vestiagИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия аграрных наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Agrarian Series1817-72041817-7239The Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"vestiag-229Research ArticleМЕХАНІЗАЦЫЯ І ЭНЕРГЕТЫКАMECHANIZATION AND POWER ENGINEERINGОПРЕДЕЛЕНИЕ СИЛЫ РЕЗАНИЯ, РАЗВИВАЕМОЙ НОЖАМИ РОТАЦИОННОГО РАБОЧЕГО ОРГАНА КАНАЛООЧИСТИТЕЛЯDETERMINATION OF CUTTING FORCE APPLIED BY BLADES OF ROTARY WORKING BODY OF DITCH CLEANERБасаревскийА. Н.BasareuskiA. N.

кандидат технических наук, доцент, заведующий лабораторией механизации культуртехнических работ

Ph. D. (Engendering), Assistant Professor

labmkr@yandex.ruКравченинК. А.KravcheninK. A.

соискатель, младший научный сотрудник

Postgraduate student

john-kostigan@yandex.ruНаучно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по механизации сельского хозяйстваScientific and Practical Center of the National Academy of Sciences of Belarus for Agricultural Mechanization201717022017019098Copyright © Басаревский А.Н., Кравченин К.А., 20172017Басаревский А.Н., Кравченин К.А.Basareuski A.N., Kravchenin K.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestiagr.belnauka.by/jour/article/view/229

В настоящее время площадь осушенных земель в мире превышает 210 млн га. В США осушено около 60 млн га земель, в странах Европы обрабатываемые земли мелиорированы на 80–100 %. В Республике Беларусь площадь мелиорированных земель составляет около 2,9 млн га, на них производится более трети продукции растениеводства. Однако в условиях длительной эксплуатации состояние осушенных угодий ухудшилось, что ведет к повторному заболачиванию и изменению состояния поверхности почвы. Поддержание работоспособности мелиоративных систем является одной из важнейших задач для эффективного использования осушенных земель. Цель работы – развитие теории взаимодействия ротационных рабочих органов с травяной растительностью и насосами, разработка технических средств для очистки мелиоративных каналов. Теоретические исследования и расчеты проводили на основе методов математического анализа, элементов классической механики. Проанализированы конструктивные особенности распространенной техники для очистки мелиоративных каналов и перспективные пути ее развития. Рассмотрены теоретические предпосылки для описания процессов резания сорной растительности и очистки мелиоративных каналов. На основании результатов исследований получена расчетная зависимость для определения силы резания, развиваемой ножами ротационного рабочего органа каналоочистителя, учитывающая высоту стеблестоя сорной растительности и расстояние от земли до оси вращения ротора. Результаты и выводы могут быть применены в качестве исходных данных для обоснования ротационных параметров ротационных рабочих органов мелиоративных машин.

 

 

 

 

Currently the world's drained land area makes over 210 million hectares. In the United States about 60 million hectares of land is drained, in Europe cultivated lands are 80–100% meliorated. In the Republic of Belarus the area of meliorated lands is about 2.9 million hectares, over the third part of crops are produced on these lands. However, at a long-time use the condition of drained lands has deteriorated, leading to rewetting and change of the soil surface condition. Maintaining melioration systems is one of the most important tasks for the efficient use of meliorated lands. The aim of research – development of theory of interaction of rotary working body with herbal plants and pumps, development of engineering tools for cleaning the melioration channels. Theoretical studies and calculations were carried out based on methods of mathematical analysis and elements of classical mechanics. The structural peculiarities of widely used equipment for cleaning melioration channels and perspective ways of its development are analyzed. Theoretical background for description of cutting processes for plants and cleaning the melioration channels are considered. Based on the research results, the calculated dependence for determining the cutting force applied by the blades of rotary working body of channel cleaner is obtained, taking into account the height of the plants stalks and the distance from the ground to the rotor rotation axis. The results and conclusions can be used as initial data for substantiation of rotary parameters of rotary working body of melioration machines.

