Визначення конструкційних параметрів дискових робочих органів для переущільнених ґрунтів

Автор(и)

  • Ігор Аркадійович Шевченко Хмельницький національний університет, Україна https://orcid.org/0000-0002-4191-4146
  • Геннадій Анатолійович Голуб Національний університет біоресурсів і природокористування України; Vytautas Magnus University, Україна https://orcid.org/0000-0002-2388-0405
  • Наталія Михайлівна Цивенкова Національний університет біоресурсів і природокористування України, Україна https://orcid.org/0000-0003-1703-4306
  • Андрій Віталійович Мартинюк Хмельницький національний університет, Україна https://orcid.org/0000-0001-8277-1308
  • Іван Леонідович Роговський Національний університет біоресурсів і природокористування України, Україна https://orcid.org/0000-0002-6957-1616
  • Олександр Васильович Медведський Поліський національний університет, Україна https://orcid.org/0000-0001-7458-5337
  • Володимир Леонідович Куликівський Поліський національний університет, Україна https://orcid.org/0000-0002-4652-0285
  • Максим Леонідович Заєць Поліський національний університет, Україна https://orcid.org/0000-0002-2290-1892
  • Віктор Романович Білецький Поліський національний університет, Україна https://orcid.org/0000-0002-9431-6350

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2026.352033

Ключові слова:

дискові робочі органи, тяговий опір, переущільнений ґрунт, питоме навантаження диску

Анотація

Об’єкт дослідження – процес взаємодії сферичних дискових робочих органів із ґрунтовим середовищем. Визначався взаємозв’язок між узагальненими показниками та конструкційними параметрами дискових робочих органів (діаметр диска, радіус сфери, кількість вирізів на диску) при куті атаки секції дисків 20° та швидкості руху 7–8 км/год. До узагальнених параметрів віднесено питоме навантаження на диск, стабільність ходу робочих органів за глибиною обробітку та показник якості кришення ґрунту. Мінімальний питомий тяговий опір дисків може бути отриманий при діаметрі диска 380 мм, радіусі сфери диска 682 мм та кількості вирізів на диску 10 шт. Стабілізація руху диска за глибиною обробітку без додаткового збільшення питомого навантаження на нього призводить до значного покращення як енергетичних, так і якісних показників роботи дискових робочих органів. Мінімальне середньоквадратичне відхилення глибини обробітку ґрунту досягається при діаметрі диска 380 мм, радіусі сфери диска 626 мм та кількості вирізів на диску 10 шт. Показник якості розпушення ґрунту визначається стабільністю руху диска за глибиною обробітку. При цьому диск утримується на технологічній глибині обробітку, а більша його частина сферичної поверхні, яка занурена в ґрунтове середовище, приймає участь у розпушенні ґрунту. Тобто стабільний рух диска за встановленою глибиною обробітку забезпечує максимальне розпушення ґрунту, що може бути отримане при діаметрі диска 524 мм, радіусі сфери диска 710 мм та кількості вирізів на диску 10 шт. n = 5.

Практичне значення результатів дослідження полягає в тому, що вони можуть бути використані для розробки дисків під конкретні умови роботи. При цьому співвідношення радіуса диска до його діаметра (R/D) визначає здатність диска працювати в конкретних ґрунтових умовах

Біографії авторів

Ігор Аркадійович Шевченко, Хмельницький національний університет

Доктор технічних наук, доктор сільськогосподарських наук, професор, член-кореспондент Національної академії аграрних наук України

Кафедра галузевого машинобудування та агроінженерії

Геннадій Анатолійович Голуб, Національний університет біоресурсів і природокористування України; Vytautas Magnus University

Доктор технічних наук, професор

Кафедра технічного сервісу та інженерного менеджменту ім. М. П. Момотенка

Department of Mechanical, Energy and Biotechnology Engineering

Agriculture Academy

Наталія Михайлівна Цивенкова, Національний університет біоресурсів і природокористування України

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра технічного сервісу та інженерного менеджменту ім. М. П. Момотенка

Андрій Віталійович Мартинюк, Хмельницький національний університет

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра галузевого машинобудування та агроінженерії

Іван Леонідович Роговський, Національний університет біоресурсів і природокористування України

