The article presents the results of exploratory theoretical studies of the design features of a roller for pre-sowing tillage. According to the number of operations, the rolling roller can be considered as one of the main means for ensuring high-quality preparation of the field for sowing. Therefore, the rolling process must be considered as a complex of operations, and its construction as a combination of the latter. The technological process of rolling helps to optimally place the seeds at a given depth, improves the contact between the seeds and the soil, and contributes to the rapid swelling and germination of the seeds. The main purpose of rolling is to conserve soil moisture, especially in arid conditions, by reducing physical evaporation. The analysis of the existing designs of domestic and foreign manufacturers of rolling rollers for pre-sowing soil cultivation and the technological process they perform showed that today the range of designs is growing, versatility is decreasing, each type of work requires its own roller, continuous formation of the compacted bottom of the seedbed with modern rollers in is not fully implemented. The main direction on which foreign roller manufacturers are working is strip rolling and preparation of the seed bed directly along the track of the coulters if the roller is part of the seeding unit. In addition to the classic ones, there are practically no cats for continuous rolling in the company's assortment. It has been established that the technological process will be more rational when rolling occurs not only in the upper layers of the soil, but also in the lower ones. For this purpose, a combined rolling roller with working elements of the cam type was proposed. A mathematical model of the interaction of the rolling roller and its elements with the soil has been developed. The proposed mathematical model of the working process of the improved roller allows to establish the nature of the specific pressure distribution depending on the constructive parameters of the roller elements and the physical and mechanical properties of the soil. The effectiveness of the proposed design of the rolling roller is ensured by the fact that due to the design of the working surface and cams, it is possible to ensure uniform compaction of the soil along the width of the grip of the roller and to the required depth and reduce the number of passes of the roller to ensure the necessary uniformity of compaction.

favorable conditions for germination, design of rolling roller, soil compaction, combined rolling roller

Full Text:

PDF

1. Masliiov, S.V., Shevchenko, A.M. & Masliiov, Ye.S. (2020). Vplyv obrobitku gruntu na rist, rozvytok ta urozhainist rozlusnoi kukurudzy [The influence of tillage on the growth, development and productivity of open corn.]. Tavriiskyi naukovyi visnyk  Taurian Scientific Bulletin. № 116, Part 2, 14 – 21 , Zemlerobstvo, roslynnytstvo, ovochivnytstvo ta bashtannytstvo. Retrieved from http://www.tnv-agro.ksauniv.ks.ua/archives/116_2020/part_2/5.pdf [in Ukrainian].

2. Hevko, R.B., Tkachenko I.H. & Pavkh, I.I. (2005). Mashyny silskohospodarskoho vyrobnytstva [Agricultural machines] . Ternopil [in Ukrainian].

3. Voitiuk, D.H. Baranovskyi, V.M. Bulhakov V.M. et al. (2005). Silskohospodarski mashyny. Osnovy teorii ta rozrakhunku [Agricultural machines. Basics of theory and calculation] D. H. Voitiuka (Eds.). Kyiv: Vyshcha osvita [in Ukrainian].

4. Hudz, V.P., Prymak, I.D,. Budonnyi, Yu.V. & Tanchyk, S.P. (2010). Zemlerobstvo [Agriculture]. Kyiv : Tsentr uchb. l-ry [in Ukrainian].

5. Kuhn 4400 packer. kuhn.com. Retrieved from https://www.kuhn.com/en/crop/tillage-implements/packers/4400-packer [in English].

6. Amazone - Rollers & Harrows. amazone.net. Retrieved from https://www.amazone.net/en/products-digital-solutions/agricultural-technology/cultivation/compact-disc-harrows/52222-52222/52256 [in English].

7. Horsch Maschinen - Cruiser XL. horsch.com. Retrieved from https://www.horsch.com/en/products/soil-cultivation/cultivators/cruiser-xl [in English].

8. Bednar – Rollers. bednar.com. Retrieved from https://www.bednar.com/uk/%D0%BE%D0%B1%D1%80%D 0%BE%D0%B1%D1%96%D1%82%D0%BE%D0%BA-%D2%91%D1%80%D1%83%D0%BD%D1%82 %D1%83/ [in English].

