сотрудник
Уфа, Республика Башкортостан, Россия
сотрудник
Статья посвящена разработке математической модели технологического процесса обработки почвы на склонах на основе использования модели сплошной деформируемой ньютоновской среды. Приведены некоторые результаты численной реализации данной модели для стрельчатой лапы, корпуса плуга и дискового рабочего органа.
склон, обработка почвы, рабочие органы, механическая эрозия, модель технологического процесса.
Рабочие органы, используемые для обработки почвы, преимущественно имеют форму трехгранного клина. К таким рабочим органам относятся отвальные корпуса плугов, стрельчатые рабочие органы, дисковые рабочие органы. Если стрельчатые лапы имеют плоскую рабочую поверхность, то корпуса плугов и дисковые рабочие органы имеют криволинейную рабочую поверхность. В связи с этим траектория движения почвы по рабочей поверхности стрельчатой лапы представляет собой прямую линию, а по рабочим поверхностям корпуса плуга и дискового рабочего органа почва перемещается по кривой линии. Особенностью рабочих органов, имеющих форму трехгранного клина, является перемещение почвы в направлении поперечном движению рабочего органа. При работе на горизонтальной плоскости происходит симметричное поперечное перемещение почвы в обоих направлениях, что обеспечивает нахождение почвы на одном месте даже после многократной обработки почвы.Характер взаимодействия рабочих органов с почвой при работе на склонах изменяется. Это связано с тем, что, во-первых, технологические углы рабочего органа относительно горизонтальной плоскости меняются в зависимости от крутизны склона и, во-вторых, появляется боковая сила, действующая на почву. Это приводит к тому, что траектория движения почвы отклоняется от траектории на равнине в сторону вниз по склону, что ведет к появлению механической эрозии – систематическому смещению почвы вниз по склону [1,2]. Визуально это видно в том, что верхняя часть склонов оголена от гумусного слоя почвы.Таким образом, при работе на склонах траектория движения почвы по рабочему органу зависит не только от конструктивных параметров рабочего органа, но и от крутизны склона, от направления движения агрегата относительно горизонтали поля. Если при использовании на склонах стрельчатой лапы можно еще аналитически описать траекторию движения почвы с помощью формул, то при использовании рабочих органов с криволинейными поверхностями уже описать невозможно из-за большого количества меняющихся параметров. В связи с этим для анализа процесса обработки почвы на склонах и обоснования конструктивно-технологических параметров рабочего органа требуется создать математическую модель, которая учитывала бы как конструктивные параметры, так и технологические параметры, меняющиеся в зависимости от крутизны склона. Условия, материалы и методы исследований. Для исследования технологического процесса обработки почвы Мударисовым С.Г. [3,4] предложено использование модели сплошной деформируемой ньютоновской среды. Численное решение таких моделей может быть реализовано в прикладных программах, например, в программных комплексах FlowVision, Ansys и др.
1. Рахимов З.С. Влияние конструктивно-технологических параметров рабочего органа на смещение почвы и на механическую эрозию при работе на склонах // Известия Международной академии аграрного образования. - 2013. - Вып. 17. - С.108-112.
2. Рахимов З.С. Разработка противоэрозионных технологий и технических средств обработки почвы и посева на склоновых агроландшафтах: автореф. дис. …докт. техн. наук : 05.20.01. - Уфа, 2013. - 38с.
3. Мударисов С.Г. Моделирование процесса взаимодействия рабочих органов с почвой // Тракторы и сельскохозяйственные машины. - 2005, -№7. - С.27-30.
4. Мударисов С.Г. Повышение качества обработки почвы путем совершенствования рабочих органов машин на основе моделирования технологического процесса: дис. … докт. техн. наук : 05.20.01. - Челябинск, 2007. - 334 c.
5. Мударисов С.Г. Оценка технологического процесса обработки почвы на основе уравнений динамики сплошных средств / Мударисов С.Г., Рахимов З.С. Ямалетдинов М.М. и др. // Достижения науки и техники АПК. - 2010. - №1. - С. 63-65.
6. Рахимов З.С. Оценка технологического процесса обработки почвы на основе реологических моделей / Рахимов З.С., Ямалетдинов М.М. // Материалы международной науч.-практ. конф., посвящённой 80-летию ФГОУ ВПО Башкирский ГАУ «Состояние, проблемы и перспективы развития АПК». - Уфа: Башкирский ГАУ, 2010. - С116-118.
7. Мударисов С.Г. Реализация математической модели процесса взаимодействия рабочих органов с почвой при работе на склонах / Мударисов С.Г., Рахимов З.С., Фархутдинов И.М. // Материалы Всероссийской науч.-практ. конф. «Фундаментальные основы научно-технической и технологической модернизации АПК» -Уфа: Башкирский ГАУ, 2013. - С. 205-213.
8. Патент на полезную модель № 48691 Российская Федерация, МПК А01С7/20. Лаповый сошник / С.В. Стоян, С.Г. Мударисов, Р.С. Рахимов и др.; (Россия); заявитель и патентообладатель: ЗАО «Техартком» (RU). 2005118506; заявл. 14.06.2005; опубл. 10.11.2005, Бюл. № 31.
