РОЗРОБКА І ОБГРУНТУВАННЯ РАЦІОНАЛЬНОСТІ ЗАСТОСУВАННЯ НА КОПРУСАХ ПЛУГА ПНЕВМОРОЗПУШУВАЧІВ ВІБРАЦІЙНОЇ ДІЇ
Ключові слова:
плуг, пневмомолоток, пневматичний розпушувач ґрунту, корпус плуга, тяговий опір, коефіцієнт тертя, вібрація
Анотація
У статті проаналізовано сучасні тенденції вирішення проблеми енергоресурсного заощадження при виконанні операцій з обробітку ґрунту. В роботі встановлено емпіричне завдання розробити механізм забезпечення вібрацій на корпусах плуга та виявити загальні теоретичні залежності коливальної дії вібророзпушувачів на тяговий опір агрегату. Запропоновано удосконалення плуга встановленням додаткового пневматичного розпушувача ґрунту у лемеші. За рахунок цього зменшиться нерівномірність і максимальні відхилення опору ґрунту, що підвищить надійність і довговічність корпусів і в цілому плуга. Для виведення залежностей тягового опору від дії вібрацій було адаптовано раціональну формулу В.П. Горячкіна. Для врахування у ній дії вібрацій було проведено аналіз досліджень вітчизняних і зарубіжних науковців на предмет впливу вібрацій на коефіцієнт тертя f0 і питомий тяговий опір K. Середні дані було взято при побудові у даній роботі теоретичних залежностей для плуга з застосуванням пневматичних розпушувачів вібраційної дії. Приведений графік залежності тягового опору від швидкості руху при різній глибині обробітку для традиційних агрегатів і агрегатів з застосуванням грунторозпушувачів вібраційної дії в цілому по загальному вигляду і значенням відповідає подібним графікам тягового опору наведеними іншими науковцями. Виявлено, що застосування вібрацій знижує теоретично розрахований тяговий опір плуга в діапазоні швидкостей 0,5–2,5 м/с на 19–23 %. Причому на нижчих швидкостях руху вплив вібрацій має більше значення: зменшення тягового опору на 22–23 % на швидкості 0,5 м/с та на 19–20 % при 2,5 м/с, що цілком корелюється з даними цілого ряду інших досліджень. Отримані у роботі результати можуть у подальшому слугувати для уточнення й вдосконалення існуючих інженерних методів розрахунку основних характеристик та параметрів віброплугів, як на стадіях їх проектування чи конструювання, так і у режимах реальної експлуатації.
Посилання
1. Adamchuk V.V., Baranov H.L., Baranovskyi O.S. Suchasni tendentsii rozvytku konstruktsii silskohospodarskoi tekhniky – [Modern trends in the development of constructions of agricultural machinery]. Kyiv : Ahrarna nauka, 2004. [in Ukrainian]
2. Bendera I.M., Rozdorozhniuk P.I., Tkach O.V. Proektuvannia mekhanizovanykh tekhnolohichnykh protsesiv u roslynnytstvi – [Design of mechanized technological processes in crop production] : navch. pos. z vykonannia dyplomnykh proektiv z mekhanizatsii roslynnytstva na osvitno-kvalifikatsiinomu rivni “Bakalavr”. Kamianets-Podilskyi : FOP Sysyn O.V., 2011. 556 p. [in Ukrainian]
3. Bulhakov V.M., Sviren M.O., Kisilov R.V., Oryshchenko S.B., Lisovyi I.O. Doslidzhennia vibratsiinykh protsesiv pry osnovnomu obrobitku gruntu – [Research of vibrational processes during the main cultivation of the soil]. Naukovyi visnyk Tavriiskoho derzhavnoho ahrotekhnolohichnoho universytetu. 2015. Vyp. 5. T. 1. P. 3–13. [in Ukrainian]
4. Bulhakov V.M., Sviren M.O., Palamarchuk I.P., Dryha V.V., Chernysh O.M., Yaremenko V.V. Vibratsiini mashyny silskohospodarskoho vyrobnytstva – [Vibrating machines for agricultural production] : monohrafiia. Kirovohrad : KOD, 2012. 512 p. [in Ukrainian]
5. Dong X., Zheng H., Su C., Li Y., Song J., Wang J. Test And Analysis Of Vibration Characteristics Of Vibration Subsoiler INMATEH. Agricultural Engineering. 2022. Vol. 68. No. 3. P. 906–917. doi: 10.35633/inmateh-68-90
