Теоретическое обоснование размещения виброгенератора на стойке культиватора

Актуальность. Одними из главных направлений развития агропромышленного комплекса в сфере сельскохозяйственного производства принято считать повышение плодородия почв и рост эффективности функционирования машинно-тракторных агрегатов. Качество продукции и высокая урожайность возделываемых культур – важная задача сельскохозяйственного производства. Переход на инновационные конструкции почвообрабатывающих машин позволяет достичь всех необходимых показателей: агротехнологических, энергетических и экологических. В центре внимания находится стратегия энергосбережения, предлагаются базовые принципы проектирования почвообрабатывающих орудий, в основу которых заложены фундаментальные исследования физико-механических и динамических характеристик почвенного фона.

Объект. Объект исследования – технологический процесс обработки почвы культиваторным МТА. Предмет исследования – энергетические и качественные показатели технологического процесса обработки почвы культиваторным МТА с активными рабочими органами.

Целью исследования является: разработка концептуальных основ улучшения энерготехнологических показателей культиваторных МТА за счет использования вибрации рабочих секций.

Материалы и методы. Методологической основой исследований являлись методы системного анализа, синтеза и теоретических положений, законы теории грунтов, сопротивления материалов, теоретической механики, теории колебаний и математической статистики.

Результаты и выводы. Согласно сформулированному в работе критерию подобрано такое место размещения генератора вибраций, чтобы между генерируемой (возмущающей) силой и перемещением носка рабочего органа секции культиватора оставалась линейная зависимость, что способствует резонансному увеличению амплитуд колебаний культиваторной стойки. Таким образом, для обеспечения минимальных энергетических затрат, затрачиваемых на работу генератора вибраций, размещать его необходимо в точке, соответствующей пересечению горизонтальной линии с центром тяжести поперечного сечения стойки культиватора.

1. Айтмуратов М. Т., Наурызбаев А. О. Расчет жесткости пружин при упругом креплении рабочих органов к раме // Парадигма аграрного образования в условиях цифровой экономики: материалы Международной научно-практической конференции. 2019. С. 270-275.

2. Булатов Ф. Р., Михайлов В. М., Устинов Н. Н. Экспериментальная установка для исследования активных рабочих органов почвообрабатывающих машин // Инновационное развитие агропромышленного комплекса для обеспечения продовольственной безопасности Российской Федерации: сборник материалов Международной научно-практической конференции. 2020. С. 26-31.

3. Гапич Д. С., Фомин С. Д., Ширяева Е. В. Динамика движения упруго закрепленного рабочего органа культиваторного МТА // Тракторы и сельхозмашины. 2017. № 10. С. 28-32.

4. Джабборов Н. И., Эвиев В. А., Очиров Н. Г. Методика расчета энергоэффективности машинно-тракторных агрегатов // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. 2018. № 2 (50). С. 367-374.

5. Джабборов Н. И., Федькин Д. С. Основы оценки энергоэффективности технологических процессов и технических средств обработки почвы // Молочно-хозяйственный вестник. 2014. № 4 (16). С. 76-83.

6. Зоря М. В. Динамика движения рабочего органа для образования борозды в грунте // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2016. № 4. С. 44-47.

7. Использование вынужденных колебаний для снижения тягового сопротивления почвообрабатывающих машин / С. Н. Дроздов, И. З. Аширов, А. А. Сорокин, О. Я. Набокина // Известия Омского ГАУ. 2013. № 1. С. 46–48.

8. Мартыненко А. С., Устинов Н. Н. Модель напряженно-деформированного состояния стойки культиватора в виде гибкого трубчатого элемента с обратным соотношением осей // Развитие научной, творческой и инновационной деятельности молодёжи: материалы IX Всероссийской научно-практической конференции молодых учёных. 2017. С. 69-73.

9. Метод повышения точности измерения точности тягового сопротивления в навесном устройстве трактора / Р. А. Косульников, А. А. Карсаков, С. Д. Фомин, Е. А. Назаров // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее проф. образование. 2018. № 1 (49). С. 326-333.

10. Настройка секции культиватора на резонансный режим работы / Р. А. Косульников, Д. С. Гапич, Е. А. Назаров, В. А. Моторин, О. А. Денисова // Сельский механизатор. 2021. № 1. С. 8-9.

