Моделювання взаємодії жорсткого колеса з грунтом з метою виявлення зон ущільнень

Abstract

Виявлення та видалення плужної підошви є важливою задачею. Сучасні безконтактні пристрої для виявлення плужної підошви не використовуються багатьма агровиробниками через їх високу вартість, а розробка нового більш дешевого сканера дасть можливість невеликим господарствам досліджувати ущільнення ґрунту та вживати необхідних заходів для його розпушування. Особливістю пристрою, який ми розробляємо, є те, що його робочий орган (колесо, диск або сфера) проникає в ґрунт на невелику глибину. Метою даного дослідження є в рамках використаної моделі взаємодії жорсткого колеса і верхнього в’язкопружного та нижнього ущільненого шарів ґрунту отримати залежності, які дозволять визначати параметри такої взаємодії зокрема глибину розташування зони ущільнення. У цій роботі вирішується задача кочення абсолютно жорсткого колеса по в'язкопружному шару неущільненого ґрунту, зчепленому з недеформаційною напівплощиною, що імітує підошву плуга. При формулюванні задачі не враховується податливість циліндра і напівплощини, а для опису властивостей шару ґрунту використовується модель Кельвіна, яка має обмежену в'язкопружну повзучість.

Identifying and removing plow soles is an important task. Modern non-contact devices for detecting plow soles are not used by many agricultural producers due to their high cost, and the development of a new, cheaper scanner will enable small farms to investigate soil compaction and take the necessary measures to loosen it. The peculiarity of the device we are developing is that its working body (wheel, disk or sphere) penetrates the soil to a small depth. The purpose of this study is to obtain dependencies within the framework of the used model of the interaction between the rigid wheel and the upper viscoelastic and lower compacted layers of the soil, which will allow determining the parameters of such interaction, in particular the depth of the location of the compaction zone. In this paper, the problem of rolling of a completely rigid wheel on a viscoelastic layer of uncompacted soil coupled to a non-deformable half-plane imitating the sole of a plow is solved. When formulating the problem, the compliance of the cylinder and half-plane is not taken into account, and the Kelvin model is used to describe the properties of the soil layer, which has limited viscoelastic creep.