AGRIS - 

2023

Vytenis Jankauskas | Robertas Abrutis | Audrius Žunda | Justinas Gargasas

Cereal straw is a biomaterial with great potential: about 144 million tons of biomass are grown annually in Europe. For any use of straw (fertilizer, biofuel, etc.), efficient chopping technology, i.e., the reliable and efficient operation of mobile or stationary choppers, is the key factor for further success. Since most of the straw is chopped at harvest time, the subject of the study is the wear of the combine’s chopping knives. Six blades of different materials and designs were tested under realistic conditions during wheat and rapeseed harvesting on 180 ha. The influence of hardness, composition, cutting edge angle, and position in the chopper on knife wear was analyzed. The study showed that the blades with the highest cutting edge hardness (568 ± 11 HV) and the lowest cutting edge angle (20.9°) had the lowest wear. The highest hardness of the induction hardened knives was due to the 0.42% carbon content of the steel. The study confirmed that wear was inversely proportional to the hardness of the cutting edge (the harder the cutting edge, the lower the wear) and directly proportional to the angle of the cutting edge (the higher the angle, the greater the wear). The SEM study showed that part of the tooth surface of the blades was covered by permanent deposits of the material to be shredded. This wear was not caused by the interaction between straw and blade but by microabrasive particles that contaminated the straw.

Show more [+]

Less [-]

Directory of Open Access Journals - Sweden

2023

Ipatov, A.G. | Shmykov, S.N. | Pervushin, V.F. | Malinin, A.V.

Most modern fodder and grain harvesting machines are equipped with segmented cutting devices, the service life of which is determined by the wear resistance of a segmented knife. Modern segmented knives have a life span of no more than 30 hectares. Issues of increasing the durability and wear resistance of knives are not being intensively studied, while the prime cost of segmented knives has increased significantly in recent years. There was explored a possibility of using laser quenching technology to improve the performance of segmented knives. The technology involves high-speed laser processing of the cutting edge of a segmented knife without surface fusion. The research objects were Schumacher Pro Cut segmented knives made of 30ХС steel and quenched by high-frequency current. In laboratory conditions the microhardness and microstructure of hardenable coatings were analyzed. It has been revealed that the microhardness of the hardened layer has a gradient structure, with a maximum hardness of 1000 HV. The depth of the thermally hardened layer is 200–250 microns. The microstructure of the heat-treated layer is homogeneous and is finely dispersed martensite with a hardness of 930 to 1000 HV. The transition zone has no obvious boundaries and has a heterogeneous structure, which is troostomartensite. The operation tests confirmed an increase in the service life of segmented knives by 15%. Standard knives wear out evenly throughout the entire operating stage. Hardened knives wear out more slowly when operating up to 50 ha. Their wear to this time point reached only 21 microns against 62 microns for a standard knife. After 60 ha of operating time, the wear rate of the hardened knife increases dramatically. When operating time is 90 ha, the cutting edge is completely destroyed. | Большинство современных кормоуборочных и зерноуборочных машин оснащено сегментными режущими аппаратами, ресурс которых определяется износостойкостью сегментного ножа. Современные сегментные ножи имеют ресурс не более 30 га. Вопросы по повышению долговечности и износостойкости ножей активно не изучаются, при этом себестоимость сегментных ножей за последние годы значительно выросла. Исследовали возможность применения технологии лазерной закалки для повышения работоспособности сегментных ножей. Технология подразумевает высокоскоростную лазерную обработку режущей кромки сегментного ножа без оплавления поверхности. В качестве объекта исследований приняты сегментные ножи Schumacher Pro Cut, выполненные из стали 30ХС и подверженные закалке токами высокой частоты. В лабораторных условиях провели анализ микротвердости и микроструктуры упрочняемых покрытий. Выявили, что микротвердость упрочненного слоя имеет градиентную структуру с максимальной твердостью 1000 НV. Глубина термически упрочненного слоя составляет 200–250 мкм. Микроструктура термообработанного слоя однородная и представляет собой мелкодисперсный мартенсит с твердостью от 930 до 1000 HV. Переходная зона не обладает явными границами и имеет неоднородную структуру, представляющую собой троостомартенсит. Производственными испытаниями подтверждено повышение ресурса сегментных ножей на 15%. Стандартные ножи изнашиваются равномерно на всем этапе наработки. Упрочненные ножи при наработке до 50 га изнашиваются медленнее, достигая к этому моменту износа 21 мкм против 62 мкм у стандартного ножа. После 60 га наработки интенсивность износа упрочненного ножа резко увеличивается. При наработке 90 га режущая кромка полностью разрушается.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2022

