Введение. Рабочие органы существующих ротационных рыхлителей почвы обладают рядом (существенных) недостатков. Они не в полной мере удовлетворяют агротехническим требованиям по качественному крошению почвы и имеют значительную энергоёмкость процесса рыхления. Поэтому интенсификация технологического процесса минимальной поверхностной обработки почвы возможна только при использовании почвообрабатывающих орудий с принципиально новым воздействием рабочих органов на обрабатываемую среду.
Условия, материалы и методы исследований. На основании вышеизложенного, нами разработано почвообрабатывающее орудие [7,11], где рабочая поверхность спирально-пластинчатого рабочего органа выполнена рифлёной, а зубья его режущей кромки - по участку логарифмической спирали. Крепление рабочего органа с валом рыхлителя осуществляется посредством упругих элементов. Данное орудие, при двухследном расположении ротационных рабочих органов и кинематической их взаимосвязью, способен интенсифицировать процесс обработки почвы за счет насыщения его малых масс большей энергией. По кинематической схеме [8] оно представляет собой двухмассовую систему с двумя степенями свободы, совершающую колебательное движение. Здесь колебательное движение рабочих органов возникает при одновременном поступательном и вращательном движении за счет непостоянства сопротивления почвы, как возмущающее усилие.
Анализ и обсуждение результатов. Отсюда вытекает сущность принципа работы предложенной конструкции (системы) с принципиально новым воздействием её спирально-пластинчатых рабочих органов на обрабатываемую среду. При этом от воздействия внешних осевых нагрузок уменьшается диаметр ротационного рабочего органа и он частично закручиваясь, накапливает (аккумулирует) источник энергии. Тем самым возникает восстанавливающая сила, зависящая от величины смещения и стремящаяся к раскручиванию спирально-пластинчатой пружины. Под действием этой восстанавливающей силы спирально-пластинчатый рабочий орган придёт в колебательное движение, способствующее затрачиванию (поглощению) энергии для обработки почвы, уничтожению сорняков и его самоочистке. Благодаря такому характеру системы устройства цикл повторяется постоянно по времени и даёт переменное воздействие, поддерживающее колебания. Здесь на характер гарантированных колебательных процессов влияют конструктивные параметры пластинчатой пружины, радиальный зазор между её внутренним диаметром и несущим валом, а также крепление её только концами с валом рыхлителя только посредством радиальных упругих элементов или цилиндрических пружин и физико-механические свойства обрабатываемой почвы [4].
Конструктивные параметры спирально-пластинчатого рабочего органа нами были обоснованы и определены в следующих работах [2,3,6,9,10,12].
Для определения величины вышеуказанного радиального (рабочего) зазора в любом сечении витков спирали обратимся к теории винтовых цилиндрических пружин. На основании этой теории рабочий зазор можно определить следующим выражением:
