02. Джабборов Н. И., Добринов А. В., Савельев А. П. Моделирование процесса обработки почвы методом концентрации напряжений в обрабатываемом пласте

Печать

УДК 631.51:001.891.57

doi: 10.15507/2658-4123.033.202302.175-191

Моделирование процесса обработки почвы методом концентрации напряжений в обрабатываемом пласте

Джабборов Нозим Исмоилович
доктор технических наук, профессор, ведущий научный сотрудник отдела агроэкологии в растениеводстве Института агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства – филиала Федерального научного агроинженерного центра ВИМ (196625, Российская Федерация, г. Санкт-Петербург, пос. Тярлево, Фильтровское шоссе, д. 3), ORCID: https://orcid.org/0000-0001-8910-2625, Researcher ID: A-7780-2019, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Добринов Александр Владимирович
кандидат технических наук, доцент, старший научный сотрудник отдела агроэкологии в растениеводстве Института агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства – филиала Федерального научного агроинженерного центра ВИМ (196625, Российская Федерация, г. Санкт-Петербург, пос. Тярлево, Фильтровское шоссе, д. 3), ORCID: https://orcid.org/0000-0002-3242-1235, Researcher ID: AAC-9655-2020, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Савельев Анатолий Петрович
доктор технических наук, профессор, профессор кафедры безопасности жизнедеятельности Национального исследовательского Мордовского государственного университета (430005, Российская Федерация, г. Саранск, ул. Большевистская, д. 68), ORCID: https://orcid.org/0000-0003-0361-0827, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Аннотация
Введение. Обработка почвы ‒ важнейшее звено в технологии возделывания сельскохозяйственных культур. В настоящее время на обработку почвы в среднем приходится 35‒40 % энергетических затрат всего объема полевых работ и до 20 % энергии, потребляемой в сельском хозяйстве. Обработка почвы позволяет регулировать водно-воздушный режим, интенсивность биологических процессов и поддержать необходимое фитосанитарное состояние почвы и посевов. Энергоемкость и качество обработки почвы зависят от степени совершенства технических средств. Математическое моделирование процесса обработки почвы различными почвообрабатывающими рабочими органами является актуальной задачей, поскольку позволяет разработать более совершенные энергоэффективные технические средства.
Цель статьи. Представить результаты исследования по разработке математических моделей для определения и анализа показателей процесса обработки почвы рабочим органом скобообразной формы.
Материалы и методы. В процессе теоретических исследований скобообразного почвообрабатывающего рабочего органа для сплошной поверхностной обработки почвы использовались методы анализа, обобщения и систематизации, теоретической механики, математической статистики и моделирования, теории вероятности, методы дифференциального исчисления, теория взаимодействия рабочих органов с почвой и их движения по поверхности поля.
Результаты исследования. Получены аналитические модели для определения создаваемого давления, тягового сопротивления, суммарной силы сжатия почвенного пласта, времени его движения через рабочий орган, требуемой мощности и количества энергии, затрачиваемых на сжатие и крошение почвенного пласта в зависимости от скорости перемещения предложенного скобообразного рабочего органа. Приведены графические зависимости исследованных параметров скобообразного почвообрабатывающего рабочего органа и установлены закономерности их изменения.
Обсуждение и заключение. Предложенные математические модели и выявленные закономерности изменения параметров процесса обработки почвы рабочим органом замкнутого контура позволят разработать новые эффективные рабочие органы, рассчитать их конструктивно-технологические параметры.

Ключевые слова: обработка почвы, скобообразный рабочий орган, моделирование, тяговое сопротивление, концентрация напряжений, мощность, давление, сила сжатия почвенного пласта

Конфликт интересов: авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Для цитирования: Джабборов Н. И., Добринов А. В., Савельев А. П. Моделирование процесса обработки почвы методом концентрации напряжений в обрабатываемом пласте // Инженерные технологии и системы. 2023. Т. 33, № 2. С. 175–191. https://doi.org/10.15507/2658-4123.033.202302.175-191

Заявленный вклад соавторов:
Н. И. Джабборов – научное руководство; формулирование концепции решения; постановка задачи; проведение исследований; анализ результатов исследования.
А. В. Добринов – формирование структуры статьи; анализ литературных данных; обработка данных; разработка и доработка решения.
А. П. Савельев – определение методологии исследования; критический анализ результатов исследования; составление выводов и заключения; доработка текста.

Все авторы прочитали и одобрили окончательный вариант рукописи.

Поступила 09.01.2023; одобрена после рецензирования 06.03.2023;
принята к публикации 16.03.2023

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Принципы создания и испытания конкурентоспособной почвообрабатывающей техники / Н. К. Мазитов [и др.] // Teхнiкa i технологii АПК. Киев. 2014. № 4 (55). С.14‒19.

2. Ветохин В. И. Модель крошения почвы под действием клина // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 1994. № 10. С. 25‒27. URL: https://www.elibrary.ru/contents.asp?id=34175833 (дата обращения: 29.12.2022).

