mechelМеханизация и электрификация сельского хозяйстваMechanization and Electrification of Agriculture2222-8837Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по механизации сельского хозяйстваmechel-733Research ArticleСтатьиИССЛЕДОВАНИЕ МАНДИБУЛ ЧЕРНОГО САДОВОГО МУРАВЬЯ В КАЧЕСТВЕ БИОНИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ КУЛЬТИВАТОРНЫХ ЛАПSTUDY OF BLACK GARDEN ANT MANDIBULES AS A BIONIC MODEL TO INCREASE THE RELIABILITY OF CULTIVATED PAWSГолдыбанВ. В.GoldybanV. V.

г. Минск

Minsk

labpotato@mail.ruСинчукО. В.SinchukO. V.

г. Минск

Minsk

aleh.sinchuk@mail.ruТкаченкоГ. А.TkachenkoG. A.

г. Минск

Minsk

tkachenko_minobr@mail.ruКуриловичМ. И.KurylovichM. I.

г. Минск

Minsk

РУП «НПЦ НАН Беларуси по механизации сельского хозяйства»RUE «SPC NAS of Belarus for Agriculture Mechanization»Белорусский государственный университетBelarusian State UniversityБелорусский национальный технический университетBelarusian National Technical University202208082022055251258Copyright © Голдыбан В.В., Синчук О.В., Ткаченко Г.А., Курилович М.И., 20222022Голдыбан В.В., Синчук О.В., Ткаченко Г.А., Курилович М.И.Goldyban V.V., Sinchuk O.V., Tkachenko G.A., Kurylovich M.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://mechel.belal.by/jour/article/view/733

Для повышения долговечности культиваторных лап предложено использовать в качестве бионической модели твердосплавные вставки, спроектированные на основе мандибул садового муравья. С помощью растрового электронного микроскопа LEO-1455 VP (с приставками) на базе Центра коллективного пользования уникальным научным оборудованием «Белорусский межвузовский центр обслуживания научных исследований» физического факультета Белорусского государственного университета исследовалась поверхность мандибул (жвал) черного садового муравья Lasius niger.Для выбора схемы и места размещения бионических твердосплавных вставок на поверхности стрельчатой лапы с помощью программного комплекса FlowVision и конечно-объемного подхода для аппроксимации уравнений математической модели определены основные части рабочего органа, которые подвержены наибольшим уплотняющим нагрузкам, а следовательно, более интенсивному абразивному износу. Определены основные параметры твердосплавных вставок: шаг и высота зубчиков, уравнение образующей зубчатой поверхности. Предложена концепция размещения твердосплавных вставок на быстро изнашивающихся частях культиваторной лапы.

To increase the durability of cultivator paws, it is proposed to use as a bionic model hard-alloy inserts designed on the basis of garden ant mandibles. The surface of the mandibles (mandibles) of the black garden ant Lasius niger was studied using a LEO-1455 VP scanning electron microscope (with attachments) on the basis of the Center for Shared Use of the unique scientific equipment «Belarusian Interuniversity Research Service Center» of the Faculty of Physics of the Belarusian State University.

To select the scheme and location of the bionic carbide inserts on the duckfoot surface, using the FlowVision software package and the finite-volume approach to approximate the equations of the mathematical model, the main parts of the working body that are subject to the greatest sealing loads, and, consequently, more intense abrasive wear, have been determined. The main parameters of hard-alloy inserts have been determined: the pitch and h eight of the teeth, the equation of the generatrix of the toothed surface. The concept of placement of carbide inserts on the quickly wearing parts of the cultivator share is proposed.