мелиоративный каналсила резанияротационный рабочий органсопротивление резаниюугловая скоростьмомент инерциирежущая кромкаmeliorative channelcutting forcerotary working bodycutting resistanceangle speedmoment of inertiacutting edgeReferencesДмитриева, О. М. Технологический комплекс машин для содержания осушительных каналов / О. М. Дмитриева // Гидротехника и мелиорация. − 1977. − № 4. − С. 51−53.Dmitrieva O.M. Tekhnologicheskiy kompleks mashin dlya soderzhaniya osushitel’nykh kanalov [Technological machinery complex for maintenance of drainage channels]. Gidrotekhnika i melioratsiya [Hydraulic Engineering and Land Reclamation], 1977, no. 4, pp. 51−53. (In Russian).Титов, В. Н. Технические средства для окашивания берм и откосов каналов / В. Н. Титов, С. Е. Страхов // Мелиорация. – 2012. − № 2 (67). − С. 17−23.Titov V.N., Strakhov S.E. Tekhnicheskie sredstva dlya okashivaniya berm i otkosov kanalov [Technical means for col-oring of berms and slopes of channels]. Melioratsiya [Land Reclamation], 2012, no. 2 (67), pp. 17−23. (In Russian).Кавешников, Н. Т. Эксплуатация и ремонт гидротехнических сооружений / Н. Т. Кавешников. – М. : Агропромиздат, 1989. – 272 с.Kaveshnikov N.T. Ekspluatatsiya i remont gidrotekhnicheskikh sooruzheniy [Maintenance and repair of hydraulic structures]. Moscow, Agropromizdat Publ., 1989. 272 p. (In Russian).Корженевский, А. Н. Опыт эксплуатации мелиоративных каналов в БССР / А. Н. Корженевский, Л. И. Новик // Гидротехника и мелиорация. – 1978. – № 11. – С. 63−67.Korzhenevskiy A.N., Novik L.I. Opyt ekspluatatsii meliorativnykh kanalov v BSSR [Experience in maintenance of drainage canals in the Belorussian SSR]. Gidrotekhnika i melioratsiya [Hydraulic Engineering and Land Reclamation], 1978, no. 11, pp. 63−67. (In Russian).Карпенко, А. Н. Сельскохозяйственные машины / А. Н. Карпенко, В. М. Халанский. – 6 изд., перераб. и доп. – М. : Агропромиздат, 1989. – 527 с.Karpenko A.N., Khalanskiy V.M. Sel’skokhozyaystvennye mashiny. 6 izd. [Agricultural machinery. 6 the ed.]. Moscow, Agropromizdat Publ., 1989. 527 p. (In Russian).Корженевский, А. Н. Ремонтные работы на осушительных системах / А. Н. Корженевский. – М. : Колос, 1978. – 240 с.Korzhenevskiy A.N. Remontnye raboty na osushitel’nykh sistemakh [Repair works on drainage systems]. Moscow, Kolos Publ., 1978. 240 p. (In Russian).Мелиоративные машины / Б. А. Васильев [и др.] ; под ред. И. И. Мера. – М. : Колос, 1980. – 351 с.Vasil’ev B.A., Gantman V.B., Komissarov V.V., Mer I.I., Pavlinov A.N., Revin B.G., Surikov V.V., Mer I.I. (ed.) Meliorativ nye mashiny [Drainage machines]. Moscow, Kolos Publ., 1980. 351 p. (In Russian).Кореневич, Л. П. Экспериментально-теоретическое исследование и обоснование параметров режущих аппаратов роторного типа : дис. ... канд. техн. наук : 05.20.01 / Л. П. Кореневич. – Минск, 1971. – 149 л.Korenevich L.P. Eksperimental’no-teoreticheskoe issledovanie i obosnovanie parametrov rezhushchikh apparatov rotornogo tipa. Diss. dokt. tekhn. nauk [Experimental and theoretical research and substantiation of the parameters of rotary cutting devices. Dr of tehn. sci. diss.]. Minsk, 1971. 149 p. (In Russian).Магомедов, Ф. М. Оптимизация параметров режима технологического процесса скашивания растительности на оросительных каналах / Ф. М. Магомедов, Н. Г. Фаталиев, И. М. Меликов // Современные проблемы и перспективы развития аграрной науки : материалы междунар. науч.-практ. конф., г. Махачкала, 26–27 апр. 2016 г. / Дагестан. гос. с.