CC BY
13
_ISSN 2713-2641_Ar|^KoHH>K-eHepH;i_№ 3(104) 2020_
of the Russian Federation. (ed. V.D. Popov)]. Saint 9. Normativno-spravochnye materialy po Petersburg: N-W CIRPFM. 2015:184. (In Russian) planirovaniyu mekhanizirovannykh rabot v sel'-
7. Valge A.M. Ispol'zovanie sistem Excel i skokhozyaistvennom proizvodstve. Sbornik. Mathcad pri provedenii issledovanij po [Normative reference materials for planning the mekhanizatsii sel'skokhozyajstvennogo mechanized work in agricultural production. proizvodstva (Metodicheskoe posobie) Collected book]. Moscow: Rosinformagrotekh Publ. [Application of Excel and Mathcad in research 2008: 316 (In Russian)
related to mechanisation of agricultural 10. Tipovye normy vyrabotki i raskhoda topliva na production/ Guidance manual]. SPb.: GNUmekhanizirovannye raboty v sel'skom khozyaistve. T.2 SZNIIMESKH Rossel'khozakademii, 2013: 200. [Typical rates of production and fuel consumption for
8. Amiama C., Pereira J.M., Castro A., Bueno J.mechanized operations in agriculture]. Modelling corn silage harvest logistics for a costMoscow:Agropromizdat Publ. 1990: 350 (In Russian) optimization approach. Computers and Electronics
in Agriculture. 2015.118: 56-65.
УДК 631.316.2 Б01 10.24411/0131-5226-2020-10253
КЛАССИФИКАЦИЯ УСЛОВИЙ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЦИОНАЛЬНЫХ КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩЕГО РАБОЧЕГО ОРГАНА
Джабборов Н.И., д-р техн. наук Сергеев А.В., канд. техн. наук
Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства (ИАЭП) -филиал ФГБНУ ФНАЦ ВИМ, Санкт-Петербург, Россия
Классификация условий функционирования почвообрабатывающих рабочих органов и обоснование рациональных конструктивных их параметров является актуальной задачей, которая позволяет разработать энергоэффективные почвообрабатывающие агрегаты. Целью исследований является классификация условий функционирования почвообрабатывающих рабочих органов и обоснование рациональных конструктивных параметров экспериментального образца динамичного почвообрабатывающего рабочего органа. Объектом исследований является экспериментальный образец динамичного почвообрабатывающего рабочего органа с энергонакопительно-передающим устройством. Предметом исследований является классификация условий функционирования почвообрабатывающих рабочих органов по технологическому принципу с учетом твердости почвы и ее среднеквадратического отклонения по длине гона, глубины ее обработки, а также скорости движения почвообрабатывающих агрегатов. Научную новизну работы представляет предложенная классификация условий функционирования почвообрабатывающих рабочих органов и ее применение при обосновании их рациональных параметров. В статье приведены конструктивные особенности динамичных рабочих органов, придающие им свойства динамичности, классификация условий их работы по технологическому принципу, назначение энергонакопительно-передающего устройства. Установлены рациональные конструктивные параметры разрабатываемых динамичных почвообрабатывающих рабочих органов: максимальная глубина обработки 15 см, ширина обрабатываемой поверхности одним рабочим органом 0,330 м, предел рабочих скоростей 2,0-3,3 м/с, высота стойки 0,6 м. Основные параметры энергонакопительно-передающего устройства: максимальная амплитуда колебаний - 50 мм, жесткость - 46,0 Н/мм, диаметр прутка - 9,0 мм.
Ключевые слова: обработка почвы, почвообрабатывающий рабочий орган, конструктивные параметры, скорость перемещения, твердость почвы
Для цитирования: Джабборов Н.И.,Сергеев А.В. Классификация условий функционирования и определение рациональных конструктивных параметров почвообрабатывающего рабочего органа // АгроЭкоИнженерия. 2020. №3(104). С.48-58
CLASSIFICATION OF OPERATING CONDITIONS OF A TILLAGE TOOL AND DETERMINING ITS
RATIONAL DESIGN PARAMETERS.
