Theoretical analysis of strength resistance to displacement of improved digging working body of potato combine harvester

Abstract

The amount of energy required to perform technological processes in agriculture largely depends on the size of the resistance to the displacement of the working bodies of machines. The main factor of energy consumption performing the technological process of potato harvesting is the resistance to the displacement of the diggingworking body. In order to reduce the resistance to displacement an improved design of the digging body is proposed. An analytical study was conducted to determine the problem of moving the working body in the soil environment. The strength of the soil resistance is determined and the regularity of the influence on its change of parameters and the shape of the blade and separation parts of the digging working body is established.Calculations are made using the Mathematica application program. The graphic dependences and contours of the isocline ofthe traction flange of the working bodyploughshare part are obtained. Analysis of the calculations allowed to set the parameters of the instrument panelsurface,of which provide a minimum of traction resistance. The schedule and contours of isoclines of the change of the total resistance to the displacement of soil mass with the tubers onthe working bodyseparation surface depending onthe distance between the bars and the size of their intersection are also obtained.Analysis of the dependence of soil resistance and tubers on the separation surface indicates that an increase in the size of the geometric size of rods intersection leads to a significant increase in the resistance of the medium. The material presented in the article can be used for analytical determination of the resistance of the diggingworking body of potato harvesting machines of arbitrary geometric shape in the soil medium with tubers. Величина енергії, потрібна для виконання технологічних процесів у сільському господарстві, значним чином залежить від величин опорів переміщенню робочих органів машин. Основним чинником витрати енергії при виконанні технологічного процесу збирання картопліє опір переміщенню викопуючого робочого органу. З метою зменшення опору переміщенню запропоновано удосконалену конструкцію викопуючого робочого органу. Виконано аналітичне дослідження, спрямоване на визначення опру переміщення робочого органу у ґрунтовомусередовищі. Визначено силу опору грунту та встановлено закономірність впливу на її зміну параметрів і форми лемішної та сепарувальної частин викопуючого робочого органу. Розрахунки виконано з використанням прикладної програми Mathematiсa. Отримано графічні залежності та контури ізоліній зміни тягового опру лемішної частини робочого органу. Аналіз отриманих розрахунків дозволив встановити параметри поверхні лемішної частини, які забезпечують мінімум тягового опору. Отримано також графік та контури ізоліній зміни повного опору переміщенню маси грунту з бульбами по сепарувальній поверхні робочого органу у функції відстані між прутками та розміру їх перетину. Аналіз залежності опору грунту з бульбами, що знаходяться на сепарувальній поверхні свідчить про те, що збільшення величини геометричного розміру перетину прутків призводить до суттєвого зростання опору середовища. Матеріал, викладений у статті може бути використаний для аналітичного визначення опору переміщення викопувального робочого органу картоплезбиральних машин довільної геометричної форми у грунтовому середовищі з бульбами.