Methodological aspects of determination of resultant force acting on the cultivator spring tines

• Autorzy: Lejman K. , Owsiak Z. , Pieczarka K. , Molendowski F.

Identyfikatory

DOI

10.14654/ir.2015.156.153

Warianty tytułu

PL

Metodyczne aspekty wyznaczania parametrów przebiegu siły wypadkowej działającej na sprężynowe zęby kultywatora

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents aprocedure for determination of the tilt angle of the resultant force and the point of its application on the cultivatorspring tine. These parameters include the temporary value of horizontal and vertical force, moment of force and cutting depth. Numerical methods were applied to determine the point of application of the resultant force as an intersection point of the resultant force direction and the circuit described on the cultivator point curvature. Calculation algorithms include changes in the position and geometry of the cutting system caused by a dynamical load of a tool. Tests were carried out in field conditions in the sandy clay of 11.2% density moisture. Two depths of cutting with four tines, which differ with flexibility coefficients, were applied. It was stated that the setting parameters of the resultant, calculated with the use of the presented method, have low-value standard deviations. It was also found out that the tine flexibility and cutting depth positively influence the tilt angle of the resultant and the tine flexibility affects only the distance of the point of the resultant force application on a tool from the bottom of a furrow.

PL

Przedstawiono metodę wyznaczania kąta nachylenia siły wypadkowej i miejsca jej przyłożenia na sprężynowym zębie kultywatora. Parametry te obliczane są z uwzględnieniem chwilowych wartości sił poziomej i pionowej, momentu siły i głębokości skrawania. Punkt przyłożenia siły wypadkowej wyznaczano metodami numerycznymi jako miejsce przecięcia kierunku działania siły wypadkowej i okręgu opisanego na krzywiźnie redliczki. W algorytmach obliczeniowych uwzględniono zmiany położenia i geometrii układu skrawającego spowodowane dynamicznym obciążeniem narzędzia. Badania testacyjne metody przeprowadzono w warunkach polowych w glinie piaszczystej o wilgotności wagowej 11,2%. Stosowano dwie głębokości skrawania czterema zębami różniącymi się współczynnikami sprężystości. Stwierdzono, że obliczone przy użyciu przedstawionej metody parametry ustawienia wypadkowej charakteryzują się małą wartością odchyleń standardowych. Stwierdzono również, że sprężystość zęba i głębokość skrawania wpływają istotnie na kąt nachylenia wypadkowej, natomiast na odległość punktu przyłożenia siły wypadkowej na narzędziu od dna bruzdy wpływa istotnie tylko sprężystość zęba.

Słowa kluczowe

EN

soil; spring tine; cultivator; resultant force

PL

gleba; ząb sprężynowy; kultywator; siła wypadkowa

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Inżynierii Rolniczej
• Czasopismo: Agricultural Engineering
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 19, No. 4
• Strony: 69--78
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Lejman K.

• Institute of Agricultural Engineering, Wrocław University of Environmental and Life Sciences, ul. Chełmońskiego 37A, 51-630 Wrocław

autor

Owsiak Z.

• Institute of Agricultural Engineering, Wrocław University of Environmental and Life Sciences, ul. Chełmońskiego 37A, 51-630 Wrocław

autor

Pieczarka K.

• Institute of Agricultural Engineering, Wrocław University of Environmental and Life Sciences, ul. Chełmońskiego 37A, 51-630 Wrocław

autor

Molendowski F.

• Institute of Agricultural Engineering, Wrocław University of Environmental and Life Sciences, ul. Chełmońskiego 37A, 51-630 Wrocław

Bibliografia

• 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.
• Duerinckx, K.,Mouzaen, A.M.,Anthonis, J., Ramon, H. (2005). Effects of spring-tine settings and operational conditions on the mechanical performance of a weed harrow tine. Biosystems Engineering, 1(91), 21-34.
• Godwin, R.J. (2007). A review of the effect of implement geometry on soil failure and implement forces. Soil and 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.
• Lejman, K., Owsiak, Z., Szewczyk, A. (2011). Wpływ wybranych parametrów wytrzymałościowych gleby lekkiej na jej opory skrawania zębami kultywatora. Inżynieria Rolnicza, 8(133), 173-180.
• Lejman, K., Owsiak, Z., Pieczarka, K., Kordas, L. (2013). Wpływ sprężystości zębów kultywatora na jakość i efektywność spulchniania gleb gliniastych. Inżynieria Rolnicza, 4(147), T.1, 281-290.
• Niyamapa, T.,Salokhe, V.M. (2000). Soil disturbance and force mechanics of vibrating tillage tool. Journal of Terramechanics, 3(37), 151-166.
• Onwualu, A.P., Watts, K.C. (1998). Draught and vertical forces obtained from dynamic soil cutting by plane tillage tools. Soil and TillageResearch, 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.
• 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.
• Sahu, R.K.,Raheman, H. (2006). An approach for draft prediction of combination tillage implements in sandy clay loam soil. Soil and TillageResearch, 90, 145-155.
• Talarczyk, W., Zbytek, Z. (2006). Wpływ głębokości roboczej agregatu do bezorkowej uprawy gleby na obciążenia eksploatacyjne. Inżynieria Rolnicza, 4(79), 303-312.
• Topakci, M.,Celik, H.K.,Canakci, M.,Rennie, A.E.W.,Akinci, I.,Karayel, D. (2010). Deep tollage tool optimization by means of finite element method: Case study for a subsoiler tine. Journal of Food, Agriculture& Environment, 2(8), 531-536.