Модель заглубления зуба рыхлителя на примере движения прямого штампа

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Обоснование. Цель промышленного рыхления заключается в разрушении единого почвенного пласта и его применяют на твёрдых (мёрзлых или скальных) грунтах. Принципиальное отличие промышленного рыхления от сельскохозяйственного заключается в наличии принудительного заглубления. Процесс заглубления рыхлителя в грунт очень важен, и во многом определяет эффективность работы всего агрегата. В процессе принудительного заглубления рыхлитель осуществляет совместное движение в горизонтальном и вертикальном направлении. В настоящий момент имеется множество экспериментальных данных процесса заглубления рабочего орудия, однако отсутствует адекватная математическая модель.

Цель исследования — разработка математической модели заглубления рыхлителя в грунт на примере движения прямого штампа.

Материалы и методы. На начальном этапе погружения штампа в грунт принята линейная зависимость между вертикальной деформацией и усилием. В статье решалась обратная задача динамики. Было найдено уравнение траектории движения рабочего орудия в грунте по известному вертикальному усилию и горизонтальному перемещению трактора.

Результаты. Разработана математическая модель движения прямого штампа под действием вертикальной силы при горизонтальном перемещении трактора. Процесс погружения штампа в грунт описан двумя моделями. При горизонтальном перемещении в пределах ширины штампа движение описывается линейным уравнением с разделяющимися переменными. В случае, когда горизонтальное перемещение больше ширины штампа, движение описывается дифференциальным уравнением с запаздывающим аргументом.

Заключение. Безразмерные переменные позволили привести уравнение траектории рабочего инструмента к единому виду независимо от размеров штампа и типа грунта. Предложенная модель может быть положена в основу описания взаимодействия процесса заглубления любого рабочего орудиями в грунт.

Об авторах

Ирина Павловна Трояновская

Южно-Уральский государственный аграрный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: tripav63@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-2763-0515
SPIN-код: 8733-7935