-х. акад. – Махачкала, 2010. – С. 263–270.Magomedov F.M., Fataliev N.G., Melikov I.M. Optimizatsiya parametrov rezhima tekhnologicheskogo protsessa skashivaniya rastitel’nosti na orositel’nykh kanalakh [Optimization of the parameters of the mode of technological process of vegetation mowing on drainage canals]. Sovremennye problemy i perspektivy razvitiya agrarnoy nauki: materialy mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii, 26–27 aprelya 2016 g., g. Makhachkala [Modern problems and prospects of the development of agrarian science: proceedings of the International scientific-practical conference, 26–27 April 2016, Makhachkala]. Makhachkala, 2010, pp. 263–270. (In Russian).Шаршунов, В. А. Обоснование оптимальных параметров ножей роторной косилки / В. А. Шаршунов, С. Г. Рубец // Научно-технический прогресс в сельскохозяйственном производстве : материалы междунар. на-уч.-практ. конф., Минск, 19–20 окт. 2010 г. : в 2 т. / Науч.-практ. центр НАН Беларуси по механизации сел. хоз-ва ; редкол.: П. П. Казакевич, О. О. Дударев. – Минск, 2010. – Т. 2. – С. 51–58.Sharshunov V.A., Rubets S.G. Obosnovanie optimal’nykh parametrov nozhey rotornoy kosilki [Substantiation of optimal parameters of rotary mower blades]. Nauchno-tekhnicheskiy progress v sel’skokhozyaystvennom proizvodstve: materialy mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii, Minsk, 19–20 oktyabrya 2010 g. [Scientific and technical progress in agriculture: proceedings of the International scientific-practical conference, Minsk, 19–20 October 2010]. Minsk, 2010, vol. 2, pp. 51–58. (In Russian).Азаренко, В. В. Моделирование процесса взаимодействия ножа фрезы с обрабатываемой средой / В. В. Азаренко // Математическое моделирование сельскохозяйственных объектов – основа проектирования технологий и машин ХХI века : материалы междунар. науч. конф., Минск, 27–28 февр. 2001 г. / Белорус. науч.-исслед. ин-т механизации сел. хоз-ва ; редкол.: В. Н. Дашков [и др.]. – Минск, 2001. – С. 43–48.Azarenko V.V. Modelirovanie protsessa vzaimodeystviya nozha frezy s obrabatyvaemoy sredoy [Modeling of the interaction of blade milling cutter with the work environment]. Matematicheskoe modelirovanie sel’skokhozyaystvennykh ob”ektov – osnova proektirovaniya tekhnologiy i mashin XXI veka: materialy mezhdunarodnoy nauchnoy konferentsii, Minsk, 27–28 fevralya 2001 g. [Mathematical modeling of agricultural objects – basis for the design of technologies and machines of the XXI century: proceedings of the International scientific conference, Minsk, 27–28 February, 2001]. Minsk, 2001, pp. 43–48. (In Russian).Шаршунов, В. А. Экспериментальное исследование мощности, затрачиваемой на срезание древесно-кустарниковой растительности усовершенствованным ножом роторной косилки / В. А. Шаршунов, Е. И. Мажугин, С. Г. Рубец // Вестн. Белорус. гос. с.-х. акад. – 2011. – № 2. – С. 122–127.Sharshunov V.A., Mazhugin E.I., Rubets S.G. Eksperimental’noe issledovanie moshchnosti, zatrachivaemoy na srezanie drevesno-kustarnikovoy rastitel’nosti usovershenstvovannym nozhom rotornoy kosilki [Experimental research on power needed for cutting tree-like shrubs by improved knives of rotor mower]. Vestnik Belorusskoy gosudarstvennoy sel’skokhozyaystvennoy akademii [Bulletin of the Belarusian State Agricultural Academy], 2011, no. 2, pp. 122–127. (In Russian).