DOI: https://doi.org/10.32515/2414-3820.2023.53.227-236
Research of Kinematic Parameters of the Vibrating Ploughshare of a Potato Digger Using a Computer Program
About the Authors
Andrii Babii, Professor, Doctor in Technics (Doctor of Technic Sciences), Ternopil Ivan Puluj National Technical University, Ternopil, Ukraine, e-mail: avbabiytntu@gmail.com, ORCID ID: 0000-0001-6198-0100
Ivan Holovetskyi, рost-graduate, Ternopil Ivan Puluj National Technical University, Ternopil, Ukraine, ORCID ID: 0009-0004-8841-2508
Yurii Hlado, Associate Professor, PhD in Technics (Candidate of Technics Sciences), Ternopil Ivan Puluj National Technical University, Ternopil, Ukraine, ORCID ID: 0009-0005-3064-790X
Abstract
Statistical data show that a significant share of potatoes is grown in subsidiary farms in Ukraine, so there is a need for small-sized, efficient equipment. The level of agricultural culture directly depends on the degree of mechanization of small farms. The purpose of the work is to improve the design of a small-sized potato harvester while increasing the efficiency of its ploughshare.
A new design of a vibrating ploughshare in the design of a small-sized potato digger is proposed, which differs from typical designs in that the crank is made in the form of a disk, in which a groove is made in the radial direction. The connecting rod connecting hinge is fixed in the groove at a given distance from the axis of rotation. This provides an opportunity to set the required crank size for driving the ploughshare.
In addition, this type of diggers has the problem of significant vibrations. Therefore, the crank disk has concentrically made holes for fixing the counterweight for partial balancing. Another difference of the vibrating ploughshare is that the cutting blade with rod extensions that is secured on two pairs of hinge suspensions. The front hangers have a certain length and are hinged to the cutting blade. Rear pair of hinge suspensions has made adjusting holes in middle part for connection to frame.
These suspensions are connected to each other by a crossbar in a rigid frame, in the middle of which is fixed a bracket with holes for connection with a crank. Such a ploughshare will make it easier to penetrate the soil, better self-cleaning, create a directed movement of the soil mass with potatoes and carry out primary separation more intensively. The kinematic movements of such a vibrating ploughshare are described using the method of closed vector contours, and the numerical implementation of the mathematical model is done using the author's computer program.
Thus, the new design of the vibrating ploughshare of the potato digger can provide the necessary regulation in order to change the digging amplitude, create a directional movement of the soil and potato mass and increase the efficiency of separation, as well as the possibility of partial balancing of the dynamic system when using a counterweight.
The kinematic parameters of the formed multipurpose mechanism are described by equations based on the method of closed vector contours. For the numerical implementation of the results and their visualization, as well as the determination of the rational parameters of the proposed mechanism, a special computer program has been developed, which enables the researcher to perform a search in an automated mode.
Keywords
potato, soil, tuberous layer, vibrating ploughshare, potato digger, digging, separation, vibration movement, multipurpose hinge system, kinematic analysis, crank
Full Text:
PDF
References
1. Baranovsky, V.M., Onishchenko, V.B. & Solomka, V.O. (2002). Improvement directions of separating working parts of the root tubers machines. Scientific journal: The works of the NAU "Mechanization of agricultural production", Vol. XII, pp. 31-42 [in English].
2. Bulgakov, V., Nikolaenko, S., Adamchuk, V.Z. & Olt, J. (2018). Theory of impact interaction between potato bodies and rebounding conveyor. Agronomy Research. 16(1), pp. 52-63. DOI: 10.15159/AR.18.037 [in English].
3. Firman, Yu. & Hrushetsky, S. (2015). Investigation and substantiation of the parameters of the potato digger with a drum separator of potato tubers and residues. MOTROL. Commission of Motorization and Energetics in Agriculture, Vol. 17, No 1, pp. 17-26, Lublin / Poland [in English].
