АНАЛІТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ РУХУ СТРУКТУРНОГО АГРЕГАТУ ҐРУНТУ РОБОЧОЮ ПОВЕРХНЕЮ ГЛИБОКОРОЗПУШУВАЧА

Андрій Віталійович Дворник

doi:10.32845/msnau.2022.4.4

Андрій Віталійович Дворник https://orcid.org/0000-0001-8242-4250

DOI: https://doi.org/10.32845/msnau.2022.4.4

Ключові слова: структурний агрегат ґрунту, глибокорозпушувач, робоча поверхня, рух по поверхні

Анотація

Визначено умови руху структурного агрегату ґрунту, що визначає границю між двома режимами роботи глибокорозпушувача. Якщо швидкість руху ґрунту по поверхні глибокорозпушувача на рівні глибини обробітку менше нуля, то глибокорозпушувач працює в режимі розпушування. Кут між дотичною до напрямної у початку координат та горизонталлю – кут підйому α0 вибирається так, щоб пластичні деформації не потрапляли у дно борозни і не ущільнювали її. При цьому математична модель обробітку ґрунту складена з урахуванням допущень: рух робочого органу є поступальним, коли всі точки глибокорозпушувача мають тотожні швидкості і прискорення; глибокорозпушувач рухається з деякою середньою усталеною швидкістю, тобто в першому наближенні рівномірно; згідно експериментальних досліджень співударяння ґрунтових мас з робочою поверхнею глибокорозпушувача під час обробітку є непружними з нехтовно малим коефіцієнтом відновлення; лівосторонню систему координат, пов’язану з серединою робочого леза глибокорозпушувача, відносно якої досліджується рух ґрунту і яка поступально і рівномірно рухається разом з машинно-тракторним агрегатом під час усталеного процесу смугового обробітку, вважаємо інерційною системою відліку з високим ступенем точності; сили взаємодії окремого структурного агрегату ґрунту, рух якого досліджується, з іншими структурними агрегатами ґрунту потоку ґрунту вважаються у першому наближенні зрівноваженими, а тому не враховуються. В статті обґрунтовано, що рух структурного агрегату ґрунту не залежить від рушійних сил енергетичного засобу, а переходить у самостійний рух під дією сили ваги, сили реакції поверхні з врахуванням сили тертя структурного агрегату ґрунту по металевій поверхні, які заважають вільному руху. Для визначення величини швидкості в залежності від кута установки леза до горизонту скористались загальновідомим рівнянням рівноваги структурного агрегату ґрунту на поверхні глибокорозпушувача. Автором складено систему нелінійних диференціальних рівнянь другого порядку, яка відображає рух структурного агрегату ґрунту вздовж параболічної циліндричної поверхні глибокорозпушувача. Враховуючи, що нормальна складова реакції перпендикулярна до осі Oy , зроблено висновок, що всі прикладені сили розміщені в центральній площині симетрії глибокорозпушувачу, а тому вектори швидкості і прискорення структурного агрегату ґрунту не проектуються на вісь Oy.