N.I. Dzhabborov, DSc (Engineering), A.V. Sergeev, Cand. Sc. (Engineering)
Institute for Engineering and Environmental Problems in Agricultural Production (IEEP) - branch of FSAC VIM, Saint Petersburg, Russia
Classification of operating conditions of tillage tools and substantiation of their rational design parameters is an urgent task that allows the development of energy-efficient tillage implements. The aim of research was to fulfil this task for an experimental dynamic tillage tool. The research object was an experimental dynamic tillage tool equipped with the energy storing and transmitting device. The research subject was the classification of operating conditions of tillage tools by the technological principle with due account for the soil hardness and its mean square deviation along the furrow length, the tillage depth and the travel speed of the tillage implements. The research novelty is manifested in the suggested classification of operating conditions of tillage tools and its application in substantiation of their rational parameters. The paper describes the design features of dynamic tillage tools, which provide them with the dynamic properties; classification of their operating conditions by the technological principle, and the purpose of the energy storing and transmitting device. The following rational design parameters of the considered tillage tools were established in the study: maximum tillage depth of 15 cm, tillage width per tool of 0.330 m, the working speed limit of 2.0-3.3 m/s, and the tine height of 0.6 m. The main parameters of the energy storing and transmitting device were found as follows: maximum vibration amplitude of 50 mm, rigidness of 46.0 N/mm, and the rod diameter of 9.0 mm.
Key words: soil tillage, tillage tool, structural parameters, travel speed, soil hardness
For citation: Dzhabborov N.I., Sergeev A.V. Classification of operating conditions of a tillage tool and determining its rational design parameters. AgroEcoEngineering. 2020. No. 3(104): 48-58 (In Russian)
Введение Например, разработана лапа культиватора
Классификация условий функционирования [1], обеспечивающая повышение качества
почвообрабатывающих рабочих органов и обработки почвы и уменьшения тягового
обоснование рациональных конструктивных их сопротивления. Поставленная задача достигнута
параметров является актуальной задачей, тем, что лапа культиватора, содержащая
которая позволяет разработать держатель, два крыла с лезвиями и носовую
энергоэффективные почвообрабатывающие часть, снабжена рыхлителем, выполненным в
агрегаты. виде пластины с эллиптической кривизной в
Учеными и специалистами в настоящее верхней части, заостренной кромкой от носка
время разрабатываются инновационные рабочие лапы культиватора до держателя, задней частью,
органы и машины, позволяющие повысить копирующей форму накладки и держателя, и
энергетическую эффективность технологии прямым основанием, вставленным в пазы
обработки почвы. накладки, размещенной в центральной части
лапы и жестко прикрепленной к держателю, при этом ширина накладки, по крайней мере, не меньше половины ширины крыла лапы, высота рыхлителя на уровне его максимальной кривизны вдвое меньше длины его основания, угол наклона крыльев лапы по отношению к горизонтальной поверхности составляет 2-4о.
Для повышения прочности лемеха в зоне соприкосновения верхней части долота с остовом лемеха авторы работы [2] предлагают накладное долото с упрочненным лезвием и боковыми гранями, перекрывающее носовую часть. При этом отношение длины лезвия остова к длине лезвия долота должно быть 7,5-8,2.
В работе [3] дана оценка природно-производственных факторов на формирование параметров и показателей использования почвообрабатывающих агрегатов. Установлены рациональные диапазоны рабочих скоростей с последующим установлением соотношений показателей эффективности технологий и эксплуатационных показателей агрегатов на операциях почвообработки разных групп.
Авторы статьи [4] на основе теоретических и экспериментальных исследований разработали математическую зависимость между плотностью сложения, твердостью, а также влажностью почвы. В данной работе авторами представлена информационная модель почвенного состояния, формируемого при работе
почвообрабатывающих агрегатов. Проведен статистический анализ входных и выходных случайных в вероятностно-статистическом смысле процессов принятой модели почвенного состояния для дерново-подзолистой
легкосуглинистой почвы. Получены оценки взаимных корреляционных функций по каналам связи «твердость-плотность» и «влажность-плотность». Приведены математические модели почвенного состояния по результатам эксперимента в виде линейных уравнений регрессии для следующих горизонтов: 0-10 см, 10-20 см и 20-30 см. Полученные авторами работы [4] регрессионные модели позволяют прогнозировать плотность сложения по материалам эмпирических измерений твердости и влажности почвы. Данные модели могут быть использованы для создания устройств оперативного контроля параметров почвенного
состояния при функционировании
почвообрабатывающих агрегатов в системах точного земледелия.
Для оптимизации работы машинно-тракторных агрегатов (МТА) авторы статьи [5] предлагают разработать комбинированную почвообрабатывающую машину с активными (ротор, имеющий привод от ВОМ трактора) и пассивными рабочими органами
(почвоуглубители, располагающиеся впереди ротора по ходу движения агрегата. В качестве задачи теоретических исследований выбран поиск роста производительности МТА на основной обработке почвы, снижение техногенного воздействия на почву, энергетических затрат на единицу производительности. Взаимодействие рабочих органов почвообрабатывающих машин характеризуется их тяговым сопротивлением, которое растет по мере увеличения рабочей скорости агрегата в соответствии с формулой В.П. Горячкина [5].
На основе исследований авторами работы [6] разработана структурная схема экспериментальных исследований системы адаптации почвообрабатывающих агрегатов на базе колесных 4К4б тракторов «Кировец» к природно-производственным условиям. Ими также обоснованы методы и содержание лабораторно-стендовых, полевых и
эксплуатационно- технологических испытаний.
В статье [7] авторами представлен методологический подход к рациональному выбору оптимальной рабочей ширины захвата на примере комбинированного
почвообрабатывающе-посевного агрегата с помощью оригинального программного обеспечения. Для выбора оптимальной рабочей ширины захвата комбинированного агрегата в качестве исходных данных выбраны: марка (тип) трактора (энергетического средства), удельная стоимость машинно-тракторного агрегата в сопоставимых ценах, время производственной эксплуатации машинно-тракторного агрегата для выполнения технологической операции на заданной рабочей скорости с четким соблюдением агротехнических требований, как к самой технологической операции, так и, непосредственно, к сельскохозяйственной
_ISSN 2713-2641
машине. Разработаны математические зависимости для определения и дальнейшего анализа энерготехнологических параметров комбинированных почвообрабатывающее -
посевных агрегатов с динамичными рабочими органами.
Предложена схема многофункционального почвообрабатывающего агрегата [8] со сменными рабочими органами в виде плоскорежущих лап шириной захвата 760 мм для основной обработки почвы на глубину до 25 см или стрельчатых культиваторных лап шириной захвата 330 мм для поверхностной обработки почвы на глубину до 12 см, а также секции сферических дисков диаметром 450 мм. Проведены теоретические исследования по изучению устойчивости движения
многофункционального почвообрабатывающего агрегата в продольно-вертикальной плоскости при выполнении основной и поверхностной обработки почвы. Получены дифференциальные уравнения, достаточно полно описывающие движение машинно-тракторного агрегата с учётом его конструктивных параметров, расположения рабочих органов, настройки элементов навесной системы трактора, возмущений, возникающих от неровностей поверхности поля и неравномерностей тягового сопротивления рабочих органов [8].
Проведены многочисленные исследования относительно оценке и классификации условий труда по уровню шума анализу предельно
допустимых значений уровня звука в
отечественных и зарубежных нормативах [9],
автоматизации процессов измерения и фиксации
сведений о температуры в базу данных, получение данных из страничек сайтов Интернет серверов, разработки программно-
измерительного комплекса по регистрации и хранению температуры, учета топливо-смазочных материалов, а также комплексной автоматизации производственной деятельности автотранспортного предприятия [10].
Установлены рациональные значения конструктивных параметров, такие как максимальная высота вспушенного слоя почвы, минимальная высота стойки динамичного почвообрабатывающего рабочего органа от опорной поверхности до нижней плоскости
№ 3(104) 2020_
рамы, угол крошения и межследия рабочих органов, а также другие параметры[11].
Разработан и изготовлен
экспериментальный образец динамичного почвообрабатывающего рабочего органа, наделенного свойствами динамичности, которая легко адаптируется к почвенным условиям [12].
В научных трудах авторов настоящей работы, в частности [13, 14] опубликованные в 2017-2020 гг., приведен краткий анализ исследований по повышению эффективности технологии обработки почвы, показатели эксплуатационных качеств
почвообрабатывающих агрегатов, степени влияния динамичного почвообрабатывающего рабочего органа с изменяемой геометрией на тяговое сопротивление и меру его рассеяния. Также изложено краткое описание разработанных динамичных
почвообрабатывающих рабочих органов. Разработаны модели функционирования, установлены вероятностно-статистические
характеристики тягового сопротивления и других показателей оценки эффективности почвообрабатывающих рабочих органов с упругими элементами.
В целом, анализ исследований показывает, что отсутствует чёткая классификация условий функционирования почвообрабатывающих
рабочих органов и машин по технологическому принципу с учетом твердости почвы и ее среднеквадратического отклонения по длине гона, глубины ее обработки, а также скорости движения и других энергетических параметров почвообрабатывающих агрегатов.
Классификация условий функционирования должна обеспечить оптимальное проектирование энергоэффективных почвообрабатывающих рабочих органов и машин для различных зон их применения.
Материалы и методы
Целью исследований является
классификация условий функционирования почвообрабатывающих рабочих органов и обоснование рациональных конструктивных параметров экспериментального образца динамичного почвообрабатывающего рабочего органа с энергонакопительно-передающим устройством.
Агро ЭкоИнженерия
При проведении исследований применялись методы математического моделирования технологических процессов, анализ и обобщение экспериментальных данных. Использованы выявленные закономерности изменения физических процессов взаимодействия почвы с почвообрабатывающими рабочими органами.
Результаты и обсуждение
При предпосевной обработке почвы и уходе за парами в результате взаимодействия рабочего органа с почвой происходит рыхление почвы и уничтожение сорных растений. Среди полольных рабочих органов наибольшее распространение нашли стрельчатые лапы. Для обеспечения связи рабочего органа с рамой машины (орудия) применяются различные варианты стоек, в том числе с применением упругих элементов. Такой тип крепления предполагается применить в разработанном экспериментальном образце динамичного почвообрабатывающего рабочего органа.
При выборе начального приближения динамических параметров упругих элементов необходимо обеспечить качественные показатели технологической операции обработки почвы. Среди таких показателей можно спрогнозировать отклонение средней глубины обработки от установленной, которое не должно превышать 10%, согласно Правилам производства механизированных работ, и изменение ширины захвата динамичным рабочим органом, которое ограничивается конструктивно.
Качественные показатели зависят от максимальной нагрузки возможной по условиям работы и от жесткости упругого элемента. Величина максимальной нагрузки характерная для полевых культиваторов составляет для легкого класса 0,5 кН, среднего 1,45 кН и тяжелого 3,10 кН [3, 6, 14].
Необходимость начального приближения динамических параметров упругого элемента
вызывается тем, что для моделирования системы используется математическая модель,
включающая в себя эмпирические блоки, параметры которых определяются
экспериментально. Для проведения
экспериментов по идентификации параметров модели необходимо иметь
натурные упругие элементы - прототипы, параметры которых определены при первом приближении.
Основным параметром упругого элемента динамичного рабочего органа является жесткость. Для определения начального приближенного параметра жесткости упругого элемента необходимо определить силы, действующие на него и оценить их по величине математического ожидания (или средней величины) с учетом возможных максимальных значений.
Определив характер и величину нагрузки на упругий элемент, возможно, провести расчеты конструктивных параметров упругого элемента, обеспечивающего выполнение технологического процесса с минимально необходимыми параметрами качества.
В дальнейшем использование разработанной математической модели и результатов экспериментальных исследований прототипа позволит осуществить оптимизацию параметров упругого элемента. При расчете конструктивных параметров упругого элемента определяющих его жесткость, на этапе разработки прототипа динамичного рабочего органа (ДРО) необходимо исходить из максимальной нагрузки для условий, в которых он будет использоваться.
Рассмотрим основные факторы,
характеризующие условия функционирования почвообрабатывающих рабочих органов для поверхностной обработки, определяющие конструктивную схему и основные конструктивные параметры динамичного рабочего органа с энергонакопительно-передающим устройством (ЭНПУ).
Вектор параметров Y, характеризующий условия функционирования почвообрабатывающих рабочих органов для поверхностной обработки, имеет следующие компоненты: у! - средняя твердость почвы в слое, МПа; У2 - скорость перемещения рабочего органа, м/с; у3 - глубина обработки, м;
у4 - среднеквадратическое отклонение твердости почвы по длине гона, МПа. Для Северо-Западного региона России перечисленные режимные параметры образуют 4-мерную область:
0, 2 < у! < 2 , 8 4 МПа ; 1 , 7 < у2 < 3 , 6 м/с; 0 ,0 5 < у3 < 0, 2 5 м;
МПа
Широкий диапазон факторов,
характеризующие условия функционирования почвообрабатывающих рабочих органов вызывает необходимость их классификации на подобласти. Задачей классификации является разбиение области на подобласти, определяющие класс рабочего органа или орудия в целом и соответственно параметры экспериментального образца динамичного почвообрабатывающего рабочего органа. Помимо классификации по
режимным параметрам, существует классификация по технологическому принципу (табл.1). Она является грубой, так как каждый из указанных в ней классов перекрывает от 40% до 100% отдельных координат области О у. Такая классификация может считаться желательной.
При классификации по технологическому принципу разбиение на подобласти производится по трем компонентам области О у. Компонента у4 определяется видом предшествующей обработки почвы.
Таблица 1
Основные технологические операции по поверхностному рыхлению почвы при возделывании сельскохозяйственных культур и уходе за ранними парами в Северо-Западном регионе РФ
Класс операции №№ п/п операции Наименование операции Предшествую-щая технологическая операция по обработке почвы Средняя глубина обработки, см Средняя твердость почвы, МПа
I 1 Предпосевная обработка Весновспашка 10,0 0,20
II 2 Глубокая культивация Зяблевая вспашка 14,0 1,30
3 Глубокая культивация Весновспашка 14,0 0,37
III 4 Глубокая культивация Зяблевая вспашка 22,0 1,42
5 Обработка пласта многолетних трав - До 10,0 2,04
Для обоснования числа классов динамичного почвообрабатывающего рабочего органа с ЭНПУ необходимо будет провести оценку надежности принимаемых проектных решений при различном числе классов 1, которое будет определяться по минимально допустимому критерию надежности.
При оценке принимаемых решений необходимо иметь совместную вероятность принадлежности условий функционирования к 1-ому классу Р(У1). Для вычисления вероятности Р(У1) используем выражение многомерной плотности распределения [15]:
Oh
■ (Y \ MY,KY) = 2 ж Л\\Ку\\Лехр[-\(у-Му)тКу1(у-Му)\,
(2)
где: Му, Ку - вектор математических ожиданий и ковариационная матрица вектора Y.
У каждого из компонентов имеется область существования, из которых образуется трехмерная область вектора Y, а также для
каждого класса условий функционирования задается область существования вектора Y-Wi. С учетом этого вероятность классов вычисляется через 3-х кратный интеграл [15]:
сY (Yi \ MY, KY) = 0 , если Y £W,
(3)
Р (Yi \ М y, Ky) = HL сY (Y \ MyKy) dY.
(4)
Вычисление 3-х кратного интеграла для данной функции весьма сложная задача, так как требует специальных преобразований. Поэтому в задачах анализа проектных решений, что и есть в нашем случае, можно вычислять условные вероятности только для одной переменной условий функционирования, а другие при этом могут иметь вполне не случайные значения.
Наибольший интерес представляет нахождение условных вероятностей классов для твердости почвы, при заданных значениях скорости у2 и глубины у3 обработки. В этом случае параметры условного распределения будут определяться по следующим выражениям [13, 15]:
/ЫУг) =
■ ехр
( y1-my1+KllXK2}(my2-y2y
I 2ПК11 у { Y
ö(yily2) = KlliY; М(у, |у2) = туг ■ KUiY ■ К2у(ту2 - у2); YT = [V,H]
~K22,Y К 23 у
(5)
К2у -
Кз2,У К33у]
Для расчета P(Yi) необходимо задаться границами класса по у1 в котором будет обеспечен необходимый допуск на ожидаемый результат эффективности от применения экспериментального образца динамичного рабочего органа. В тоже время можно задаться вероятностью P(Yi) и найти границы класса условий функционирования и оценить ожидаемый результат в этих границах.
С применением приведенных выше теоретических предпосылок и классификация условий функционирования
почвообрабатывающих рабочих органов по технологическому принципу с учетом твердости почвы и ее среднеквадратического отклонения по длине гона, глубины ее обработки, а также скорости движения разработан динамичный
почвообрабатывающий рабочий орган с
механическим энергонакопительно-
передаточным устройством (рис. 1).
Механическое ЭНПУ, установленное между стойкой и рамой почвообрабатывающей машины, обеспечивает возможность колебания стойки с установленным рабочим органом в горизонтальной плоскости по направлению ее перемещения. Его конструкция, за счет наличия ползуна и направляющей, исключает возможность угловых колебаний стойки с рабочим органом во всех других плоских тяг. ЭНПУ обеспечивает накопление энергии при встрече с более твердыми агрегатами почвы с последующим ее использованием для создания динамичного удара, улучшающего смятие, скалывание и последующее крошение почвы.
Лабораторно-полевые исследования
экспериментального образца динамичного почвообрабатывающего рабочего органа с ЭНПУ, проведенные на полях
экспериментального хозяйства «Красная Славянка» в сентябре 2020 года, с применением измерительно-информационного комплекса ИИК-ИАЭП, показали его эффективность по сравнению с аналогом и типовыми почвообрабатывающими рабочими органами. При фиксированных значениях скорости перемещения = 3 , 4 1 м/ с рабочих органов и глубины обработки почвы ксм = 1 2 см, динамичный почвообрабатывающий рабочий орган с энергонакопительно-передающим устройством позволяет снизить коэффициент вариации нагрузки на 19,5 % и удельное давление на единицу активной фронтальной площади на 45,1 % по сравнению с типовым рабочим органом.
Рис. 1.Экспериментальный образец динамичного почвообрабатывающего рабочего органа с ЭНПУ
В таблице 2 приведены основные рациональные конструктивно-технологические параметры экспериментального образца динамичного почвообрабатывающего рабочего органа с ЭНПУ.
Выводы
Предложена классификация условий функционирования почвообрабатывающих
рабочих органов по технологическому принципу и ее применение при обосновании их рациональных параметров.
С учетом классификация условий функционирования почвообрабатывающих
рабочих органов по технологическому принципу с учетом твердости почвы, ее среднеквадратического отклонения по длине гона, глубины ее обработки, а также скорости движения обоснованы рациональные
конструктивные параметры динамичного почвообрабатывающего рабочего органа и энергонакопительно-передающего устройства:
- максимальная глубина обработки -15 см;
- ширина обрабатываемой поверхности одним рабочим органом - 0,330 м;
- предел рабочих скоростей 2,0-3,3 м/с;
- высота стойки 0,6 м;
Таблица 2
Рациональные конструктивно-технологические параметры экспериментального образца динамичного почвообрабатывающего рабочего органа с ЭНПУ
п/п Основные параметры экспериментального образца динамичного почвообрабатывающего рабочего органа с ЭНПУ Класс почвообрабатывающего рабочего органа для сплошной обработки почвы: средний
1 Глубина обработки почв, м 0,15
2 Ширина обрабатываемой поверхности одним рабочим органом, м 0,330
3 Скорость обработки, м/с 2,0-3,3
4 Высота стойки, м 0,6
5 Поперечное сечение стойки рабочего органа, м 0,06х0,03
6 6.1 6.2 Основные параметры ЭНПУ Жесткость, Н/мм Максимальная амплитуда колебаний, мм 46,0 50,0
- максимальная амплитуда колебаний - 50 мм; - жесткость - 46,0 Н/мм;
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Лобачевский Я.П., Алахая Б.Х., Старовойтов С.И. Лапа культиватора. Патент на изобретение ЯИ 2714843 С1. Заявка № 2019119155 от 20.06.2019.
2. Миронов Д.А., Лобачевский Я.П., Сидоров С.А., Лискин И.В., Хорошенков В.К. Лемех плуга с накладным долотом. Патент на изобретение ЯИ 2678064 С1, 22.01.2019. Заявка № 2018113479 от 13.04.2018.
3. Селиванов Н.И., Макеева Ю.Н. Оценка природно-производственных условий и показателей использования почвообрабатывающих агрегатов //В сб. «Проблемы современной аграрной науки. Материалы международной научной конференции». Красноярск: КрасГАУ. 2019. С. 101-105.
4. Кудрявцев П.П. Методы и средства оперативной оценки плотности сложения почвы при мониторинге работы почвообрабатывающих агрегатов // АПК России. 2016. Т. 23. № 4. С. 836840.
5. Демко АН., Панасюк АН., Орехов Г.И. Оптимизация конструктивно-эксплуатационных параметров работы тягово-приводного почвообрабатывающего агрегата //В сб.: Механизация и электрификация технологических процессов в сельскохозяйственном производстве. Сборник научных трудов. Благовещенск: ДальГАУ. 2015. С. 126-132.
6. Селиванов Н.И., Запрудский В.Н. Структура экспериментальных исследований адаптации почвообрабатывающих агрегатов природно-производственным условиям //Вестник КрасГАУ. 2012. № 3(66). С. 165-168.
7. Добринов А.В., Ружьев В.А., Кошаева О.В., Борулько В.Г. Обоснование размера комбинированного агрегата для обработки почвы и посева // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. 2020. № 159. С. 122-132.
8. Дёмшин С.Л., Андреев В.Л., Ильичев
B.В., Исупов А.Ю. Теоретическое обоснование конструктивно-технологической схемы многофункционального почвообрабатывающего агрегата //Вестник НГИЭИ. 2020. № 2(105). С. 18-31.
9. Готлиб Я.Г., Алимов Н.П., Азаров В.Н. Вопросы ограничения шума для оценки условий труда // Международный журнал Альтернативная энергетика и экология. 2013. № 13(135). С. 70-83.
10. Кривошапов С.И. Система мониторинга температурных условий эксплуатации транспортных машин //Альтернативные транспортные технологии. 2018. Т. 5. № 1 (8).
C.155-160.