3. Ресурсосберегающая техника для возделывания зерновых культур / В. В. Бледных [и др.] // Техника в сельском хозяйстве. 2007. № 3. С. 19‒22. EDN: IATTWV

4. Валиев А. Р., Мухамадьяров Ф. Ф., Зиганшин Б. Г. Обоснование конструктивно-технологических параметров нового дискового культиватора // Российская сельскохозяйственная наука. 2017. № 1. С. 58‒61. EDN: XTDNZB

5. Мударисов С. Г. Моделирование процесса взаимодействия рабочих органов с почвой // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 2005. № 7. С. 27‒30. EDN: ROJUVN

6. Рахимов З. С., Рахимов И. Р., Файрушин, Д. З. Универсальные орудия для безотвальной обработки почвы // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 2004. № 5. С. 10‒11. EDN: UUHCHX

7. Итоги многолетних сравнительных испытаний и внедрения новой техники для обработки почвы и посева / Н. К. Мазитов [и др.] // Достижения науки и техники АПК. 2016. Т. 30, № 8. С. 91‒93. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/itogi-mnogoletnih-sravnitelnyh-ispytaniy-i-vnedreniyanovoy-tehniki-dlya-obrabotki-pochvy-i-poseva/viewer (дата обращения: 30.12.2022).

8. Рабочий орган для рыхления почвы : патент 2453087 Российская Федерация / Джабборов Н. И., Добринов А. В. [и др.]. № 2010 128 168; заявл. 07.07.2010; опубл. 20.06.2012. 6 с.

9. Бледных В. В., Свечников П. Г. Крошение почвы корпусом отвального плуга // Вестник Челя- бинской государственной агроинженерной академии. 2013. Т. 65. С. 68‒73. EDN: RSCPQV

10. Маслов Г. Г. Конструктивные особенности нового чизельного комбинированного агрегата и расчет потребной мощности двигателя на его работу // Политематический сетевой электронный журнал Кубанского государственного аграрного университета. 2015. № 109. С. 195‒207. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/konstruktivnye-osobennosti-novogo-chizelnogo-kombinirovannogo-agregata-iraschet-potrebnoy-moschnosti-dvigatelya-na-ego-rabotu/viewer (дата обращения: 30.12.2022).

11. Шовкопляс А. В. Теоретическое обоснование формы рабочего органа // Инновации в сельском хозяйстве. 2015. № 4 (14). С. 90‒96. EDN: VJKDIN

12. Бледных В. В., Свечников П. Г., Трояновская И. П. Расчетная схема технологического процесса крошения почвы почвообрабатывающими рабочими органами // Тракторы и сельхозмашины. 2016. № 3. С. 22‒26. EDN: WYOOWX

13. Бартенев И. М. Ударное разрушение и активный оборот почвенного пласта при вспашке // Лесотехнический журнал. 2013. № 1 ( 9). С. 98‒110. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/udarnoe-razrushenie-i-aktivnyy-oborot-pochvennogo-plasta-pri-vspashke/viewer (дата обращения: 23.12.2022).

14. Джабборов Н. И., Сафаров М., Миракилов Дж. Разработка овалообразного рабочего органа и его параметров для поверхностной обработки почвы // Доклады Таджикской академии сельскохо- зяйственных наук. 2011. № 1 (27). С. 48‒52. EDN: RPCIQB

15. Шовкопляс А. В. Обоснование конструктивно-технологических параметров энергоэффективного ножа почвенной фрезы // Научный вестник государственного образовательного учреждения Луганской Народной Республики « Луганский национальный аграрный университет». 2020. № 8-3. С. 22‒26. EDN: NHWOLG

16. Результаты полевых исследований почвообрабатывающего орудия с эллипсовидными дисками / Ф. Ф. Яруллин [и др.]// Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2019. Т. 14. № 2 (53). С. 123‒127. https://doi.org/10.12737/article_5d3e17361cada0.88786874

17. Разработка комбинированного рабочего органа для послойной безотвальной обработки почвы / И. В. Божко [и др.] // Тракторы и сельхозмашины. 2016. № 8. С. 3‒6. EDN: XSNUWN

18. Санжаровская М. И. Что лучше раскрошит комок почвы // Инженерно-техническое обеспе- чение АПК. Реферативный журнал. 2009. № 1. С. 236. EDN: JXBSTJ

19. Старовойтов С. И., Старовойтова Н. П., Чемисов Н. Н. О крошении суглинистой почвы // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2014. № 3. С. 30‒34. EDN: SIWANX

20. Алдошин Н. В., Васильев А. С., Голубев В. В. Исследование пределов прочности почвы на сжатие и растяжение // Агроинженерия. 2020. № 3 (97). С. 27‒33. https://doi.org/10.26897/2687-1149-2020-3-27-33

21. Щиров В. Н., Пархоменко Г. Г. Проектирование рабочих органов для рыхления почвы с использованием деформации растяжения // Вестник АПК Ставрополья. 2016. № 3 ( 23). С. 57‒62. EDN: XCCEZD

22. Бартенев И. М. Выбор вида деформации и типа деформатора обработки сухих твердых почв // Лесотехнический журнал. 2018. № 3 ( 31). С. 162‒170. https://doi.org/10.12737/article_5b97a15e471834.37136442

23. Dzhabborov N., Dobrinov A., Sergeev A. Vibration Parameters and Indicators of a Dynamic Tillage Tool // IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science 937 (2021) 032048, AFE 2021. https://doi.org/10.1088/1755-1315/937/3/032048

24. Рабочий орган для рыхления почвы : патент 2755317 Российская Федерация / Джаббров Н. И., Добринов А. В. [и др.]. № 2021106319; заявл. 11.03.2021 ; опубл. 15.09.2021. 7 с.

25. Dzhabborov N. I., Dobrinov A. V., Sergeev A. V. The Basics for Choosing Energy-Efficient Working Tools of Tillage Machines // Nexo Revista Científica. 2022. Vol. 35, Núm. 02 P. 498‒516. https://doi.org/10.5377/nexo.v35i02.14626

26. Дьяков В. П. Зависимость сопротивления почвы от скорости сжатия // Техника в сельском хозяйстве. 2011. № 2. С. 9‒11. EDN: WNRQBP

Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.