Совершенствование лемешно-отвальной поверхности корпуса плуга на основе моделирования технологического процесса вспашки

• Автор: Фархутдинов, Ильдар Мавлиярович
• Шифр специальности: 05.20.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 176 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1 Физико-технологические свойства почвы
1.2 Классификация и сравнительный анализ лемешных плугов
1.3 Методы проектирование лемешно-отвальных поверхностей (ЛОП) корпусов лемешных плугов
1.4 Технологические предпосылки развития конструкций рабочих органов плугов
1.5 Анализ моделей почвенной среды
2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ КОРПУСА ПЛУГА С ПОЧВОЙ
2.1 Напряженно-деформированное состояние почвы
2.2 Уравнение динамики почвенной среды
2.3 Постановка начальных и граничных условий функционирования модели
2.4 Проектирование лемешно-отвальной поверхности
Выводы по главе
3 МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1 Методика определения условий проведения исследований
3.2 Методика проведения лабораторных исследований по определению реологических характеристик почв
3.3 Методика сканирования ЛОП корпусов плугов, создание ЗБ моделей
3.4 Методика проведения лабораторных исследований
3.5 Методика проведения лабораторно-полевых опытов
3.6 Методика проведения производственных испытаний
Выводы по главе
4. РЕЗУЛЬТАТЫ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ОБОСНОВАНИЮ КОНСТРУКТИВНОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ КОРПУСА ПЛУГА
4.1 Результаты экспериментов по определению реологических свойств почв
4.2 Проверка адекватности модели
4.3 Обоснование соответствия физических свойств почвы и среды
4.4 Результаты теоретических исследований по обоснованию конструктивно-технологических параметров корпуса плуга
4.5 Обоснование геометрических параметров корпуса плуга
4.6 Результаты полевых экспериментов по определению энергетических и качественных показателей корпуса плуга
Выводы по главе
5. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВНЕДРЕНИЯ УСОВЕРШЕНСТВОВАННОГО ЛЕМЕШНОГО ПЛУГА В ПРОИЗВОДСТВО
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Определяющее значение в системе механической обработки почв принадлежит основной обработке. Именно основная обработка в наибольшей степени определяет характер протекания физико-биологических процессов в
почве.
От качества выполнения технологического процесса основной обработки почвы во многом зависят физико-биологические и химические процессы, протекающие в пахотном и подпахотном горизонтах, количество последующих проходов орудий по полю, качество размещения семян в почве и т.д., что в конечном итоге сказывается на урожайности возделываемых культур.
Исследования, проведённые учёными БГАУ показывают, что при применении отвальной обработки, при возделывании сахарной свеклы, урожайность, по сравнению, например с обработкой глубокорыхлителями, выше в среднем на 10%, а себестоимость ниже на 20%. Кроме того, при отвальной вспашке существенно снижается пораженность заболеваниями
всходов [136].
Однако при вспашке почвы плугами общего назначения даже в период ее физической спелости в среднем только 20% поля соответствует агротехническим требованиям по степени крошения [93]. За счет того, что в процессе вспашки преобладающим видом деформации пласта является сжатие, после прохода орудия на поле образуются комки, плотность которых в некоторой степени даже превышает объемный вес почвы до обработки.
Решение данных проблем требует детального изучения процесса воздействия рабочих органов на почву, раскрытия внутренних процессов деформации, перемещения почвенных элементов и исследования влияния конструктивных параметров на качество обработки. При этом необходимо иметь в виду, что вспашка является самой энергоемкой операцией в растениеводстве, на ее осуществление приходится около 40 % энергозатрат по подготовке почвы [7, 94].

2. Моделирование процесса взаимодействия корпуса плуга с почвой
2.1 Напряженно-деформированное состояние почвы
В общем случае обработка почвы означает, что на почву действует сила с поверхности рабочего органа почвообрабатывающей машины. При воздействии рабочих органов и ходовых систем на почву происходит сближение или удаление частиц друг от друга, обусловленное силовым взаимодействием между ними. Для описания этого взаимодействия вводится силовая характеристика, называемая напряжением.
Определение напряжений в почвенном массиве имеет особо важное значение для оценки тягово-сцепных и агротехнических свойств проходимости, деформаций почвы и глубины колеи, износа рабочих органов и выявления закономерностей изменения структурного состава почвы [86].
Рассмотрим процесс взаимодействия рабочего органа почвообрабатывающей машины с почвенной средой. При обработке почвы со стороны рабочего органа на почву действует определенные силы: силы тяжести, инерции, адгезии, давления, силы внутреннего трения, сцепления. В динамике сплошных сред эти силы разделяют на два класса: объемные (массовые) и поверхностные. Под объемными силами понимаются силы, действующие на элементы объема, как, например, силы тяжести, инерции. К поверхностным относятся силы, которые при принятом в механике сплошных сред макроскопическом подходе действуют на элементы поверхности, ограничивающей объем, как, например, силы давления, силы внутреннего трения, адгезии и сцепления[86].
Следует отметить, что эта классификация сил условна, так как механика Ньютона знает лишь силы, приложенные к массам, т.е. только объемные силы. Но при допущении, когда частицы, на которых сосредоточено действие сил. расположены в столь тонком слое, что можно без большой погрешности свести этот слой к «некоторой поверхности», можно считать, что силы действуют на элементы этой поверхности.