Дослідження механізму утворення колії при русі колеса в ґрунті
DOI:
https://doi.org/10.26642/ten-2024-1(93)-58-63Ключові слова:
колесо; ґрунт; напружено-деформований стан; коліяАнотація
Інтенсифікація обробітку ґрунту з широким застосуванням сільськогосподарської техніки і багаторазові проходження техніки призводять до переущільнення ґрунту і погіршення умов вирощування сільськогосподарських культур. Найбільш широко в сучасній агротехніці використовується колісна техніка. В роботі досліджується напружений стан ґрунту і механізм утворення колії при русі колеса в ґрунті. Для експериментальних досліджень доцільним є представлення ґрунту як суцільного деформованого середовища, що має властивості пружності, в’язкості і пластичності. При дослідженнях застосовувалися метод скінчених елементів за допомогою програмного комплексу FEMAP with NX NASTRAN та метод фотопружності з використанням поляризаційно-проекційної установки ППУ-7. В якості оптично чутливого матеріалу використовувались епоксидна смола ЕД-6 отверджена метилтетрагідрофталевим ангідридом. Встановлено, що при русі колеса в ґрунті ґрунтовий потік, який набігає на колесо розділяється на дві частини. У верхній частині де переважають дотичні напруження відбувається зсув ґрунту і його накопичення перед колесом у вигляді наросту внаслідок бульдозерного ефекту. Нижче цього рівня, там де переважають нормальні напруження відбувається ущільнення ґрунту, тобто утворюється певне ущільнене ядро, частинки якого поступово переміщуються під колесо.
Посилання
Krebstein, K., von Janowsky, K., Kuht, J. and Reintam, E. (2014), «The effect of tractor wheeling on the soil properties and root growth of smooth brome», Plant Soil Environ, Vol. 60, No. 2, рр. 74–79.
Boland, M.M. et al. (2022), Reducing Soil Compaction from Equipment to Enhance Agricultural Sustainability, [Online], available at: https://mts.intechopen.com/articles/show/title/reducing-soil-compaction-from-equipment-to-enhance-agricultural-sustainability
Zhou, D. and Jin, B. (2003), «Boussinesq–Flamant problem in gradient elasticity with surface energy», Mechanics Research Communications, Vol. 30, Issue 5, рр. 463–468, doi: 10.1016/s0093-6413(03)00039-9.
Dovzhyk, M.Ya., Tatianchenko, B.Ya. and Solarov, A.A. (2017), «Analitychnyi sposib vyznachennia traiektorii kryvoliniinoho rukhu chotyrokhkolisnoi mashyny z perednimy kerovanymy kolesamy», Inzheneriia pryrodokorystuvannia, No. 1 (7), рр. 16–20.
Naveed, M., Schjonning, P., Keller, T. et al. (2016), «Quantifying vertical stress transmission and deformation-induced soil structure using sensor mat and X-ray computed tomography», Soil & Tillage Research, Vol. 158, рр. 110–122.
Lamande, M. and Schjonning, P. (2018), «Soil mechanical stresses in high wheel load agricultural field traffic: a case study», Soil Research, Vol. 56, рр. 129–135.
Rosёca, R., Cvrlescu, P., Tёenu, I. et al. (2022), «The Improvement of a Traction Model for Agricultural Tire–Soil Interaction», Agriculture, Vol. 12, doi: 10.3390/agriculture 12122035.
Makharoblidze, R.M., Lagvilava, I.M., Khazhomia, R.M. and Basilashvili, B.B. (2015), «Theory of soil compaction by running bodies of mountain tandem-wheeled self-propelled chassis», Annals of agrarian science, Vol. 14, рр. 17–20.
Makharoblidze, R.M., Lagvilava, I.M., Basilashvili, B.B. and Makharoblidze, Z.K. (2018), «Interact of the tractor driving wheels with the soil by considering the rheological properties of soil», Annals of agrarian Science, Vol. 16, рр. 65–68.
Horiko, S. and Ishigam, G. (2020), «Experimental study on wheel-soil interaction mechanics using in-wheel sensor and particle image velocimetry part II. Analysis and modeling of shear stress of lightweight wheeled vehicle», Journal of Terramechanics, Vol. 91, рр. 243–256.
Fukami, K., Ueno, M., Hashiguch, K. and Okayasu, T. (2006), «Mathematical models for soil displacement under a rigid wheel», Journal of Terramechanics, Vol. 43, рр. 287–30.
Saengprachatanarug, K., Ueno, M., Taira, E. and Okayasu, T. (2013), «Modeling of soil displacement and soil strain distribution under a traveling wheel», Journal of Terramechanics, Vol. 50, рр. 5–16.
Saengprachatanarug, K., Ueno, M., Komiya, Y. and Taira, E. (2009), «Measurement of Soil Deformation at the Ground Contact Surface of a Traveling Wheel», Engineering in Agriculture, Environment and Food, Vol. 2, No. 1, рр. 14–23.
Al-Hazaali, H. and Kovbasa, V. (2017), «On the Dynamic Characteristics and the Soil Compaction under the Influence of the Mole Plow», Scientific Bulletin of UNFU, Vol. 27, No. 1, рр. 206–211.
Kovbasa, V.P. (2006), Mehaniko-tehnologichne obgruntuvannja optymizacii vzajemodii robochyh organiv z gruntom, D.Sc. Thesis of dissertation, 05.05.11, Kiev, p. 299.
Wang, X.L., Zhang, X.C., Lin, X.N. et al. (2020), «Quantification of traffic-induced compaction based on soil and agricultural implement parameters», Int J Agric & Biol Eng, Vol. 13, No. 5, рр. 134–140.
Higa, S., Nagaoka, K. and Yoshida, K. (2019), «Stress distributions of a grouser wheel on loose soil», Journal of Terramechanics, Vol. 85, рр. 15–26.
Du, Y., Gao, J., Jiang, L. and Zhang, Y. (2018), «Development and numerical validation of an improved prediction model for wheel-soil interaction under multiple operating conditions», Journal of Terramechanics, Vol. 79, рр. 1–21.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2024 Б.А. Шелудченко, П.М. Забродський, В.А. Яновський
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Автор, який подає матеріали до друку, зберігає за собою всі авторські права та надає відповідному виданню право першої публікації, дозволяючи розповсюджувати даний матеріал із зазначенням авторства та джерела первинної публікації, а також погоджується на розміщення її електронної версії на сайті Національної бібліотеки ім. В.І. Вернадського.
