Model optimization of structural layout parameters of a flexible subsoiler

Олександр Васильович Медведський; Богдан Анатолійович Шелудченко; Павло Миколайович Забродський; Євгеній Сергійович Сироїд; Олег Борисович Плужніков; Валерій Анатолійович Яновський

doi:10.26642/ten-2026-1(97)-141-153

Автор(и)

Олександр Васильович Медведський Поліський національний університет, Україна http://orcid.org/0000-0001-7458-5337
Богдан Анатолійович Шелудченко Поліський національний університет, Україна http://orcid.org/0000-0002-8137-0905
Павло Миколайович Забродський Поліський національний університет, Україна http://orcid.org/0000-0002-3904-564X
Євгеній Сергійович Сироїд Поліський національний університет, Україна https://orcid.org/0009-0000-6993-7430
Олег Борисович Плужніков Поліський національний університет, Україна https://orcid.org/0000-0002-9060-7775
Валерій Анатолійович Яновський Державний університет «Житомирська політехніка», Україна https://orcid.org/0000-0002-1702-4282

DOI:

https://doi.org/10.26642/ten-2026-1(97)-141-153

Ключові слова:

ґрунт, плужна підошва, ґрунтопоглиблювач, модель-симулятор, ланцюг, гнучкий контур, конструкційна компоновка

Анотація

Наслідком багаторічного основного обробітку ґрунтів сільськогосподарського призначення є утворення переущільненого підорного шару, так званої плужної підошви. Наявність такого переущільненого шару призводить до порушення водно-повітряного режиму ґрунту, що погіршує умови живлення сільськогосподарських рослин та зрештою знижує повноту використання потенційної родючості ґрунту. Найефективнішим способом запобігання цьому негативному явищу є механічне розпушування ґрунту плужної підошви глибокорозпушувачами різної конструкції. Враховуючи характерні особливості утворення тріщин у ґрунті при механічному руйнуванні плужної підошви, одним з найперспективніших знарядь для її розпушування є конструкція гнучкого ланцюгового ґрунтопоглиблювача. Зважаючи на суттєві технологічні та конструкційні переваги такого ґрунтопоглиблювача, необхідно зазначити, що анізотропність механічних ознак середовища оброблюваних шарів ґрунту призводить до виникнення стохастичних коливань ланцюга ґрунтопоглиблювача і, як наслідок, до порушення стабільності робочого процесу розпушування плужної підошви. За результатами досліджень моделі-симулятора робочого органу ґрунтопоглиблювача, розроблено раціональну компоновку комбінованого ґрунтообробного агрегата в складі плуга ПЛН-5-35 та гнучкого ланцюгового ґрунтопоглиблювача. в контурі якого передбачено установку механічного поглинача стохастичних коливань у вигляді пружного демпфера, який стабілізує процес розпушування плужної підошви. Виробнича перевірка запропонованого комбінованого ґрунтообробного агрегата засвідчила, що твердість шару ґрунту плужної підошви, розпушеного гнучким ланцюговим ґрунтопоглиблювачем, зменшено в 2,5 раза порівняно з обробітком, виконаним базовою моделлю плуга ПЛН-5-35.

Посилання

Verbist, K., Cornelis, W., Schiettecatte, W. et al. (2007), «The influence of a compacted plow sole on saturation excess runoff», Soil Tillage Res., Vol. 96, рр. 292–302, doi: 10.1016/j.still.2007.07.002.

Bilibio, C., Uteau, D., Horvat, M. et al. (2023), «Impact of Ten Years Conservation Tillage in Organic Farming on Soil Physical Properties in a Loess Soil–Northern Hesse, Germany», Agriculture, Vol. 13, doi: 10.3390/agriculture13010133.

Tian, P., Lian, H., Wang, Z., et al. (2020), «Effects of Deep and Shallow Tillage with Straw Incorporation on Soil Organic Carbon, Total Nitrogen and Enzyme Activities in Northeast China», Sustainability, Vol. 12, doi: 10.3390/su12208679.

Keller, T., Sandin, M., Colombi, T. et al. (2019), «Historical increase in agricultural machinery weights enhanced soil stress», Soil Tillage Res., Vol. 194, doi: 10.1016/j.still.2019.104293.

