Агрофизические основы защиты черноземов от воздействия опорно-ходовой части сельскохозяйственных машин

• Автор: Цукуров, Алексей Михайлович
• Шифр специальности: 05.20.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1997
• Место защиты: Новочеркасск
• Количество страниц: 376 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ ПОСЛЕДСТВИЙ ВОЗДЕЙСТВИЯ

ХОДОВЫХ СИСТЕМ НА ПОЧВУ.

1.1 Уплотнение почвы и его влияние на урожайность сельскохозяйственных культур.

1.2 Мероприятия по устранению негативных последствий воздействия машин на почву.

2. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ ВОЗДЕЙСТВИЯ ШИНЫ НА ПОЧВУ .

2.1. Модели, используемые для исследования процесса уплотнения почв

2.2. Анализ существующих решений задачи о взаимодействии деформируемых пневматика и почвы.

2.3. Анализ результатов исследований деформации почвы.

2.4. Результаты исследований тяговосцепных свойств

системы шинапочва

2.5. О принципиальном несоответствии между существующими моделями и реальной системой машина почва
2.6. Действительный характер деформации почвы штампом.
2.7. Моделирование системы машина почва растение
ВЫВОДЫ.
ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
ГИПОТЕЗА.
3. ПОЧВЕННОЕ ПОЛУПРОСТРАНСТВО.
3.1. Свойства почвенного полупространства.
3.2. Условие существования полупространства.
3.3. Гидрофизическая, полидисперсная, гетерогенная модель локального объема почвенного полупространства.
3.4. Математическое описание полидисперсной
гетерогенной модели почвы
3.5. Соотношение плотности и прочности почвы.
4. ДЕФОРМАЦИЯ ПОЧВЫ ТЯЖЕЛЫМ ШТАМПОМ
4.1. Общая характеристика системы почваштамп
4.2. О детерминированном характере границы области деформации
4.3. Аналитическая форма переменной части порового
объема почвы.
4.4. Определение области радиальных и осевых
перемещений почвенной массы при сжатии.
4.4.1. Моделирование процесса погружения штампа
в почвенное полупространство
4.4.2. Факторы, определяющие глубину области сжатия почвы
4.4.3. Определение области деформаций для микроштампа
4.4.4. Коэффициент бокового давления и факторы
его определяющие
4.4.5. Методика расчета глубины погружения штампа в почву
4.4.6. Зависимость твердости почвы от размера
наконечника твердомера
4.4.7. Анализ теоретической зависимости размеров области деформации почвы от параметров деформатора.
4.4.8. Методика расчета глубины погружения штампа
по диаграмме внедрения наконечника
4.5. Уравнение деформации почвы с учетом формирования уплотненного конуса под штампом.
4.6. Зависимость глубины погружения штампа от площади контакта при наличии зоны максимальной плотности
4.6.1. Опытная проверка зависимости деформации от размера микроштампа при постоянном уровне удельного давления
4.7. Зависимость твердости почвы от размера микроштампа
при постоянной величине деформации.
4.7.1. Опытная проверка зависимости твердости почвы от размера микроштампа при постоянной величине глубины погружения
4.8. Физическая сущность процесса погружения тяжелого круга
в почвенное полупространство.
ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ
5. АНАЛИТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СИСТЕМЫ ПОЧВАШИНА.
5.1. Энергетический переход от жесткого штампа
к деформируемой шине.
5.2. Оптимизация размеров шины по уплотняющему воздействию на почву
5.3. Анализ влияния параметров колеса с шиной
на состояние почвы.
5.3.1. Анализ влияния удельного давления шины на показатели состояния почвы.
5.3.2. Анализ влияния ширины шины на состояние почвы.
5.3.3. Аналитический расчет оптимальной ширины шины
5.4. Оценка параллельной и последовательной установки колес
по воздействию на почву
5.4.1. Оценка воздействия на почву параллельной
установки колес
5.4.2. Приближенная оценка воздействия на почву последовательной установки колес
ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ.
6. КАЧЕНИЕ КОЛЕСА С ШИНОЙ.
6.1. Метод расчета сопротивления качению деформируемого
колеса по деформируемому основанию
6.2. Расчет сопротивления качению деформируемого колеса
по жесткому основанию.
6.3. Воздействие на почву шин с зацепами
6. 4. Работа шины в ведущем режиме
6.4.1. Работа в ведущем режиме шины без развитых зацепов
7. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ
МОБИЛЬНЫХ МАШИН С ПОЧВОЙ
7.1. Экологическая совместимость машины с почвой
7.2. Оценка степени совместимости с почвой современных тракторов.
7.3. Параметры машины, экологически безопасной для почв
7.4. Методика расчета параметров состояния почвы
после прохода машины
7.5. Методика расчета эксплуатационной массы трактора
по ограничению воздействия на почву.
7.6. Понятие о коэффициенте полезного действия системы
машина почва
8. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ.
8.1. Цели и задачи экспериментальных исследований.
8.1.1. Планирование эксперимента по проверке математической
модели погружения штампа в почву
8.2. Реализация плана эксперимента
8.3. Экспериментальные исследования уплотняющего воздействия пластинчатого движителя на почву.
8.3.1. Результаты испытаний колесного трактора, оборудованного движителем шагающего типа
8.4. Экспериментальные исследования движителярыхлителя игольчатого типа.
8.4.1. Теоретическая основа движителярыхлителя
8.4.2. Принцип действия движителярыхлителя
8.4.3. Испытания движителярыхлителя.
8.4.4. Анализ результатов опытной проверки
движителярыхлителя
8.5 Трактор экологической версии.
8.6. Экспериментальная проверка расчетного метода определения сопротивления качения колеса с шиной.
8.7. Экспериментальная проверка результатов расчета параметров состояния почвы по следам колес
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
ЛИТЕРАТУРА


