сотрудник
Россия
сотрудник
Россия
Россия
Россия
ГРНТИ 68.85 Механизация и электрификация сельского хозяйства
Процесс деформации почвы – траектория в многомерном пространстве главных напряжений и главных деформаций, а также времени, т.е. скорости приложения усилий деформатора. Следовательно, достигнуть ее разрушения можно при разных затратах энергии. При более рациональных технологиях объемные деформации минимальны, и наоборот. Разрушение почвенного массива должно быть по линиям и плоскостям, характеризуемым наименьшей прочностью. Более предпочтительны рабочие органы, элементы которых исполнены так, что минимизируются размеры зоны уплотнения, неизбежно возникающие в результате их воздействия на почвенный пласт. На динамику этого процесса влияют вид кривой нагружения, скорость последействия. Оценка эффективности при непрерывном колебании постоянной амплитудой и частотой не выявила максимума энергетического к.п.д. Перспективным направлением является дополнительное колебание рабочего органа единичными импульсами. Предложена конструкция почвообрабатывающего рабочего органа, самоприспосабливающего к изменяющимся условиям функционирования. На основании уравнения движения установлены факторы, влияющие на качество и энергетические затраты процесса рыхления почвы. Предложены конструкционные изменения с целью повышения эффективности.
GGпочва; деформация почвы; колебание рабочих органов; амплитуда колебаний; продольная твердость почвы; плотность распределения продольной твердости; пределы адаптации рабочих органов.
При разработке перспективных почвообрабатывающих технологий, проектировании рабочих органов следует отдавать предпочтение рабочим органам с большой степенью свободы [1], исходить от изменчивости удельного сопротивления [2], от продольной твердости почвы [3].
Возникновение сопротивления почвы на рабочих органах академик В.П. Горячкин рассматривал как суммарное воздействие толчков или ударов почвенных частиц. Поэтому меру воздействия рабочих органов на обрабатываемый материал он предложил определять через импульс силы. В работе [4] дано пояснение возникновения динамической компоненты тягового сопротивления стрельчатой лапы в песке. Элементарная площадка рабочей поверхности рабочего органа воспринимает множество элементарных детерминированных импульсов, затухающих, например, по закону e–at. Учитывая статистическую природу характеристик почвы, такой процесс на макроскопическом уровне наблюдается как осредненный процесс с корреляционной функцией R∆Pct(τ) = a2e–2λ|t| и плотностью распределения S (ω) , где a2– средний квадрат амплитуды импульсов; λ – интенсивность импульсов, распределенных в общем случае по элементарным площадкам рабочего органа по закону Пуассона. Экспериментальные исследования изменчивости продольной твердости пахотного слоя после вспашки [5] и фрезерования [6] проведенные в нашей стране и за рубежом [7] показали значительную изменчивость этого параметра почвы. Появилась настоятельная необходимость отразить этот фактор в принципах конструирования почвообрабатывающих рабочих органов [8].
Колебания рабочей поверхности вносят изменения в естественный процесс релаксации напряжений. В зависимости от параметров они могут способствовать или препятствовать процессу разрушения. Тяговое сопротивление при вынужденных колебаниях орудия, его рабочих органов может убывать или возрастать по сравнению с тяговым сопротивлением без вибраций. Это происходит потому, что на распределение значений величин, характеризующих предельные напряжения в почве, существенно влияют поперечное сечение пласта, скорость колебания рабочего органа [9], рамы орудия, а также волновые процессы, возникающие при этом в почве [10].
При вибрировании рабочего органа происходит перераспределение диссипативных сил. Скорость частиц обрабатываемого материала относительно рабочей поверхности при вибрации может возрастать или уменьшаться, соответственно, наблюдается снижение или возрастание коэффициента трения и степени прилипания почвы к рабочему органу. Имеет место разрыхление или дополнительное уплотнение обрабатываемого материала.
1. Казаков, Ю.Ф. Анализ процесса рыхления почвы как системы / Ю.Ф.Казаков // Вестник НГИЭИ. - 2017. - №5 (72). - С.26 -32.
