КІЛЬЧАСТО-ШПОРОВІ І ЗУБЧАТО-ШПОРОВІ КОТКИ. ФУНКЦІЙНІ ТА ДИНАМІЧНІ ВИПРОБУВАННЯ

УДК

Шустік Л., канд. техн. наук, e-mail: shustik@ukr.net, https://orcid.org/0000-0003-2413-935X

Погорілий В., e-mail: pogoriliy@ukr.net, https://orcid.org/0000-0002-6867-8120

Нілова Н., e -mail: nilova-n@ukr.net, https://orcid.org/0000-0001-5514-2338

Гайдай Т., канд. техн. наук, tanusha-h@ukr.net, https://orcid.org/0000-0001-9141-4820 

Степченко С., https://orcid.org/0000-0003-2808-9644

Сидоренко С., e-mail : silviya20@ukr.net, https://orcid.org/0000-0001-5046-117X

ДНУ «УкрНДІПВТ ім. Л. Погорілого»

Анотація. Експериментальні дослідження в польових умовах близьких за конструкцією кільчасто-шпорових і зубчато-шпорових котків для прикочування ґрунту забезпечують їх розробників і користувачів інформацією щодо розуміння їхніх конструкційних та функційних особливостей.

Мета досліджень – порівняння функційних особливостей роботи кільчасто-шпорових і зубчато-шпорових котків за критеріями грудкобійного ефекту, ущільнювальної дії, стійкості до залипання в діапазоні глибини передпосівного і поверхневого обробітків ґрунту.

Методи і матеріли. Динамічні випробування передбачали дослідження трьох типів котків.

Гіпотеза досліджень передбачала, що вибрані критерії оцінювання роботи котків (інтенсивність подрібнення грудок, ущільнювальна дія котків, інтенсивність ущільнення дна та працездатність котків на ґрунтах підвищеної вологості) залежать від тиску котка і різних швидкісних режимів, оскільки вони є похідними від форми робочих поверхонь.

Покритеріальні дослідження передбачалося проводити на однотипному ґрунті: грудкобійні характеристики на сухому W=(10…12) %, ущільнювальна дія на фізично стиглому ґрунті W=(15…20) %, працездатність на ґрунтах підвищеної вологості - W= (25…27) %. Оцінювання характеристик ґрунту проводилося термостатно-ваговим методом за загальноприйнятною методикою «ріжучого кільця» [Качинський Н. А., 1947], за об’ємом циліндра 100 см³.

Для визначення інтенсивності ущільнення дна використовували методологію і технічний засіб розробки УкрНДІПВТ ім. Л. Погорілого.

Статистичний обробку експериментальних даних здійснювали методом дисперсійного аналізу за [Доспехов, 1985] та інтерпретували стандартними комп’ютерними програмами Excel як  графіки.

Результати. Інтенсивність подрібнення грудок класичним котком є найнижчою і залежить від швидкості руху.

Інтенсивність подрібнення модернізованим котком вища приблизно в 1,1 раза і з ростом швидкості руху практично стабільна.

Інтенсивність подрібнення грудок спеціалізованим котком є найвищою і  майже на (10...20) %, відповідно, перевищує показники двох попередніх котків і несуттєво залежить від росту швидкості руху.

Найбільше ущільнення ґрунту (висота шару до якої просів після проходу котка попередньо підготовлений ґрунт) притаманне спеціалізованому котку, яке майже в (1,5…1,7) раза вище, відповідно, класичного та модернізованого. Залежно від глибини попереднього обробітку ґрунту (5…10) см ущільнення котками змінюється приблизно вдвічі.

Найбільшу інтенсивність ущільнення дна забезпечує спеціалізований коток, а модернізований і класичний ущільнюють, відповідно, в (1,2…1,4) раза нижче.

Спеціалізований коток залипає найшвидше, чому сприяє 4-ярусне компонування робочих поверхонь і їх максимальний у порівнянні з іншими контакт з ґрунтом. Модернізований коток щодо залипання поверхні близький до спеціалізованого. Класичний коток найдовше зберігає чисту поверхню.

Висновки. Класичний коток достатньо добре ущільнює як верхній, так і нижній горизонти ґрунту, виносить на поверхню мало вологи, має середній грудкобійний ефект, може бути рекомендований для широкого діапазону робіт, але основне його призначення – це обробіток ґрунту після сівби. Як компромісне рішення може бути використаний на передпосівному обробітку з хорошими показниками якості.

Модернізований коток добре ущільнює верхній шар ґрунту, виносить мало вологи, мульчує поверхню, добре розподіляє зусилля по глибині за різних глибин культивації і насамперед може бути рекомендований для передпосівного обробітку; як компромісне рішення може бути використаний після сівби з хорошими показниками якості.

Спеціалізований коток – зубчато-шпоровий, має хорошу проникну здатність, найбільш активно працює, забезпечуючи найкращий грудкобійний ефект, дещо виносить вологі горизонти на поверхню, тому може бути рекомендований для вирівнювання і використання на ґрунті після основного обробітку.