Løkke‐Andersen, Christian Bruun | Wang, Qian Janice | Giacalone, Davide

Inability to touch physical products when shopping online may be an issue for consumers with a high “need for touch” (NFT), defined as preference for the extraction and use of haptic information. This study explores the inclusion of congruent auditory and visual haptic information in online product presentation videos as a user experience (UX)–design approach to compensate for the lack of touch in e‐commerce. A between‐subjects online experiment was conducted where participants (N = 183) evaluated variants in two product categories—kitchen knives and sweaters—in three conditions: static images, videos containing natural audio from the product interaction, and the same videos with a musical background. Product presentation was found to significantly affect perceived haptic properties (weight for the knives, softness for sweaters), perceived overall quality, perceptual discrimination and experienced task difficulty. Importantly, interactions between NFT and product category were identified: specifically, natural auditory haptic information improved the user experience of high NFT consumers in one product category (knives), but not the other (sweaters). PRACTICAL APPLICATIONS: Overall, the present study demonstrates that auditory haptic information congruent with visual haptic information can improve the user experience of high NFT consumers in an online shopping context. However, the effectiveness of this UX‐design approach may be dependent on the product characteristics, in particular the salience of the instrumental (vs. autotelic) dimension of touch.

Show more [+]

Less [-]

National Agricultural Library - United States of America

2022

Groman-Yaroslavski, Iris | Prévost, Marion | Zaidner, Yossi

This paper communicates the results of a detailed use-wear analysis of flint tools from Unit III of Nesher Ramla, central Israel, an open-air Middle Paleolithic site, dated to Marine Isotope Stage 5. The analyzed sample consists of 966 artifacts that represent major techno-typological categories; scrapers, tools with a lateral tranchet blow, naturally backed knives and other Middle Paleolithic artifact types. Most tools were associated with bone working activities, mainly scraping and cutting, suggesting both consumption and non-consumption-related practices. Results also suggest extensive butchering activities, but other applications are less common, especially the underrepresentation of armature, and plant and hide working is noteworthy. All in all, these patterns suggest a narrow range of activities. Most tools were used by their sharp edge, while the retouched edges bore weak use-related patterns. It is assumed that in some cases, the retouch served to facilitate the grip. The most widely used tools in Nesher Ramla were the naturally backed knives that according to technological studies were one of the goals of knapping at Nesher Ramla. Tools with a lateral tranchet blow, representing a cultural marker of the Nesher Ramla inhabitants, show evidence of multiple use of both retouched and non-retouched edges shaped by the lateral blow. Hafting traces are relatively rare in the analyzed sample.

Show more [+]

Less [-]

National Agricultural Library - United States of America

2021

Ageev, O.V. | Naumov, V.A. | Fatykhov, Yu.A., Kaliningrad State Technical Univ.