11. Определение диссипативных характеристик почвенного фона / Р. А. Косульников, Д. С. Гапич, Е. А. Назаров, В. А. Моторин, О. А. Денисова // Сельский механизатор. 2020. № 12. С. 12-13.

12. Повышение энергоэффективности машинно-тракторного агрегата (МТА) / С. Д. Фомин, В. И. Аврамов, А. Е. Новиков, Е. С. Воронцова // Мелиорация в России: потенциал и стратегия развития: международная научно-практическая интернет-конференция, посвященная 50-летию масштабной программы развития мелиорации земель. Волгоград, 2016. С. 180-188.

13. Повышение эксплуатационных показателей МТА при динамическом характере нагружения / Р. А. Косульников, Д. С. Гапич, А. А. Карсаков [и др.] // Сельский механизатор. 2020. № 12. С. 5-7.

14. Проблемные вопросы повышения энергоэффективности МТА с упруго-закреплёнными рабочими органами / Д. С. Гапич, В. А. Эвиев, Р. А. Косульников [и др.] // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее проф. образование. 2018. № 1 (49). С. 312-318.

15. Пындак В. И., Новиков А. Е. Энергоэффективность глубокого чизелевания почвы // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. 2013. № 4 (32). С. 203-209.

16. Результаты лабораторно-полевых испытаний активного рабочего органа культиватора со стойкой в виде гибкого трубчатого элемента / Н. Н. Устинов, А. А. Маратканов, А. С. Мартыненко, А. Н. Верещагин // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2016. № 6 (140). С. 153-157.

17. Устинов Н. Н., Мартыненко А. С., Маратканов А. А. Результаты определения крошения почвы при работе вибрационного культиватора // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2021. № 5 (91). С. 85-88.

18. Устинов Н. Н., Михайлов В. М., Булатов Ф. Р. Экспериментальное исследование s-образного силового элемента стойки почвообрабатывающей машины // АгроЭкоИнфо. 2021. № S7.

19. Устинов Н. Н., Мартыненко А. С., Булатов Ф. Р. Исследование импульсной гидросистемы культиватора с гибкими трубчатыми стойками // Сельский механизатор. 2020. № 12. С. 8-9.

20. Устинов Н. Н., Мартыненко А. С., Колмакова Т. Г. К обоснованию динамических параметров рабочего органа культиватора со стойкой в виде гибкого трубчатого элемента // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2017. № 5 (67). С. 106-108.

21. Устинов Н. Н., Маратканов А. А., Смолин Н. И. Математическая модель активного рабочего органа культиватора со стойкой в виде гибкого трубчатого элемента // Современные проблемы науки и образования. 2015. № 1. http://www.scienceeducation.ru/121-17908.

22. Устинов Н. Н., Маратканов А. А. Экспериментальное определение характеристик активного рабочего органа культиватора со стойкой в виде гибкого трубчатого элемента // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2015. № 4 (126). С. 102-105.

23. Устинов Н. Н., Поддубный В. И., Мартыненко А. С. Механико-математическая модель рабочего органа культиватора для определения тягового сопротивления при действии вибрации // Достижения науки и техники АПК. 2017. Т. 31. № 3. С. 28-31.

24. Формирование крюковой нагруженности трактора в составе машинно-тракторного агрегата / Р. А. Косульников, А. А. Карсаков, С. Д. Фомин, В. А. Привалов // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. 2019. № 1 (53). С. 371-377.

25. Энергоэффективность машинно-тракторного агрегата на переходных режимах / С. Д. Фомин, В. И. Аврамов, Д. С. Гапич, Е. С. Воронцова // Известия МГТУ МАМИ. 2017. № 1 (31). С. 2-7.

26. Fenyvesy L., Hudoba Z. Vibrated tillage tools for energy saving // ARPN Journal of Agricultural Machinery Science. 2009. № 5. Vol. 4. Pр. 445–449.

27. Soeharsono, Setiawan Radite P. A. Analytical study of self-excited vibration on single degree of freedom vibratory-tillage // ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences. 2010. № 6. Vol. 5. Pр. 61–66.

28. Ustinov N., Maratkanov A., Martynenko A. Experimental study of the parameters of the active tool of a cultivator with a frame in form a flexible tubular element // MATEC Web of Conferences. 2017. Р. 08063.