CC BY
5УДК 631.372: 431.73
ВОЗДЕЙСТВИЕ ВЕРТИКАЛЬНОЙ НАГРУЗКИ И ВНУТРШИННЕГО ДАВЛЕНИЯ
КОЛЕСА НА ДЕФОРМАЦИЮ ПОЧВЫ
Тухтабаев Мирзохид Ахмаджанович НамИСИ, доцент, тел.: +99(897) 7600462, E-mail: mirzoxidt_2011@mail.ru
Хатамов Бобамурод Араббаевич НамИCИ, доцент кафедры, тел.: +99(897) 7595184, E-mail: ba_xatamov@gmail.com
Исокова Зубайда Хабибуллаевна НамИШ, доцент кафедры, тел.: +99(897) 5387083, E-mail: zulichka120783@gmail.com
Аннотация: В статье приведены результаты экспериментальных исследований по уменшению уплотняющих воздействий шин пропашного трактора на почву. Изучены уплотнение почвы и глубина следа, оставляемого шиной в почве, в зависимости от ее параметров. Глубины следов в ней опреледено с учетом скорости движения агрегата и внутришинное давление.
Annotatsiya: maqolada paxtachilik chopiq traktorlari shinalarining tuproqni zichlovchi ta'sirini kamaytirish bo'yicha o'tkazilgan eksperimental tadqiqotlar natijalari keltirilgan. Tuproqning zichlanishi va shinaning tuproqda qoldirgan izining chuqurligini uning parametrlariga bog'liqligi o'rganilgan. Shinaning tuproqda qoldirgan izining chuqurligi agregatning harakat tezligi va shinaning ichki bosimini hisobga olgan holda aniqlangan.
Abstract: The article presents the results of experimental studies to reduce the compacting effects of tilled tractor tires on the soil. The soil compaction and the depth of the track left by the tire in the soil were studied, depending on its parameters. The depth of the traces in it is determined taking into account the speed of the unit and the tire pressure.
Ключевые слова: колесо, трактор, шина, почва, уплотнение, давления, нагрузка, деформация.
Kalit so'zlar: g'ildirak, traktor, shina, tuproq, zichlanish, bosim, yuklanish, deformatsiya.
Key words: wheel, tractor, tire, soil, compaction, pressure, load, deformation.
Введение
На сегодняшний день в мире на площади 900 млн гектаров выращиваются различные сельскохозяйственные культуры, из которых 32-34 млн. гектара площади выращивается хлопчатник, и учитывая, что его 70-90 процентов уплотняется от воздействия колес за счет проходов тракторов [1-4], одной из важнейших задач является применение для колесных тракторов шин, обеспечивающих снижение уплотнения почвы [5-9].
При этом большое внимание уделяется разработке методов и решений, обеспечивающих снижение их негативного воздействия на почву, в том числе уплотнения почвы, при использовании машинно-тракторных агрегатов (МТА) с большой массой [3,5].
В мире ведутся научно-исследовательские работы, направленные на разработку новых научно-технических решений по снижению уплотнения почвы под воздействием колес тракторов при возделывании сельскохозяйственных культур [10-13]. В этом направлении одной из важных задач является снижение деформации и уплотнения почвы под воздействием тракторных шин и обеспечение того, чтобы шина не оказывала отрицательного влияния на плодородие почвы при контакте с почвой [6,12]. В связи с этим необходимо подобрать оптимальный тип шин для колес тракторов и разработать
методы и средства снижения уплотнения почвы на основе исследования их воздействия на почву.
По анализу литературы установлено, что уплотнение или остаточная деформация почвы на глубине 0,5 м зависит от размера и качества сцепление колес трактора, распределения нагрузки на опоры, плодородия почвы [14-17].
Материалы и методы
Согласно исследованиям М. И. Ляско [18], глубина уплотнения зависит от типа почвы, на который воздействуют разные МТА с разной массой. При этом свойства почвы изменяются на расстоянии 0,8-1,0 м с обеих сторон вокруг следа после проезда трактора по полю, уплотнение в этой зоне также распространяется в глубину пропашного слоя (0 -30 см), а урожайность посевов для разных тракторов разная.