Доктор технічних наук, професор

Кафедра технічного сервісу та інженерного менеджменту імені М. П. Момотенка

Олександр Васильович Медведський, Поліський національний університет

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра механічної інженерії та технології машинобудування

Володимир Леонідович Куликівський, Поліський національний університет

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра агроінженерії та технічного сервісу

Максим Леонідович Заєць, Поліський національний університет

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра агроінженерії та технічного сервісу

Віктор Романович Білецький, Поліський національний університет

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра агроінженерії та технічного сервісу

Посилання

  1. Mier, G., Vélez, S., Valente, J., de Bruin, S. (2025). Soil2Cover: Coverage path planning minimizing soil compaction for sustainable agriculture. Precision Agriculture, 26 (4). https://doi.org/10.1007/s11119-025-10250-4
  2. Mbah, J. T., Pentoś, K., Pieczarka, K. S., Wojciechowski, T. (2025). Estimating Energy Consumption During Soil Cultivation Using Geophysical Scanning and Machine Learning Methods. Agriculture, 15 (12), 1263. https://doi.org/10.3390/agriculture15121263
  3. Ucgul, M. (2023). Simulating Soil–Disc Plough Interaction Using Discrete Element Method–Multi-Body Dynamic Coupling. Agriculture, 13 (2), 305. https://doi.org/10.3390/agriculture13020305
  4. Sadek, M. A., Chen, Y., Zeng, Z. (2021). Draft force prediction for a high-speed disc implement using discrete element modelling. Biosystems Engineering, 202, 133–141. https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2020.12.009
  5. Oduma, O., Ugwu, E. C., Ehiomogue, P., Igwe, J. E., Ntunde, D. I., Agu, C. S. (2023). Modelling of the effects of working width, tillage depth and operational speed on draft and power requirements of disc plough in sandy-clay soil in South-East Nigeria. Scientific African, 21, e01815. https://doi.org/10.1016/j.sciaf.2023.e01815
  6. Oduma, O., Ehiomogue, P., Okeke, C. G., Orji, N. F., Ugwu, E. C., Umunna, M. F., Nwosu-Obieogu, K. (2022). Modeling and optimization of energy requirements of disc plough operation on loamy-sand soil in South-East Nigeria using response surface methodology. Scientific African, 17, e01325. https://doi.org/10.1016/j.sciaf.2022.e01325
  7. Capozza, R., Hanley, K. J. (2024). Wear at an incipient ploughing–cutting transition. Wear, 546-547, 205354. https://doi.org/10.1016/j.wear.2024.205354
  8. Okoko, P., Ajav, E. A. (2020). Determination of Draft Force for a 3-bottom Disc Plough Under Sandy Loam Soil Conditions. American Journal of Agricultural and Biological Sciences, 15 (1), 60–67. https://doi.org/10.3844/ajabssp.2020.60.67
  9. Ahmadi, I. (2016). Development and assessment of a draft force calculator for disk plow using the laws of classical mechanics. Soil and Tillage Research, 163, 32–40. https://doi.org/10.1016/j.still.2016.04.013
  10. Storozhuk, T., Klasner, G., Kremyansky, V., Zhigailov, F. (2023). Substantiation of the disk soil-cultivating tool parameters for all forms of farming. E3S Web of Conferences, 390, 06012. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202339006012
  11. Shmulevich, I., Asaf, Z., Rubinstein, D. (2007). Interaction between soil and a wide cutting blade using the discrete element method. Soil and Tillage Research, 97 (1), 37–50. https://doi.org/10.1016/j.still.2007.08.009
  12. Li, S., Diao, P., Zhang, Y., Li, X., Zhao, Y., Zhao, H. (2025). Design and performance evaluation of notched type discs for application in no-till seeding process using discrete element method and field trials. Biosystems Engineering, 257, 104222. https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2025.104222
  13. McKyes, E., Ali, O. S. (1977). The cutting of soil by narrow blades. Journal of Terramechanics, 14 (2), 43–58. https://doi.org/10.1016/0022-4898(77)90001-5
