Исследование предельного пути движения слоя почвы по отвалу плуга

Внедрение: 2019 г.

Целью данной работы [1] было исследование предельной траектории движения почвенного слоя по линейным поверхностям отвала и его влияние на динамическую составляющую тягового сопротивления плуга.

В работе были проведены полевые экспериментальные исследования для оценки и сравнения продольных составляющих силы сопротивления во время вспашки с использованием отвала, изготовленного с улучшенной конструкцией в соответствии с результатами теоретического исследования, и стандартного культурального отвала. Испытания проводились на колесном тракторе «Беларусь» ЮМЗ‑6КЛ, оснащенном специально спроектированной и изготовленной опытной установкой, позволяющей исследовать в реальных условиях вспашки одиночной борозды, оборудованной стандартным культуральным отвалом модели ПЛН 3‑35 и культурным отвалом, геометрическая поверхность которого определена по результатам исследований (рисунок 1).

Рисунок 1. Опытная установка на колесном тракторе.

На рисунке 2 показана экспериментальная установка с движущейся рамой, к которой прикреплен корпус плуга. Подвижная рама оснащена тремя датчиками нагрузки Keli DEF‑A‑2T для оценки прочности по трём взаимно ортогональным плоскостям, в том числе в продольном направлении. Скорость трактора регистрировалась через VBOX GPS-приемник с частотой обновления 10 Гц. Тензодатчики и GPS-приемник были подключены к портативному компьютеру посредством модуля E14‑140‑M.

Рисунок 2. Подвижная рама экспериментальной установки, оснащенная датчиками нагрузки для оценки прочности по трем взаимно ортогональным плоскостям.

Испытания проводились с учетом обоих вышеупомянутых отвалов в одинаковых условиях, на одном поле, то есть с одинаковыми физико-механическими характеристиками (тип почвы, влажность почвы, твердость почвы и т. д.) В теоретическом расчёте, в частности, авторами рассматривалось движение почвы по внутренней цилиндрической поверхности отвала (рисунок 3).

Рисунок 3. Разложение вектора кривизны и сил, действующих на элемент слоя в точке A траектории его движения со скоростью V.

В соответствии с результатами теоретического исследования был разработан «улучшенный отвал» с подобранными параметрами таким образом, чтобы уменьшить угол наклона геодезической линии, не ухудшая качество процесса вспашки (рисунок 4). 

Рисунок 4. «Улучшенный отвал».

На примере цилиндроидной поверхности отвала авторами показано, как изменяется динамическая составляющая сопротивления в зависимости от конструктивных параметров отвала и направления прихода слоя почвы на лемех. В результате экспериментального исследования было достигнуто снижение продольной составляющей тяги на корпусе плуга, оборудованном отвалом улучшенной конструкции, выполненной по результатам теоретических исследований. Это уменьшение было получено за счет снижения силы трения из-за динамической составляющей сил сопротивления.

Разработчики:
Volodymyr Bulgakov, Serhiy Pylypaka – National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine, Kyiv, Ukraine;
Simone Pascuzzi – University of Bari Aldo Moro, Bari,Italy;
Valerii Adamchuk - National Scientific Centre “Institute for Agricultural Engineering and Electrification”, Glevaha, Ukraine;
Semjons Ivanovs – Latvia University of Agriculture, Ulbroka, Latvia.

Источник:

V. Bulgakov, S. Pascuzzi, V. Adamchuk et al. A theoretical study of the limit path of the movement of a layer of soil along the plough mouldboard / Soil and Tillage Research, -- Vol. 195, 2019, -- ISSN 0167-1987, https://doi.org/10.1016/j.still.2019.104406.

Разработчик: Исследователи из университетов Украины, Италии, Латвии