Алексей Сергеевич Свиридов, младший научный сотрудник
109428, г. Москва, 1-й Институтский проезд, 5
Aleksey S. Sviridov, Junior Research Engineer
1st Institutsky Proezd Str., 5, Moscow, 109428
Михаил Евгеньевич Чаплыгин, канд. техн. наук
109428, г. Москва, 1-й Институтский проезд, 5
Mikhail E. Chaplygin, CSc (Eng), Lead Research Engineer
1st Institutsky Proezd Str., 5, Moscow, 109428
Роман Андреевич Попов, канд. техн. наук, ведущий научный сотрудник
170041, г. Тверь, Комсомольский пр-т, 17/56
Roman A. Popov, CSc (Eng), Lead Research Engineer
Komsomolsky Ave., 17/56, Tver, 170041
Разработка технических средств с оптимальными конструктивными параметрами для уборки лубяных культур тесно связана с механико-технологическими свойствами растительного материала, характеризующими строение стебля, сопротивление воздействующим на него нагрузкам, поведение при различных деформациях и разрушении, трение о рабочие поверхности и т.д. Лубяные культуры – такие, как техническая конопля, содержат в стеблях лубяные волокна, обладающие абразивными свойствами и являющиеся причиной быстрого износа режущих кромок ножей. Однако стойкость стеблей к абразивному истиранию не изучена. С целью определения стойкости волокнистого слоя стеблей конопли к абразивному истиранию проведены исследования физико-механических и прочностных свойств стеблей технической конопли трех сортов: Людмила, Надежда и Сурская. Исследование микрорельефа поверхности лубоволокнистого слоя технической конопли проводилось методом атомно-силовой микроскопии на сканирующем зондовом микроскопе. Эксперимент по истиранию реализовывался на ротационном абразиметре АТ-100 в соответствии с ГОСТ Р 17076-1-2014. Исследование микрорельефа показало более развитую внешнюю поверхность с ярко выраженной волокнистой структурой. Наибольшие различия микронеровностей наблюдались между нижней и верхушечной частью стебля. Показатели, характеризующие механические свойства лубяных волокон – такие, как эластичность, твердость и модуль упругости, отличались в разных частях стебля. Наибольшее значение модуля упругости и твердости волокон выявлено в средней части стебля. Экспериментальные данные объемного износа лубоволокнистого слоя стеблей технической конопли показали, что наибольшей стойкостью к истиранию обладают стебли сорта Надежда (индекс истирания – 1,67), наименьшей – сорт Людмила (индекс истирания – 3,71). Результаты исследований необходимо учитывать при проектировании и разработке инновационных уборочных машин и выборе материалов режущих кромок ножей, устойчивых к абразивному истиранию.
The development of technical means with optimal design parameters for harvesting bast fiber crops is closely related to the mechanical and technological properties of plant material. These properties characterize the structure of the stem, resistance to loads acting on it, behavior under various deformations and destruction, friction on working surfaces, etc. The stems of bast fiber crops, such as industrial hemp, contain fibers that have abrasive properties and cause rapid wear of the cutting edges of knives. However, there are still no studies of the resistance of the stems to abrasive wear. In order to determine the resistance of the fibrous layer of hemp stems to abrasive wear, the authors studied the physico-mechanical and strength properties of the stems of industrial hemp of three varieties – Lyudmila, Nadezhda, and Surskaya. The authors studied the micro-relief of the surface of the bast fiber layer of industrial hemp using atomic force microscopy with a scanning probe microscope. The abrasion experiment was carried out on the AT-100 rotary abrasion tester in accordance with GOST R17076-1- 2014. The study of the microrelief showed a more developed outer surface with a brightly colored fibrous structure. The greatest differences in microroughnesses were observed between the lower and apical parts of the stem. Indicators characterizing the mechanical properties of bast fibers, such as elasticity, hardness and modulus of elasticity, differed in various parts of the stem. The greatest value of the modulus of elasticity and hardness of the fibers was found in the middle part of the stem. Experimental data on the volumetric wear of the bast fiber layer of industrial hemp stems showed that the stems of the Nadezhda variety have the highest abrasion resistance (an abrasion index of 1.67), the Lyudmila variety has the lowest (an abrasion index of 3.71). The research results should be taken into account when designing and developing innovative harvesting machines and choosing abrasive wear-resistant materials to manufacture the cutting edges of knives.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.