The impact of shearing and flexibility of cultivator tines on the vertical forces value

• Autorzy: Owsiak Z. , Lejman K. , Pieczarka K. , Sekutowski T.

Identyfikatory

DOI

10.1515/agriceng-2018-0017

Warianty tytułu

PL

Wpływ głębokości skrawania i sprężystości zębów kultywatora na wartości sił pionowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents the outcomes of the research on the impact of shearing depth and flexibility of cultivator tines with cultivator points on the value of vertical forces acting thereon. The object of the research consisted in "S" tines with the flexibility coefficient of 0.0061; 0.0711; 0.0953 and 0.1406 m·kN-1 . The investigations were carried out in field conditions in sandy clay soil with moisture of 11.2%. The forces were measured for the assumed shearing depths which were 5, 9 and 13 cm at the shearing speed of 3 m·s-1 . A stand for measurement of forces acting on soil shearing tools in the field conditions was used. It was found out that the increase of the shearing depth causes a linear increase of the vertical force, but the force gradient decreases with the growth of the tine flexibility. Moreover, it was found out that the increase of the tine flexibility at the beginning causes the increase and then the decrease of the vertical force regardless the shearing depth. The impact of flexibility on the vertical force value was described with the parabola equation. The tines flexibility, at which the highest value of vertical force may be expected, grows with the reduction of the shearing depth.

PL

Przedstawiono wyniki badań wpływu głębokości skrawania i sprężystości zębów kultywatora zakończonych redliczką na wartości działających na nie sił pionowych. Obiektem badań były cztery esowe zęby o wskaźnikach sprężystości 0,0061; 0,0711; 0,0953 i 0,1406 m·kN-1 . Badania przeprowadzono w warunkach polowych w glebie o uziarnieniu gliny piaszczystej i wilgotności 11,2%. Siły mierzono dla założonych głębokości skrawania wynoszących 5, 9 i 13 cm przy prędkości skrawania 3 m·s-1 . Stosowano stanowisko do pomiarów sił działających na narzędzia rolnicze skrawające glebę w warunkach polowych. Stwierdzono, że wzrost głębokości skrawania powoduje liniowy przyrost siły pionowej zagłębiającej, przy czym gradient siły maleje przy wzroście sprężystości zęba. Stwierdzono również, że wzrost sprężystości zęba powoduje początkowo wzrost, a następnie spadek wartości pionowej siły zagłębiającej niezależnie od głębokości skrawania. Wpływ sprężystości na wartość siły pionowej opisano równaniem paraboli. Sprężystości zębów, przy których można się spodziewać najwyższej wartości siły pionowej zagłębiającej, rosną przy spadku głębokości skrawania.

Słowa kluczowe

EN

soil; cultivator; vertical forces; shearing depth; tine flexibility

PL

gleba; kultywator; siły pionowe; głębokość skrawania; sprężystość zęba

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Inżynierii Rolniczej
• Czasopismo: Agricultural Engineering
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 22, No. 2
• Strony: 69--78
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys.

Twórcy

autor

Owsiak Z.

• Institute of Agricultural Engineering, Wroclaw University of Environmental and Life Science

autor

Lejman K.

• Institute of Agricultural Engineering, Wroclaw University of Environmental and Life Science

autor

Pieczarka K.

• Institute of Agricultural Engineering, Wroclaw University of Environmental and Life Science

autor

Sekutowski T.

• Institute of Soil Science and Cultivation - in Puławy

Bibliografia

• Al-Janobi, A.A.; Wahby, M.F.; Aboukarima, A.M.; Al-Hamed, S.A. (2002). Influence of chisel plow shank shape on horizontal and vertical force requirements, Agricultural Sciences, 7(1), 13-19.
• Al-Kheer, A.A.; Kharmanda, M.G.; El Hami, A.; Mouazen, A.M. (2011). Estimating the variability of tillage forces on a chisel plough shank by modeling the variability of tillage system parameters. Computers and Electronics in Agriculture, 78, 61-70.
• Askari, M.; Shahgholi, G.; Abbaspour-Gilandeh, Y.; Tash-Shamsabadi, H. (2016). The effect of new wings on subsoiler performance. Applied Engineering in Agriculture, 32(3), 353-362.
• 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 & 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 & Tillage Research, 82, 161-171.
• Davoudi, S.; Alimardani, R.; Keyhani, A.; Atarnejad, R. (2008). A Two Dimensional Finite Element Analysis of a Plane Tillage Tool in Soil Using a Non-linear Elasto-Plastic Model. AmericanEurasian Journal of Agricultural & Environmental Sciences, 3(3), 498-505.
• Fenyvesi, L.; Hudoba, Z. (2010). Vibrating Tillage Tools. Soil Engineering. Springer, Berlin Heidelberg, 31-49.
• Godwin, R.J. (2007). A review of the effect of implement geometry on soil failure and implement forces. Soil & Tillage Research, 97, 331-340.
• Ibrahmi, A.; Bentaher, H.; Hamza, E.; Maalej, A.; Mouazen, A.M. (2015). Study the effect of tool geometry and operational conditions on mouldboard plough forces and energy requirement: Part 2. Experimental validation with soil bin test. Computers and Electronics in Agriculture, 117, 268-275.
• Jafari, R.; Karparvarfard, S.H.; Hosseini, S.A. (2011). The effect of geometry and motion characteristics of narrow tillage tool on soil disturbance efficiency. Journal of Agricultural Machinery Science, 7(3), 253-258.
• 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.
• Lisowski, A.; Klonowski, J.; Green, O.; Świętochowski, A.; Sypuła, M.; Strużyk, A.; Nowakowski, T.; Chlebowski, J.; Kamiński, J.; Kostyra, K.; Mieszkalski, L.; Lauryna, D.; Margielski, J. (2016). Duckfoot tools connected with flexible and stiff tines: Three components of resistances and soil disturbance. Soil & Tillage Research, 158, 76-90.
• 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.
• Rouw, A.; Huon, S.; Soulileuth, B.; Jouquet, P.; Pierret, A.; Ribolzi, O.; Valentin, C.; Bourdon, E.; Chantharath, B. (2010). Possibilities of carbon and nitrogen sequestration under conventional tillage and no-till cover crop farming (Mekong valley, Laos). Agriculture, Ecosystems and Environment, 136, 148-161.
• Sánchez-Girón, V.; Ramırez, J.J.; Litago, J.J.; Hernanz, J.L. (2005). Effect of soil compaction and water content on the resulting forces acting on three seed drill furrow openers. Soil & Tillage Research, 81, 25-37.
• Shmulevich, I.; Asaf, Z.; Rubinstein, D. (2007). Interaction between soil and a wide cutting blade using the discrete element method. Soil & Tillage Research, 97, 37-50.
• Ucgul, M.; Fielke, J.M.; Saunders, C. (2015). Defining the effect of sweep tillage tool cutting edge geometry on tillage forces using 3D discrete element modeling. Information Processing in Agriculture, 2, 130-141.
• Zhang, X.; Chen,Y. (2017). Soil disturbance and cutting forces of four different sweeps for mechanical weeding. Soil & Tillage Research, 168, 167-175.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).