бионикамандибулы муравьяизносстрельчатая лапакультиватортвердосплавная вставкаbionicsant mandiblewearduck footcultivatortungsten carbide insertReferencesPaul, J. Mandible movements in ants : review / J. Paul // Comparative Biochemistry and Physiology. – 2001. – Part A, 131. – P. 7–20.Paul, J. Mandible movements in ants : review / J. Paul // Comparative Biochemistry and Physiology. – 2001. – Part A, 131. – P. 7–20.Зрянин, В. А. Влияние муравьев рода Lasius на почвы луговых биогеоценозов / В. А. Зрянин // Успехи современной биологии. – 2003. – Т. 123, № 3. – С. 278–287.Зрянин, В. А. Влияние муравьев рода Lasius на почвы луговых биогеоценозов / В. А. Зрянин // Успехи современной биологии. – 2003. – Т. 123, № 3. – С. 278–287.Новоселов, А. Л. Биологическая активность муравейников Lasius niger L. : автореф. дис. ... канд. биол. наук : 03.02.08 / Алексей Львович Новоселов ; [Моск. гос. ун-т им. М. В. Ломоносова]. – 26 с.Новоселов, А. Л. Биологическая активность муравейников Lasius niger L. : автореф. дис. ... канд. биол. наук : 03.02.08 / Алексей Львович Новоселов ; [Моск. гос. ун-т им. М. В. Ломоносова]. – 26 с.Синчук, О. В. Некоторые аспекты экологии черного муравья Lasius niger L. / О. В. Синчук // Итоги полевого сезона 2010 : материалы I регион. науч. зоолог. конф., посвящ. междунар. году биоразнообразия, Брест, 11 дек. 2010 г. ; редкол.: А. Н. Тарасюк [и др.]. – Брест : Альтернатива, 2011. – С. 58–61.Синчук, О. В. Некоторые аспекты экологии черного муравья Lasius niger L. / О. В. Синчук // Итоги полевого сезона 2010 : материалы I регион. науч. зоолог. конф., посвящ. междунар. году биоразнообразия, Брест, 11 дек. 2010 г. ; редкол.: А. Н. Тарасюк [и др.]. – Брест : Альтернатива, 2011. – С. 58–61.Mandibular morphology, task specialization and bite mechanics in Pheidole ants (Hymenoptera: Formicidae) / C. L. Klunk [et al.] // Journal of The Royal Society Interface (IF4.118). – 2021. – Vol. 18, № 179. – P. 1120–1129.Mandibular morphology, task specialization and bite mechanics in Pheidole ants (Hymenoptera: Formicidae) / C. L. Klunk [et al.] // Journal of The Royal Society Interface (IF4.118). – 2021. – Vol. 18, № 179. – P. 1120–1129.Schofield, R. M. Tooth hardness increases with zinc-content in mandibles of young adult leaf-cutter ants / R. M. Schofield, M. H. Nesson, K. A. Richardson // Naturwissenschaften. – 2002. – Vol. 89, № 12. – P. 579–583.Schofield, R. M. Tooth hardness increases with zinc-content in mandibles of young adult leaf-cutter ants / R. M. Schofield, M. H. Nesson, K. A. Richardson // Naturwissenschaften. – 2002. – Vol. 89, № 12. – P. 579–583.Characterization of the Mandible Atta Laevigata and the Bioinspiration for the Development of a Biomimetic Surgical Clamp / T. O. Britoa [et al.] // Materials Research. – 2017. – Vol. 20, № 6. – P. 1525–1533.Characterization of the Mandible Atta Laevigata and the Bioinspiration for the Development of a Biomimetic Surgical Clamp / T. O. Britoa [et al.] // Materials Research. – 2017. – Vol. 20, № 6. – P. 1525–1533.Comparative analysis of worker head anatomy of Formica and Brachyponera (Hymenoptera: Formicidae) / A. Richter [et al.] // Arthropod Systematics and Phylogeny. – 2020. – Vol. 78, № 1. – P. 133–170.Comparative analysis of worker head anatomy of Formica and Brachyponera (Hymenoptera: Formicidae) / A. Richter [et al.] // Arthropod Systematics and Phylogeny. – 2020. – Vol. 78, № 1. – P. 133–170.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.