Effect of Cutting Speed and Depth on the Course of Resultant Force Acting on a Cultivator Tine

• Autorzy: Zygmunt Owsiak , Krzysztof Lejman , Krzysztof Pieczarka , Tomasz R. Sekutowski

Warianty tytułu

Wpływ prędkości i głębokości skrawania na przebieg siły wypadkowej działającej na ząb kultywatora

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents research results on the effect of cutting depth and speed on the resultant force tilt angle and location of its application point on a flexible tine ended with a cultivator point. The studies were carried out in field conditions in sandy clay with the gravimetric moisture of 11.2% and volumetric density of 1470 kg·m-3. Tines whose flexibility coefficient was 0.0061; 0.0711; 0.0953 and 0.1406 m·kN-1 were used. It was found out that that the resultant force tilt angle raises at the increase of the cutting speed and drops at the increase of depth but this angle and its gradient at the increase of the cutting depth grow along with the decrease of the flexibility coefficient of tines. The increase of the cutting speed and depth causes the decrease of both the distance of the resultant force application point on the tool from the bottom of a furrow and a proportion of this parameter to the cutting depth. The courses of the distance of the resultant force application point on the tool from the bottom of a furrow and courses of proportion of this parameter to the cutting depth as the function of cutting do not differ significantly for tines with higher flexibility coefficients while for the most rigid tine values of these parameters and their gradients are higher. All obtained courses of the analysed values as a function of depth and cutting speed were described with regression equations.(original abstract)

Przedstawiono wyniki badań wpływu głębokości i prędkości skrawania na kąt nachylenia siły wypadkowej i położenie jej punktu przyłożenia na sprężynowym zębie zakończonym redliczką. Badania przeprowadzono w warunkach polowych w glinie piaszczystej o wilgotności 11,2% wag. i gęstości objętościowej 1470 kg·m-3. Stosowano zęby o współczynnikach sprężystości 0,0061; 0,0711; 0,0953 i 0,1406 m·kN-1. Stwierdzono, że kąt nachylenia siły wypadkowej rośnie przy wzroście prędkości skrawania i maleje przy wzroście głębokości, przy czym kąt ten i jego gradient przy wzroście głębokości skrawania rosną wraz ze spadkiem współczynnika sprężystości zębów. Wzrost prędkości i głębokości skrawania powodują spadek zarówno odległości punktu przyłożenia siły wypadkowej na narzędziu od dna bruzdy, jak i proporcji tego parametru do głębokości skrawania. Przebiegi odległości punktu przyłożenia siły wypadkowej na narzędziu od dna bruzdy i przebiegi proporcji tego parametru do głębokości skrawania w funkcji głębokości skrawania nie różnią się istotnie dla zębów o wyższych współczynnikach sprężystości, natomiast dla zęba o największej sztywności wartości tych parametrów i ich gradienty są wyższe. Wszystkie uzyskane na podstawie badań przebiegi analizowanych wielkości w funkcji głębokości i prędkości skrawania opisano równaniami regresyjnymi.(abstrakt oryginalny)

Słowa kluczowe

EN

Agriculture; Research results; Machinery and equipment

PL

Rolnictwo; Wyniki badań; Maszyny i urządzenia

• Czasopismo: Agricultural Engineering
• Rocznik: 20 (2016)
• Numer: nr 1 (157)
• Strony: 127--136

