Оптимизация параметров ножевого ролика при скользящем резании
Получена: 2026-07-06 13:04:09
Опубликована: 2026-07-02
Аннотация
В данном исследовании разработана строгая теоретическая основа механизма скользящего резания, осуществляемого ножом, установленным на вращающемся ролике, с целью повышения эффективности измельчения почвенных комков в сельскохозяйственных системах. Особое внимание уделено кинематической взаимосвязи тангенциальной и угловой составляющих скорости режущей кромки, а также детальному анализу динамики контактной точки и нелинейного влияния переменного радиуса резания. Кроме того, исследованы кинематическое преобразование эффективного угла заточки (переднего угла) в условиях скользящего резания и его влияние на локализацию напряжённо-деформированного состояния, инициирование разрушения и изменение сопротивления резанию. Теоретически обосновано, что введение тангенциальной составляющей скорости вызывает переход от преимущественно сжимающего режима нагружения к механизму разрушения, в котором доминируют сдвиговые деформации. Такой переход существенно уменьшает эффективную площадь контакта между инструментом и материалом, усиливает концентрацию напряжений и способствует зарождению и распространению микротрещин в маловлажных хрупких почвенных агрегатах. На основе аналитического моделирования и параметрической оптимизации определены оптимальные геометрические и кинематические параметры системы «нож–ролик», включая угол наклона ножа, диаметр ролика и режимы поступательной скорости движения. Полученные результаты показывают, что рациональное согласование указанных параметров обеспечивает значительное снижение сопротивления резанию, повышение равномерности измельчения и уменьшение удельного энергопотребления. В целом результаты исследования создают механически обоснованную и количественно подтверждённую основу для проектирования и оптимизации энергоэффективных почвообрабатывающих орудий, способствуя развитию устойчивых и высокопроизводительных технологий обработки почвы в сельском хозяйстве.
Ключевые слова
Список литературы
-
Zechang, Z., Jiacheng, Li., Xingwang, W., Cuiyong, T., 2025. Wear Resistance Enhancement of Rotary Tillage Blades Through Structural Optimization and Surface Strengthening. Materials (MDPI). DOI:https://doi.org/10.3390/ma18215006
-
Astakhov, V.P., 2006. Tribology of Metal Cutting. Elsevier, Amsterdam.
-
Atkins, A.G., 2009. The Science and Engineering of Cutting: The Mechanics and Processes of Separating,Scratching and Puncturing Biomaterials, Metals and Non-metals. Butterworth-Heinemann, Oxford.
-
Igamberdiyev A.K., Usmanova, G.F., Mirzayeva, Sh.Kh. 2024. Science and innovation: Work based on soil-resource consumption technology.
-
Childs, T.H.C., Maekawa, K., Obikawa, T., Yamane, Y., 2000. Metal Machining: Theory and Applications. Arnold, London.
-
Zhang, L.C., Bagchi, A., 1994. Energy analysis in machining and grinding processes. Journal of Materials Processing Technology 45, 135–140.
-
Atkins, A.G., 2003. Modelling metal cutting using modern ductile fracture mechanics: quantitative explanations for some longstanding problems. International Journal of Mechanical Sciences 45, 373–396.
-
Fang, N., 2005. Slip-line modeling of machining with a rounded-edge tool—Part I: new model and theory. Journal of the Mechanics and Physics of Solids 53, 715–742.
-
Igamberdiyev A.K., Usmanova, G.F., 2024. BIO Web of Conferences: Study of soil tillage process from parameters and working depth of the working bod.
-
Makarov, A.D., 2010. Metal Cutting Technology. Mashinostroenie, Moscow.
-
Eiman, T., Adib, K., Mahmoud, S., 2025. Energy Efficiency of PTO-Powered Rotary Tillage with Inclined Blades. DOI: https://doi.org/10.3390/agriengineering7090300
-
Denkena, B., Biermann, D., 2014. Cutting edge geometries. CIRP Annals 63, 631–653.
-
Igamberdiev, A.K., Solijonov S.E., Saidov Sh.Sh. 2025. Substantiation of Ridge Parameters for Carrot Seed Sowing. International Scientific Conference CONFERENCE PROCEEDINGS «TIIAME» NRU Section III.ISSN: 2181-1369; Irrigation and Melioration 2026; 12 (2). 47 of 47
-
Reznik, N.E., 1975. Theory of Blade Cutting and Fundamentals of Cutting Device Design. Mashinostroenie, Moscow, pp.148–159.
-
Zapletnikov, I.N., Pilnenko, A.K., 2012. Kinematic study of the product feeding mechanism. Collected Scientific Works of ONAPT 41, 115–120.
-
Zhiqiang, Mao., Keping, Z., 2025 Rotary Blade Wear and Tillage Resistance Optimization (DEM-MBD). Agriculture (MDPI). DOI:https://doi.org/10.3390/agriculture 15030328.
-
Zhang, X., Li, Y., Chen, J., 2022. Simulation of soil cutting and power consumption characteristics of rotary blade roller based on finite-discrete element coupling. Applied Sciences 12(16), 8177.
-
Al-Neama, A.K.A., Al-Jibouri, M.A., Esmail, E.L., 2021. The relationship between draft force and horizontal force acting on passive tillage tool in term of soil–tool interaction: A review. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science 735, 012071.
-
Igamberdiyev, A., Alikulov, S., Berdimuratov, P., Artiqbaev, B., Berdimurodov, U., Usarov, O., 2020. Modern direction for agricultural development in the Republic of Uzbekistan. IOP Conference Series:Materials Science and Engineering 883, 012054. https://doi.org/10.1088/1757-899X/883/1/012054
Об авторах
Лицензия
Copyright (c) 2026 Ирригация и мелиорация
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.
Как цитировать