Кожен із досліджених котків може якоюсь мірою бути використаний на всіх зазначених технологічних операціях, але найкращий результат буде досягнутий за умови врахування їхніх особливостей, виду та періоду виконання.

Ключові слова: котки, кільчасто-шпоровий, зубчато-шпоровий, функційні особливості, інтенсивність подрібнення, ущільнювальна дія, залипання.

Читати повну версію статті

UDC

CROSSKILL AND STAR-WHEELED ROLLERS. FUNCTIONAL AND DYNAMIC TESTS

Shustik L., Ph.D. in Tech. Sciences, e-mail: shustik@ukr.net, https://orcid.org/0000-0003-413-935X 

Pogoriliy V., e-mail: pogoriliy@ukr.net, https://orcid.org/0000-0002-6867-8120

Nilova N., e-mail: nilova-n@ukr.net, https://orcid.org/0000-0001-5514-2338

Gaidai T., Ph.D.in Tech. Sciences, tanusha-h@ukr.net, https://orcid.org/0000-0001-9141-4820

Stepchenko S., https://orcid.org/0000-0003-2808-9644

Sidorenko S., e-mail: silviya20@ukr.net, https://orcid.org/0000-0001-5046-117X

Pogorilyy UkrNDIPVT

Abstract. Experimental field research of crosskill and star-wheeled rollers similar by design provides their developers and users with information on understanding their design and functional features.

The purpose of the research is to compare the functional features of crosskill and star-wheeled rollers according to the criteria of clods breaking effect, compacting action, resistance to sticking in the range of pre-sowing and surface tillage depth.

Methods and materials. Dynamic tests involved the study of three types of rollers. The research hypothesis assumed that the selected criteria for evaluating the work of rollers (intensity of breaking of clods, compacting action of rollers, intensity of bottom compaction and performance of rollers at high soil moisture) depend on roller pressure and different speed regimes, as they are derived from the shape of work surfaces. Sub-criteria studies were supposed to be carried out on the same type of soil: clods breaking characteristics on dry W = (10… 12) %, compacting effect on physically mature soil W = (15… 20) %, efficiency at high humidity - W = (25… 27) %. Evaluation of soil characteristics was performed by thermostatic-weight method according to the generally accepted method of "cutting ring" [Kaczynski NA, 1947], according to the volume of the cylinder 100 cm³. To determine the intensity of bottom compaction used the methodology and technical means of L. Pogorilyy UkrNDIPVT development. Statistical analysis of experimental data was performed by the method of analysis of variance according to [Dospekhov, 1985] and interpreted by standard computer programs Excel in the form of graphs.

 Results. The intensity of clods breaking with a classic roller is the lowest and depends on the speed of movement. The intensity of breaking by the modernized roller is approximately 1.1 times higher and with increasing speed is almost stable. The intensity of clods breaking by a specialized roller is the highest and almost (10...20) %, respectively, exceeds the previous two rollers and does not significantly depend on the increase in speed. The greatest compaction of the soil (the height of the layer to which the pre-prepared soil asked after the passage of the roller) is characteristic of a specialized roller, which is almost (1.5…1.7) times higher than the classic and modernized, respectively. Depending on the depth of pre-tillage (5…10) cm, compaction by rollers varies approximately twice. The greatest intensity of compaction of a bottom is provided by the specialized roller, and modernized and classical condense accordingly in (1,2…1,4) times below. The specialized roller sticks the fastest, which is facilitated by the 4-tier arrangement of working surfaces and their maximum in comparison with others contact with the ground. Sticking of the modernized roller surface is as that of the specialized. The classic roller surface remains clean for the longest time.

  Conclusions. The classic roller compacts both the upper and lower horizons of the soil well enough, brings little moisture to the surface, has a medium clods breaking effect, can be recommended for a wide range of works, but its primary purpose is cultivating after sowing; as a compromise it can be used for pre-sowing tillage with good quality indicators. The upgraded roller compacts the top layer of the soil well, carries away little moisture, mulches the surface, distributes the effort well at different depths of cultivation and can be recommended primarily for pre-sowing tillage; as a compromise solution can be used after sowing with good quality indicators. Specialized roller – star-wheeled, has good penetrating ability, works most actively, providing the best clods breaking effect, slightly carries away wet horizons on the surface; can be recommended for leveling and use on the soil after its main cultivation. Each of the studied rollers can be used to some extent in all these technological operations, but the best result will be achieved taking into account their characteristics, type and period of execution.

Key words: rollers, crosskill and star-wheeled rollers, functional features, clods breaking intensity, compaction action, sticking.