6. Duganets V.I., Yermakov S.V., Oleksiyko S.L., Maysus V.V. Ohliad dyskovykh znariad dlia obrobitku hruntu – [Overview of disk tools for tillage]. Modern scientific research: achievements, innovations and development prospects. 2021. P. 34–40. [in Ukrainian]
7. Duhanets V.I., Oleksiiko S.L., Yermakov S.V., Pukas V.L. Udoskonalennia konstruktsii korpusu pluha z pnevmatychnymy rozpushuvachamy gruntu – [Improvement of the design of the plow body with pneumatic soil looseners]. Science and innovation of modern world. London, United Kingdom : Cognum Publishing House, 2023. P. 20–25. [in Ukrainian]
8. Dziedzic K., Łapczyńska-Kordon B., Mudryk K. Decision support systems to establish plantations of energy crops on the example of willow (Salix Viminalis L.). Scientific achievements in agricultural engineering, agronomy and veterinary medicine polish ukrainian cooperation. 2017. Vol. 1.
9. Goryachkin V.P. Sobranie sochineniy. U 3-h tomah – [Collected works in 3 volumes]. 1965. T. 1. 720 p.; T. 2. 459 p.; T. 3. 512 p.
10. Holovach I.V. Minimalno dopustyma chastota kolyvan vibratsiinoho vykopuiuchoho robochoho orhanu – [The minimum permissible frequency of oscillations of the vibrating excavating working body]. Vibratsii v tekhnitsi ta tekhnolohiiakh. Vinnytsia, 2012. № 4(68). P. 35–41. [in Ukrainian]
11. Huk Ya.V. Vykorystannia pobichnoi produktsii kukurudzy v enerhetychnykh tsiliakh – [Use of corn by-products for energy purposes]. Perspektyvy rozvytku terytorii: teoriia i praktyka. Kharkiv : KhNUMH, 2021. P. 363–367. [in Ukrainian]
12. Hutsol T., Glowacki S., Mudryk K. Agrobiomass of Ukraine – Energy Potential of Central and Eastern Europe (Engineering, Technology, Innovation, Economics) : monograph. Warsaw, 2021.
13. Iermakov S.V. Doslidzhennia problemy zvilnennia polia vid reshtok kukurudzy. Lidery APK XXI stolittia – [Study of the problem of freeing the field from corn residues]. Informatsiini materialy VI zlotu imennykh stypendiativ i vidminnykiv navchannia. Kharkiv, KhNAU im. Dokuchaieva, 2010. P. 355-359. [in Ukrainian]
14. Korchak M.M. Yermakov S.V. Doslidzhennia kharakteru zasmichenosti polia lystostebelnymy ta korenevymy zalyshkamy pislia zbyrannia kukurudzy – [Investigation of the nature of the field weed by leafy and root residues after harvesting corn]. Zbirnyk naukovykh prats Podilskoho derzhavnoho ahrarno-tekhnichnoho universytetu. 2007. Vol. 15. P. 498–504. [in Ukrainian]
15. Kucher O.V., Yermakov S.V. Metodolohiia marketynhovykh doslidzhen bioekonomichnykh protsesiv. Podilskyi visnyk. Seriia “Silske hospodarstvo, tekhnika”. 2023. № 38. P. 132–139. doi: 10.37406/2706-9052-2023-1.19
16. Li J., Jiang X., Ma Y., Tong J., Hu B. Bionic Design of a Potato Digging Shovel with Drag Reduction Based on the Discrete Element Method (DEM) in Clay Soil. Appl. Sci. 2020. Vol. 10. P. 7096. doi: 10.3390/app10207096
17. Loveikin V.S. Chovniuk Yu.V. Diachenko L.A. Dynamichnyi analiz tiahovoho oporu vibropluhiv – [Dynamic analysis of traction resistance of vibrating plows]. Vibratsii v tekhnitsi ta tekhnolohiiakh. 2012. № 3(67). P. 112–115. [in Ukrainian]
18. Ma X., Wang S., Wang H. Vibration Soil Crushing Mechanism of Self-excited Vibration Subsoiler in Coastal Area. J. Coast. Res. 2020. 103. P. 426–430. doi: 10.2112/SI103-087.1
19. Mudryk K., Bendera I., Jewiarz M. Scientific achievements in agricultural engineering, agronomy and veterinary medicine: Polish-Ukrainian cooperation : scientific monograph / State Agrarian and Engineering University in Podilya, Agriculture University in Kraków. Vol. I. Kraków : Traicon, 2017.