Почетный машиностроитель РФ, д-р техн. наук, профессор

Россия, Троицк

Список литературы

  1. Gorobey VP. Technical solutions for loosening and cultivation of vineyards between rows. Automated design in mechanical engineering. 2024;16:26–29. doi: 10.26160/2309-8864-2024-16-26-29 (In Russ.) EDN: RAOAAC
  2. Blednykh VV, Svechnikov PG, Troyanovskaya IP. Tractor plough with repeated cutting angle on working elements. Procedia Engineering. 2017:1577–1582. doi: 10.1016/j.proeng.2017.10.680 EDN: ZRGKGF
  3. Khudiyarov BYu, Rustamova SR, Toilyev Sh, et al. Features of tooth harrow designs for surface tillage. Young scientist. 2023;12:19–22. (In Russ.) EDN: MQYHIU
  4. Tarasenko BF, Kuzmin VV, Partko SA, et al. Harrow with turning disc section. Engineering Technologies and Systems. 2023;33(1):10–20. doi: 10.15507/2658-4123.033.202301.010-020 EDN: DWOGKV
  5. Syromyatnikov Y, Troyanovskaya I, Voinash S, et al. Productivity of tillage loosening and separating machines in an aggregate with tractors of various capacities. Journal of Terramechanics. 2021;98:1–6. doi: 10.1016/j.jterra.2021.09.002 EDN: SLTSPE
  6. Syromyatnikov Yu, Voinash S, Tikhonov E, et al. Selection of parameters of the disc working bodies of the ripping-separating machine for soil treatment. Journal of Terramechanics. 2023;108:1–5. doi: 10.1016/j.jterra.2023.03.005 EDN: DOOGFD
  7. Romanyuk N, Ednach V., Nukeshev S, et al. Improvement of the design of the plow-subsoiler-fertilizer to increase soil fertility. Journal of Terramechanics. 2023;106:89–93. doi: 10.1016/j.jterra.2023.01.001 EDN: FPCXMG
  8. Troyanovskaya I, Grebenshchikova O, Zhitenko I. Process of soil destruction: experimental results. Matec Web of Conferences. 2019:00041. doi: 10.1051/matecconf/201929800041 EDN: KQKTYO
  9. Cheban AYu. Application of milling combines in construction and mining of construction materials. Bulletin of the Pacific State University. 2012;(3):105–108. (In Russ.) EDN: PEVIKB
  10. Balabyshko AM, Braitsev AV, Limansky AV. Usage of milling combines for selective excavation of potassium layers. Gornyi Zhurnal. 2007;(11):44–45. (In Russ.) EDN: HHBOYB
  11. Blednykh VV, Svechnikov PG, Troyanovskaya IP. Calculation model of technological process of soil crumbling by means of tillage working organ. Tractors and agricultural machinery. 2016;(3):22–26. (In Russ.) EDN: VPWKTH
  12. Blednykh VV, Svechnikov PG, Troyanovskaya IP. Analytical model of the technological process of soil pulverization and tillage tools. Procedia Engineering. 2015:69–74. doi: 10.1016/j.proeng.2015.12.010 EDN: VVLXBH
  13. Troyanovskaya IP, Raznoshinskaya AV, Kozminykh VA, et al. Experimental tests of industrial-scale ripping of soil. Gornyi Zhurnal. 2021;(5):87–90. doi: 10.17580/gzh.2021.05.11 (In Russ.) EDN: YSEKUQ
  14. Iovenko VV, Chebrovskiy AA, Solodovnik EV, et al. Physical modeling of the process of explosive loosening of rock materials. Engineering Bulletin of the Don. 2021;(7):446–453. (In Russ.) EDN: DPSCWI
  15. Maksimov SV, Ivkin VS, Porohin AS. Modelling of processes of interaction between the working part of a gas-dynamic ripper and strong or frozen ground. Bulletin of Ulyanovsk State Technical University. 2006;(3):64–67. (In Russ.) EDN: RCKZRX
  16. Yalaletdinov DA, Rahimov IR, Kulikova AP, et al. Simulation of soil loosening processes with compressed air. Chelyabinsk physical and mathematical journal. 2024;9(1):160–168. (In Russ.) doi: 10.47475/2500-0101-2024-9-1-160-168 EDN: LVCIVQ
  17. Naradovy DI, Troyanovskaya IP. Experimental results of the loosening process. Modern transport technologies: tasks, problems, solutions. 2018:176–181. (In Russ.) EDN: YHFORN
  18. Mitsyn GP, Pozin BM, Naradovyi DI, et al. Some regularities of the process of loosening soil tractor rippers (experimental results). Problems of design, construction and operation of highways. 2001. P: 226–229. (In Russ). EDN: ULCGEV
  19. GOST 12248.4-2020 Soils. Determination of deformability characteristics using the compression method. Moscow: Standardinform. 2020. (In Russ.)
  20. Shishlov SA, Shishlov AN, Shishlov DS. Theoretical prerequisites for calculating soil resistance to the action of a deformer. Far Eastern Agrarian Bulletin. 2024;(18):130–135. doi: 10.22450/1999-6837-2024-18-4-130-135 (In Russ.) EDN: UVRPGT
  21. Kyatov NH. Method for determining the module of soil deformation according to the results of stamping tests. News of the North Caucasus State Academy. 2023;(4):8–12. (in Russ.) EDN: QMIJEJ
  22. Zaitsev VF, Polyanin AD. Handbook of ordinary differential equations. Moscow: Fizmatlit; 2001. (In Russ.) EDN: RBBGHR
  23. Velmisov PA, Macenko PK, Tamarova YuA. Investigation of an equation with a deviating argument. Mathematical modeling, numerical methods and program packages. 2024:32–34. (In Russ.) EDN: BASQNN

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схема вертикального погружения прямого штампа в грунт.

Скачать (84KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Схема горизонтального перемещения прямого штампа в грунте при действии вертикальной силы (в пределах ширины штампа).

Скачать (63KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Схема горизонтального перемещения прямого штампа в грунте при действии вертикальной силы (за пределами ширины штампа.

Скачать (104KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Траектория у(х) движения штампа при разной а) — ширине b и b) — начальном погружении у0.

Скачать (193KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Траектория движения штампа у(х) для разных грунтов и размеров штампа.

Скачать (105KB)
Метаданные

© Эко-Вектор, 2025

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».