Orzech, K., Wanic, M. and Załuski, D. (2021), «The Effects of Soil Compaction and Different Tillage Systems on the Bulk Density and Moisture Content of Soil and the Yields of Winter Oilseed Rape and Cereals», Agriculture, Vol. 11, doi: 10.3390/agriculture11070666.

Younesi Alamouti, M. and Navabzadeh, M. (2007), «Investigation of Plowing Depth Effect on Some Soil Physical Properties», Pak. J. Biol. Sci., Vol. 10, рр. 4510–4514, doi: 10.3923/pjbs.2007.4510.4514.

Warren, J. and Taylor, R. (2017), «Managing Soil Compaction». Oklahoma Cooperative Extension Service, [Online], available at: https://extension.okstate.edu/fact-sheets/managing-soil-compaction.html/

Nunes, M.R., Karlen, D.L. and Moorman, T.B. (2020), «Tillage Intensity Effects on Soil Structure Indicators–A US Meta-Analysis», Sustainability, Vol. 12, Issue 5, doi: 10.3390/su12052071.

Usowicz, B. and Lipiec, J. (2017), «Spatial variability of soil properties and cereal yield in a cultivated field on sandy soil», Soil Tillage Res., Vol. 174, рр. 241–250, doi: 10.1016/j.still.2017.07.015.

Bussell, J., Crotty, F. and Stoate, C. (2021), «Comparison of Compaction Alleviation Methods on Soil Health and Greenhouse Gas Emissions», Land, Vol. 10, doi: 10.3390/land10121397.

Qiang, X., Sun, J. and Ning, H. (2022), «Impact of Subsoiling on Cultivated Horizon Construction and Grain Yield of Winter Wheat in the North China Plain», Agriculture, Vol. 12, doi: 10.3390/agriculture12020236.

Azevedo, R.P., Corinto, L.M., Peixoto, D.S. et al. (2022), «Deep Tillage Strategies in Perennial Crop Installation: Structural Changes in Contrasting Soil Classes», Plants, Vol. 11, doi: 10.3390/plants11172255.

Kharmanda, G., Ibrahim, M.H., Al-Kheer, A. A. et al. (2014), «Reliability-Based Design Optimization of Shank Chisel Plough using Optimum Safety Factor Strategy», Comput. Electron. Agric., Vol. 109, рр. 162–171, doi: 10.1016/j.compag.2014.09.001.

Zhang, X., Yong, Y., Decheng, W. et al. (2024), «Failure Characteristics and Loosening Effectivity of Compacted Grassland by Subsoilers with Different Plough Points», Biosystems Engineering, Vol. 237, рр. 170–181, doi: 10.1016/j.biosystemseng.2023.12.008.

Mahmoodi-Eshkaftaki, M., Ebrahimi, R., Ghanbarian, D. and Houshyar, E. (2017), «Geometric characterization of moldboard plough using coupled close photography and surface fitting model», Soil Tillage Res., Vol. 170, рр. 122–129, doi: 10.1016/j.still.2017.03.014.

Yarosh, Y., Sheludchenko, B., Kondratiuk, A. et al. (2020), «In a Building Visual-Plastic Environment the Equal “Chain Line” Moving Flexible Lines», Scientific Horizons, Vol. 4, No. 89, рр. 65–71, doi: 10.33249/2663-2144-2020-89-4-65-71.

«Semi-Mounted Ploughs», [Online], available at: https://www.gregoire-besson.com/en/machines/voyager

Zabrodskyi, A., Šarauskis, E., Kukharets, S. et al. (2021), «Analysis of the Impact of Soil Compaction on the Environment and Agricultural Economic Losses in Lithuania and Ukraine», Sustainability, Vol. 13, doi: 10.3390/su13147762.

Kondratiuk, A., Šarauskis, E., Sheludchenko, B. et al. (2024), «Substantiation of the Use of a Flexible Chain-Type Subsoiler for Improving the Agrotechnological Properties of Soil», Sustainability, Vol. 16, doi: 10.3390/ su16135355.

Sheludchenko, B.A., Syvak, R.I. and Pluzhnikov, O.B. (2023), «Metrolohiia ta osnovni zasoby tekhnichnykh vymiriuvan».