2. Васильев, С. И. Совершенствование метода и технических средств для горизонтального измерения твердости почвы при внедрении технологии координатного земледелия: автореф. дис. … канд. техн. наук: 05.20.01 / С. И. Васильев. - Пенза, 2007. - 19 с.
3. Кушнарев, А. Мониторинг плотности почвы пахотного горизонта в системе точного (управляемого) земледелия / А.Кушнарев, В.Кравчук, С.Кушнарев, В. Дюжаев //Технiка и технологii в АПК. - 2010. - №9(12).- С. 12-16..
4. Панов И. М. Физические основы механики почв: монография / И. М. Панов, В. И. Ветохин. - Киев: Феникс, 2008. - 266 с.
5. Овсянников, С.И. Исследование твердости и деформации почвы на пути движения самоходных машин / С.И Овсянников //Актуальные направления научных исследований ХХI века: теория и практика. - Воронеж: Изд-во Воронежского государственного лесотехнического университета им. Г.Ф. Морозова, 2016. - Т. 4 .- №5-3 (25-3).- С. 112-117.
6. Давидсон, Е.И. Отслеживание неравномерности плотности почвы / Е.И. Давидсон //Тракторы и сельскохозяйственные машины. - 2007. - №4. - С.41.
7. Bolenius E., Rogstrand G., Arvidsson J., Strenberg В., Thylen L. On-the-go measurements of soil penetration resistance on a Swedish Eutric Cambisol // International Soil Tillage Research Organization 17- th Triennal Conference. Kiel, - Germany, 2006. P. 867-870.
8. Иванов, В.М. К вопросу разработки самоприспосабливающихся кротователей / В.М. Иванов, Ю.Ф.Казаков, Медведев В.И.// Вестник НГИЭИ, 2018. - №4 (83). Н.Новгород: С. 16-28.
9. А.С. №1392195 (СССР) МКИ Е 02 В11/02 Демпфирующий дренер / О.М. Досжанов, А.Т. Иванюк.-№4068730, заявл. 30.01.86; опубл. 30.04.88. Бюл.№16
10. Пат. 2544622 РФ, МПК А01В 13/16, А01В 13/08, А01В 15/00, Е02В 11/02. Подпокровный рыхлитель почвы / А.Г. Васильев, Ю.Ф. Казаков, А.В. Максимов.- №2014109204; заявл. 11.03.2014; опубл. 20.03.15. Бюл.8.
11. Дубровский, А. А. Вибрационная техника в сельском хозяйстве / А. А. Дубровский. - М.: Машиностроение, 1968.
12. Казаков, Ю. Ф. Результаты исследования пружинного кротователя / Ю. Ф. Казаков, В. В. Белов, А. В. Максимов // Известия Международной академии аграрного образования. - Санкт-Петербург, 2016. - Вып. 27(2). С. 15-19.
13. Медведев, В. И. Выбор оптимальных параметров почвообрабатывающей техники с использованием методов виброреологии и многокритериальной оценки / В. И. Медведев. - Чебоксары: ФГОУ ВПО ЧГСХА, 2000. - 98 с.
14. Казаков, Ю.Ф. К обоснованию конструктивных параметров пружинного подпочвенного рыхлителя / Ю.Ф.Казаков, М.Г. Максимов, Т.Ю. Агеносова // Материалы II Всероссийской научно-практической конференции "Наука - Технология - Ресурсосбережение": сборник научных трудов - Санкт-Петербург ; Киров : Российская акад. трансп.; 2008 - С. 173-180.
15. Макаров, Б.П. Нелинейные задачи статистической динамики машин и приборов / Б.П. Макаров.- М.: Машиностроение, 1983. - 264 с.
16. Щитов С.В., Тихончук П.В., Митрохина О.П., Кидяева Н.П. Пути оптимизации энергозатрат в технологии возделывания сельскохозяйственых культур// Достижения науки и техники АПК . - 2015. - №6. - C. 72-74.
