PhD in Engineering
к.т.н.
Universal combined tillage machines combine several processing steps. The final soil cultivation operation is performed by soil-processing machine, which works on loosened soil. Uniform compaction of the subsurface layer is able to be created by soil cultivating rollers with an active working surface. The surface of the roller, which contains elastic elements, increases the vertical load. The shock loading, characterized by intensive impact on the soil, is considered preferable. The advantage of this roller construction is the integration of external loading and automatic tuning to a rational operating mode. The study of the process of soil compaction can be carried out by analogy with the process of soil compaction. The model of the system includes the mass of the working body m, the mass of the deformed soil volume M, the soil stiffness element C, and the soil viscosity element B. The volume of soil deformed by compression is a truncated cone with a height h. Initially, there are compressive stresses in the soil volume directly at the points of contact with the working body. Then instantly, large clods of soil are destroyed, and the surface particles are displaced (compacted). Further, the crushed soil particles transfer pressure to the neighboring ones, involving more and more particles with lateral expansion. As a result of compression deformation, a compacted subsurface layer of the required density is formed. The proposed model can serve as a first approximation for further, more detailed and expanded studies of the stress-strain state of the soil with the possibility of determining the dependencies of the structural parameters and operating conditions of the soil-working compactor.
Универсальные комбинированные почвообрабатывающие агрегаты совмещают несколько технологических операций. Заключительную операцию по обработке почвы выполняет почвообрабатывающий каток, работающий по взрыхленной почве. Равномерное уплотнение подповерхностного слоя способны создавать почвообрабатывающие катки с активной рабочей поверхностью. Поверхность катка, содержащая упругие элементы способствует увеличению вертикальной нагрузки. Предпочтительным считается ударное нагружение, характеризуемое интенсивным воздействием на почву. Преимущество такой конструкции катка заключается в интеграции внешнего нагружения и автоматической настройке на рациональный режим работы. Исследование процесса уплотнения почвы может быть проведено по аналогии с процессом трамбования грунтов. Для исследования процесса уплотнения рыхлой почвы посредством ударного нагружения и отыскания величины уплотненного слоя необходимой плотности предложена модель системы «рабочий орган - элементарный объем почвы». Модель системы включает массу рабочего органа m, массу деформируемого объема почвы М, элемент жесткости почвы С, и элемент вязкости почвы В. Деформируемый сжатием объем почвы представляет собой усеченный конус с высотой h. Изначально возникают сжимающие напряжения в почвенном объеме непосредственно в точках контакта с рабочим органом. Затем мгновенно происходит разрушение крупных комков почвы со смещением (уплотнением) поверхностных частиц. Далее, измельченные частицы почвы передают давление на соседние, вовлекая все больше частиц с боковым расширением. В результате деформации сжатия формируется уплотненный подповерхностный слой требуемой плотности. Предложенная модель может выступать в качестве первого приближения для дальнейших, более детальных и расширенных исследований напряженно-деформированного состояния почвы с возможностью определения зависимостей конструктивных параметров и режимов работы почвообрабатывающего катка.