Оглавление
ВВЕДЕНИЕ ............................................................................................................. 5
1. СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ И
ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ .................................................. 16
1.1 Технологические особенности систем обработки почвы ................... 16
1.2 Энергетический баланс и затраты систем обработки почвы ........... 23
1.3 Способы снижения энергоемкости обработки почвы ..................... 30
1.4 Обзор теоретических исследований по моделированию процесса
обработки почвы .............................................................................................. 39
1.4.1 Классификация методов исследований обработки почвы ...... 39
1.4.2 Анализ моделей физико-математического представления
почвы и грунтов ............................................................................................ 43
1.4.3 Методы численной реализации моделей взаимодействия
рабочих органов с почвой ........................................................................... 56
1.4.3.1 Метод конечных элементов ............................................................ 56
1.4.3.2 Гидродинамика сглаженных частиц ............................................ 59
1.4.3.3 Метод вычислительной гидродинамики ..................................... 62
1.4.3.4 Метод дискретных элементов ........................................................ 66
1.5 Постановка задачи и цель исследования ................................................. 80
2. ГИДРОДИНАМИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО
ПРОЦЕССА ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ .............................................................. 85
2.1 Уравнение динамики многофазной почвенной среды ....................... 85
2.2. Обоснование условий функционирования, начальных и граничных
условий модели обработки почвы ................................................................ 92
2.3 Обоснование параметров гидродинамической модели почвы ..... 98
2.4 Оценка рыхления и уплотнения почвы рабочими органами
почвообрабатывающих машин с помощью гидродинамической модели
............................................................................................................................ 108
2.5 Уточнение реологических параметров гидродинамической модели в
зависимости от состояния почвы ............................................................... 115
Выводы по главе 2 ......................................................................................... 123
3 МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ
МЕТОДОМ ДИСКРЕТНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ............................................... 126
3
3.1 Теоретические основы метода дискретных элементов
применительно к задачам почвообработки .............................................. 126
3.1.1 Модели нормальной силы МДЭ .................................................. 129
3.1.2 Модели тангенциальной силы МДЭ .......................................... 134
3.1.3 Модели контакта для учета сцепления между частицами. ... 137
3.2 Выбор подходящих моделей контакта для моделирования процесса
обработки почвы ............................................................................................ 140
3.3 Оценка значимости параметров контактной модели при
моделировании взаимодействия рабочих органов с почвой методом
дискретных элементов .................................................................................. 150
3.4 Оценка влияния формы дискретных элементов на результаты
моделирования почвы ................................................................................... 157
3.5 Обоснование параметров модели почвы для прогнозирования сил
сопротивления корпуса плуга при вспашке ............................................ 167
Выводы по главе 3 ......................................................................................... 188
4. ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩИХ И
ПОСЕВНЫХ МАШИН С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЦИФРОВЫХ
ДВОЙНИКОВ .................................................................................................... 190
4.1 Обоснование параметров почвообрабатывающих машин для
основной обработки почвы .......................................................................... 190
4.1.1 Проектирование лемешно-отвальной поверхности корпуса
плуга .............................................................................................................. 190
4.1.2 Обоснование параметров ЛОП корпуса плуга в цифровых
двойниках ...................................................................................................... 198
4.1.3 Обоснование конструктивных параметров корпуса плуга ........... 209
4.2 Обоснование технологии и почвообрабатывающих машин для
полосовой системы обработки почвы .............................................................. 215
4.2.1 Обоснование конструктивно-технологической схемы
культиватора для полосовой обработки почвы ................................... 215
4.2.2 Обоснование параметров культиватора для полосовой
обработки почвы цифровой модели ........................................................ 221
4.2.3 Энергетическая оценка культиватора для полосовой обработки
почвы в полевых условиях ....................................................................... 229
4
4.3. Обоснование технологии и посевных машин для нулевой системы
обработки почвы ............................................................................................. 237
4.3.1 Обоснование конструктивной схемы посевной секции сеялки
для нулевой системы обработки почвы .................................................... 237
4.3.2 Моделирование процесса формирования посевного ложа в
гидродинамической модели почвы ......................................................... 242
4.3.2 Обоснование конструктивно-технологических параметров
посевной секции .......................................................................................... 246
Выводы по главе 4 ......................................................................................... 259
5 РЕЗУЛЬТАТЫ ВНЕДРЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЙ И ТЕХНИЧЕСКИХ
СРЕДСТВ В ПРОИЗВОДСТВО ..................................................................... 262
5.1. Почвообрабатывающие орудия для основной обработки почвы по
традиционной системе................................................................................... 262
5.2 Результаты полевых исследований культиватора для полосовой
обработки почвы ............................................................................................ 270
5.3 Результаты агротехнической оценки сошников для нулевого посева
в полевых условиях ....................................................................................... 287
Выводы по главе 5 ......................................................................................... 294
6. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ
ИССЛЕДОВАНИЙ И РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ ................ 295
6.1. Технико-экономическая эффективность традиционной системы
обработки почвы ............................................................................................ 295
6.2 Технико-экономическая эффективность технологии и технических
средств полосовой обработки почвы ......................................................... 297
6.3 Технико-экономическая эффективность системы и технических
средств нулевой обработки почвы ............................................................. 301
Выводы по главе 6 ......................................................................................... 306
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ................................................................................................. 307
Список литературы .......................................................................................... 312
ПРИЛОЖЕНИЯ……………………………………………………………….347
