth. They prove that when the cutting angle is reduced, the cutting pressure of the soil goes down to the minimum at first but grows endlessly afterwards. The soil cutting effort is composed of two elements, the soil destruction effort and the effort to overcome the frictional force of the soil against the wedge. When the cutting angle is reduced, the soil destruction effort decreases while the effort to overcome the frictional force of the soil against the wedge increases. The sum of these two elements is equal to the minimal effort of the wedge cutting the soil. 

Аннотация: Объектом исследования является процесс функционирования рабочих органов почвообрабатывающей рыхлительно-сепарирующей машины изменяющей структуру и плотность обрабатываемого слоя почвы в соответствии с требованиями агрономической науки, соответствующих высеваемой культуре, за счет согласованного взаимодействия пассивных и активных рабочих органов, а также вычесывающей сорняки из обрабатываемого слоя почвы. Рассмотрен лемех с направляющими дисками на перемещение которого в почве затраты энергии минимальны, обеспечивающий должным образом движение почвы к сепарирующему устройству. Теоретические исследования проводились с использованием механико-математического моделирования взаимодействия рабочих органов с почвой. Экспериментальные исследования проводились по отраслевым методикам с применением тензометрических средств и методов планирования многофакторных экспериментов. Усовершенствован процесс обработки почвы с применением дисковых рабочих органов. Получила дальнейшее развитие теория обоснования параметров рабочих органов активно-пассивного действия для операции крошения и сепарации структурных частиц почвы. Составлена математическая модель взаимодействия рабочих органов с почвой с учетом взаимосвязей показателей энергоемкости технологичных процессов. Применение методов прямого вариационного исчисления при обосновании профилей почвообрабатывающих рабочих органов позволяет снизить на 10...30% расходы энергии на их функционирование.

Abstract: The research object is the process of functioning of the excavating parts of a cultivating separating ripper, which transforms the structure and the density of a soil layer in accordance with the requirements of agronomical science for the cultivated crop. This result is achieved using the coordinated interaction of passive and active excavating parts. The machine also combs out the weed. The author considers the plowshare with steering disks, which spends less energy when moving through soil and directs soil to the separator. Theoretical researches are based on mechanical and mathematical modeling of interaction of the moving parts with soil. Experimental researches are based on the sectoral methods using strain-gage instruments and the methods of multifactor experiments planning. In the result, the process of soil cultivation using disk cultivating parts has been improved, the theory of justification of the parameters of active-passive cultivating parts for the separation and pulverization of soil and been developed; the mathematic model of interaction of cultivating parts with soil with account of energy intensity rates of technological processes has been composed. The use of methods of direct variational calculation for the justification of shapes of cultivating parts of a cultivating separating ripper helps reduce energy consumption by 10-30%. 

Аннотация: Предметом исследования является процесс движения почвы по лемеху почвообрабатывающей рыхлительно-сепарирующей машины - стратификатора.
В статье изложены некоторые конструктивные особенности рабочих органов для подрезания и подъема почвы, качественные и энергетические показатели их работы. Определены критерии оценки для разработки относительно нового конструктивного решения проблемы качества предпосевной обработки почвы. Описан технологический процесс работы почвообрабатывающей рыхлительно-сепарирующей машины с дополнительно установленными направляющими пассивными вращающимися плоскими дисками, которые должным образом обеспечивают движение почвы по подрезающей лапе при глубине обработки от 3 до 12 см. Теоретически рассмотрены и проанализированы влияния некоторых конструктивных факторов, на качественные показатели рабочих органов для подрезания и подъема почвы. Новизна исследования заключается в одновременном использовании параллельно расположенных свободно вращающихся плоских дисков вместе с лемехом. Определено взаимное расположение направляющих дисков и лемеха. Принципиально получены значения угла трения и угла подъема почвы лемехом при котором сопротивление последнего будет минимальным.
В результате механический подъем и движения почвы почвы по лемеху почвообрабатывающей рыхлительно-сепарирующей машины, происходит с отсутствием эффекта сгруживания почвы с обеих сторон, и с минимальными затратами энергии.

Abstract: The research subject is the process of movement of soil along the plowshare of a cultivating separating ripper – a stratification machine. The article contains particular constructive features of the implements used for cutting and elevating soil, quality and energy indexes of their operation. The author defines the estimation criteria for the development of a relatively new solution to the problem of secondary tillage effectiveness. The author describes the technological process of operation of a cultivating separating ripper with additional leading passive plane rotary disks, which ensure appropriate movement of soil along the shovel at the cultivation depth of 3-12 cm. The author considers in theory and analyzes the impact of some constructive factors on quality indexes of the implements used for soil cutting and elevating. The scientific novelty consists in usage of parallel free-rotating plane disks together with the plowshare at the same time. The author acquires the values of angle of soil friction and elevation by the plowshare giving the minimum resistance of the plowshare. In the result, the mechanical elevation and movement of soil along the plowshare of a cultivating separating ripper doesn’t give a building up effect and requires minimum energy.