Моделирование процесса обработки почвы методом концентрации напряжений в обрабатываемом пласте
Аннотация
Введение. Обработка почвы ‒ важнейшее звено в технологии возделывания сельскохозяйственных культур. В настоящее время на обработку почвы в среднем приходится 35‒40 % энергетических затрат всего объема полевых работ и до 20 % энергии, потребляемой в сельском хозяйстве. Обработка почвы позволяет регулировать водно-воздушный режим, интенсивность биологических процессов и поддержать необходимое фитосанитарное состояние почвы и посевов. Энергоемкость и качество обработки почвы зависят от степени совершенства технических средств. Математическое моделирование процесса обработки почвы различными почвообрабатывающими рабочими органами является актуальной задачей, поскольку позволяет разработать более совершенные энергоэффективные технические средства.
Цель статьи. Представить результаты исследования по разработке математических моделей для определения и анализа показателей процесса обработки почвы рабочим органом скобообразной формы.
Материалы и методы. В процессе теоретических исследований скобообразного почвообрабатывающего рабочего органа для сплошной поверхностной обработки почвы использовались методы анализа, обобщения и систематизации, теоретической механики, математической статистики и моделирования, теории вероятности, методы дифференциального исчисления, теория взаимодействия рабочих органов с почвой и их движения по поверхности поля.
Результаты исследования. Получены аналитические модели для определения создаваемого давления, тягового сопротивления, суммарной силы сжатия почвенного пласта, времени его движения через рабочий орган, требуемой мощности и количества энергии, затрачиваемых на сжатие и крошение почвенного пласта в зависимости от скорости перемещения предложенного скобообразного рабочего органа. Приведены графические зависимости исследованных параметров скобообразного почвообрабатывающего рабочего органа и установлены закономерности их изменения.
Обсуждение и заключение. Предложенные математические модели и выявленные закономерности изменения параметров процесса обработки почвы рабочим органом замкнутого контура позволят разработать новые эффективные рабочие органы, рассчитать их конструктивно-технологические параметры.
Литература
2. Ветохин В. И. Модель крошения почвы под действием клина // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 1994. № 10. С. 25‒27. URL: https://www.elibrary.ru/contents.asp?id=34175833 (дата обращения: 29.12.2022).
3. Ресурсосберегающая техника для возделывания зерновых культур / В. В. Бледных [и др.] // Техника в сельском хозяйстве. 2007. № 3. С. 19‒22. EDN: IATTWV
4. Валиев А. Р., Мухамадьяров Ф. Ф., Зиганшин Б. Г. Обоснование конструктивно-технологических параметров нового дискового культиватора // Российская сельскохозяйственная наука. 2017. № 1. С. 58‒61. EDN: XTDNZB
5. Мударисов С. Г. Моделирование процесса взаимодействия рабочих органов с почвой // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 2005. № 7. С. 27‒30. EDN: ROJUVN
6. Рахимов З. С., Рахимов И. Р., Файрушин, Д. З. Универсальные орудия для безотвальной обработки почвы // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 2004. № 5. С. 10‒11. EDN: UUHCHX
7. Итоги многолетних сравнительных испытаний и внедрения новой техники для обработки почвы и посева / Н. К. Мазитов [и др.] // Достижения науки и техники АПК. 2016. Т. 30, № 8. С. 91‒93. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/itogi-mnogoletnih-sravnitelnyh-ispytaniy-i-vnedreniyanovoy-tehniki-dlya-obrabotki-pochvy-i-poseva/viewer (дата обращения: 30.12.2022).
8. Рабочий орган для рыхления почвы : патент 2453087 Российская Федерация / Джабборов Н. И., Добринов А. В. [и др.]. № 2010 128 168; заявл. 07.07.2010; опубл. 20.06.2012. 6 с.
9. Бледных В. В., Свечников П. Г. Крошение почвы корпусом отвального плуга // Вестник Челя- бинской государственной агроинженерной академии. 2013. Т. 65. С. 68‒73. EDN: RSCPQV
10. Маслов Г. Г. Конструктивные особенности нового чизельного комбинированного агрегата и расчет потребной мощности двигателя на его работу // Политематический сетевой электронный журнал Кубанского государственного аграрного университета. 2015. № 109. С. 195‒207. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/konstruktivnye-osobennosti-novogo-chizelnogo-kombinirovannogo-agregata-iraschet-potrebnoy-moschnosti-dvigatelya-na-ego-rabotu/viewer (дата обращения: 30.12.2022).