  14. Hrushetskyі S., Bodnaruk, B. (2024). Model of analytical study of the interaction of the disc working body with the soil. International Science Journal of Engineering & Agriculture, 3 (5), 30–43. https://doi.org/10.46299/j.isjea.20240305.04
  15. Damanauskas, V., Velykis, A., Satkus, A. (2019). Efficiency of disc harrow adjustment for stubble tillage quality and fuel consumption. Soil and Tillage Research, 194, 104311. https://doi.org/10.1016/j.still.2019.104311
  16. Zeng, Z., Chen, Y. (2018). Performance evaluation of fluted coulters and rippled discs for vertical tillage. Soil and Tillage Research, 183, 93–99. https://doi.org/10.1016/j.still.2018.06.003
  17. Xu, G., Xie, Y., Peng, S., Liang, L., Ding, Q. (2023). Performance Evaluation of Vertical Discs and Disc Coulters for Conservation Tillage in an Intensive Rice–Wheat Rotation System. Agronomy, 13 (5), 1336. https://doi.org/10.3390/agronomy13051336
  18. Nalavade, P. P., Salokhe, V. M., Niyamapa, T., Soni, P. (2010). Performance of Free Rolling and Powered Tillage Discs. Soil and Tillage Research, 109 (2), 87–93. https://doi.org/10.1016/j.still.2010.05.004
  19. Ahmad, F., Weimin, D., Qishuo, D., Hussain, M., Jabran, K. (2015). Forces and Straw Cutting Performance of Double Disc Furrow Opener in No-Till Paddy Soil. PLOS ONE, 10 (3), e0119648. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0119648
  20. Ahmad, F., Weimin, D., Qishou, D., Rehim, A., Jabran, K. (2017). Comparative Performance of Various Disc-Type Furrow Openers in No-Till Paddy Field Conditions. Sustainability, 9 (7), 1143. https://doi.org/10.3390/su9071143
  21. Zeng, Z., Thoms, D., Chen, Y., Ma, X. (2021). Comparison of soil and corn residue cutting performance of different discs used for vertical tillage. Scientific Reports, 11 (1). https://doi.org/10.1038/s41598-021-82270-9
  22. Gill, W. R., Vanden Berg, G. E. (1967). Soil Dynamics in Tillage and Traction: Agriculture Handbook No. 316. Washington, D.C.: Agricultural Research Service, U.S. Department of Agriculture, 511. Available at: https://www.scribd.com/document/555588379/PDF?utm_source
  23. Shevchenko, I. A., Oleksandrenko, V. P., Martynyuk, A., Medvedchuk, N. K., Luts, P. M. (2025). Mechanical-mathematical model of the interaction of a spherical disc with the soil environment. Bulletin of Sumy National Agrarian University. The Series: Mechanization and Automation of Production Processes, 3, 134–141. https://doi.org/10.32782/msnau.2025.3.19
  24. Golub, G., Chuba, V., Yarosh, Y., Solarov, O., Tsyvenkova, N. (2021). Experimental studies of the interaction of tractor drive wheels with the soil in the plowed field. INMATEH Agricultural Engineering, 65 (3), 430–440. https://doi.org/10.35633/inmateh-65-45
  25. Shevchenko, I., Golub, G., Tsyvenkova, N., Shevchenko, I., Shubenko, V., Medvedskyi, O. et al. (2023). Improving the quality of processing the soil environment by determining the rational structural and technological parameters for the rolling working bodies. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (1 (125)), 54–63. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.289238
Визначення конструкційних параметрів дискових робочих органів для переущільнених ґрунтів

##submission.downloads##

Опубліковано

2026-02-27

Як цитувати

Шевченко, І. А., Голуб, Г. А., Цивенкова, Н. М., Мартинюк, А. В., Роговський, І. Л., Медведський, О. В., Куликівський, В. Л., Заєць, М. Л., & Білецький, В. Р. (2026). Визначення конструкційних параметрів дискових робочих органів для переущільнених ґрунтів. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1(1 (139), 105–115. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2026.352033

Номер

Том 1 № 1 (139) (2026): Виробничо-технологічні системи

Розділ

Виробничо-технологічні системи

Ліцензія

Авторське право (c) 2026 Ihor Shevchenko, Gennadii Golub, Nataliya Tsyvenkova, Andriy Martynyuk, Ivan Rogovskii, Oleksandr Medvedskyi, Volodymyr Kulykivskyi, Maksym Zayets, Victor Biletskii

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.