Введение к работе
Актуальность темы. Расширение использования мобильных транспортно-технологических машин приводит к снижению плодородия почв. При выполнении работ по выращиванию растений почвы переуплотняются, что негативно сказывается не только на урожайности полевых культур и плодородии почвы, но и на трудоемкости ее последующей обработки. Поэтому снижение уплотняющего воздействия машин на почву до агротехнически допустимого значения является весьма актуальной народнохозяйственной задачей.
Необходимо создать математические модели воздействия движителей машин на почву и методы расчета показателей деформирования и уплотнения почв машинами. Расчеты должны выполняться с учетом реологических свойств различных почв, находящихся в различных физических состояниях.
Работа выполнена в рамках Государственной программы развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 2008–2012 годы, программ «Стратегия машинно-технологической модернизации сельского хозяйства России на период до 2020 года», «Концепция развития аграрной науки и научного обеспечения агропромышленного комплекса Российской Федерации на период до 2025 года», в соответствии с программами научно-исследовательских работ ФГОУ ВПО МГАУ в период 1991–2010 гг.
Цель исследования - разработка и обоснование методов расчета уплотняющего воздействия на почву ходовых систем тракторов, основанных на результатах исследований процессов деформирования во времени почв и эластичных колес; оценка мер по снижению уплотнения почвы движителями МТА и их влияния на урожайность сельскохозяйственных культур.
Объект исследования – система, обеспечивающая производственные процессы по возделыванию сельскохозяйственных культур (почва, урожайность с. - х. культур, ходовые системы машин).
Предмет исследований – процессы деформирования почвы во времени и ее уплотнение под воздействием колесных движителей мобильной сельскохозяйственной техники.
Методы исследований. Теоретические исследования взаимодействия движителей мобильных машин с почвой основывались на положениях теории вязкоупругости. В работе применены методы нелинейной теории вязкоупругости, методы математической физики, аналитические и численные методы математического анализа, планирования эксперимента, дисперсионный анализ.
Экспериментальные исследования проведены по разработанным нами методам с использованием тензометрической измерительной аппаратуры.
Научная новизна заключается в разработке:
- математической модели процессов деформирования и уплотнения вязкоупругой почвы эластичными тракторными колесами и жесткими колесами (перекатывающимися жесткими колесными штампами).
Практическая значимость:
- разработан метод расчета показателей уплотняющего воздействия колес на вязкоупругую почву при квадратичной зависимости ее начальной плотности от глубины.
- выявлены вязкоупругие свойства исследовавшихся дерново-подзолистых супесчаных почв и их корреляционные зависимости характеристик вязкоупругих свойств исследовавшихся почв от их плотности, влажности и угловой частоты гармонического процесса деформирования;
- выявлены зависимости приращения плотности почвы и других показателей уплотняющего воздействия машин на почву от влажности почвы, угловой скорости колес и вертикальной динамической нагрузки на колесо;
- результаты исследований использованы ОАО «НАТИ» в разработке программы и методики проведения, а также в подготовке и проведении экспериментов по оценке уплотняющего воздействия на почву и сопротивления движения перспективного трактора НАТИ – 04 с треугольной схемой ходовой системы и резиноармированной гусеницей;
- методы определения и оценки уплотняющего воздействия колесных движителей на почву внедрены на Полевой станции РГАУ-МСХА при возделывании картофеля по голландской технологии и применяются в учебном и технологическом процессах;
Апробация работы. Основные положения и результаты исследований диссертационной работы доложены и одобрены в период с 2004 по 2010 гг. на научных конференциях РГАУ – МСХА им. К.А. Тимирязева (2004 – 2009 гг.), на 22, 23, 24 и 25 Международных Симпозиумах по реологии, организованных Реологическим Обществом им. Г.В. Виноградова Российской Академии наук и Институтом нефтехимического синтеза РАН (2004 – 2010 гг.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ, в том числе 3 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов и предложений, списка использованной литературы, 11 приложений. Работа изложена на 175 страницах машинописного текста, содержит 22 рисунка, 14 таблиц (в основном тексте). Список использованной литературы включает в себя 196 наименования, в том числе 13 работ на иностранных языках.