УДК

КОЛЬЧАТО-ШПОРОВЫЕ И ЗУБЧАТО-ШПОРОВЫЕ КАТКИ. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ И ДИНАМИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ

Шустик Л., канд. техн. наук, e-mail: shustik@ukr.net, https://orcid.org/0000-0003-2413-935X

Погорелый В., e-mail: pogoriliy@ukr.net, https://orcid.org/0000-0002-6867-8120

Нилова Н., e -mail: nilova-n@ukr.net, https://orcid.org/0000-0001-5514-2338

Гайдай Т., канд. техн. наук, tanusha-h@ukr.net, https://orcid.org/0000-0001-9141-4820

Степченко С., https://orcid.org/0000-0003-2808-9644

Сидоренко С., e-mail: silviya20@ukr.net, https://orcid.org/0000-0001-5046-117X

ГНУ «УкрНИИПИТ им. Л. Погорелого »

Аннотация. Экспериментальные исследования в полевых условиях близких по конструкции кольчато-шпоровыми и зубчато-шпоровыми катками для прикатывания почвы обеспечивают их разработчиков и пользователей информацией относительно понимания их конструкционных и функциональных особенностей.

Цель исследований - сравнение функциональных особенностей работы кольчато-шпоровых и зубчато-шпоровых катков по критериям комкоизмельчающего эффекта, уплотняющего действия, устойчивости к залипанию в диапазоне глубины предпосевной и поверхностной обработки почвы.

Методы и материли. Динамические испытания предусматривали исследования трех типов катков. Гипотеза исследования предусматривала, что выбранные критерии оценки работы катков (интенсивность измельчения комков, уплотняющая действие катков, интенсивность уплотнения дна и работоспособность катков при повышенной влажности почвы) являются зависимыми от давления катка и различных скоростных режимов, поскольку они являются производными от формы рабочих поверхностей. Покритериальные исследования предполагалось проводить на однотипной почве: комкоизмельчающие характеристики на сухой W = (10 ... 12) %, уплотняющей воздействие на физически спелой почве  W = (15 ... 20) %, работоспособность при повышенной влажности - W = (25 ... 27) %.

Оценивания характеристик почвы проводилось термостатно-весовым методом по общепринятой методике «режущего кольца» [Качиньский Н.А., 1947], по объему цилиндра 100 см³. Для определения интенсивности уплотнения дна использовали методологию и техническое средство разработки УкрНИИПИТ им. Л. Погорелого.

Статистический анализ экспериментальных данных осуществляли методом дисперсионного анализа по [Доспехов, 1985] и интерпретировали стандартными компьютерными программами Excel в виде графиков.

Результаты. Интенсивность измельчения комков классическим катком является самой низкой и зависит от скорости движения. Интенсивность измельчения модернизированным катком выше примерно в 1,1 раза и с ростом скорости движения практически стабильна. Интенсивность измельчения комков специализированным катком является самой высокой и почти на 10 и 20 %, соответственно, превышает показатели двух предыдущих катков и несущественно зависит от роста скорости движения. Больше уплотнения почвы (высота слоя которой просел после прохода катка предварительно подготовленную почву) присуще специализированному катку, который почти в (1,5 ... 1,7) раза выше соответственно классического и модернизированного. В зависимости от глубины предыдущей обработки (5…10) см уплотнение катками меняется примерно вдвое. Наибольшую интенсивность уплотнения дна обеспечивает специализированный каток, а модернизированный и классический уплотняют соответственно в (1,2...1,4) раза ниже. Специализированный каток залипает быстрее всего, чему способствует 4-ярусная компоновки рабочих поверхностей и их максимальный, по сравнению с другими, контакт с грунтом. Модернизированный каток по залипанию поверхности близок к специализированному. Классический каток дольше хранит чистую поверхность.

Выводы. Классический каток достаточно хорошо уплотняет как верхние, так и нижние  горизонты почвы, выносит на поверхность мало влаги, имеет средний комкоизмельчающий эффект, может быть рекомендован для широкого диапазона работ, но первоочередным его назначением является обработка почвы после посева; как компромиссное решение может быть использован на предпосевной обработки с хорошими показателями качества. Модернизированный каток хорошо уплотняет верхний слой почвы, выносит мало влаги, мульчирует поверхность, хорошо распределяет усилие по глубине при различных глубинах культивации, и в первую очередь может быть рекомендован для предпосевной обработки; как компромиссное решение может быть использован после посева с хорошими показателями качества. Специализированный каток – зубчато-шпоровый, имеет хорошую проникающую способность, наиболее активно работает, обеспечивая лучший комкоизмельчающий эффект, несколько выносит влажные горизонты на поверхность; может быть рекомендован для выравнивания и использования на почве после его основной обработки. Каждый из исследованных катков может какой-то степени быть использован на всех указанных технологических операциях, но лучший результат будет достигнут при условии учета их особенностей, вида и периода выполнения.

Ключевые слова: катки, кольчато-шпоровый, зубчато-шпоровый, функциональные особенности, интенсивность измельчения, уплотняющие действия, залипания.