Исследование распределения давления на лопатки ротационного рыхлителя почвы путем имитационного моделирования

Внедрение технологий минимальной обработки почвы требует поиска новых конструкций энергосберегающей техники. Применение ротационных разрыхлителей для поверхностной обработки почвы на глубину высева семян имеет ряд преимуществ в сравнении с традиционными орудиями как по энергоемкости; так и напряжению воздействия. (Цель исследования) Изучить характер распределения давления почвы на лопатки ротационного рыхлителя путем имитацион­ного нагружения. (Материалы и методы) Применялся имитационный метод моделирования нагружения лопаток ротаци­онного рыхлителя при взаимодействии с почвенной средой. Определялись величины нормального давления в разных точ­ках поверхности трения лопаток при их движении в круговом почвенном канале. Значения нормального давления уста­навливались косвенным методом по измерению величины износа в разных точках поверхности лопаток. Предварительно на поверхности трения носился легкоистираемый материал и измерялась интенсивность его истирания магнитоиндукци­онным методом. (Результаты и обсуждение) Траектория движения лезвия лопатки в почве описывается уравнением трахоиды. Процесс рыхления подобен «копанию» и разделяется на два периода - заглубления и выглубления лопатки с пе­ремещением части взрыхленной почвы на поверхность поля. Получены уравнение перемещения лопатки в зависимости от угла ее поворота от начала заглубления до выглубления и теоретическая зависимость характера нагружения лопатки в период перемещения. В результате имитационного нагружения лопаток измерялась интенсивность абразивного износа в разных точках поверхности трения и получены соответствующие уравнения регрессии; что позволяло судить о характере внешнего нагружения лопаток рыхлителя. (Выводы) Резание почвы при ее рыхлении ротационным рыхлителем проис­ходит тремя режущими кромками: нижним лезвием и двумя боковыми кромками лопатки рыхлителя; что характеризует особенность движения почвы по рабочей поверхности лопатки. При производстве рыхлителей следует предусматривать упрочнение нижней и боковых кромок лопаток для обеспечения необходимой износостойкости.

1. Власенко А.Н., Власенко Н.Г., Коротких Н.А. Перспективы технологии No-till в Сибири // Земледелие. 2014. N1. С.16-19. EDN: RXOOER.

2. Щиров В.Н., Пархоменко Г.Г. Проектирование рабочих органов для рыхления почвы с использованием деформаций растяжения // Вестник АПК Ставрополья. 2016. N3 (23). С. 57-62. EDN: XCCEZD.

3. Мяленко В.И. Парное моделирование трибологического процесса абразивного износа почворежущих деталей // Трение и излос. 2023. N4 (44) С. 369-376. DOI: 10.32864/0202-4977-2023-44-4-369-375.

4. Дидигер В.R, Годунова Е. В., Гаджиумаров Р.Г. Влияние технологии No-till на содержание питательных элементов в черноземе обыкновенном Центрального Предкавказья // Земледелие. 2023. N6. С. 6-9. DOI: 10.24412/0044-3913-2023-6-6-9.

5. Amin M., Khan M.J., Jan M.T. et al. Effect of different tillage practices on soil physical properties under wheat in semi-arid environment. Soil and Environment. 2014. Vol. 33. Iss. 1. 33-37.

6. Mairghanya M., Yahyaa A., Adamb N.M. et al. Rotary tillage effects on some selected physical properties of fine textured soil in wetland rice cultivation in Malaysia. Soil and Tillage Research. 2019. Vol. 194. DOI: 10.1016/j.still.2019.104318.

7. Булгриев Г.Г., Пикмуллин Г.В., Галиев И.Г. и др. Обоснование формы и определение конструктивных параметров ротационного рыхлителя почвы // Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2018. Т. 13. N3 (50). С. 73-76. DOI: 10.12737/article_5bcf57b1d90178.85890011.

8. Сокол Н.А., Гультяев В.В. Результаты экспериментальных исследований ротационного рыхлителя почвы // Вестник Донского государственного технического университета. 2008. N1 (36). С. 96-100.

9. Булгариев Г.Г., Пикмулим Г.В. Галиев И Г. Обоснование формы и определение конструктивных парамет­ров ротационного рыхлителя почвы // Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2018. N3 (50). С. 73-76. DOI: 10.12737/article_5bcf57b1d90178.85890011.

10. Мяленко В.И. Карта абразивного износа поверхности трения почворежущей детали // Трение и износ. 2020. N1 (41). C. 128-132. EDN: CQUHEO.

11. Napiorkowski J., Lemecha M., Konat L. Forecasting the wear of operating parts in an abrasive soil mass using the Holm-Archard Model. Materials. 2019. 12(13). 2180. DOI:10.3390/ma12132180.

12. Скиркус Р., Янкаускас В., Гайдис Р. Моделирование рабочих контактных нагрузок почвообрабатывающего элемента // Трение и износ. 2016. Т. 37. N4. С. 510-515. EDN: WMDXRH.

13. Григорьев П.А., Сладкова Л.А. Модель изнашивания рабочих органов землеройных машин при взаимодействии с грунтовым массивом // Трение и износ. 2022. Т. 43. N4. C. 397-404. DOI: 10.32864/0202-4977-2022-43-4-397-404.

14. Bedolla P.O., Vorlaufer G., Rechberger C. et al. Combined experimental and numerical simulation of abrasive wear and its application to a tillage machine component. Tribo­logy International. 2018. Vol. 127. 122-128. DOI: 10.1016/j.triboint.2018.03.019.