20. Niyamapa T., Salokhe,V.M. Soil disturbance and force mechanics of vibrating tillage tool. Journal of terramechanics. 2000. Vol. 37–3. P. 151–166.
21. Patent 1197117 Ukraina, MPK (2018.01) KS1K 13/00 16/00. Korpus pluha z pnevmatychnym rozpushuvachem gruntu – [Body of a plow with a pneumatic soil loosener]. Bozhok A.M., Tiukhtii O.S.. Zaiavl. 05.11.15; Opubl. 25.05.2016. Biul. № 10. P. 5. [in Ukrainian]
22. Posna S., Vilchynska D., Yermakov S., Oleksiiko S. Suchasni typy dyskovykh znariad z vysokoiu podribniuiuchoiu zdatnistiu dlia obrobitku hruntu pislia hrubosteblovykh kultur – [Modern types of disc tools with high crushing capacity for soil cultivation after coarse-stemmed crops]. Multidisciplinary academic notes. Science research and practice. Madrid, Spain, 2022. P. 36–40. [in Ukrainian]
23. Shahgoli G., Saunders С., Desbiolles J. An investigation into the performance of vibratory tillage using straight and bent leg tines. Soil management for sustainability. 2006. Vol. 38. P. 21.
24. Sun J., Wang Y., Ma Y., Tong J., Zhang Z. DEM simulation of bionic subsoilers (tillage depth > 40 cm) with drag reduction and lower soil disturbance characteristics. Adv. Eng. Softw. 2018. Vol. 119. P. 30–37. doi: 10.1016/j.advengsoft.2018.02.001
25. Szabo B., Barnes F., Sture S. Effectiveness of vibrating bulldozer and plow blades on draft force reduction. Transactions of the ASAE. 1998. Vol. 41–2. P. 283–290.
26. Vasilenko V.V., Vasilenko S.V. Effect of Vibration on Resistance Force of Plough. Advances in Engineering Research. 2018. Vol. 151. P. 779–783.
27. Voitiuk D.H. Silskohospodarski mashyny. Osnovy teorii ta rozrakhunku – [Agricultural machinery. Basics of theory and calculation] / D.H. Voitiuk, V.M. Baranovskyi, V.M. Bulhakov ta in. Kyiv : Vyshcha osvita, 2005. 464 p. [in Ukrainian]
28. Voitiuk D.H. Silskohospodarski mashyny: osnovy teorii ta rozrakhunku – [Agricultural machines: basics of theory and calculation] / D.H. Voitiuk, S.S. Yatsun, M.Ia. Dovzhyk. Sumy : VTD Universytetska knyha, 2008. 543 p. [in Ukrainian]
29. Yang M., Sun X., Deng X., Lu Z., Wang T. Extrapolation of Tractor Traction Resistance Load Spectrum and Compilation of Loading Spectrum Based on Optimal Threshold Selection Using a Genetic Algorithm. Agriculture. 2023. Vol. 2. Iss. 13(6). P. 1133. doi: 10.3390/agriculture13061133
30. Yermakov S.V. Prospects for improvement of constructions for planting energy crops cuttings. Podilskyi visnyk. Seriia “Silske gospodarstvo, tekhnika, ekonomika”. 2017. Vol. 2. P. 37–45.