Кроме того, установлено, что плотность возрастает в виде логарифмической функции в зависимости от количества проходов трактора, а это означает, что чем больше трактор проходит по полю, тем сильнее уплотняется почва [18]. В почвах нашей республики в результате 2-3 проходов трактора по полю плотность орошаемых средних и тяжелых почв составляет до 20-30 см слоя (1,4-1,45 г/см3), а через 8 проходов воздействовав до глубины 50 см, плотность достигает 1,69-1,74 г/см3 [15,17,19].
Целью выбора шины с самым низким давлением является снижение уплотнения. Поэтому при увеличении скорости движения агрегата до допустимых значений почвы уплотняющее воздействие шины уменьшается, но вертикальная нагрузка и увеличение скорости увеличивают глубину распространения деформации почвы (до 50 см). В проведенных выше теоретических и лабораторных исследованиях из существующих шин, которые могут быть установлены на трактор ТТЗ 1030, были выбраны шины 18,4R38 исходя из критериев выбора шин.
В экспериментах изучалась глубина распространения деформации в результате воздействия шины 18,4R38 на почву. При этом опыты проводились для скоростей движения агрегата 5,6 и 8 км/ч, давлений внутреннего воздуха в шинах 80, 120, 160 кПа и соответствующих нагрузках 11,3; 15,3 и 19,3 кН. На основании полученных результатов
вид поперечного разреза почвы (слоя почвы обозначены линиями) для получения профиля Рис.1. Профиль деформации слоя почвы в следе шины
Для того, чтобы получить глубину распространения деформации слоев в следе, вышеописанным способом и размерами выкапывали яму с глубиной 0-60 см, и при обратной плотной засыпке через каждые 10 сантиметров горизонтально эти слои почвы обозначили цветным порошком. (рис. 1). Затем, оставив на 2-3 дня, опыты проводились в специально подготовленном месте в плановом порядке. После проведения опытов был вырыт разрез слоя почвы поперек направления движения и получена глубина распространения деформации в следе колеса.
Результаты и обсуждения
Глубина деформации почвы 18,4-дюймовой шины при различных давлениях внутреннего воздуха и нагрузках менялась по слоям, при этом глубина деформации почвы в слоях уменьшалась за счет уменьшения времени его воздействия по мере увеличения скорости движения агрегата (рис. 2).
Согласно полученным результатам, при увеличении вертикальной нагрузки на шину с 11,3 до 15,3 кН при давлении внутреннего воздуха 120 кПа (5,6 км/ч) глубина деформации почвы в следе увеличивается в среднем на 8 % в слое 0-50 см, при увеличении до 19,3 кН увеличилось в среднем на 14,2 % (рис. 4.25, приложение 10, а-в и ж-и). Однако при нагрузке 11,28 кН и увеличении скорости с 5,6 до 8,0 км/ч глубина деформации почвы в среднем составляет 6,3 %, при 15,3 кН - в среднем 4,5 %, а при 19,3 кН - уменьшилось на 3,8 процентов.
горизонт, см
О 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
0 10 20 30
40
И,см 50
Р№=120 кПа, 0=11,28 кН; »=5,6 км/ч
горизонт, см
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
0
10
20
30
40
Ь,см
50
Р^=120 кПа, 0=11,28 кН, и=8 км/ч Рис.2. Деформация слоев почвы в следе, по которой проехала шина
При увеличении вертикальной нагрузки на шину с 11,3 до 15,3 кН при давлении внутреннего воздуха 160 кПа (5,6 км/ч) глубина деформации почвы в следе в слое 0-50 см составляет в среднем 9,3 процента, когда оно увеличивается до 19,3 кН, оно увеличилось в среднем на 10 процентов. Но при нагрузке 11,3 кН и увеличении скорости с 5,6 до 8,0 км/ч
глубина распространения деформации почвы уменьшилась в среднем на 5,6 %, при 15,3 кН - в среднем на 5,2 %, а при 19,32 кН - в среднем на 5,5% процента (рис. 2).
Следовательно, исходя из вышеприведенных анализов, при увеличении нагрузки на шину увеличивается деформация по глубине почвы в следе. Однако увеличение скорости движения агрегата приведет к уменьшению этого значения глубины.
Учитывая нормальное развитие растения при плотности орошаемой почвы не более 1,3 г/см3, рассмотрим воздействие на плотность давления воздуха в шине и нагрузки на нее.