Посилання

1. Brown, R. & Richards, A. (2018). Engineering principles of agricultural machinery. ASABE, 84(2): 1120–1132.
2. Celik, A. (2013). Strip tillage width effects on sunflower seed emergence and yield. Soil and Tillage Research, 131: 20–27. https://doi.org/10.1016/j.still.2013.03.004.
3. Charmen, W. C., Moxey, A. P. & Towers, W. (2015). Mitigating arable soil compaction: are view and analysis of available cost and benefit data. Soil and Tillage Research, 146: 10–25.
4. Foley, K. M., Shock, C. C., Norberg, O. S. & Welch, T. K. (2012). Making strip tillage work for you: a grower’s guide, Oregon State University, Department of Crop and Soil Science Ext. CrS: 140.
5. Golub, G. & Dvornyk, A. (2020). Research of indicators strip tillage. TEKA. Quarterly journal of agri-food industry, 20(2): 83–90.
6. Hossain, M. S., Gathala, M. K., Tiwari, T. P. & Hossain, M. S. (2014). Strip tillage seeding technique: a better option for utilizing residual soil moisture in rain fed moisture stress environments of North-West Bangladesh. International Journal of Recent Development in Engineering and Technology, 2(4 April): 132–136.
7. Hrynkiv, A., Rogovskii, I., Aulin, V., Lysenko, S., Titova, L., Zagurskіy, O. & Kolosok, I. (2020). Development of a system for determining the informativeness of the diagnosing parameters of the cylinder-piston group of the diesel engines in operation. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3(105): 19–29. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.206073.
8. Lekavičienėa, K., Šarauskisa, E, Naujokienėa, V., Buragienėa, S. & Kriaučiūnienė, Z. (2019). The effect of the strip tillage machine parameters on the traction force, diesel consumption and CO2 emissions. Soil and Tillage Research, 192: 95–102.
9. Nazarenko, I., Dedov, O., Bernyk, I., Rogovskii, I., Bondarenko, A., Zapryvoda, A. & Titova, L. (2020). Study of stability of modes and parameters of motion of vibrating machines for technological purpose. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6(7–108): 71–79. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.217747.
10. Nazarenko, I., Mishchuk, Y., Mishchuk, D., Ruchynskyi, M., Rogovskii, I., Mikhailova, L., Titova, L., Berezovyi, M. & Shatrov, R. (2021). Determiantion of energy characteristics of material destruction in the crushing chamber of the vibration crusher. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4(7(112)): 41–49. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.239292.
11. Pöhlitza, J., Rücknagela, J., Koblenza, B., Schlüterb, S., Vogelb, Hans-Jörg & Olaf, C. (2018). Computed tomography and soil physical measurements of compaction behaviour under strip tillage, mulch tillage and no tillage. Soil and Tillage Research, 175: 205–216. https://doi.org/10.1016/j.still.2017.09.007.
12. Rogovskii, I. L. (2019). Systemic approach to justification of standards of restoration of agricultural machinery. Machinery & Energetics. Journal of Rural Production Research. Kyiv. Ukraine, 10(3): 181–187. https://doi.org/10.31548/machenergy2019.03.181.
13. Rogovskii, I. L., Titova, L. L., Gumenyuk, Yu. O. & Nadtochiy, O. V. (2021). Technological effectiveness of formation of planting furrow by working body of passive type of orchard planting machine. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 839: 052055. https://doi.org/10.1088/1755-1315/839/5/052055.
14. Rogovskii, I., Titova, L., Sivak, I., Berezova, L. & Vyhovskyi, A. (2022). Technological effectiveness of tillage unit with working bodies of parquet type in technologies of cultivation of grain crops. Engineering for Rural Development, 21: 884–890. https://doi.org/10.22616/ERDev.2022.21.TF279.
15. Rogovskii, I. L., Titova, L. L., Trokhaniak, V. I., Haponenko, O. I., Ohiienko, M. M. & Kulik, V. P. (2020). Engineering management of tillage equipment with concave disk spring shanks. INMATEH. Agricultural Engineering, 60(1): 45–52. https://doi.org/10.35633/ inmateh-60-05.
16. Rogovskii, I., Titova, L., Novitskii, A. & Rebenko, V. (2019). Research of vibroacoustic diagnostics of fuel system of engines of combine harvesters. Engineering for Rural Development, 18: 291–298. https://doi.org/10.22616/ERDev2019.18. N451.
17. Romaniuk, W., Polishchuk, V., Marczuk, A., Titova, L., Rogovskii, I. & Borek, K. (2018). Impact of sediment formed in biogas production on productivity of crops and ecologic character of production of onion for chives. Agricultural Engineering, 22(1): 105–125. https://doi.org/10.1515/agriceng-2018-0010.
18. Vaitauskienėa, K, Šarauskisa, E., Kęstutis, Romaneckasb & Jasinskas, A. (2017). Design, development and field evaluation of row-cleaners for strip tillage in conservation farming. Soil and Tillage Research, 174: 139–146.
19. Yinyana, S., Sunb, X., Xiaochanc, W., Zhichaoa, H., Newmanb, D. & Weimin, D. (2019). Numerical simulation and field tests of minimum-tillage planter with straw smashing and strip laying based on EDEM software. Computers and Electronics in Agriculture, 166: 105021.
20. Yousif, A. L., Dahab, H. M. & El-Ramlawi, R. H. (2013). Crop-machinery management system for field operations and farm machinery selection. Journal of Agricultural Biotechnology and Sustainable Development, 5: 84–90.