11. Шовкопляс А. В. Теоретическое обоснование формы рабочего органа // Инновации в сельском хозяйстве. 2015. № 4 (14). С. 90‒96. EDN: VJKDIN
12. Бледных В. В., Свечников П. Г., Трояновская И. П. Расчетная схема технологического процесса крошения почвы почвообрабатывающими рабочими органами // Тракторы и сельхозмашины. 2016. № 3. С. 22‒26. EDN: WYOOWX
13. Бартенев И. М. Ударное разрушение и активный оборот почвенного пласта при вспашке // Лесотехнический журнал. 2013. № 1 ( 9). С. 98‒110. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/udarnoe-razrushenie-i-aktivnyy-oborot-pochvennogo-plasta-pri-vspashke/viewer (дата обращения: 23.12.2022).
14. Джабборов Н. И., Сафаров М., Миракилов Дж. Разработка овалообразного рабочего органа и его параметров для поверхностной обработки почвы // Доклады Таджикской академии сельскохо- зяйственных наук. 2011. № 1 (27). С. 48‒52. EDN: RPCIQB
15. Шовкопляс А. В. Обоснование конструктивно-технологических параметров энергоэффективного ножа почвенной фрезы // Научный вестник государственного образовательного учреждения Луганской Народной Республики « Луганский национальный аграрный университет». 2020. № 8-3. С. 22‒26. EDN: NHWOLG
16. Результаты полевых исследований почвообрабатывающего орудия с эллипсовидными дисками / Ф. Ф. Яруллин [и др.]// Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2019. Т. 14. № 2 (53). С. 123‒127. https://doi.org/10.12737/article_5d3e17361cada0.88786874
17. Разработка комбинированного рабочего органа для послойной безотвальной обработки почвы / И. В. Божко [и др.] // Тракторы и сельхозмашины. 2016. № 8. С. 3‒6. EDN: XSNUWN
18. Санжаровская М. И. Что лучше раскрошит комок почвы // Инженерно-техническое обеспе- чение АПК. Реферативный журнал. 2009. № 1. С. 236. EDN: JXBSTJ
19. Старовойтов С. И., Старовойтова Н. П., Чемисов Н. Н. О крошении суглинистой почвы // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2014. № 3. С. 30‒34. EDN: SIWANX
20. Алдошин Н. В., Васильев А. С., Голубев В. В. Исследование пределов прочности почвы на сжатие и растяжение // Агроинженерия. 2020. № 3 (97). С. 27‒33. https://doi.org/10.26897/2687-1149-2020-3-27-33
21. Щиров В. Н., Пархоменко Г. Г. Проектирование рабочих органов для рыхления почвы с использованием деформации растяжения // Вестник АПК Ставрополья. 2016. № 3 ( 23). С. 57‒62. EDN: XCCEZD
22. Бартенев И. М. Выбор вида деформации и типа деформатора обработки сухих твердых почв // Лесотехнический журнал. 2018. № 3 ( 31). С. 162‒170. https://doi.org/10.12737/article_5b97a15e471834.37136442
23. Dzhabborov N., Dobrinov A., Sergeev A. Vibration Parameters and Indicators of a Dynamic Tillage Tool // IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science 937 (2021) 032048, AFE 2021. https://doi.org/10.1088/1755-1315/937/3/032048
24. Рабочий орган для рыхления почвы : патент 2755317 Российская Федерация / Джаббров Н. И., Добринов А. В. [и др.]. № 2021106319; заявл. 11.03.2021 ; опубл. 15.09.2021. 7 с.
25. Dzhabborov N. I., Dobrinov A. V., Sergeev A. V. The Basics for Choosing Energy-Efficient Working Tools of Tillage Machines // Nexo Revista Científica. 2022. Vol. 35, Núm. 02 P. 498‒516. https://doi.org/10.5377/nexo.v35i02.14626
26. Дьяков В. П. Зависимость сопротивления почвы от скорости сжатия // Техника в сельском хозяйстве. 2011. № 2. С. 9‒11. EDN: WNRQBP
