Сельское  хозяйство/2

Аспирант Красовский В.В., д.с-х.н., профессор Догода П.А.

Южный филиал Национального университета биоресурсов и природопользования Украины «Крымский агротехнеологический университет»

Анализ существующих теорий работы ротационного режущего аппарата косилки для скашивания сидератов в междурядьях многолетних насаждений

Отечественные ученые, как и зарубежные, занимались исследованием процесса бесподпорного резания, созданием теории расчета технологических и конструктивных  параметров ротационного режущего аппарата. Основная работа была  направ­лена на определение одного из главных параметров рабочего органа – оптимальной скорости, при которой осуществляется бесподпорный срез растений. Академики В.П. Горячкин,  А.Ю. Ишлинский, профессора М.Б. Угланов, В.А. Желиговский, В.И. Фомин, Ю.Ф. Новиков, C.B. Мельников и дру­гие отечественные ученые, а также зарубежные - Чанселор У., Принц Р., Феллер Р., МакРандал Д. и МакНалти П. занимались изучением вопроса безопорного среза растений. Основные условия для осуществления безопорного среза были впервые аналитически рассмотрены академиком В.П. Горячкиным. В последующем этот вопрос рассматривался Е.М. Гутьяром, А.Ю. Ишлинским, а также был предметом фундаментальных исследований И.Ф. Василенко, Н.Ю. Резника, Е.С. Босого.      Во время контакта с роторным  режущим аппаратом процесс взаимодействия является  ударом, при котором возникают упругие коле­бания. Данные колебания распространяются по стеблю со скоростью выше 30 м/с  в форме продольных и поперечных волн. Сен-Венан и Нейман занимались изучением данного процесса. В результате своих исследований они рассчитали теоретически, что в телах стержневой формы под воздействием удара возникают изгибно-сдвиговые напряжения. Минимальную скорость резания  (минимальная скорость резания  встречается в литературе как критическая скорость резания , определяют физико-механические свойства срезаемого материала (жесткость, плотность, величина отгиба стебля при резании, модуль упругости и др.). Опыты Е.М. Гутьяра показали, что критическая скорость резания для тонкостебельных культур находится в пределах 8-16 м/с.  И.С. Сулейманов и A.M. Карланов  рассчитали оптимальное необходимое  число оборотов  для среза стебля. Исследования МакРандала показывают, что критические скорости безопорного среза стеблей растений составляет примерно  20 м/с. По Фомину верхние значения критической скорости, при которой высота среза практически равна высоте стерни, находятся в области 45-60 м/с. Некоторые работы  зарубежных исследователей рекомендуют как наиболее оптимальную скорость бесподпорного резания в области 80-90 м/с. На ряду со скоростью резания, немало важным фактором, влияющим на качество и энергоемкость резания стебля,  является угол наклона режущей кромки в плоскости резания. В различных работах этот показатель обосновывается по-разному. На пример в работах Ивашко А.А., Макарова О.В., Розинцева В.Д., сизова О.А. рекомендуется наклонять нож назад, для уменьшения удельной силы и энергии резания, а в работе Погорелца А.Н. - впе­ред, так как при этаком расположении режущей кромки наблюдаются более благоприятные условия резания. Имеют место теории, в которых обосновывается, что при расположении ножа без наклона достигается минимальные энергозатраты. Н.Е.Резник экспериментальным путем  установил зависимость удельной энергоемкости резания от угла на­клона ножа. Эти зависимости позволили определить угол наклона ножа в 35...40°, при котором достигается минимум затрат энергии. По В.Д. Желиговскому, Е.С. Босому  рациональный угол заточки можно определить только экспериментальным путем.

Рассчитывая оптимальную скорость ротора, необходимую для перерезания стебля, существующие формулы не принимают в расчет силу воздушного потока, который создается при вращении роторов,  его влияние на жесткость стебля, подъёмную силу.  Эта сила поднимает вверх остатки ветвей деревьев, виноградной лозы, стебели скашиваемой травы. Поднимая примятый травостой воздушный поток обеспечивает дополнительную жесткость стебля. Влияние воздушного потока, создаваемого ножами ротора на процесс резания до конца не изучен. Воздушный поток обеспечивает подъем примятого и препутанного травостоя, остков веток и лозы, тем самым улучшая измельчение материалов. Ротационный режущий аппарат осуществляет безопорный срез, но создание новой конструкции рабочих органов, обеспечивающих дополнительный воздушный поток, может создать дополнительную опору, то есть облегчить процесс перерезания стебля, за счет снижения отгиба стебля при контакте с ножами ротор. Восходящий воздушный поток, выпрямляя  стебель, уменьшает площадь сечения стебля в плоскости соприкосновения лезвия ножа со стеблем растения. Для перерезания меньшего сечения необходимо меньше энергии. Снижение энергии на срез одного стебля может повлеч за собой уменьшение минимально необходимой скорости вращения ротора, и снижение энергозатрат вцелом на выполнение технологического процесса скашивания сидератов в междурядьях многолетних насаждений.Существующие исследования, посвященные работе ротационного режущего аппарата не дали устойчивых результатов и сильно различаются друг от друга, по-этому только частично могут быть использованы при обосновании параметров и режимов работы ротационного ре­жущего устройства так как условия проведения опытов сильно отличались друг от друга. Процесс обработки междурядий, задерненных многолетними насаждениями, нуждается в более детальном исследовании. Сравнительный анализ имеющихся теорий, результатов исследований показали существенные различия в обосновании параметров и режимов работы ротационного режущего аппарата.Теория работы ротационного режущего аппарата требует уточнений с учетом влияния воздушного потока, создаваемого ножами ротора на процесс скашивания сидератов в междурядьях многолетних насаждений.

Литература:

1. Горячкин В.П. Собрание сочинений. Том третий. Изд. 2-е. - М.: Колос, 1968, 384 с.

2.    Гутьяр Е.М. К теории срезания стеблей. - Сельхозмашина, 1931, №7, с.12-13.

3.    Ишлинский А.Ю. Задача о скорости косьбы злаков. - Сельхозмашина, 1937, №5-6, с. 8-12.

4.    Василенко И.Ф. Теория режущих аппаратов жатвенных машин. Труды ВИСХОМ. - М.: 1937, №5, с.7-14.

5.    Резник Н.Е. Теория резания лезвием и основы расчета режущих аппаратов. - М.: Машиностроение, 1975, 311 с.

6.     Босой Е.С. Режущие аппараты уборочных машин. Теория и расчет. - М.: Машиностроение, 1967, 167 с.

7.    Сальников С.В.Ротационная косилка для технологий залуженного содержания междурядий в многолетних насаждениях.- Диссертация на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук.2000 , 94 с.

8. Фомин В.И. Обоснование параметров косилочного режущего аппарата сегментно-дискового типа. - Автореф. дис. на соиск. ученой степ. канд. техн. наук, Ростов н/Д, 1963, - 22 с.

9. Новиков Ю.Ф. Теория и расчет ротационного режущего аппарата с рубя­щими рабочими органами. - «Сельхозмашина», 1957, №8, с.1-8.

10.  Reiners     Е. Der Mechanismus der Prallzekleinerung beim geraden, zentralen Stoss und die Anwendung dieser Beanspruchungs art bei der Zerkleinerung von sproden Stoffen. Koin, 1962