Комаров, Л. И. К определению основных параметров измельчающего аппарата роторного типа / Л. И. Комаров // Механизация и электрификация сельского хозяйства. – 1963. – № 6. – С. 22−24.Komarov L.I. K opredeleniyu osnovnykh parametrov izmel’chayushchego apparata rotornogo tipa [Determination of the basic parameters of rotary grinding machines]. Mekhanizatsiya i elektrifikatsiya sel’skogo khozyaystva [Mechanization and Electrification of Agriculture], 1963, no. 6, pp. 22−24. (In Russian).Влияние типа режущего аппарата на качество скашивания растительности на каналах / А. А. Коршиков [и др.] // Агропромышленные машины и оборудование (теория, конструкция и расчет : сб. науч. тр. / Новочеркас. гос. мелиоратив. акад. – Новочеркасск, 2008. – Вып. 8. – С. 4–8.Korshikov A.A., Fataliev N.G., Magomedov F.M., Kakhrimanov Z.N. Vliyanie tipa rezhushchego apparata na kachestvo skashivaniya rastitel’nosti na kanalakh [Influence of the type of cutting device on the quality of vegetation cutting on channels]. Agropromyshlennye mashiny i oborudovanie (teoriya, konstruktsiya i raschet): sbornik nauchnykh trudov [Agro-Industrial machinery and equipment (theory, design and calculation): collection of scientific works]. Novocherkassk, 2008, no. 8, pp. 4–8.Желиговский, В. А. Экспериментальная теория резания лезвием / В. А. Желиговский // Тр. Моск. ин-та механизации и электрификации сел. хоз-ва. – Вып. 9 – М. : Изд. Моск. ин-та механизации и электрификации сел. хоз-ва, 1940. – 27 c.Zheligovskiy V.A. Eksperimental’naya teoriya rezaniya lezviem [Experimental cutting edge theory]. Moscow, Publication of Moscow Institute of Mechanization and Electrification of Agriculture, 1940. 27 p. (In Russian).Каифаш, Ф. Обоснование динамических параметров и режима работы ротационного режущего аппарата : дис. … канд. техн. наук : 05.20.01 / Ф. Каифаш. – М., 1982. − 158 л.Kaifash F. Obosnovanie dinamicheskikh parametrov i rezhima raboty rotatsionnogo rezhushchego apparata. Diss. kand. tekhn. nauk [Substantiation of dynamic parameters and modes of operation of rotary cutting device. Dr. of techn. sci. diss.]. Moscow, 1982. 158 p. (In Russian).Константинов, В. А. Определение критической скорости резания свободного стебля / В. А. Константинов // Тракторы и сельхозмашины. – 1964. – № 12. − С. 20−22.Konstantinov V.A. Opredelenie kriticheskoy skorosti rezaniya svobodnogo steblya [Determination of critical cutting speed of free stem]. Traktory i sel’khozmashiny [Tractors and Farm Machinery], 1964, no. 12, pp. 20−22. (In Russian).Кондратьев, В. Н. Косилки бильного типа: вопросы проектирования и эксплуатации : пособие / В. Н. Кондратьев. – Минск : БелНИИ мелиорации и луговодства, 2002. – 40 с.Kondrat’ev V.N. Kosilki bil’nogo tipa: voprosy proektirovaniya i ekspluatatsii [Slashing mowers: design and operation issues]. Minsk, Belarusian Research Institute of Land Reclamation and Grassland, 2002. 40 p. (In Russian).McRandal, D. M. Impact cutting behavior of forage crops. I. Mathematical models and laboratory test / D. M. McRandal, P. B. McNulty // J. of Agr. Engineering Research. – 1978. – Vol. 23, N 3. – P. 313–328.McRandal D.M., McNulty P.B. Impact cutting behavior of forage crops. I. Mathematical models and laboratory test. Journal of Agricultural Engineering Research, 1978, vol. 23, no. 3, pp. 313–328. doi: 10.1016/0021-8634(78)90104-X.McRandal, D. M. Mechanical and physical properties of grasses / D. M. McRandal, P. B. McNulty // Transactions of the ASAE. – 1980. – Vol. 23, N 4. – P. 816–821.McRandal D.M. Mechanical and physical properties of grasses. Transactions of the ASAE, 1980, vol. 23, no. 4, pp. 816–821. doi: 10.13031/2013.34669.Johnson, C. E. Horizontal rotary mower blade dynamics / C. E. Jonson, W. D. Robinson, J. L. Turner // Transactions of the ASAE. – 1984. – Vol. 27, N 6. – P. 1666–1668.Johnson C.E., Robinson W.D., Turner J.L. Horizontal rotary mower blade dynamics. Transactions of the ASAE, 1984, vol. 27, no. 6, pp. 1666–1668. doi: 10.13031/2013.33024.Мартынов, В. М. Геометрия ножа ротационного режущего аппарата / В. М. Мартынов // Тракторы и сельхозмашины. – 2009. – № 3. − С. 34−36.Martynov V.M. Geometriya nozha rotatsionnogo rezhushchego apparata [Geometry of blade of rotary cutting device]. Traktory i sel’khozmashiny [Tractors and Farm Machinery], 2009, no. 3, pp. 34−36. (In Russian).Коковин, Е. В. Механизация работ по осушению и освоению земель / Е. В. Коковин, М. Ф. Незнаев. – М. : Сельхозгиз, 1956. – 391 с.Kokovin E.V., Neznaev M.F. Mekhanizatsiya rabot po osusheniyu i osvoeniyu zemel’ [ Mechanization of works on drainage and land reclamation]. Moscow, Sel’khozgiz Publ., 1956. 391 p. (In Russian).Рубец, С. Г. Скашивание древесно-кустарниковой растительности на мелиоративных объектах многороторной косилкой с трапециевидными ножами : дис. … канд. техн. наук : 05.20.01 / С. Г. Рубец. – Минск, 2013. − 196 л.Rubets S.G. Skashivanie drevesno-kustarnikovoy rastitel’nosti na meliorativnykh ob”ektakh mnogorotornoy kosilkoy s trapetsievidnymi nozhami. Diss. kand. tekhn. nauk [Cutting tree-like shrubs on reclamation facilities with a multi-rotor mower with trapezoidal blades. Dr. of tehn. sci. diss.]. Minsk, 2013. 196 p. (In Russian).Резник, Н. Е. Теория резания лезвием и основы расчета режущих аппаратов / Н. Е. Резник. – М. : Машиностроение, 1975. − 311 с.Reznik N.E. Teoriya rezaniya lezviem i osnovy rascheta rezhushchikh apparatov [Cutting edge theory and basis for calculation of cutting devices]. Moscow, Mashinostroenie Publ., 1975. 311 p. (In Russian).Фомин, В. И. Исследование процесса бесподпорного среза трав / В. И. Фомин // Тр. Всесоюз. науч.-исслед. ин-та с.-х. машиностроения. – М., 1962. – Вып. 39 : Исследование новых технологических процессов и рабочих органов сеноуборочных машин. – С. 3–56.Fomin V.I. Issledovanie protsessa bespodpornogo sreza trav [Research on non-supporting grass cutting]. Trudy Vsesoyuznogo nauchno-issledovatel’skogo instituta sel’skokhozyaystvennogo mashinostroeniya [Proceedings of the All-Union Scientific Research Institute of Agricultural Engineering]. Moscow, 1962, no. 39, pp. 3–56. (In Russian).Титов, В. Н. Технологический регламент на окашивание каналов мелиоративных систем / В. Н. Титов, К. А. Гуцанович // Мелиорация. – 2012. − № 1 (67). − С. 203−210.Titov V.N., Gutsanovich K.A. Tekhnologicheskiy reglament na okashivanie kanalov meliorativnykh sistem [Production schedules for mowing of channels of drainage systems]. Melioratsiya [Land Reclamation], 2012, no. 1 (67), pp. 203−210. (In Russian).Штомпель, Б. Н. Исследование технологического процесса кошения трав ротационными косилками / Б. Н. Штомпель. – Минск : Изд-во Акад. с.-х. наук БССР, 1961. – 35 с.Shtompel’ B.N. Issledovanie tekhnologicheskogo protsessa kosheniya trav rotatsionnymi kosilkami [Research on the technological process of cutting grass with rotary mowers]. Minsk, Publishing House of the Academy of Agricultural Sciences BSSR, 1961. 35 p. (In Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.