employee
Russian Federation
employee
Russian Federation
Russian Federation
Russian Federation
GRNTI 68.85 Механизация и электрификация сельского хозяйства
The process of soil deformation is a trajectory in a multidimensional space of principal stresses and principal deformations, as well as time, that is, the speed of application of deformer forces. Consequently, it is possible to achieve its destruction at various energy costs. With more rational technologies, volume deformations are minimal, and vice versa. The destruction of the soil massif should be along lines and planes characterized by the least strength. More preferred are working elements, the elements of which are executed in such a way that the sizes of the compaction zone inevitably arising as a result of their action on the soil layer are minimized. The dynamics of this process is influenced by the shape of the loading curve, the after-effect speed. The evaluation of efficiency with continuous oscillation by constant amplitude and frequency did not reveal the maximum of the energy efficiency. A promising direction is the additional oscillation of the working organ by single impulses. The construction of a soil-working working organ, self-adapting to changing operating conditions, is proposed. On the basis of the equation of motion, factors influencing the quality and energy costs of the loosening of the soil are established. Design changes are proposed to improve efficiency.
soil; deformation of soil; oscillation of working units; amplitude of oscillations; longitudinal hardness of the soil; density distribution of longitudinal hardness; limits of adaptation of working organs.
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. Kazakov Yu.F. Analysis of the soil loosening process as a system. [Analiz protsessa rykhleniya pochvy kak sistemy]. / Yu.F. Kazakov // Vestnik NGIEI. – The herald of NSUEE. №5 (72). 2017. N.Novgorod: P. 26 -32.
2. Vasilev S.I. Sovershenstvovanie metoda i tekhnicheskikh sredstv dlya gorizontalnogo izmereniya tvordosti pochvy pri vnedrenii tekhnologii koordinatnogo zemledeliya: avtoref. dis. kand. tekhn. nauk. 05.20.01. (Improvement of the method and technical means for the horizontal measurement of soil hardness in the introduction of the technology of coordinate agriculture: the author’s abstract of dissertation for a degree of Ph.D. of Technical Sciences. 05.20.01). Penza, 2007. – P. 19.
3. Kushnarev A. Monitoring of soil density of arable horizon in the system of precise (managed) agriculture. [Monitoring plotnosti pochvy pakhotnogo gorizonta v sisteme tochnogo (upravlyayemogo) zemledeliya]. / A. Kushnarev, V. Kravchuk, S. Kushnarev, V. Dyuzhayev // Tekhnika i tekhnologii v APK. - Technics and technology in the agroindustrial complex. - 2010. - №9(12).- P. 12-16.
4. Panov I. M. Fizicheskie osnovy mekhaniki pochv: monografiya. [Physical basis of soil mechanics: monograph]. / I. M. Panov, V. I. Vetokhin. – Kiyev: Feniks, 2008. – P. 266.
5. Ovsyannikov S.I. Issledovanie tverdosti i deformatsii pochvy na puti dvizheniya samokhodnykh mashin. // Aktualnye napravleniya nauchnykh issledovaniy XXI veka: teoriya i praktika. Voronezh: Izd-vo Voronezhskogo gosudarstvennogo lesotekhnicheskogo universiteta im. G.F. Morozova. (Investigation of the hardness and deformation of soil on the path of self-propelled machines. / S.I. Ovsyannikov // Actual directions of scientific research of the XXI century: theory and practice). Voronezh: Voronezh State Forestry University named after. G.F. Morozov. - 2016. - Vol. 4 №5-3 (25-3). - P. 112-117.
6. Davidson E.I. Tracking the unevenness of soil density. [Otslezhivanie neravnomernosti plotnosti pochvy]. / E.I. Davidson // Traktory i selskokhozyaystvennye mashiny. - Tractors and agricultural machinery. - 2007. - №4. - P. 41.
7. Bolenius E., Rogstrand G., Arvidsson J., Strenberg B., 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. Ivanov, V.M. K voprosu razrabotki samoprisposablivayuschikhsya krotovateley. [On the development of self-adjusting moles]. / V.M. Ivanov, Yu.F.Kazakov, Medvedev V.I.// Vestnik NGIEI. – The herald of NSUEE, №4 (83). 2018. N.Novgorod: P. 16-28.
9. A.S. №1392195 (SSSR) MKI Ye 02 V11/02 Dempfiruyuschiy drener. (A.S. No. 1392195 (USSR) MKI E 02 B11 / 02 Damping driver). / O.M. Doszhanov, A.T. Ivanyuk.-№4068730, appied 30.01.86; published 30.04.88. bulletin №16.
10. Pat. № 2544622 (RF) MPK A01V 13/16, A01V 13/08, A01V15/00, Ye02V 11/02. Podpokrovnyy rykhlitel pochvy. (Pat. No. 2544622 (RF) IPC A01B 13/16, A01B 13/08, A01B15 / 00, E02B 11/02. Subcultivated soil ripper). // A.G. Vasilev, Yu.F. Kazakov, A.V. Maksimov. - №2014109204; applied 11.03.2014; published 20.03.15. bulletin 8.
11. Dubrovskiy A. A. Vibratsionnaya tekhnika v selskom khozyaystve. [Vibration technology in agriculture]. / A. A. Dubrovskiy. - M.: Mashinostroenie, 1968.
12. Kazakov Yu.F. The results of the investigation of the spring bender. [Rezultaty issledovaniya pruzhinnogo krotovatelya]. / Yu.F. Kazakov, V.V. Belov, A.V. Maksimov // SPb.: Izvestiya Mezhdunarodnoy akademii agrarnogo obrazovaniya. - Izvestiya of International Academy of Agricultural Education. – 2016.- №27. - P.15-19.
13. Medvedev V. I. Vybor optimalnykh parametrov pochvoobrabatyvayuschey tekhniki s ispolzovaniem metodov vibroreologii i mnogokriterialnoy otsenki. [Selection of optimal parameters of soil-cultivating equipment using the methods of vibroreology and multicriteria evaluation]. / V. I. Medvedev. – Cheboksary: FGOU VPO ChGSKhA, 2000. – P. 98.
14. Kazakov Yu.F. K obosnovaniyu konstruktivnykh parametrov pruzhinnogo podpochvennogo rykhlitelya. // Materialy II Vserossiyskoy nauchno-prakticheskoy konferentsii “Nauka - Tekhnologiya – Resursosberezhenie”: sbornik nauchnykh trudov. (To the substantiation of the design parameters of the spring subsoil ripper. / Yu.F. Kazakov, M.G. Maksimov, T.Yu. Agenosova // Proceedings of II All-Russian Scientific and Practical Conference “Science - Technology - Resource Saving”: a collection of scientific papers). - Sankt-Peterburg; Kirov: Rossiyskaya akad. transp.; 2008 - P. 173-180.
15. Makarov B.P. Nelineynye zadachi statisticheskoy dinamiki mashin i priborov. [Nonlinear problems of statistical dynamics of machines and devices]. / B.P. Makarov. - M.: Mashinostroenie, 1983. – P. 264.
16. Shitov S.V., Tihonchuk P.V., Mitrohina O.P., Kidyaeva N.P. Ways of optimization of power inputs in the technology of crops cultivation [Puti optimizatsii energozatrat v tehnologii vozdelyivaniya selskohozyaystvenyih kultur] // Dostizheniya nauki i tekhniki apk. – Advances in -agriculture science and technology. – 2015. – №6. – C. 72-74.