There is shown the relevance of mathematical simulation of modes of muscle fiber destruction during fish cutting. The muscle tissue of raw materials has been described by the Maxwell-Thomson viscoelastic rheological model. 2 modes of the material fiber destruction have been determined – viscous laceration (VL) and elastic tear (ET). VL provides a high quality of cut surface. A complex of mathematical models that allow calculating the time intervals for the onset of VL and ET depending on the structural and rheological properties of muscle tissue and the rate of its deformation by the cutting organ, has been obtained. Models have been developed that describe the mode of fiber destruction, which is characterized by an impact deformation of the material. The simulation results show that with an increase in the dimensionless speed, the quality of the cut surface first increases due to a reduction in the VL time, and then, when the characteristic value is reached and the further increase in the speed, the cut quality deteriorates due to the onset of ET of fiber. It has been found that an increase in the measure of material elasticity, an increase in the dimensionless cutting speed, and also a change in the dimensionless criteria of material strength lead to a decrease in the quality of the cut surface. It is shown that with an increase in the magnitude of the impact relative deformation, the time interval of VL decreases non-monotonically and tends to zero. It has been determined that with an increase in the Young's and retarded elastic modules of the material, the time interval for the onset of VL decreases significantly. With an increase in the coefficient of dynamic viscosity of muscle tissue, VL occurs later. With the values of the strength criteria equal to 3; long modulus of elasticity equal 63 158 N/m2; measures of elasticity 3, 5, 8, 12, the values of the characteristic dimensionless speed are 0.095, 0.055, 0.032, 0.021, while the values of the dimensionless time interval corresponding to the change in the destruction mode from VL to ET are 10, 20, 30, 45, respectively. | Показана актуальность математического моделирования режимов разрушения волокон мышечной ткани при резании рыбы. Мышечная ткань сырья описана вязкоупругой реологической моделью Максвелла-Томсона. Определены 2режима разрушения волокна материала – вязкий разрыв (ВР) и упругий вырыв (УВ). ВР обеспечивает высокое качество поверхности среза. Получен комплекс математических моделей, позволяющих рассчитать интервалы времени наступления ВР и УВ в зависимости от структурно-реологических свойств мышечной ткани и скорости ее деформирования режущим органом рыбоперерабатывающего оборудования. Разработаны модели, описывающие режим разрушения волокон, который характеризуется внезапно возникшей постоянной деформацией материала. Результаты моделирования показывают, что при увеличении безразмерной скорости качество поверхности среза сначала повышается за счет сокращения времени ВР, а затем, при достижении характерного значения и дальнейшем росте скорости, ухудшается вследствие наступления УВ волокон. Установлено, что к снижению качества поверхности среза приводят увеличение меры эластичности материала, рост безразмерной скорости резания, а также изменение безразмерного критерия прочности материала. Показано, что с ростом величины внезапно возникшей относительной деформации интервал времени ВР немонотонно снижается и стремится к нулю. Определено, что с увеличением мгновенного и запаздывающего модулей упругости материала интервал времени наступления ВР существенно сокращается. С повышением коэффициента динамической вязкости мышечной ткани ВР наступает позже. При значениях критерия прочности, равного 3, длительного модуля упругости 63158 Н/м2, меры эластичности 3; 5; 8; 12 значения характерной безразмерной скорости составляют 0,095; 0,055; 0,032; 0,021, при этом показатели безразмерного интервала времени, соответствующего смене режима разрушения с ВР на УВ, составляют 10; 20; 30; 45 соответственно.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2021

Pervushin, V.F. | Salimzyanov, M.Z. | Kasimov, N.G. | Shirobokov, V.I. | Shinkarenko, S.R.

Выполнен кинематический анализ существующих режущих аппаратов и установлены их основные параметры. Проведено обоснование эксплуатационных недостатков механизма привода ножа существующих сегментно-пальцевых косилок и их устранение путем применения бездезаксиального привода ножа в сегментно-пальцевой косилке. В результате теоретических исследований установлено, что при длине шатуна L = 1200 мм, величине эксцентриситета 38,1 мм при изменении угла наклона шатуна от 0 градусов до 30 градусов, ход ножа S + дельтаS изменяется до 12,8 мм, а его максимальное значение достигает 89 мм. Увеличение хода ножа прежде всего увеличивает затраты энергии на привод ножа вследствие повышения скорости его движения. Кроме того, с повышением затрат энергии при образовании дезаксиала Кси появляются недостатки: увеличиваются силы трения головки ножа по направляющим и, как следствие, приводят к нагреву трущихся поверхностей, износу и появлению зазоров, к биению, вибрации и дополнительному шуму; повышаются затраты мощности для преодоления сил трения; повышается нагрев и износ трущихся деталей; увеличиваются зазоры между сопряжениями деталей, вибрация и шум агрегата; возникает явление сгруживания растительной массы перед режущим аппаратом. | A kinematic analysis of existing cutting units and determines their main parameters has been carried out. The substantiation of the operational drawbacks of the knife drive mechanism of the existing segment-finger mowers and their elimination by using a no-de-axial knife drive in the segment-finger mower has been carried out. As a result of theoretical studies, it was found out that with a connecting rod length of L = 1200 mm, an eccentricity of 38.1 mm, when the angle of inclination of the connecting rod changes from 0 deg. to 30 deg., the S + deltaS knife stroke changes to 12.8 mm, and its maximum value reaches 89 mm. The increase in the knife stroke, first of all, increases the energy consumption for the knife drive due to the increase in speed of its movement. In addition, with the increase in energy consumption during the formation of de-axial xi the following disadvantages occur: the friction forces of the knife head along the guides increase, and as a result, they lead to heating of rubbing surfaces, tear-and-wear and the appearance of gaps; to beating, vibration and additional noise; power consumption increases to overcome frictional forces; heating and tear-and-wear of rubbing parts increases; gaps between conjugating parts, vibration and noise of the unit increase; there appears a case of unloading of the mown mass in front of the cutter bar.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2021