4. Hrushetsky, S.M., Yaropud, V.M., Duganets, V.I., Duganets, V.I., Pryshliak, V.L. & Kurylo, V.M. (2019). Research of constructive and regulatory parameters of the assembly working organs for the potato’s harvesting machines. INMATEH-Agricultural Engineering, Vol. 59, № 3, pp. 101-110. DOI: 10.35633/INMATEH-59-11 [in English].
5. Babii, A.V., Holovetskyi, I.V &, Herasymovych, P.V. (2021). Problemy ta perspektyvy rozvytku kartopliarstva v Ukraini [Problems and prospects of the development of potato growing in Ukraine]. Zbirnyk tez dopovidei Kh-oi Mizhnarodnoi naukovo-praktychnoi konferentsii molodykh uchenykh ta studentiv „Aktualni zadachi suchasnykh tekhnolohii“. (Ternopil), Vol. A. Issue 1, 25-26 [in Ukrainian].
6. Bulhakov, V.M., Holovach, I.V., Ruzhylo, Z.V., Korniushyn, V.M., Ihnatiev, Ye.I. & Andriievska, M.A. (2022). Rozrakhunkova matematychna model rukhu chastynok vorokhu pry vibratsiinomu ochyshchenni kartopli vid domishok [A calculated mathematical model of the movement of pile particles during the vibratory cleaning of potatoes from impurities]. Visnyk ahrarnoi nauky Herald ti Siensia ti Agrario, 2 (827), 58-65 [in Ukrainian].
7. Holovetskyi, I.V. & Babii, A.V. (2022). Analiz konstruktyvnykh osoblyvostei naiprostishykh kartoplekopachiv [Analysis of the design features of the simplest potato diggers]. Materialy Mizhnarodnoi naukovo-praktychnoi konferentsii «Protsesy, mashyny ta obladnannia ahropromyslovoho vyrobnytstva: problemy teorii ta praktyky». (Ternopil, 29-30 veresnia 2022), 49-50 [in Ukrainian].
8. Holovetskyi, I.V. & Babii, A.V. (2022). Analiz typu pryvodu robochykh orhaniv kartoplekopacha [Analysis of the type of drive of the potato digger working elements]. Materialy IV Mizhnarodnoi naukovo-praktychnoi konferentsii "Pidvyshchennia nadiinosti i efektyvnosti mashyn, protsesiv i system. Improving the reliability and efficiency of machines, processes and systems", (13-15 kvitnia 2022 r. Kropyvnytskyi), 100-102 [in Ukrainian].
9. Hrushetskyi, S.M., Rud, A.V., Semenyshyna, I.V. & Medvediev, Ye.P. (2019). The technological process pattern of potato root harvester. Zhurnal «Podilskyi visnyk: silske hospodarstvo, tekhnika, ekonomika». № 31. Kamianets-Podilskyi. DOI: 10.37406/2706-9052-2019-2-7 [in Ukrainian].
10. Didukh, V.F., Tsyz, I.Ie., Tarasiuk, V.V., Danyliuk, V. M. & Tarasiuk, D.V. (2023). Osoblyvosti vyroshchuvannia kartopli v umovakh polissia z vykorystanniam mistsevykh dobryv [Features of growing potatoes in Polissya conditions using local fertilizers]. Materialy Vseukrainskoi naukovo-praktychnoi konferentsii «Tekhnichnyi prohres v APV», 95-98 [in Ukrainian].
11. Kinytskyi, Ya.T. (2004). Korotkyi kurs teorii mekhanizmiv i mashyn [A short course in the theory of mechanisms and machines]. 2-d ed. Lviv: Afisha [in Ukrainian].
12. Pastukhov, V. I., Kyrychenko, R. V., Bakum, M. V., Krekot, M. M., Mohylna, O. M., Melnyk, O. V. et al. (2020). Obgruntuvannia vyroshchuvannia kartopli za tekhnolohiieiu Streep-Till [Justification for growing potatoes using the Streep-Till technology. Environmental Engineering]. Inzheneriia pryrodokorystuvannia Inhenieria ti panangtarawidwid iti nakaparsuaan, № 2 (16), 25-32 [in Ukrainian].
