Теоретические предпосылки к бионическому обоснованию параметров рабочих органов стерневого культиватора

В южных регионах России наибольшее распространение получила минимальная технология возделывания зерновых культур в варианте раздельного сева. В связи с этим возникла необходимость в создании эффективных рабочих органов стерневого культиватора с принципиально новыми ресурсосберегающими способами воздействия на обрабатываемую среду и отвечающих требованиям современных прогрессивных технологий. Совершенствование форм поверхностей рабочих органов культиваторов проводилось с учетом механико-бионического подхода. Основные параметры зубчатой режущей поверхности определили методом бионических сравнений, выбрав в качестве бионического прототипа жука-скарабея. Использование зубчатой формы поверхности режущей кромки согласуется с бионическим принципом многоконтактного воздействия и приводит к тому, что вершины зубьев становятся концентраторами напряжений и при значительно меньшем усилии вдавливания вызывают процессы разрушения почвы, что обеспечивает снижение затрат энергии на подрезание пласта почвы. Оптимальная криволинейная форма рабочей поверхности, выполненная в виде логарифмической спирали, характеризуется неизменным значением угла между нормалью и радиус-вектором, и величина этого угла, равная углу внутреннего трения почвы φ2, будет обеспечивать скольжение почвы и растительных остатков с минимальной энергоемкостью. Аналитически обоснованы количество (n = 4), высота (h = 5…7 мм) и шаг расстановки зубьев (S = 10…12 мм) носка долота стерневого культиватора. Предлагается форма профиля рабочей поверхности долота стерневого культиватора в виде логарифмической спирали с переменным углом крошения. Экспериментальные исследования проводили в период с сентября по октябрь 2018 г. в почвенном канале научно-исследовательской лаборатории бионической агроинженерии кафедры механизации и технического сервиса в АПК. Они показали снижение тягового сопротивления предложенного рабочего органа стерневого культиватора на 16,5% в сравнении с тяговым сопротивлением серийного образца.