Nesmiyan, A.Yu. | Ashitko, A.A. | Kolesnik, R.Yu. | Maksimenko, V.A.

There were studied the basic laws of cutting some plant materials, the knowledge of which will justify the rational parameters of a small unit for mechanization of removing the root crop tops. The study was carried out experimentally on a computerized dynamometric unit, according to a non-compositional plan of the second order, using the most common types of root crops in cultivation in small holdings: table carrots and radishes. The value of the specific resistance of cutting tops was taken as an optimization parameter. The study has shown that such factors as the blade incidence angle to the cutting direction, the blade width and the blade speed at the beginning of cutting are crucial and significantly affect the energy consumption of the top removal process. The most significant parameter is the blade width, the degree of influence of which is 2.2–18.2 times greater than the degree of influence of the other two factors. On average, a decrease in the blade width from 0.5 to 0.1 mm leads to a 3–5-fold decrease in the specific cutting force of the top, which confirms the prospects of using ultra-thin replaceable blades instead of a durable wide-faceted blade in the design of the plant-top removing machines. It was also found that at a blade speed of about 0.2 m/s and its blunted blade (b is about 0.5 mm), the tops are not cut, but crumpled or (in some cases) deflected by the knife (the thickness of the cutting edge of the knife b is about 0.5 mm). The following rational parameters and operating modes of a small unit for mechanizing the root crops tops removal were determined: the blade incidence angle to the cutting direction is from 30 to 45 deg.; the blade width is about 0.1 mm; cutting speed is about 0.33 m/s. | Изучали основные закономерности резания некоторых растительных материалов, знание которых позволит обосновать рациональные параметры малой установки для механизации удаления ботвы корнеплодов. Исследование проводилось экспериментально на компьютеризированной динамометрической установке, по некомпозиционному плану второго порядка, с использованием наиболее распространенных при возделывании в подсобных хозяйствах видов корнеплодов: столовой моркови и редиса. В качестве параметра оптимизации принималось значение удельного сопротивления резанию ботвы. Исследование показало, что такие факторы, как угол ориентации кромки ножа к направлению резания, толщина режущей кромки и скорость ножа в момент начала резания, значимы и существенно влияют на энергоемкость процесса удаления ботвы. Наиболее значимым параметром является толщина лезвия ножа, степень влияния которой в 2,2–18,2 раза больше степени влияния двух остальных факторов. В среднем уменьшение толщины лезвия ножа с 0,5 до 0,1 мм ведет к снижению величины удельного усилия резания ботвы в 3–5 раз, что подтверждает перспективность использования в конструкции ботвоудаляющей машины ультратонких сменных лезвий вместо долговечного широкогранного ножа. Также было установлено, что при скорости движения ножа около 0,2 м/с и его затупленном лезвии (толщине режущей кромки ножа b около 0,5 мм) ботва не перерезается, а сминается или (в отдельных случаях) отклоняется ножом. Определены следующие рациональные параметры и режимы работы малой установки для механизации удаления ботвы корнеплодов: угол ориентации режущей кромки ножа к направлению резания – от 30 до 45 градусов; толщина его режущей кромки – около 0,1 мм; скорость резания – около 0,33 м/с.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2021