31. Yermakov S.V., Hutsol T.D. Strukturuvannia protsesu avtomatyzatsii sadinnia zhyvtsiv enerhetychnoi verby [Structuring the process of automation of planting plants of energy willow]. Bulletin of Sumy National Agrarian University. 2021. Vol. 3(45). [in Ukrainian]
32. Yermakov S.V., Hutsol T.D., Mykhailova L.M. Rozrakhunkovi formuly vyznachennia shvydkosti vyvantazhennia zhyvtsiv enerhetychnoi verby z tochky zoru hidrodynamichnykh bahatofaznykh system – [Calculation formulas for determining the rate of discharge of energy willow cuttings from the point of view of hydrodynamic multiphase systems]. Podilian Bulletin. Seriia “Agriculture, Engineering, Economics”. 2021. Vol. 34. [in Ukrainian]
33. Zaika P.M. Teoriia silskohospodarskykh mashyn. T. 1 (4.1). Mashyny ta znariaddia dlia obrobitku gruntu. – [Theory of agricultural machines. T. 1 (4.1). Machines and tools for soil cultivation]. Kharkiv : Oko, 2011. 444 p. [in Ukrainian]
2. Bendera I.M., Rozdorozhniuk P.I., Tkach O.V. Proektuvannia mekhanizovanykh tekhnolohichnykh protsesiv u roslynnytstvi – [Design of mechanized technological processes in crop production] : navch. pos. z vykonannia dyplomnykh proektiv z mekhanizatsii roslynnytstva na osvitno-kvalifikatsiinomu rivni “Bakalavr”. Kamianets-Podilskyi : FOP Sysyn O.V., 2011. 556 p. [in Ukrainian]
3. Bulhakov V.M., Sviren M.O., Kisilov R.V., Oryshchenko S.B., Lisovyi I.O. Doslidzhennia vibratsiinykh protsesiv pry osnovnomu obrobitku gruntu – [Research of vibrational processes during the main cultivation of the soil]. Naukovyi visnyk Tavriiskoho derzhavnoho ahrotekhnolohichnoho universytetu. 2015. Vyp. 5. T. 1. P. 3–13. [in Ukrainian]
4. Bulhakov V.M., Sviren M.O., Palamarchuk I.P., Dryha V.V., Chernysh O.M., Yaremenko V.V. Vibratsiini mashyny silskohospodarskoho vyrobnytstva – [Vibrating machines for agricultural production] : monohrafiia. Kirovohrad : KOD, 2012. 512 p. [in Ukrainian]
5. Dong X., Zheng H., Su C., Li Y., Song J., Wang J. Test And Analysis Of Vibration Characteristics Of Vibration Subsoiler INMATEH. Agricultural Engineering. 2022. Vol. 68. No. 3. P. 906–917. doi: 10.35633/inmateh-68-90
6. Duganets V.I., Yermakov S.V., Oleksiyko S.L., Maysus V.V. Ohliad dyskovykh znariad dlia obrobitku hruntu – [Overview of disk tools for tillage]. Modern scientific research: achievements, innovations and development prospects. 2021. P. 34–40. [in Ukrainian]
7. Duhanets V.I., Oleksiiko S.L., Yermakov S.V., Pukas V.L. Udoskonalennia konstruktsii korpusu pluha z pnevmatychnymy rozpushuvachamy gruntu – [Improvement of the design of the plow body with pneumatic soil looseners]. Science and innovation of modern world. London, United Kingdom : Cognum Publishing House, 2023. P. 20–25. [in Ukrainian]
8. Dziedzic K., Łapczyńska-Kordon B., Mudryk K. Decision support systems to establish plantations of energy crops on the example of willow (Salix Viminalis L.). Scientific achievements in agricultural engineering, agronomy and veterinary medicine polish ukrainian cooperation. 2017. Vol. 1.
9. Goryachkin V.P. Sobranie sochineniy. U 3-h tomah – [Collected works in 3 volumes]. 1965. T. 1. 720 p.; T. 2. 459 p.; T. 3. 512 p.