Twórcy

autor

Zygmunt Owsiak

• Wrocław University of Environmental and Life Sciences

autor

Krzysztof Lejman

• Wrocław University of Environmental and Life Sciences

autor

Krzysztof Pieczarka

• Wrocław University of Environmental and Life Sciences

autor

Tomasz R. Sekutowski

• Institute of Soil Science and Plant Cultivation

Bibliografia

• ASABE, (2006). S313.3FEB04. Soil Cone Penetrometer. Mich: ASABE, St. Joseph, 902-904.
• Bernacki, H. (1981). Teoria i konstrukcja maszyn rolniczych. Tom 1, część I i II. PWRiL, Warszawa. ISBN 83-09-00419-2.
• Berntsen, R., Berre, B., Torp, T,, Aasen, H. (2006). Tine forces established by a two-level model and the draught requirement of rigid and flexible tines. Soil and Tillage Research, 90, 230-241.
• Chen, Y., Cavers, C., Tessier, S., Monero, F., Lobb, D. (2005). Short-term tillage effects on soil cone index and plant development in a poorly drained, heavy clay soil. Soil and Tillage Research, 82, 161-171.
• Friedman, M. (1973). Zemedelske stroje I. Teorie a vypoczet. Statni zemedelske nakladatelstvi, Praha.
• Godwin, R.J., Spoor, G. (1977). Soil failure with narrow tines. Journal of Agricultural Engineering Research, 22, 213-228.
• Godwin, R.J. (2007). A review of the effect of implement geometry on soil failure and implement forces. Soil & Tillage Research, 97, 331-340.
• Godwin, R.J., O'Dogherty, M.J. (2007). Integrated soil tillage force prediction models. Journal of Terramechanics, 44, 3-14.
• Kuczewski, J. (1981). Elementy teorii i obliczeń maszyn rolniczych. Skrypt SGGW, Warszawa. ISBN 83-00-01721-6.
• Lejman, K., Owsiak, Z., Pieczarka, K., Molendowski, F. (2015).Metodyczne aspekty wyznaczania parametrów przebiegu siły wypadkowej działającej na sprężynowe zęby kultywatora. Inżynieria Rolnicza, 4(156), 69-78.
• McKyes, E., Maswaure, J. (1997). Effect of design parameters of flat tillage tools on loosening of a clay soil. Soil & Tillage Research, 43, 195-204.
• Onwualu, A.P., Watts, K.C. (1998). Draught and vertical forces obtained from dynamic soil cutting by plane tillage tools. Soil & Tillage Research, 48, 239-253.
• Owsiak, Z., Lejman, K., Wołoszyn, M. (2006). Wpływ zmienności głębokości pracy narzędzia na opory skrawania gleby. Inżynieria Rolnicza, 4(79), 45-53.
• Pabin, J., Włodek, S., Biskupski, A. (2007). Fizyczne właściwości gleby i plony roślin w różnych systemach uprawy roli i ogniwach zmianowań. Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych, 520, 655-661.
• Piotrowska, E. (2003). Badania filmowe bryły glebowej odkształcanej przez wąskie narzędzie uprawowe. Inżynieria Rolnicza, 11(53), 173-178.
• Przybył, J., Kowalik, I., Dach, J., Zbytek, Z. (2009). Analiza jakości pracy agregatów do uprawy przedsiewnej. Journal of Research and Application in Agriculture Engineering, 4(54), 62-68.
• Talarczyk, W., Zbytek, Z., Gośliński, M. (2011). Ocena narzędzia przedniego stosowanego w zestawie uprawowo-siewnym. Journal of Research and Application in Agriculture Engineering, 4(56), 165-170.
• Topakci, M., Celik, H.K., Canakci, M., Rennie, A.E.W., Akinci, I., Karayel, D. (2010). Deep tillage tool optimization by means of finite element method: Case study for a subsoiler tine. Journal of Food, Agriculture & Environment, 2(8), 531-536.
• Ucgul, M., Fielke, J.M., Saunders, C. (2014). Three-dimensional discrete element modelling of tillage: Determination of a suitable contact model and parameters for a cohesionless soil. Biosystems Engineering, 121, 105-117.
• Wheeler, P.N., Godwin, R.J. (1996). Soil dynamics of single and multiple tines at speed up to 20 km/h. Journal of Agricultural Engineering Research, 63, 243-250.

Identyfikatory

DOI

10.1515/agriceng-2016-0013