Levshin, A., Russian State Agrarian Univ. − Moscow Timiryazev Agricultural Academy

Potatoes are one of the most popular agricultural crops. One of the eco-friendly ways to increase the yield of potatoes is to use the internal potential of the plant, or rather, to artificially redirect the vector of its development. Such methods include a technique called “decapitation”, which consists in stimulating the development of tubers by increasing the area of the leaf surface of the tops. The process of decapitation consists in the mechanical removal of the upper part of the plant in the early stages of its growth. For decapitation of potato shoots it is proposed to use a mechanized device, one of the main elements of which is a rotary cutting device, which has a fairly simple design of the cutting part and the drive. For devices of this type the main factor that affects the cutting process is the speed of the knife. As a result of laboratory studies, it was determined that in order to ensure the free cutting of potato shoots, the knife of the cutting device must have a linear speed of more than 5.5 m•sE−1. The obtained values allowed us to conclude that the main problem when using the cutting device in the potato decapitation device will not be the cut of the shoots, but its interaction with other systems of the device: pneumatic boot lift and disinfection system. To ensure normal joint operation of these systems, it is proposed to use a disk knife with a smooth blade for cutting plants. The possibility of cutting plants with such a device was proved experimentally at a circumferential disk speed of 6 and 18 m•sE−1. It is concluded that in order to achieve a guaranteed cut of shoots with a disc knife it may be necessary to install support elements that exclude bending of the cut part of the plant and to determine the optimal design and technological parameters of the disc knife it is necessary to perform field studies.

Show more [+]

Less [-]

Fundamental Library of Latvia University of Life Sciences and Technologies - Latvia

2021

Ageev, O.V. | Naumov, V.A. | Fatykhov, Yu.A. | Samojlova, N.V.

Показана актуальность разработки комплекса математических моделей, позволяющих рассчитать удельную работу (УР) при резании рыбы с целью определения коэффициента полезного действия элементарного ножа. Получено выражение для вычисления безразмерной УР разрушения мышечных волокон. Сформулирована модель расчета указанной величины при упругом вырыве волокна с большой скоростью деформирования. Определена УР вязкого разрыва при большой скорости резания. Получена математическая модель, позволяющая вычислить безразмерную УР, необходимую на упругий вырыв волокна при не очень больших скоростях. Рассчитана безразмерная УР вязкого разрыва волокна при не очень малых скоростях. Численным методом определены зависимости безразмерных УР упругого вырыва и вязкого разрыва от безразмерной скорости деформирования. Установлено, что с ростом безразмерной скорости происходит нелинейное увеличение безразмерной УР вязкого разрыва. При достижении максимального значения безразмерной УР разрушения, соответствующего характерной безразмерной скорости, происходит смена вязкого разрыва на упругий вырыв волокна. При этом с дальнейшим ростом безразмерной скорости безразмерная УР упругого разрушения изменяется немонотонно. При мере эластичности материала 3; 5; 8; 12 максимальные значения УР разрушения составляют 0,0694; 0,0417; 0,0262; 0,0173 и достигаются при характерных безразмерных скоростях 0,0982; 0,0549; 0,0331; 0,0218, при этом минимальные значения безразмерной УР упругого вырыва составляют 0,05761; 0,02714; 0,01279; 0,00641 и достигаются при безразмерной скорости 0,248; 0,217; 0,187; 0,161 соответственно. С увеличением меры эластичности материала максимальная безразмерная УР разрушения и минимальная работа упругого вырыва существенно снижаются. Также с ростом меры эластичности уменьшается значение характерной безразмерной скорости, при которой вязкий разрыв сменяется упругим вырывом. | There is shown the relevance of the development of a complex of mathematical models that allows calculating the specific work (SW) when cutting fish in order to determine the coefficient of efficiency of an elementary knife. An expression has been obtained for calculating the dimensionless SW of muscle fibers destruction. A model for calculating this value for elastic fiber tear with a high deformation rate has been formulated. The SW of viscous laceration at high cutting speed has been determined. A mathematical model for calculating the dimensionless SW required for elastic fiber tear at not very high speeds has been obtained. The dimensionless SW of viscous laceration of the fiber at not very low speeds has been calculated. The dependences of the dimensionless SWs of elastic tear and viscous laceration on the dimensionless strain rate have been determined by a numerical method. It has been found that with an increase in the dimensionless velocity, there is a nonlinear increase in the dimensionless specific work of viscous laceration. When the maximum value of the dimensionless fracture SW corresponding to the characteristic dimensionless speed, is reached, the viscous laceration changes to elastic fiber tear. In this case, with a further increase in the dimensionless velocity, the dimensionless specific work of elastic fracture changes non-monotonically. With the values of measures of elasticity 3; 5; 8; 12 the maximum values of the SW of destruction are 0.0694; 0.0417; 0.0262; 0.0173 and are achieved with a characteristic dimensionless speed values of 0.0982; 0.0549; 0.0331; 0.0218, while the minimum values of the dimensionless specific work of elastic tear are 0.05761; 0.02714; 0.01279; 0.00641 and are reached at dimensionless speed values of 0.248; 0.217; 0.187; 0.161, respectively. With an increase in measures of elasticity of the material, the maximum value of the dimensionless SW of destruction and the minimum work of elastic tear reduce significantly. Also, with an increase in measures of elasticity, the value of the characteristic dimensionless speed, at which a viscous laceration is replaced by elastic tear, decreases.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2021

