Federal State Budgetary Scientific Institution «Federal Scientific Agroengineering Center VIM»
Abstract
Operating of quality of cutivation of a deformable soil layer is important at soil cultivating working too use. The soil as cutivated object is characterized by elastic modulus, the Poisson ratio, ultimate compression strength, angle of wall and internal friction, coefficient of specific potential energy of destruction of soil particles. All these indicators depend on values of absolute humidity of the loamy soil. By means of a finite elements method the authors predicted an intense and deformable condition of the cultivted layer of the loamy soil taking into account such suppositions as a quasi solidity, quasi elasticity, constancy of speed and depth of cultivation. For realization of this method several operations were used, such as compiling of a global stiffness matrix, a load column, solve simultaneous linear equations, definition of possible movements of nodal points in the soil body across and verticals, and also determination of specific potential energy of elementary soil fragments. The load column is formed taking into account the gravity of soil fragments, traction resistance of a side surface of a chisel and a cutting edge, and also inertia forces. In case of comparison of the received values with the experimental rate of specific potential energy of destruction of soil fragments of the loamy soil it is possible to make the forecast about geometrical parameters of a destruction zone and extent of crumbling of soil fragments. So, at absolute humidity of the loamy soil 20.73 percent, speed of the movement of 1.6 m a second, depth of processing of 0.2 m, width of working tool of 0.02 m destruction zone length in the direction of the movement makes 0.12 m, width equals 0.1 m, the critical depth of cutting is 0.08 m. The coefficient of crumbling of a zone of the disturbed state does not exceed 22 percent.При работе почвообрабатывающего рабочего органа важно управлять качеством обработки деформируемого слоя почвы. Почва как объект обработки характеризуется модулем упругости первого рода, коэффициентом Пуассона, пределом прочности на сжатие, углами внешнего и внутреннего трения, коэффициентом удельной потенциальной энергии разрушения почвенных частиц. Все перечисленные показатели зависят от значений абсолютной влажности суглинистой почвы. С помощью метода конечных элементов спрогнозировали напряженно-деформируемое состояние обрабатываемого слоя суглинистой почвы с учетом таких допущений, как квазисплошность, квазиупругость, постоянство скорости и глубины обработки. Показали, что реализациeй данного метода стали составление глобальной матрицы жесткости, грузового столбца, решение системы линейных уравнений, определение возможных перемещений узловых точек почвенного массива по горизонтали и вертикали, а также определение удельной потенциальной энергии элементарных почвенных фрагментов. Определили, что грузовой столбец формируется с учетом силы тяжести почвенных фрагментов, тягового сопротивления боковой поверхности долотообразной лапы и режущей кромки, а также сил инерции. Сопоставив полученные значения с экспериментальной величиной удельной потенциальной энергии разрушения почвенных фрагментов суглинистой почвы, можно сделать прогноз о геометрических параметрах зоны разрушения и степени крошения почвенных фрагментов. Так, при абсолютной влажности суглинистой почвы 20,73 процента, скорости движения 1,6 м в секунду, глубине обработки 0,2 м, ширине рабочего органа 0,02 м длина зоны разрушения в направлении движения составляет 0,12 м, ширина - 0,1 м, критическая глубина резания - 0,08 м. Коэффициент крошения зоны возмущенного состояния не превышает 22 процента