13. U Lvovi napratsovuvaly rishennia zadlia pidtrymky haluzi kartopliarstva [Solutions were developed in Lviv to support the potato growing industry]: veb-sait. old.loda.gov.ua. Retrieved frpom https://old.loda.gov.ua/news?id=60096 [in Ukrainian].
14. Kharakterystyky ta vybir kartoplekopachiv dlia mini-traktora [Characteristics and selection of potato diggers for a mini tractor]: veb-sait. gardenunion.com.ua. Retrieved frpom https://gardenunion.com.ua/kartoplekopach-dlja-mini-traktoriv-41 [in Ukrainian].
15. Shymko, A.V. (2022). Obgruntuvannia parametriv pidkopuvalnoi chastyny novoho robochoho orhanu dlia kartoplekopachky [Justification for the parameters of the digging part of the new working element for the potato digger]. The XXX International Scientific and Practical Conference «The newest problems of science and ways to solve them», (August 02 – 05, 2022, Helsinki, Finland), 265-269 [in Ukrainian].
Citations
1. Baranovsky V.M., Onishchenko V.B., Solomka V.O. Improvement directions of separating working parts of the root tubers machines, Scientific journal: The works of the NAU "Mechanization of agricultural production", 2002. Vol. XII, pp. 31-42, Kyiv.
2. Bulgakov V., Nikolaenko S., Adamchuk V., Z., Olt J. Theory of impact interaction between potato bodies and rebounding conveyor. Agronomy Research. 2018. 16(1). Pp. 52-63. DOI: 10.15159/AR.18.037.
3. Firman Yu., Hrushetsky S., Investigation and substantiation of the parameters of the potato digger with a drum separator of potato tubers and residues. MOTROL. Commission of Motorization and Energetics in Agriculture. 2015. Vol. 17, No 1. Pp. 17-26, Lublin / Poland.
4. Hrushetsky S.M., Yaropud V.M., Duganets V.I., Duganets V.I., Pryshliak V.L., Kurylo V.M. Research of constructive and regulatory parameters of the assembly working organs for the potato’s harvesting machines. INMATEH-Agricultural Engineering. 2019. Vol. 59. № 3. pp. 101-110. DOI: 10.35633/INMATEH-59-11.
5. Бабій А.В., Головецький І.В., Герасимович П.В. Проблеми та перспективи розвитку картоплярства в Україні. Актуальні задачі сучасних технологій : зб. тез доповідей Х-ої Міжн. наук.-практ. конф. молодих учених та студ. (Тернопіль). 2021. Т.1. С. 25-26.
6. Розрахункова математична модель руху частинок вороху при вібраційному очищенні картоплі від домішок. / Булгаков В.М. та ін. Вісник аграрної науки . 2022. №2 (827). 58-65.
7. Головецький І.В., Бабій А.В. Аналіз конструктивних особливостей найпростіших картоплекопачів. Процеси, машини та обладнання агропромислового виробництва: проблеми теорії та практики : матеріали Міжн. наук.-практ. конф. (Тернопіль, 29-30 вересня 2022 р.). С. 49-50.
8. Головецький І.В., Бабій А.В. Аналіз типу приводу робочих органів картоплекопача. Підвищення надійності і ефективності машин, процесів і систем (Improving the reliability and efficiency of machines, processes and systems): Матеріали ІV Міжн. наук.-практ. конф. (13-15 квітня 2022 р. , Кропивницький), 2022. С.100-102.
9. Грушецький С.М., Рудь А.В., Семенишина І.В., Медведєв Є.П. The technological process pattern of potato root harvester. Подільський вісник: сільське господарство, техніка, економіка : журнал. 2019. № 31. С. 52-60. DOI: 10.37406/2706-9052-2019-2-7.
10. Дідух В.Ф., Цизь І.Є., Тарасюк В.В., Данилюк В. М., Тарасюк Д.В. Особливості вирощування картоплі в умовах полісся з використанням місцевих добрив. Технічний прогрес в АПВ : Матеріали Всеукраїнської наук.-практ. конф., 2023. С. 95-98.
11. Кіницький Я.Т. Короткий курс теорії механізмів і машин: підр. для інж.-тех. спец. вищих закл. України. 2-е вид., переобл. і скор. Львів: Афіша, 2004. 272 с.
12. Обґрунтування вирощування картоплі за технологією Streep-Till. / В.І. Пастухов. Інженерія природокористування. 2020. № 2 (16). С. 25-32.
13. У Львові напрацьовували рішення задля підтримки галузі картоплярства : веб-сайт. URL : https://old.loda.gov.ua/news?id=60096 (дата звернення: 04.10.2023).
14. Характеристики та вибір картоплекопачів для міні-трактора : веб-сайт. URL : https://gardenunion.com.ua/kartoplekopach-dlja-mini-traktoriv-41 (дата звернення: 05.10.2023).
15. Шимко А.В. Обґрунтування параметрів підкопувальної частини нового робочого органу для картоплекопачки. The newest problems of science and ways to solve them : The ХХX International Scientific and Practical Conference, (August 02 – 05, 2022, Helsinki, Finland), 2022. Pp. 265-269.
Copyright (c) 2023 Andrii Babii, Ivan Holovetskyi, Yurii Hlado
Research of Kinematic Parameters of the Vibrating Ploughshare of a Potato Digger Using a Computer Program
About the Authors
Andrii Babii, Professor, Doctor in Technics (Doctor of Technic Sciences), Ternopil Ivan Puluj National Technical University, Ternopil, Ukraine, e-mail: avbabiytntu@gmail.com, ORCID ID: 0000-0001-6198-0100
Ivan Holovetskyi, рost-graduate, Ternopil Ivan Puluj National Technical University, Ternopil, Ukraine, ORCID ID: 0009-0004-8841-2508
Yurii Hlado, Associate Professor, PhD in Technics (Candidate of Technics Sciences), Ternopil Ivan Puluj National Technical University, Ternopil, Ukraine, ORCID ID: 0009-0005-3064-790X
Abstract
Keywords
Full Text:
PDFReferences
1. Baranovsky, V.M., Onishchenko, V.B. & Solomka, V.O. (2002). Improvement directions of separating working parts of the root tubers machines. Scientific journal: The works of the NAU "Mechanization of agricultural production", Vol. XII, pp. 31-42 [in English].
2. Bulgakov, V., Nikolaenko, S., Adamchuk, V.Z. & Olt, J. (2018). Theory of impact interaction between potato bodies and rebounding conveyor. Agronomy Research. 16(1), pp. 52-63. DOI: 10.15159/AR.18.037 [in English].
3. Firman, Yu. & Hrushetsky, S. (2015). Investigation and substantiation of the parameters of the potato digger with a drum separator of potato tubers and residues. MOTROL. Commission of Motorization and Energetics in Agriculture, Vol. 17, No 1, pp. 17-26, Lublin / Poland [in English].
4. Hrushetsky, S.M., Yaropud, V.M., Duganets, V.I., Duganets, V.I., Pryshliak, V.L. & Kurylo, V.M. (2019). Research of constructive and regulatory parameters of the assembly working organs for the potato’s harvesting machines. INMATEH-Agricultural Engineering, Vol. 59, № 3, pp. 101-110. DOI: 10.35633/INMATEH-59-11 [in English].
5. Babii, A.V., Holovetskyi, I.V &, Herasymovych, P.V. (2021). Problemy ta perspektyvy rozvytku kartopliarstva v Ukraini [Problems and prospects of the development of potato growing in Ukraine]. Zbirnyk tez dopovidei Kh-oi Mizhnarodnoi naukovo-praktychnoi konferentsii molodykh uchenykh ta studentiv „Aktualni zadachi suchasnykh tekhnolohii“. (Ternopil), Vol. A. Issue 1, 25-26 [in Ukrainian].
6. Bulhakov, V.M., Holovach, I.V., Ruzhylo, Z.V., Korniushyn, V.M., Ihnatiev, Ye.I. & Andriievska, M.A. (2022). Rozrakhunkova matematychna model rukhu chastynok vorokhu pry vibratsiinomu ochyshchenni kartopli vid domishok [A calculated mathematical model of the movement of pile particles during the vibratory cleaning of potatoes from impurities]. Visnyk ahrarnoi nauky Herald ti Siensia ti Agrario, 2 (827), 58-65 [in Ukrainian].
7. Holovetskyi, I.V. & Babii, A.V. (2022). Analiz konstruktyvnykh osoblyvostei naiprostishykh kartoplekopachiv [Analysis of the design features of the simplest potato diggers]. Materialy Mizhnarodnoi naukovo-praktychnoi konferentsii «Protsesy, mashyny ta obladnannia ahropromyslovoho vyrobnytstva: problemy teorii ta praktyky». (Ternopil, 29-30 veresnia 2022), 49-50 [in Ukrainian].
8. Holovetskyi, I.V. & Babii, A.V. (2022). Analiz typu pryvodu robochykh orhaniv kartoplekopacha [Analysis of the type of drive of the potato digger working elements]. Materialy IV Mizhnarodnoi naukovo-praktychnoi konferentsii "Pidvyshchennia nadiinosti i efektyvnosti mashyn, protsesiv i system. Improving the reliability and efficiency of machines, processes and systems", (13-15 kvitnia 2022 r. Kropyvnytskyi), 100-102 [in Ukrainian].
9. Hrushetskyi, S.M., Rud, A.V., Semenyshyna, I.V. & Medvediev, Ye.P. (2019). The technological process pattern of potato root harvester. Zhurnal «Podilskyi visnyk: silske hospodarstvo, tekhnika, ekonomika». № 31. Kamianets-Podilskyi. DOI: 10.37406/2706-9052-2019-2-7 [in Ukrainian].
10. Didukh, V.F., Tsyz, I.Ie., Tarasiuk, V.V., Danyliuk, V. M. & Tarasiuk, D.V. (2023). Osoblyvosti vyroshchuvannia kartopli v umovakh polissia z vykorystanniam mistsevykh dobryv [Features of growing potatoes in Polissya conditions using local fertilizers]. Materialy Vseukrainskoi naukovo-praktychnoi konferentsii «Tekhnichnyi prohres v APV», 95-98 [in Ukrainian].
11. Kinytskyi, Ya.T. (2004). Korotkyi kurs teorii mekhanizmiv i mashyn [A short course in the theory of mechanisms and machines]. 2-d ed. Lviv: Afisha [in Ukrainian].
12. Pastukhov, V. I., Kyrychenko, R. V., Bakum, M. V., Krekot, M. M., Mohylna, O. M., Melnyk, O. V. et al. (2020). Obgruntuvannia vyroshchuvannia kartopli za tekhnolohiieiu Streep-Till [Justification for growing potatoes using the Streep-Till technology. Environmental Engineering]. Inzheneriia pryrodokorystuvannia Inhenieria ti panangtarawidwid iti nakaparsuaan, № 2 (16), 25-32 [in Ukrainian].
13. U Lvovi napratsovuvaly rishennia zadlia pidtrymky haluzi kartopliarstva [Solutions were developed in Lviv to support the potato growing industry]: veb-sait. old.loda.gov.ua. Retrieved frpom https://old.loda.gov.ua/news?id=60096 [in Ukrainian].
14. Kharakterystyky ta vybir kartoplekopachiv dlia mini-traktora [Characteristics and selection of potato diggers for a mini tractor]: veb-sait. gardenunion.com.ua. Retrieved frpom https://gardenunion.com.ua/kartoplekopach-dlja-mini-traktoriv-41 [in Ukrainian].
15. Shymko, A.V. (2022). Obgruntuvannia parametriv pidkopuvalnoi chastyny novoho robochoho orhanu dlia kartoplekopachky [Justification for the parameters of the digging part of the new working element for the potato digger]. The XXX International Scientific and Practical Conference «The newest problems of science and ways to solve them», (August 02 – 05, 2022, Helsinki, Finland), 265-269 [in Ukrainian].
Citations
1. Baranovsky V.M., Onishchenko V.B., Solomka V.O. Improvement directions of separating working parts of the root tubers machines, Scientific journal: The works of the NAU "Mechanization of agricultural production", 2002. Vol. XII, pp. 31-42, Kyiv.
2. Bulgakov V., Nikolaenko S., Adamchuk V., Z., Olt J. Theory of impact interaction between potato bodies and rebounding conveyor. Agronomy Research. 2018. 16(1). Pp. 52-63. DOI: 10.15159/AR.18.037.
3. Firman Yu., Hrushetsky S., Investigation and substantiation of the parameters of the potato digger with a drum separator of potato tubers and residues. MOTROL. Commission of Motorization and Energetics in Agriculture. 2015. Vol. 17, No 1. Pp. 17-26, Lublin / Poland.
4. Hrushetsky S.M., Yaropud V.M., Duganets V.I., Duganets V.I., Pryshliak V.L., Kurylo V.M. Research of constructive and regulatory parameters of the assembly working organs for the potato’s harvesting machines. INMATEH-Agricultural Engineering. 2019. Vol. 59. № 3. pp. 101-110. DOI: 10.35633/INMATEH-59-11.
5. Бабій А.В., Головецький І.В., Герасимович П.В. Проблеми та перспективи розвитку картоплярства в Україні. Актуальні задачі сучасних технологій : зб. тез доповідей Х-ої Міжн. наук.-практ. конф. молодих учених та студ. (Тернопіль). 2021. Т.1. С. 25-26.
6. Розрахункова математична модель руху частинок вороху при вібраційному очищенні картоплі від домішок. / Булгаков В.М. та ін. Вісник аграрної науки . 2022. №2 (827). 58-65.
7. Головецький І.В., Бабій А.В. Аналіз конструктивних особливостей найпростіших картоплекопачів. Процеси, машини та обладнання агропромислового виробництва: проблеми теорії та практики : матеріали Міжн. наук.-практ. конф. (Тернопіль, 29-30 вересня 2022 р.). С. 49-50.
8. Головецький І.В., Бабій А.В. Аналіз типу приводу робочих органів картоплекопача. Підвищення надійності і ефективності машин, процесів і систем (Improving the reliability and efficiency of machines, processes and systems): Матеріали ІV Міжн. наук.-практ. конф. (13-15 квітня 2022 р. , Кропивницький), 2022. С.100-102.
9. Грушецький С.М., Рудь А.В., Семенишина І.В., Медведєв Є.П. The technological process pattern of potato root harvester. Подільський вісник: сільське господарство, техніка, економіка : журнал. 2019. № 31. С. 52-60. DOI: 10.37406/2706-9052-2019-2-7.
10. Дідух В.Ф., Цизь І.Є., Тарасюк В.В., Данилюк В. М., Тарасюк Д.В. Особливості вирощування картоплі в умовах полісся з використанням місцевих добрив. Технічний прогрес в АПВ : Матеріали Всеукраїнської наук.-практ. конф., 2023. С. 95-98.
11. Кіницький Я.Т. Короткий курс теорії механізмів і машин: підр. для інж.-тех. спец. вищих закл. України. 2-е вид., переобл. і скор. Львів: Афіша, 2004. 272 с.
12. Обґрунтування вирощування картоплі за технологією Streep-Till. / В.І. Пастухов. Інженерія природокористування. 2020. № 2 (16). С. 25-32.
13. У Львові напрацьовували рішення задля підтримки галузі картоплярства : веб-сайт. URL : https://old.loda.gov.ua/news?id=60096 (дата звернення: 04.10.2023).
14. Характеристики та вибір картоплекопачів для міні-трактора : веб-сайт. URL : https://gardenunion.com.ua/kartoplekopach-dlja-mini-traktoriv-41 (дата звернення: 05.10.2023).
15. Шимко А.В. Обґрунтування параметрів підкопувальної частини нового робочого органу для картоплекопачки. The newest problems of science and ways to solve them : The ХХX International Scientific and Practical Conference, (August 02 – 05, 2022, Helsinki, Finland), 2022. Pp. 265-269.