Petrashev, A.I., All-Russia Research and Development Inst. of Use of Machinery and Petroleum Products in Agriculture, Tambov

The task of providing the machine and tractor fleet with inexpensive preservation compositions should be solved by organizing sites for their low-tonnage production in agricultural enterprises. It is proposed to equip such sections with a lever-type hydraulic knife for cutting hard-plastic components of conservation compositions. Coefficients of adhesion of hard-plastic components to steel, affecting the kinematic parameters of the lever knife: bitumen for dry steel 2.42-4.22; bitumen for steel with waste oil 0.51-0.6; Additive Emulgin for dry steel 1.1-0.49 were determined. A compact hydraulic knife containing a table for placing components, a base with legs, articulated arms with a blade and hydraulic cylinders for lifting the arms manufactured. It is shown that a hydraulic stand with a pump pressure of up to 10 MPa is suitable for driving a knife. Production and technological studies of a lever-type hydraulic have been carried out knife when cutting coils with bitumen and cardboard drums with the Emulgin additive. Lifting height of the blade of 380 mm with the stroke of the hydraulic cylinder of 200 mm; working blade length of 520 mm; cutting force of 37 kN; productivity of 100 kg/h, overall dimensions of 1170 x 820 x 1030 mm were determined during the research. The established technical indicators of the lever knife make it possible to consider its design as an appropriate technology for low-tonnage production of presevation compositions. | Задачу по обеспечению машинно-тракторного парка недорогими консервационными составами следует решать путем организации в аграрных предприятиях участков по их малотоннажному производству. Предложено оснащать такие участки гидравлическим ножом рычажного типа для резки твердо-пластичных компонентов консервационных составов. Определены коэффициенты сцепления твердо-пластичных компонентов со сталью, влияющие на кинематические параметры рычажного ножа: битум по сухой стали 2,42–4,22; битум по стали с отработанным маслом 0,51–0,6; присадка Эмульгин по сухой стали 1,1–0,49. Изготовлен компактный гидравлический нож, содержащий стол для размещения компонентов, основание со стойками, шарнирно закрепленные на стойках рычаги с лезвием и гидроцилиндры для подъема рычагов. Показано, что для привода ножа подходит гидравлический стенд с давлением насоса до 10 МПа. Проведены производственно-технологические исследования гидравлического ножа рычажного типа при резке бухт с битумом и картонных барабанов с присадкой Эмульгин. В процессе исследований определены: высота подъема лезвия 380 мм при ходе штока гидроцилиндра 200 мм; длина лезвия рабочая 520 мм; сила резки 37 кН; производительность 100 кг/ч, габаритные размеры 1170 х 820 х 1030 мм. Установленные технические показатели рычажного ножа позволяют считать его конструкцию соответствующей технологии малотоннажного производства консервационных составов.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation