Для обработки почвы как по классической, так и минимальной технологиям широко применяются ротационные орудия дискового типа [10, 11, 14]. Они более перспективны в части энерго и ресурсосбережения, просты по конструкции и имеют достаточно высокую производительность [2, 7, 13]. Диски выполняются круглыми, шестиугольными и сферическими [3]. Для улучшения крошения почвы и эффективного уничтожения сорняков в Казанском ГАУ ведутся активные исследования по разработке почвообрабатывающего орудия с эллипсовидными дисками, которые при поступательном движении агрегата совершают сложное перемещение в пространстве [4, 5]. Отличительной особенностью данного орудия является то, что эллипсовидные диски здесь наклонные, причём угол наклона большой оси дисков (в дальнейшем – угол наклона дисков) к оси вращения строго согласован с конструктивными их параметрами по следующей формуле:
α = arcsin(b / а), (1)
где b, а – малая и большая полуоси эллипсовидных дисков.
Изучить процесс взаимодействия диска с обрабатываемой средой невозможно без теоретического определения и обоснования отдельных конструктивных и технологических параметров предлагаемого ротационного почвообрабатывающего орудия.
Анализ и обсуждение результатов. Анализ показывает, что для обеспечения работоспособности, а также минимизации тягового сопротивления почвообрабатывающего орудия, значение угла наклона эллипсовидного диска (в дальнейшем – диск) к оси вращения должно быть оптимальным, а конструктивные, кинематические и технологические параметры орудия должны быть определены в дальнейшем исходя из этих оптимальных значений.
Обоснование оптимального значения угла наклона производим из условия, обеспечивающего скользящее вхождение диска в почву (рисунок 1). Положение диска в расчётной схеме характеризовано углом вхождения βmin , поскольку, как показали исследования, оно вместе с положением диска, когда угол вхождения βmax является единственным, где потребуется максимальное усилие для вхождения (внедрения) диска в почву. Диск входит в почву по оси Z под действием вертикального усилия Pz. Фронтальная реакция почвы Qz на режущую кромку (лезвие) диска направлена противоположно оси Z и равна по модулю вертикальному усилию Pz . Согласно исследованиям проф. Канарёва Ф.М. [6] скользящее вхождение ротационного рабочего органа в почву обеспечивается лишь в том случае, когда фронтальная реакция почвы на режущую кромку выходит за пределы так называемого конуса трения.
Следовательно, для обеспечения скользящего вхождения диска в почву направление фронтальной реакции почвы Qz должно выходить за пределы конуса трения, а это возможно лишь при соблюдении следующего условия:
Pz sin α z > Fтр . (2)
В свою очередь сила трения определяется по известной формуле:
Fтр = N tg φтр = Pz cos αz tg φтр , (3)