11. Семенова Г.И., Джабборов Н.И. Обоснование конструктивных параметров динамичных почвообрабатывающих рабочих органов //Инновации в сельском хозяйстве. 2018. № 3(28). С. 501-507.
12. Джабборов Н.И., Захаров А.М., Сергеев А.В., Семенова Г.А. Рабочий орган для рыхления почвы. Патент на изобретение ЯИ 2702551 С1, 08.10.2019. Заявка № 2019112591 от 24.04.2019.
13. Джабборов Н.И., Эвиев В.А., Сергеев
A.В., Семенова Г.А. Оценка вероятностно-статистических характеристик тягового сопротивления почвообрабатывающего агрегата с динамичными рабочими органами // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: Наука и высшее профессиональное образование. 2019. № 2(54). С. 275-284.
14. Джабборов Н.И., Сергеев А.В., Эвиев
B.А., Очиров Н.Г. Разработка модели функционирования почвообрабатывающих рабочих органов с упругими элементами // Вестник Воронежского государственного аграрного университета. 2019. Т. 12. № 4(63). С. 45-51.
15. Баврин И.И. Теория вероятностей и математическая статистика. - М.: Высш. шк., 2005. - 160 с.
REFERENCES
1. Lobachevskii Ya.P., Alakhaya B.Kh., Starovoitov S.I. Lapa kul'tivatora [Cultivator tine]. Patent on invention RF No. 2714843. 2019 (In Russian)
2. Mironov D.A., Lobachevskii Ya.P., Sidorov S.A., Liskin I.V., Khoroshenkov V.K. Lemekh pluga s nakladnym dolotom [Plough share with the overhead bitl]. Patent on invention RF No. 2678064. 2018 (In Russian)
3. Selivanov N.I., Makeeva Yu.N. Otsenka prirodno-proizvodstvennykh uslovii i pokazatelei ispol'zovaniya pochvoobrabatyvayushchikh agregatov [Assessment of natural and industrial conditions and indicators of use of tillage units]. In: «Problemy sovremennoi agrarnoi nauki. Materialy mezhdunarodnoi nauchnoi konferentsii» ["Problems of modern agrarian science". Proc. Int. Sci. Conf.] Krasnoyarsk: KrasGAU. 2019: 101-105 (In Russian)
4. Kudryavtsev P.P. Metody i sredstva operativnoi otsenki plotnosti slozheniya pochvy pri monitoringe raboty pochvoobrabatyvayushchikh agregatov [Methods and tools for the rapid assessment of soil bulk density by monitoring the tillage machines operation]. APK Rossii. 2016. vol. 23. No. 4: 836840 (In Russian)
5. Demko A.N., Panasyuk A.N., Orekhov G.I. Optimizatsiya konstruktivno-ekspluatatsionnykh parametrov raboty tyagovo-privodnogo pochvoobrabatyvayushchego agregata [Optimization of the design and operational parameters of the traction and drive tillage implement] In: Mekhanizatsiya i elektrifikatsiya tekhnologicheskikh protsessov v sel'skokhozyaistvennom proizvodstve. Sbornik nauchnykh trudov [Mechanization and electrification of technological processes in agricultural production. Collection of scientific papers]. Blagoveshchensk: Dal'GAU. 2015: 126-132 (In Russian)
6. Selivanov N.I., Zaprudskii V.N. Struktura eksperimental'nykh issledovanii adaptatsii pochvoobrabatyvayushchikh agregatov prirodno-proizvodstvennym usloviyam [Experimental research structure of the soil cultivating unitadaptation to the manural and industrial conditions]. Vestnik KrasGAU. 2012. No. 3(66): 165-168 (In Russian)
7. Dobrinov A.V., Ruzh'ev V.A., Koshaeva O.V., Borul'ko V.G. Obosnovanie razmera
kombinirovannogo agregata dlya obrabotki pochvy i poseva [Substantiation of the size of a combined device for tillage and sowing]. Politematicheskii setevoi elektronnyi nauchnyi zhurnal Kubanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2020. No. 159: 122-132 (In Russian)
8. Demshin S.L., Andreev V.L., Il'ichev V.V., Isupov A.Yu. Teoreticheskoe obosnovanie konstruktivno-tekhnologicheskoi skhemy mnogofunktsional'nogo
pochvoobrabatyvayushchego agregata [Theoretical justification of the constructive-technological scheme of the multifunctional tillage unit]. Vestnik NGIEI. 2020. No. 2(105): 18-31(In Russian)
9. Gotlib Ya.G., Alimov N.P., Azarov V.N. Voprosy ogranicheniya shuma dlya otsenki uslovii truda [Issues of noise reduction to evaluate labor conditions]. Mezhdunarodnyi zhurnal Al'ternativnaya energetika i ekologiya. 2013. No. 13(135): 70-83 (In Russian)
10. Krivoshapov S.I. Sistema monitoringa temperaturnykh uslovii ekspluatatsii transportnykh mashin [Monitoring system of temperature conditions of operation of transport machines]. Al'ternativnye transportnye tekhnologii. 2018. vol. 5. No. 1 (8): 155-160 (In Russian)