10. Holovach I.V. Minimalno dopustyma chastota kolyvan vibratsiinoho vykopuiuchoho robochoho orhanu – [The minimum permissible frequency of oscillations of the vibrating excavating working body]. Vibratsii v tekhnitsi ta tekhnolohiiakh. Vinnytsia, 2012. № 4(68). P. 35–41. [in Ukrainian]
11. Huk Ya.V. Vykorystannia pobichnoi produktsii kukurudzy v enerhetychnykh tsiliakh – [Use of corn by-products for energy purposes]. Perspektyvy rozvytku terytorii: teoriia i praktyka. Kharkiv : KhNUMH, 2021. P. 363–367. [in Ukrainian]
12. Hutsol T., Glowacki S., Mudryk K. Agrobiomass of Ukraine – Energy Potential of Central and Eastern Europe (Engineering, Technology, Innovation, Economics) : monograph. Warsaw, 2021.
13. Iermakov S.V. Doslidzhennia problemy zvilnennia polia vid reshtok kukurudzy. Lidery APK XXI stolittia – [Study of the problem of freeing the field from corn residues]. Informatsiini materialy VI zlotu imennykh stypendiativ i vidminnykiv navchannia. Kharkiv, KhNAU im. Dokuchaieva, 2010. P. 355-359. [in Ukrainian]
14. Korchak M.M. Yermakov S.V. Doslidzhennia kharakteru zasmichenosti polia lystostebelnymy ta korenevymy zalyshkamy pislia zbyrannia kukurudzy – [Investigation of the nature of the field weed by leafy and root residues after harvesting corn]. Zbirnyk naukovykh prats Podilskoho derzhavnoho ahrarno-tekhnichnoho universytetu. 2007. Vol. 15. P. 498–504. [in Ukrainian]
15. Kucher O.V., Yermakov S.V. Metodolohiia marketynhovykh doslidzhen bioekonomichnykh protsesiv. Podilskyi visnyk. Seriia “Silske hospodarstvo, tekhnika”. 2023. № 38. P. 132–139. doi: 10.37406/2706-9052-2023-1.19
16. Li J., Jiang X., Ma Y., Tong J., Hu B. Bionic Design of a Potato Digging Shovel with Drag Reduction Based on the Discrete Element Method (DEM) in Clay Soil. Appl. Sci. 2020. Vol. 10. P. 7096. doi: 10.3390/app10207096
17. Loveikin V.S. Chovniuk Yu.V. Diachenko L.A. Dynamichnyi analiz tiahovoho oporu vibropluhiv – [Dynamic analysis of traction resistance of vibrating plows]. Vibratsii v tekhnitsi ta tekhnolohiiakh. 2012. № 3(67). P. 112–115. [in Ukrainian]
18. Ma X., Wang S., Wang H. Vibration Soil Crushing Mechanism of Self-excited Vibration Subsoiler in Coastal Area. J. Coast. Res. 2020. 103. P. 426–430. doi: 10.2112/SI103-087.1
19. Mudryk K., Bendera I., Jewiarz M. Scientific achievements in agricultural engineering, agronomy and veterinary medicine: Polish-Ukrainian cooperation : scientific monograph / State Agrarian and Engineering University in Podilya, Agriculture University in Kraków. Vol. I. Kraków : Traicon, 2017.
20. Niyamapa T., Salokhe,V.M. Soil disturbance and force mechanics of vibrating tillage tool. Journal of terramechanics. 2000. Vol. 37–3. P. 151–166.
21. Patent 1197117 Ukraina, MPK (2018.01) KS1K 13/00 16/00. Korpus pluha z pnevmatychnym rozpushuvachem gruntu – [Body of a plow with a pneumatic soil loosener]. Bozhok A.M., Tiukhtii O.S.. Zaiavl. 05.11.15; Opubl. 25.05.2016. Biul. № 10. P. 5. [in Ukrainian]
22. Posna S., Vilchynska D., Yermakov S., Oleksiiko S. Suchasni typy dyskovykh znariad z vysokoiu podribniuiuchoiu zdatnistiu dlia obrobitku hruntu pislia hrubosteblovykh kultur – [Modern types of disc tools with high crushing capacity for soil cultivation after coarse-stemmed crops]. Multidisciplinary academic notes. Science research and practice. Madrid, Spain, 2022. P. 36–40. [in Ukrainian]
23. Shahgoli G., Saunders С., Desbiolles J. An investigation into the performance of vibratory tillage using straight and bent leg tines. Soil management for sustainability. 2006. Vol. 38. P. 21.