9. Farmet, Kompaktomat NS – Rollers. farmet.cz. Retrieved from https://www.farmet.cz/uk/seedbed-combinator-kompaktomat-ns

10. Shustik, L., Stepchenko, S., Nilova, N. & Sydorenko, S. (2019). Porivnialnyi analiz prykochuvalnykh kotkiv riznykh konstruktsii vyrobnytstva tov «Ropa-Ukraina» ta ekspertne otsiniuvannia yikhnoi dii na grunt [Comparative analysis of rolling rollers of various designs manufactured by Ropa-Ukraine Co., Ltd. and expert assessment of their effect on the soil.]. Silskohospodarska tekhnika ta obladnannia: prohnozuvannia, konstruiuvannia, vyprobuvannia  Agricultural machinery and equipment: forecasting, design, testing, Vol. 25(39), 89-95. Retrieved from http://dx.doi.org/10.31473/2305-5987-2019-2-25(39)-9 [in Ukrainian].

11. Ivaniuta M.V. (2015). Chyslove doslidzhennia protsesu vzaiemodii poverkhni hladkoho kotka z gruntom [Numerical study of the process of interaction between the surface of a smooth roller and the soil]. Visnyk Vinnytskoho politekhnichnoho instytutu  Bulletin of the Vinnytsia Polytechnic Institute, № 5, 128-133. URL: https://visnyk.vntu.edu.ua/index.php/visnyk/article/download/780/779/779 [in Ukrainian].

12. Artemenko, D.Yu. & Nastoiashchyi, V.A. (2017). Obgruntuvannia robochoi poverkhni konusnoho prykochuiuchoho kotka prosapnoi sivalky [Justification of the working surface of the conical rolling roller of the row drill]. Scientific Journal «ScienceRise», №5/2(34), 18-22. Retrieved from http://journals.uran.ua/sciencerise/article/view/101960 [in Ukrainian].

13. Shustik, L., Pohorilyi, V., Nilova, N. et al. (2021). Kilchasto-shporovi i zubchato-shporovi kotky. Funktsiini ta dynamichni vyprobuvannia [Ring-spur and toothed-spur rollers. Functional and dynamic tests]. Tekhniko-tekhnolohichni aspekty rozvytku ta vyprobuvannia novoi tekhniky i tekhnolohii dlia silskoho hospodarstva Ukrainy  Technical and technological aspects of development and testing of new equipment and technologies for agriculture in Ukraine, Vol. 28 (42), 86 – 101. Retrieved from http://tta.org.ua/article/view/236557 [in Ukrainian].

14. Stepchenko, S. (2010). Kotkuvannia yak odyn iz sposobiv osnovnoho obrobitku gruntu [Rolling as one of the main methods of tillage]. Tekhnika i tekhnolohii APK  Agricultural machinery and technologies, № 5(8), 15 – 19 Retrieved from http://base.dnsgb.com.ua/files/journal/TiTAPK/2010_5/5_10_s15.pdf [in Ukrainian].

15. Rozhkov, P.M. (1975). Doslidzhennia protsesu vzaiemodii hladkykh kotkiv z gruntom i obgruntuvannia yikh formy [Study of the process of interaction of smooth rollers with the soil and justification of their shape]. Candidate's thesis. Melitopol [in Russian].

16. Kushnarov, A.S. & Kochev, V.I. (1989). Mekhaniko – tekhnolohichni osnovy obrobitku gruntu [Mechanics - technological basics of tillage] . Kyiv: Urozhai [in Russian].

17. Sysolin, P.V. Salo, V.M. & Nettle, V.M. (2001). Silskogospodarski mashini: teoretichni osnovi, konstruktsiya, proektuvannya, Kn. 1: Mashini dlya rilnitstva [Agricultural machines: theoretical foundations, construction, design, Book. 1: Machines for agriculture] . Kyiv: Harvest [in Ukrainian].

18. Zaika P.M. (2002).Teoriya silskogospodarskih mashin [Theory of agricultural machines]. Mashini dlya sivbi ta sadinnya  Machines for sowing and planting ,Vol. 1, part 2, 452. Kharkiv: Oko [in Ukrainian].

19. Pat. № 108147 U Ukraina, E01S19/28 . Ushchilniuiuchyi kotok [Sealing roller]: / Artemenko D.Yu., Nastoiashchyi V.A., Antoniuk O.M. (Ukraina); zaiavnyk i patentovlasnyk KNTU. № 201511733; Zaiavl. 27.11.2015; Opubl. 11.07.2016, Biul. № 13. 3 [in Ukrainian].

1. Маслійов С.В., Шевченко А.М., Маслійов Є.С. Вплив обробітку ґрунту на ріст, розвиток та урожайність розлусної кукурудзи. Таврійський науковий вісник. № 116, ч. 2, Землеробство, рослинництво, овочівництво та баштанництво, 2020. С. 14–21. URL: http://www.tnv-agro.ksauniv.ks.ua/archives/116_2020/part_2/5.pdf (дата звернення: 17.10.2023)

2. Гевко Р.Б., Ткаченко І.Г., Павх І.І. Машини сільськогосподарського виробництва. Тернопіль:, 2005. 228 с.