Для случаев а-м на диаграммах, представленных на рис. 2, изучалось изменение плотности при увеличении нагрузки в 0-30-сантиметровых слоях почвы в следе, по которой проходила шина, значения полученных результатов приведены в таблице 1, построенные на их основе графики изображены на рисунках 3, 4 и 5.
Таблица 1
_ Изменения плотности в слоях почвы (г/см3)_
Давление внутреннего воздуха, кПа Загрузка, кН Скорость, км/час Слой почвы, см
0-10 10-20 20-30
80 11,28 5,6 1,26 1,27 1,29
15,30 1,26 1,29 1,32
19,32 1,28 1,34 1,36
11,28 8,1 1,25 1,26 1,28
15,30 1,25 1,28 1,32
19,32 1,27 1,33 1,35
120 11,28 5,6 1,28 1,30 1,31
15,30 1,28 1,32 1,33
19,32 1,33 1,37 1,39
11,28 8,1 1,27 1,29 1,30
15,30 1,28 1,31 1,33
19,32 1,31 1,35 1,38
160 11,28 5,6 1,30 1,32 1,34
15,30 1,33 1,35 1,37
19,32 1,37 1,39 1,42
11,28 8,1 1,29 1,31 1,33
15,30 1,31 1,33 1,36
19,32 1,34 1,37 1,40
Графики 1, 2 и 3, представленные на рисунках 3, 4, 5, а и б, показывают, что при разных скоростях движения разные допустимые давления внутреннего воздуха и соответствующие им нагрузки на глубине 0-30 см увеличивает нагрузку на шины пропорционально плотности почвы. Согласно а и б на рисунках 3, 4, 5 значение плотности уменьшалось при увеличении скорости движения.
1,38 р, г/см3
1,33 1,28 1,23
> 2
Х 1
1,38 р, г/см3
1,33 1,28 1,23
3\
^2
1
11,28 13,29 15,3 17,31 19,32 11,28 13,29 15,3 17,31 19,32
2,кН £>,кН
а) У=5,6 км/час; б) У=8 км/час
1, 2, 3 - в слоях 0-10, 10-20 ва 20-30 см соответственно Рис.3. Изменение плотности в слоях почвы при = 80 кПа в зависимости от
вертикальной нагрузки
1,40 р, г/см3
1,35 1,30 1,25
N----- >
1,40 р, г/см3
1,35 1,30 1,25
3^
^2
4 1
11,28 13,29 15,3 17,31 19,32 11,28 13,29 15,3 17,31 19,32
д, кн б, кн
а) У=5,6 км/ч; б) У=8 км/ч
1, 2, 3 - в слоях 0-10, 10-20 ва 20-30 см соответственно Рис.4. Изменение плотности в слоях почвы при =120 кПа в зависимости от
вертикальной нагрузки
1,43 р, г/см3
1,38
1,33
1,28
2 Зч\
ХЧч1
11,28 13,29 15,3 17,31 19,32
1,43 р, г/см3
1,38
1,33
1,28
11,28 13,29 15,3 17,31 19,32
Q, кН
а) V=5,6 км/ч; б) V=8 км/ч
1, 2, 3 -в слоях 0-10, 10-20 и 20-30 см соответственно Рис.5. Изменение плотности в слоях почвы при =160 кПа в зависимости от
вертикальной нагрузки
Путем изучения деформации почвы были изучены зависимости давления внутреннего воздуха в шине, вертикальной нагрузки на нее и скорости движения и определено, какой из этих параметров оказывает наибольшее влияние на изменение деформации. Согласно рисунку 3 а и б, количество плотности увеличивалась с увеличением нагрузки и уменьшением скорости движения при максимально допустимом давлении внутреннего воздуха.
На графиках 1, 2 и 3, в представленных графиках на рис. 4 и рис. 5, увеличение допустимого давления внутреннего воздуха и вертикальной нагрузки шины привело к увеличению плотности почвы, а уменьшение скорости движения привело к увеличению его значения.
Выводы
Значит, если увеличить скорость агрегата, оснащенного 18,4-дюймовыми шинами, уплотнение почвы уменьшится на 3,2 процента. Однако увеличение вертикальной нагрузки увеличивает плотность в среднем на 3 процента. Чем больше количество и время воздействий колес с почвой, тем выше плотность и твердость почвы, в результате соответственно возрастет сопротивление обработке почвы и расход топлива.
