Теория взаимодействия вибрационных рабочих органов с почвой

Статья посвящена математическому моделированию взаимодействия вибрационных рабочих органов с почвой. Большинство исследований по использованию вибраций в процессах обработки почвы дает противоречивые результаты в том, что касается их технологической и энергетической эффективности. Проблема математического описания взаимодействия вибрационных рабочих органов с почвой весьма сложна и обусловлена в первую очередь разнообразием физико-механических свойств объекта обработки. В статье изучаются чисто механические эффекты вибраций применительно к процессам обработки почвы. Цель исследования - выявить закономерности, характеризующие воздействие вибраций на почву, раскрыть механизм преобразования сопротивления вибрационных рабочих органов к вязкому типу трения. Анализ сопротивления вибрационных рабочих органов проведен на основе анализа рациональной формулы академика В.П. Горячкина. Почва была идеализирована в виде вязкопластичной среды. Рассматривался случай синусоидальных колебаний рабочего органа дополнительно к его поступательному движению. Проанализировано действие вибраций на все три составляющие сопротивления почвообрабатывающих орудий: трения, деформации, инерции. Использованы методы дифференциального и интегрального исчисления. Показано, что под действием вибраций изменяются все составляющие сопротивления почвы, причем эффект может быть как положительным, так и отрицательным. Снижение сопротивления возможно в случае, когда амплитуда вибрационной скорости рабочего органа превосходит его поступательную скорость. Соответственно, могут быть уменьшены и затраты энергии со стороны тягового механизма трактора. Однако общие затраты энергии, включая энергозатраты вибровозбудителя, не уменьшаются в сравнении с работой обычных рабочих органов. Эти теоретические результаты подтверждаются экспериментальными исследованиями А.А. Дубровского. Линеаризация тягового сопротивления вибрационных рабочих органов (его зависимость от поступательной скорости) в статье объясняется на основе общих законов механики без привлечения гипотез о физическом изменении свойств почвы.

почва, вибрационные рабочие органы, сопротивление почвообрабатывающих орудий