3. Сільськогосподарські машини. Основи теорії та розрахунку : підручник / Д.Г. Войтюк та ін.; за ред. Д.Г. Войтюка. К. : Вища освіта, 2005. С.120-123.

4. Землеробство : підручник / В.П. Гудзь, І.Д. Примак, Ю.В. Будьонний, С.П. Танчик. К. : Центр учб. л-ри, 2010. 464 с.

5. Kuhn 4400 packer. URL: https://www.kuhn.com/en/crop/tillage-implements/packers/4400-packer

6. Amazone - Rollers & Harrows. URL: https://www.amazone.net/en/products-digital-solutions/agricultural-technology/cultivation/compact-disc-harrows/52222-52222/52256 (дата звернення: 18.10.2023)

7. Horsch Maschinen - Cruiser XL. URL: https://www.horsch.com/en/products/soil-cultivation/cultivators/cruiser-xl (дата звернення: 1810.2023)

8. Bednar – Котки. URL: https://www.bednar.com/uk/%D0%BE%D0%B1%D1%80%D0%BE%D0%B1 %D1%96%D1%82%D0%BE%D0%BA-%D2%91%D1%80%D1%83%D0%BD%D1%82%D1%83/ (дата звернення: 18.10.2023)

9. Farmet, Kompaktomat NS – Котки. URL:https://www.farmet.cz/uk/seedbed-combinator-kompaktomat-ns (дата звернення: 1810.2023)

10. Шустік Л., Степченко С., Нілова Н., Сидоренко С. Порівняльний аналіз прикочувальних котків різних конструкцій виробництва ТОВ «Ропа-Україна» та експертне оцінювання їхньої дії на ґрунт. Сільськогосподарська техніка та обладнання: прогнозування, конструювання, випробування. 2019. Вип. 25(39). С. 89-95. URL: http://dx.doi.org/10.31473/2305-5987-2019-2-25(39)-9 (дата звернення: 19.10.2023)

11. Іванюта М.В. Числове дослідження процесу взаємодії поверхні гладкого котка з ґрунтом. Вісник Вінницького політехнічного інституту. 2015. № 5. С. 128-133. URL: https://visnyk.vntu.edu.ua/index.php/visnyk/article/download/780/779/779 (дата звернення: 21.10.2023)

12. Артеменко Д.Ю., Настоящий В.А. Обґрунтування робочої поверхні конусного прикочуючого котка просапної сівалки. Scientific Journal «ScienceRise». 2017. №5/2(34). С. 18-22. URL: http://journals.uran.ua/sciencerise/article/view/101960 (дата звернення: 21.10.2023)

13. Шустік Л., Погорілий В., Нілова Н. та ін. Кільчасто-шпорові і зубчато-шпорові котки. Функційні та динамічні випробування. Техніко-технологічні аспекти розвитку та випробування нової техніки і технологій для сільського господарства України. 2021. Вип. 28 (42). С. 86–101. URL: http://tta.org.ua/article/view/236557 (дата звернення: 22.10.2023)

14. Степченко С. Коткування як один із способів основного обробітку ґрунту. Техніка і технології АПК. 2010. № 5(8). С. 15–19. URL: http://base.dnsgb.com.ua/files/journal/TiTAPK/2010_5/5_10_s15.pdf (дата звернення: 22.10.2023)

15. Рожков П.М. Дослідження процесу взаємодії гладких котків з ґрунтом і обґрунтування їх форми : дис. … канд. техн. наук: 05.20.01. Мелітополь, 1975. 161 с.

16. Кушнарьов А.С., Кочев В.І. Механіко-технологічні основи обробітку ґрунту. К.: Урожай, 1989. 144 с.

17. Сисолін П.В., Сало В.М., Кропівний В.М. Сільськогосподарські машини: теоретичні основи, конструкція, проектування. Кн. 1 : Машини для рільництва. К. : Урожай, 2001. 384 с.

18. Заїка П.М. Теорія сільськогосподарських машин. Т. 1, Ч. 2. Машини для сівби та садіння. Харків: Око, 2002. 452 с.

19. Ущільнюючий коток : пат. № 108147 U Україна, Е01С19/28 / Артеменко Д.Ю., Настоящий В.А., Антонюк О.М. (Україна); заявник і патентовласник КНТУ. № 201511733; Заявл. 27.11.2015; Опубл. 11.07.2016, Бюл. № 13. 3 с.

Copyright (c) 2023 Dmytro Artemenko, Volodymyr Onopa, Oleh Kyslun, Kostiantyn Mulenko