24. Sun J., Wang Y., Ma Y., Tong J., Zhang Z. DEM simulation of bionic subsoilers (tillage depth > 40 cm) with drag reduction and lower soil disturbance characteristics. Adv. Eng. Softw. 2018. Vol. 119. P. 30–37. doi: 10.1016/j.advengsoft.2018.02.001
25. Szabo B., Barnes F., Sture S. Effectiveness of vibrating bulldozer and plow blades on draft force reduction. Transactions of the ASAE. 1998. Vol. 41–2. P. 283–290.
26. Vasilenko V.V., Vasilenko S.V. Effect of Vibration on Resistance Force of Plough. Advances in Engineering Research. 2018. Vol. 151. P. 779–783.
27. Voitiuk D.H. Silskohospodarski mashyny. Osnovy teorii ta rozrakhunku – [Agricultural machinery. Basics of theory and calculation] / D.H. Voitiuk, V.M. Baranovskyi, V.M. Bulhakov ta in. Kyiv : Vyshcha osvita, 2005. 464 p. [in Ukrainian]
28. Voitiuk D.H. Silskohospodarski mashyny: osnovy teorii ta rozrakhunku – [Agricultural machines: basics of theory and calculation] / D.H. Voitiuk, S.S. Yatsun, M.Ia. Dovzhyk. Sumy : VTD Universytetska knyha, 2008. 543 p. [in Ukrainian]
29. Yang M., Sun X., Deng X., Lu Z., Wang T. Extrapolation of Tractor Traction Resistance Load Spectrum and Compilation of Loading Spectrum Based on Optimal Threshold Selection Using a Genetic Algorithm. Agriculture. 2023. Vol. 2. Iss. 13(6). P. 1133. doi: 10.3390/agriculture13061133
30. Yermakov S.V. Prospects for improvement of constructions for planting energy crops cuttings. Podilskyi visnyk. Seriia “Silske gospodarstvo, tekhnika, ekonomika”. 2017. Vol. 2. P. 37–45.
31. Yermakov S.V., Hutsol T.D. Strukturuvannia protsesu avtomatyzatsii sadinnia zhyvtsiv enerhetychnoi verby [Structuring the process of automation of planting plants of energy willow]. Bulletin of Sumy National Agrarian University. 2021. Vol. 3(45). [in Ukrainian]
32. Yermakov S.V., Hutsol T.D., Mykhailova L.M. Rozrakhunkovi formuly vyznachennia shvydkosti vyvantazhennia zhyvtsiv enerhetychnoi verby z tochky zoru hidrodynamichnykh bahatofaznykh system – [Calculation formulas for determining the rate of discharge of energy willow cuttings from the point of view of hydrodynamic multiphase systems]. Podilian Bulletin. Seriia “Agriculture, Engineering, Economics”. 2021. Vol. 34. [in Ukrainian]
33. Zaika P.M. Teoriia silskohospodarskykh mashyn. T. 1 (4.1). Mashyny ta znariaddia dlia obrobitku gruntu. – [Theory of agricultural machines. T. 1 (4.1). Machines and tools for soil cultivation]. Kharkiv : Oko, 2011. 444 p. [in Ukrainian]
Опубліковано
2023-12-04
Як цитувати
Єрмаков, С. В., Дуганець, В. І., Олексійко, С. Л., Вільчинська, Д. В., & Пукас, В. Л. (2023). РОЗРОБКА І ОБГРУНТУВАННЯ РАЦІОНАЛЬНОСТІ ЗАСТОСУВАННЯ НА КОПРУСАХ ПЛУГА ПНЕВМОРОЗПУШУВАЧІВ ВІБРАЦІЙНОЇ ДІЇ. Вісник Сумського національного аграрного університету. Серія: Механізація та автоматизація виробничих процесів, (3 (53), 26-31. https://doi.org/10.32782/msnau.2023.3.5
ISSN 
ISSN 
