Совершенствование рабочих органов машин и орудий для обработки почвы на основе реологической модели почвенного состояния
DOI:
https://doi.org/10.28983/asj.y2024i11pp163-174Ключевые слова:
почва, реологические процессы, рабочие органы орудий, форма рабочей поверхности, нормальные и касательные напряжения, напряженно-деформируемое состояниеАннотация
Причиной высоких затрат энергии на обработку почвы является использование традиционных методов построения рабочих поверхностей почвообрабатывающих рабочих органов. Ввиду отсутствия количественных соотношений между параметрами рабочих поверхностей и значениями показателей технологических операций, при расчетах принимаются основные технологические свойства обрабатываемого слоя, а также свойства конструкционных материалов. При этом в недостаточной степени учитываются внутрипочвенные реологические процессы, позволяющие проводить оценку затрат энергии, необходимой для деформации и разрушения обрабатываемого почвенного слоя. В основе теоретических исследований лежала реологическая модель почвенного состояния, система уравнений которой позволяет описать механизм создания формы рабочей поверхности, а также выбирать параметры и режимы функционирования рабочих органов. Установлено, что разрушение почвенного пласта происходит на основе закономерностей, установленных теорией прочности Мора, которая учитывает различие в свойствах материала при растяжении и сжатии. Натурные экспериментальные исследования проводились с целью сравнительной оценки качества выполнения технологических процессов рабочими органами с серийной и усовершенствованной формой рабочей поверхности, а также затрат энергии на обработку почвы. Оценка результатов проводилась с использованием статистических методов с учетом случайного в вероятностно-статистическом смысле характера полученной информации. Представленная методология совершенствования формы рабочей поверхности с использованием реологической модели позволяет интенсифицировать процессы разрушения почвенного пласта почвообрабатывающими рабочими органами. При использовании рыхлительных лап с усовершенствованной формой рабочей поверхности рабочей поверхности математические ожидания твердости почвы в обработанных слоях имеют меньшие значения по сравнению с состоянием почвы после прохода лап со стандартной формой рабочей поверхности: в почвенном горизонте 5 см снижение составило 30%, а на глубине 35 см – 8%, т.е. почва имеет более рыхлую структуру за счет повышения интенсивности крошения обрабатываемого пласта, глубокорыхлителя и подкапывающего лемеха картофелеуборочной машины.
Скачивания
Библиографические ссылки
Агротехническая и энергетическая оценка машин для нарезки гряд и гребней / А. И. Панов [и др.] // Агроинженерия. 2020. № 5(99). С. 4–9.
Воробьев С. А. Земледелие. М.: Агропромиздат. 1991. 527 с.
Калинин А. Б. Критерии и методы оценки выполнения агротехнических требований к параметрам почвенного состояния в технологиях возделывания сельскохозяйственных культур на основе статистической интерпретации реологической модели почвы и устройств контроля качества ее обработки: Дисс. … доктор техн. наук. СПб. 2000. 362 с.
Калинин А. Б., Теплинский И. З. Выбор оптимальных режимов работы активного катка // Сельский механизатор. 2015. № 5. С. 8–9.
Калинин А. Б. Усовершенствование подкапывающего органа картофелеуборочного комбайна. Технологии и средства механизации сельского хозяйства: сб. науч. трудов. СПб.: СПбГАУ. 2009, 174 с.
Кирюшин В. И. Проблема минимизации обработки почвы: перспективы развития и задачи исследований // Земледелие. 2013. № 7. С. 3–6.
Клюева В. В., Хайдапова Д. Д. Реологические свойства образцов естественного и нарушенного сложения дерново-подзолистой и агродерново-подзолистой почвы // Бюллетень Почвенного института им. В. В. Докучаева. 2017. № 89. С. 21–35.
Кузыченко Ю. А. Технологические аспекты обработки почвы в пропашном звене севооборота в зоне Центрального Предкавказья // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2020. № 3(83). С. 169–172.
Кушнарев А. С. Механико-технологические основы обработки почвы. Киев: Урожай. 1989. 140 с.
Кушнарев А. С. Механико-технологические основы процесса взаимодействия рабочих органов почвообрабатывающих машин и орудий на почву: Автореф. дисс. … доктор техн. наук. Челябинск, 1981. 49 с.
Ожегов Н. М. Снижение скорости изнашивания деталей поворотных плугов в области наибольшей интенсивности трения // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. 2012. № 28. С. 341–346.
Рабочий орган для безотвального глубокого рыхления почвы: патент на полезную модель № 202672 U1 Российская Федерация / А.Б. Калинин [и др.]; заявл. 03.11.2020: опубл. 02.03.2021.
Режимы работы комбинированного почвообрабатывающего агрегата с оптимизированными конструкционными параметрами рабочих органов / В. А. Ружьев [и др.] // Вестник АПК Ставрополья. 2018. № 3(31). С. 4–10. DOI 10.31279/2222-9345-2018-7-31-4-10.
Синеоков Г. Н., Панов И. М. Теория и расчет почвообрабатывающих машин. Москва: Машиностроение, 1977. 328 с.
Теоретические основы выбора рациональных режимов работы активного катка в составе комбинированного агрегата для подготовки посадок картофеля к уборке / А. Б. Калинин [и др.] // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. 2012. № 28. С. 346–351.
Теплинский И. З. Калинин А. Б. Алгоритм настройки чизельных плугов на глубину обработки // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 1997. № 2. С. 22–24.
Унсков Е. П. Теория пластических деформаций металлов. М.: Машиностроение. 1983. 236 с.
Формирование поверхностной прочности рабочих органов почвообрабатывающих машин в области наибольшей интенсивности трения / Н. М. Ожегов [и др.] // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. 2014. № 35. С. 270–276.
Шеин Е. В., Початкова Т. Н., Холодков А. И. Реологические свойства дерново-подзолистой почвы // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2016. № 8(142). C. 20–24.
Investigation on shear strength parameters of soil and soft rock material in the low stress range / M. Siahkouhi, C. Pletzer, T. Marcher, B. Schneider-Muntau // International Journal of Geotechnical Engineering. 2024;18(1), P. 66–74. https://doi.org/10.1080/19386362.2024.2314893.
Kalinin A., Teplinsky I., Ruzhev V. Improvement of digging shares of root harvesting machines based on rheological model of soil state // Engineering for Rural Development, Jelgava, Latvia. 2021. P. 1051–1057. DOI 10.22616/ERDev.2021.20.TF230.
Methods and means of digital measurement of soil parameters and conditions of functioning of tillage machines for deep loosening of soil / A. B. Kalinin [et al.] // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, Zernograd, Rostov Region. 2021. P. 012015. DOI 10.1088/1755-1315/659/1/012015.
Selection and justification of potato inter row tillage systems based on development of dynamic model of heat and moisture transfer between soil layers / A. Kalinin [et al.] // Engineering for Rural Development. Jelgava, Latvia. 2020. P. 819–825. DOI 10.22616/ERDev.2020.19.TF191.
Selection and substantiation of cultivator adjustment parameters for differential soil treatment on potato based on the rheology state of soil horizons / A. B. Kalinin [et al.] // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, Tomsk, 22–24.11.2018. Vol. 516. Tomsk: Institute of Physics Publishing. 2019. P. 012025. DOI 10.1088/1757-899X/516/1/012025.
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2024 Аграрный научный журнал
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial-NoDerivatives» («Атрибуция — Некоммерческое использование — Без производных произведений») 4.0 Всемирная.