11. Semenova G.A., Dzhabborov N.I. Obosnovanie konstruktivnykh parametrov dinamichnykh pochvoobrabatyvayushchikh rabochikh organov [Justification of design parameters of dynamic soil cultivating working bodies]. Innovatsii v sel'skom khozyaistve. 2018. No. 3(28): 501-507 (In Russian)
12. Dzhabborov N.I., Sergeev A.V., Zakharov A.M., Semenova G.A. Rabochii organ dlya rykhleniya pochvy [Working tool for soil loosening]. Patent RF on invention No. 2702551. 2019. (In Russian)
13.Dzhabborov N.I., Sergeev A.V., Eviev V.A., Semenova G.A. Otsenka veroyatnostno-statisticheskikh kharakteristik tyagovogo soprotivleniya pochvoobrabatyvayushchego agregata s dinamichnymi rabochimi organami [Evaluation of the probability-statistical characteristics of the traction resistance of the soil-processing aggregate with dynamic working parts]. Izvestiya Nizhnevolzhskogo agrouniversitetskogo kompleksa: nauka i vysshee professional'noe obrazovanie, 2019. No. 2 (54): 275-284 (In Russian)
14. Dzhabborov N.I., Sergeev A.V., Eviev V.A., Ochirov N.G. Razrabotka modeli funktsionirovaniya pochvoobrabatyvayushchikh rabochikh organov s uprugimi elementami [Developing mathematical model of functioning of tillage working bodies with elastic elements]. Vestnik Voronezhskogo
gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2019. vol. 12. No. 4(63): 45-51(In Russian) 15. Bavrin I.I. Teoriya veroyatnostei i matematicheskaya statistika [Theory of Probability and Mathematical Statistics]. Moscow: Higher School Publishing House. 2005: 160 (In Russian)
УДК 631.316:51-74 Б01 10.24411/0131-5226-2020-10254
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ДЛЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ДОПУСТИМЫХ СКОРОСТЕЙ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ДИНАМИЧНОГО ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩЕГО РАБОЧЕГО ОРГАНА
Н.И Джабборов., д-р техн. наук; Г.А. Семенова
А.В Сергеев., канд. техн. наук;
Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства (ИАЭП) -филиал ФГБНУ ФНАЦ ВИМ, Санкт-Петербург, Россия
Моделирование технологического процесса обработки почвы динамичными почвообрабатывающими рабочими органами с учетом максимально допустимой скорости их перемещения представляется актуальной задачей, так как позволяет оптимизировать конструктивные параметры и рациональные режимы их работы. Целью исследований является разработка математической модели для прогнозирования допустимых скоростей (максимальной и минимальной) перемещения инновационного динамичного почвообрабатывающего рабочего органа в различных условиях его функционирования. Объектом исследований является динамичный почвообрабатывающий рабочий орган стреловидной формы с шириной захвата 330 мм для поверхностной обработки почвы на глубину до 14 см. Предметом исследований является закономерности изменения скорости перемещения динамичного почвообрабатывающего рабочего органа. Исследования проводились с применением методов математического моделирования, основанные на изучении физических закономерностей, протекающих в процессе обработки почвы; экспериментальных исследований по энергетической оценке почвообрабатывающих рабочих органов, анализа и обобщения экспериментальных данных. Научную новизну работы представляет математическая модель для определения допустимой (максимальной и минимальной) рабочей скорости перемещения динамичного почвообрабатывающего рабочего органа. Приведены основные показатели, определяющие значение допустимой скорости перемещения почвообрабатывающего рабочего органа, ограничения, задаваемые агротехническими требованиями к процессу поверхностной обработки почвы. Предложена математическая модель для определения и прогнозирования допустимой скорости перемещения динамичного рабочего органа, учитывающая наиболее значимые показатели, такие как активная фронтальная площадь динамичного почвообрабатывающего рабочего органа, коэффициент его террадинамического сопротивления и твердость почвы.
Ключевые слова: математическая модель, максимально допустимая скорость, обработка почвы, почвообрабатывающий рабочий орган.