Изменение жесткости шины за счет давления воздуха приводит к изменениям формы эпюры касательных напряжений. Повышение давления вызывает рост касательных напряжений, параллельных поперечной оси симметрии контактной зоны. Снижение давления воздуха приводит к увеличению отношения касательного напряжения к удельному давлению. Установление этой зависимости имеет важное практическое значение, так как она объясняет факт увеличения сцепных свойств колеса по мере снижения жесткости шины. В.И. Кнороз отмечает, что в грунте энергия затрачивается в основном на механическое трение между его отдельными частицами. Большое влияние на деформацию оказывает удельное давление в контакте. Из изложенного следует, что основным объектом исследования является шина, а основной целью повышение тяговосцепных свойств. Почва же, как основной элемент исследуемой системы, остается в роли пассивного фактора . Взаимодействие колеса даже с жесткой поверхностью, как отмечает профессор В. И. Кнороз, представляет собой сложный процесс и его точного аналитического описания не существует. Поэтому при решении практических задач, связанных с выполнением расчетов процесса качения, пользуются в основном эмпирическими формулами. Так как одним из объектов нашего исследования является система почва шина, то необходимо представить результат, полученный в работе степень зависимости сопротивления качению от конструктивного диаметра шины ослабляется по мере снижения жесткости сопротивление смятия почвогрунта и глубина следа могут быть независимыми от диаметра колеса. С нашей точки зрения связь между свободным радиусом шины и силой сопротивления качению по деформируемому основанию имеет место лишь в определенном диапазоне радиальной жесткости колеса. Определяющим является радиус кривизны передней дуги контакта. Именно она определяет координату центра тяжести эпюры контактного давления относительно реальной оси колеса. Полагая, что вертикальная составляющая равнодействующей реакции грунта проходит через центр тяжести эпюры давлений, можно утверждать, что положение и форма ее определяют плечо, на котором действует вертикальная реакция деформируемого основания. Глубокие и всесторонние исследования работы колеса при движении по сминаемому грунту, выполнены профессором Ульяновым. Ее особенностью служит то, что и кинематика и динамика колеса рассматриваются в совокупности с конкретными характеристиками поверхности, модуля общей деформации, влажности и связности. При теоретических исследованиях Ульянов принимает деформацию грунта линейной. Шина характеризуется размерами и зависимостью нормальной деформации от контактных давлений. Вид зависимости в зоне нагрузки и в зоне декомпрессии один и тот же линейный. В соответствии с полученными результатами исследований, установлена зависимость отношения деформации к ширине шины от грунтовых условий. Указанная зависимость имеет нелинейный характер и определяется только экспериментальным путем установлено, что с увеличением модуля деформации грунта отношение деформации к ширине шины уменьшается. Ульянов провел исследования зависимости прогиба шины от твердости грунта. Деформация шины по нормали к опорной поверхности прямо пропорциональна давлению воздуха. Характер зависимости сохраняется при любой прочности грунта. Ульянов теоретическим путем определил полную и остаточную глубину колеи с учетом упругих свойств грунта, а также величину момента и приведенного коэффициента сопротивления качению. Обобщая данные, представленные в работе 5, можно сделать вывод среднее контактное давление зависит от внутришинного и с увеличением последнего контактное увеличивается. Следует отметить, что при давлениях 0,. МПа среднее контактное давление на грунт имеет зависимость от внутришинного близкую к прямой. Если учесть, что шины сельскохозяйственных машин имеют давление воздуха, не превышающее 0,2 МПа, то следует считать, что зависимость средней величины контактного давления от давления воздуха как для рыхлых, так и для уплотненных грунтов имеет характер прямой.