Для эффективного обмолота початков кукурузы рабочие органы современных молотильных устройств комплектуются стальными шипами различной формы. Конструкционные параметры данных шипов обоснованы экспериментально, без предшествующих теоретических исследований. Предлагается конструкция нового фасонного шипа молотильного устройства для початков кукурузы, полученного на основании анализа конструктивных особенностей биологических прототипов шипов и отличающегося от широко распространенного круглого шипа кривизной рабочей поверхности. В качестве биологических прототипов были приняты жвалы амбарных вредителей (элементы ротового аппарата насекомых, поедающих зерно кукурузы). Проведено 3D-моделирование контакта оболочки зерна кукурузы со стальными шипами существующей круглой формы и шипами новой фасонной формы. Установлено, что площадь контакта круглого шипа и оболочки зерна кукурузы представляет собой эллипсоид, а площадь контакта нового фасонного шипа и оболочки зерна кукурузы - сложную фигуру, состоящую из эллипсоида и эллиптического параболоида. Проведены теоретические исследования, в результате которых получены выражения для определения объемов оболочки зерна, вдавленной внутрь круглым и фасонным шипом. Проанализированы области контакта зерна с круглым и фасонным шипом по размеру площади контакта и глубине проникновения шипа в зерно. Установлено относительное равенство вдавливаемых объемов оболочки зерна как круглым, так и фасонным шипом и выявлена значительная разница в размерах площади контакта: для круглого шипа площадь контакта с оболочкой зерна кукурузы составляет 3,12 мм2, а нового фасонного шипа - 5,17 мм2. Следовательно, при использовании фасонных шипов новой конструкции обмолачивающая сила распределяется по большей области, что снизит вероятность нанесения зерну макро- и микроповреждений.
For effective threshing of corncobs, the working elements of modern threshing devices are equipped with steel pegs of various shapes. The design parameters of these studs are determined experimentally, without previous theoretical studies. In this paper, the authors propose the design of a new shaped peg for a corncob threshing device. The design of the new-shaped stud has been obtained on the basis of the analysis of design features of biological prototypes of the studs. It differs from the widely spread round stud by the curvature of its working surface. Mandibles of granary pests (elements of the mouthpiece of insects eating corn kernels) were taken as a biological prototype. The study involved 3D modeling of the contact of a corn grain shell with steel pegs of a widespread round shape and new shaped studs. It has been established that the contact area of the round stpegud and the corn grain shell is an ellipsoid, and the contact area of the new shaped peg and the corn grain shell is a complex figure consisting of an ellipsoid and an elliptical paraboloid. Theoretical studies have been carried out, as a result of which expressions have been obtained for determining the volumes of a grain shell pressed into the inside by a round and a new shaped peg. The contact areas of grains and round and shaped studs have been analyzed in terms of the contact area size and the penetration depth of the peg into the grain. As a result, relative equality of the pressed volumes of a grain shell with both a round and a new shaped peg has been determined and a significant difference in the contact area size has been revealed: for the round peg, the contact area with the corn shell is 3,12 mm2, and the new shaped peg, it amounts to 5,17 mm2. Therefore, when using pegs of a new design, threshing force is spread over a larger area, which reduces the probability of small and large deformations of grain.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.