Анотація до роботи:

Гаврильченко О.С. Обґрунтування параметрів і розробка конструкції культиваторних лап з криволінійним лезом. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.05.11 – машини і засоби механізації сільськогосподарського виробництва. Українська академія аграрних наук. Національний науковий центр „Інститут механізації та електрифікації сільського господарства” (ННЦ „ІМЕСГ” УААН). Київ, 2005.

Дисертація присвячена обґрунтуванню параметрів леза і поверхні культиваторної лапи з криволінійним лезом.

У роботі наведено результати теоретичних і експериментальних досліджень щодо створення культиваторних лап із криволінійним лезом, здатних до самоочищення від налиплого ґрунту і бур'янів. Встановлено явище пристінного ефекту, що створює зону застою ґрунту, що рухається, на кінці крила лапи, в якій зависають бур'яни. Запропоновано спосіб усунення пристінного ефекту шляхом виконання леза лапи у вигляді кривої лінії, зокрема логарифмічної спіралі. Виконання леза лапи по логарифмічній спіралі дозволяє підсилити потік ґрунту пропорційно його переміщенню вздовж леза. Розроблено алгоритм конструювання й обґрунтування параметрів поверхні культиваторних лап різних типорозмірів. Наведено результати порівняльних агротехнічних випробувань культиваторних лап з прямолінійним та криволінійним лезом, що показало явну перевагу останніх.

Основні результати роботи знайшли застосування в розробці низки типорозмірів культиваторних лап шириною 250, 270 і 330 мм.

1. Наявність прямолінійного леза як у культиваторних лап вітчизняного, так і закордонного виробництва не забезпечує зрізання бур'янів на кінці крила лапи.

2. Розроблено прилад і методику визначення кута тертя бур'янів з урахуванням охоплення леза лапи. Проведені дослідження кута тертя для типових бур'янів степової зони України показали, що значення кута тертя знаходиться в межах ₂ = 41^о30^/ – 44^о40^/. Головною фізико-механічною характеристикою бур'янів, незалежно від їхнього виду, є кут тертя бур'янів по металу з урахуванням охоплення леза.

3. Проведено теоретичні дослідження руху ґрунту і бур'яну по прямолінійному лезу лапи які показують, що в результаті відбиття потоку ґрунту від стінки борозни виникає пристінний ефект, дія якого виявляється в утворенні, з боку кінця крила лапи, зони застою шириною 0,22–0,31 довжини леза. Оскільки в зоні застою швидкість руху ґрунту уздовж леза практично дорівнює нулю, то в ній відбувається зависання і наступне обволікання бур'янами крила лапи.

4. Встановлено, що усунення зони застою забезпечується виконанням леза лапи у виді кривої лінії. Одним із варіантів кривої, по якій виконане лезо лапи в горизонтальній площині, є логарифмічна спіраль. Виконання леза лапи у вигляді логарифмічної спіралі дозволяє підсилити динамічний тиск потоку ґрунту пропорційно переміщенню уздовж леза, що усуває зону застою ґрунту і забезпечує повне очищення лапи від бур'янів.

5. Розроблено геометричну модель культиваторної лапи, поверхня якої розгортається. Її лезо виконано по логарифмічній спіралі, що забезпечує лапі підвищену обтічність. Вихідними даними для конструювання лапи запропоновані: кути тертя бур'янів по металу ₂ і ґрунту по металу ₁, що знаходяться в межах: ₂ = 41^о30^/ – 44^о40^/, ₁ = 19^о30^/ – 42^о і ширина захвату лапи.

6. Розроблено алгоритм конструювання поверхні, що дозволяє проектувати лапи з криволінійним лезом і такими конструктивними параметрами:

- початковий кут розчину 2 = 50–60^о;

- ширина захвату 2 b = 250, 270, 330 мм;

- кінцевий кут розчину = 3–7^о;

- кут між радіус-вектором напрямної і дотичної до неї Q = 35–45^о;

- кут нахилу фронтальної проекції верхнього обрізу ₂ = 8–12^о;

- висота нижньої точки верхнього обрізу крила лапи Е = 10–12 мм;

- кут нахилу твірної поверхні лапи в першій третині леза = 20–30^о;

- відстань вершини конічної поверхні від носка лапи дорівнює Х_с = (0,5–1,0) l, де l – довжина лапи.

7. Проведено порівняльні лабораторно-польові випробування культиваторних лап із криволінійним лезом і стандартних, які показали:

- на міжрядному обробітку просапних культур знищення бур'янів збільшилося на 13,7 %; на пару – на 6,6 %;

- практично повністю підрізаються осот польовий і мишій сизий, у той час як при використанні стандартних лап їх залишається не зрізаними до 50 %;

- більш висока обтічність ґрунтом криволінійної лапи зменшує залипання ґрунтом лапи на 56 %;

- відсутність обволікання бур'янами культиваторних лап із криволінійною поверхнею сприяє зниженню середньоквадратичного відхилення дна борозни на 9 %;

8. Експериментально підтверджено конструктивні параметри і доцільність застосування культиваторних лап із криволінійним лезом на міжрядному обробітку просапних культур та під час обробітку пару. Відносний знос по площі леза культиваторних лап із криволінійним лезом становить 0,188, що на 36,21 % менше, ніж у стандартних, для яких спрацювання дорівнює 0,297. Значне зменшення спрацювання поверхні лапи збільшує наробіток до чергового заточування в 1,5–2 рази.

9. Здобуті в дослідженнях результати стали основою для розрахункової економічної ефективності від застосування культиваторних лап з криволінійним лезом. Вона становить 8,82–109,62 грн на культиватор за сезон експлуатації та 2,6 % підвищення урожайності просапних культур. Економія пального при обробітку грунту становить у середньому 11 %.

ОСНОВНІ ПОЛОЖЕННЯ І РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ ОПУБЛІКОВАНІ В РОБОТАХ

1. Гаврильченко А.С. Параметрический метод проектирования полольных культиваторных лап с криволинейным лезвием // Вісник Харківського державного технічного університету сільськогосподарського виробництва. – Х.: ХДТУСГ, 2003. – С. 224–228.

2. Гаврильченко А.С. Обоснование формы лезвия культиваторной лапы // Збірник наукових праць Вінницького державного аграрного університету. – Вінниця: ВДАУ, 2004. – Вип. 19. – С. 189–194.

3. Гаврильченко А.С. Проектирование универсальных культиваторных лап с учетом скорости обработки // Праці Таврійської державної агротехнічної академії. – Мелітополь: ТДАТА, 2005. – Вип. 26. – С. 48–54.

4. Волик Б.А., Бердник М.Г., Гаврильченко А.С. Аналитическое определение объема зоны деформации при рыхлении почвы долотом // Матеріали міжнародної науково-практичної конференції „Україна наукова – 2003”. Т. 10. Сільське господарство. – Дніпропетровськ: Наука і освіта, 2003. – С. 25–27. (Особистий внесок автора 60 %. Визначення рівнянь площин сколу грунту).

5. Тищенко С.С., Гаврильченко А.С., Волик Б.А. К динамике движения сорняков по полольной культиваторной лапе // Конструювання, виробництво та експлуатація сільськогосподарських машин: Загальнодержавний міжвідомчий науково-технічний збірник. – Кіровоград: КДТУ, 2003. – Вип. 33. – С. 95–99. (Особистий внесок автора 80 %. Розробка механічної моделі руху бур’яну по лезу лапи з урахуванням опору).

6. Тищенко С.С., Гаврильченко А.С., Ботвинский В.В. Проектирование стрельчатых культиваторных лап с криволинейным лезвием на основе логарифмической спирали // Науковий вісник Національного аграрного університету. – К.: НАУ, 2004. – Вип. 73. – С. 304–309. (Особистий внесок автора 85 %. Розробка алгоритму проектування логарифмічної спиралі в декартовій системі координат).

7. Рабочий орган культиватора: Пат. 63754 Україна МКВ⁵ А01В35/26 / Гаврильченко А.С., Волик Б.А., Тищенко С.С. – № 2112336 (RU); Заяв. 18.06.03; Опубл. 15.01.04. Бюл. № 1. – 1 с.: кресл. (Особистий внесок автора 85 %. Розроблена закономірність зміни кута між дотичною до леза та напрямком руху лапи).