Таким образом, при использовании шины размером 18,4 дюйма при давлении внутреннего воздуха не более 120 кПа и вертикальной нагрузке до 15,3 кН достигается минимальное уплотнение почвы.
АДАБИЁТЛАР
1. Нормирзаев А. Р., Нуриддинов А. Д. Воздействия двигателей колесных и гусеничных тракторов на урожайность сельхозкультур //Техноконгресс. - 2018. - С. 7-10.
2. Gaybullaev B. et al. Influence of an attack angle of a spherical disk sugger and the congressive unit speed on the distance of soil //Journal of Advanced Research in Dynamical and Control Systems. - 2020. - Т. 6. - С. 512-517.
3. Тухтабоев М. А. Экологическая оценка широкозахватных машинно-тракторных агрегатов //Современные тенденции развития аграрного комплекса. - 2016. - С. 272-275.
4. Akhmetov A. A. et al. To the issue about the tractional passability of high-clearance completely-driven four-wheeled universal-row cotton crop tractor //IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. - IOP Publishing, 2022. - Т. 1112. - №. 1. - С. 012017.
5. Mirzadavlatovicvh S. H., Akhmadjanovich T. M. Mathematic model of course stability wide-coverage sowing and cultivator machine-tractor aggregate //European science review. - 2017. - №. 11-12. - С. 143-146.
6. Тухтабоев М. А. ТТЗ 1030 чопи; трактори шинасининг кам х,аво босимларидаги илашиш-тортиш хусусиятлари." //Механика муаммолари" журнали. - 2013. - Т. 2. - С. 83.
7. Tolibaev A. et al. Desert wheel tractor and agricultural machines aggregated to it. IJARSET. India, Vol. 6, Issue 9. - 2019.
8. Нуриддинов А., Насритдинов А., Нормирзаев А. Р. Взаимодействие почвы с ротационным рыхлителем //Научно-технический журнал ФерПИ. - 2014. - Т. 3. - С. 102.
9. Tukhtabaev A. M., Nuriddinov A. D., Xidirov U. X. Anthropogenic Impact Assessment of Undercarriages on Soil //IJARSET. India, №. - 2021. - Т. 8. - №. 1.
10. Tukhtabaev M., Xidirov U. X., Hamraqulov T. Т. Research Results on Prevention of Tires Anthropogenic Impact on the Soil //IJARSET. India, №. - 2021. - Т. 8. - №. 4.
11. Normirzayev A. R., Nuriddinov A. D., Tukhtabayev M. A. Undercarriages impact on soil of machine-tractor units during tillage and cultivation of agricultural crops //AIP Conference Proceedings. - AIP Publishing, 2023. - Т. 2612. - №. 1.
12. Тухтабаев М. А. Уч ва турт гилдиракли трактор изларининг тадкики //Агро Илм N. - 2012. - Т. 3. - С. 75-76.
13. Солиев Х. М. Кенг камровли чигит экиш машина-трактор агрегатини агротехник курсаткичлари //Механика ва технология илмий журнали. - Наманган, 2021. - Т. 2. - №. 3.
- С. 39-43.
14. Soliev H. M. et al. Course stability models of a wide-width tractor unit //IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. - IOP Publishing, 2022. - Т. 1112. - №. 1.
- С. 012033.
15. Тухтабаев М. А., Сидиков О. А. Выбор шин для хлопководческого трактора по уплотняющим воздействиям на почву //Экономика и социум. - 2022. - №. 10-2 (101). - С. 565-568.
16. Akhmetov A. A. et al. Fitability of the high-clearance tractor with the 4K4 wheel arrangement at the row spacing //IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. -IOP Publishing, 2022. - Т. 1112. - №. 1. - С. 012038.
17. Тухтабаев М. А., Сидиков О. А. Влияние вертикальной нагрузки и давления в шинах на уплотнение почвы //Экономика и социум. - 2023. - №. 3-2 (106). - С. 788-792.
18. Ксеневич И.П., Скотников В.А., Ляско М.И. Ходовая система-почва-урожай. -М.: Агропромиздат, 1985. - 304 с.
19. Нормирзаев А. Р., Валиева Г. Ф. Изменение физико-механических свойств почвы под воздействием движителей тракторов //Вестник Науки и Творчества. - 2016. -№. 5 (5). - С. 351-354.
