СОПРОТИВЛЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ КАК ОСНОВА РОСТА ЭФФЕКТИВНОСТИ В ПОЧВООБРАБОТКЕ

THE RESISTANCE OF MATERIALS AS A BASIS FOR INCREASING EFFICIENCY IN TILLAGE

Grigoriev Vladislav Romanovich,

student, I.T. Trubilin Kuban State Agrarian University,

Krasnodar, Russia

Bachilo Ivan Anatolyevich,

student, Kuban State Agrarian University named after I.T. Trubilin,

Russia, Krasnodar

Nikolenko, Alexander Yurievich,

Scientific supervisor, assistant, Kuban State Agrarian University named after I.T. Trubilin,

Russia, Krasnodar

АННОТАЦИЯ

В условиях роста требований к эффективности и рентабельности сельского хозяйства правильный выбор материалов и расчеты на прочность становятся критически важными. Целью является показать, как принципы и методы науки о сопротивлении материалов применяются для проектирования, анализа и оптимизации рабочих органов почвообрабатывающих машин.

ABSTRACT

With increasing demands on agricultural efficiency and profitability, the right choice of materials and strength calculations are becoming critically important. The aim is to show how the principles and methods of material resistance science are applied to the design, analysis and optimization of working bodies of tillage machines.

Ключевые слова: почвообработка, нагрузки, разрушающие факторы, сопротивление материалов, деформация.

Keywords: tillage, loads, destructive factors, material resistance, deformation.

Почвообработка — это комплекс мер, способствующих улучшению химических, биологических и физических свойств почвы для повышения ее качества и урожайности. Основа процесса — это взаимодействие почвы и различных механических устройств, что изменяет ее структуру для дальнейшего использования.

Обработка почвы является очень энергоемким и агрессивным процессом, что изнашивает сельскохозяйственную технику. Основными воздействующими на это факторами являются: абразивный износ, ударные нагрузки, переменные напряжения, коррозия. Вследствие чего происходят поломки и простой техники.

В нынешних реалиях стремительный рост требований к эффективности техники обязывает делать упор в правильный выбор материалов, и расчет на прочность становится безумно важным.

Нагрузки и разрушающие факторы являются основными движителями к грамотному выбору материалов, сечений, а также наличию узких мест.

Нагрузки:

• Статические: внешние силы, что действуют на комок почвы при механическом воздействии. Влияют на структуру почвы и на физико- механические свойства (сжатие/раздавливание, смятие, сдвиг, резание, истирание).
• Динамические и ударные: нагрузки, возникающие при взаимодействии механизма с почвой, например, во время движения плужного корпуса в почве возникают напряжения, которые вызываю деформацию пласта. Ударные нагрузки возникают при мгновенном переходе энергии в разрушаемый пласт, например, ударное разрушение сухих твердых пород, свободный удар.
• Циклические: это процесс нагружения/разгрузки почвы при взаимодействии с техникой, они могут быть связаны с непрерывным давлением рабочих органов или периодичным воздействием на почву.

К основным разрушающим факторам относят:

• Абразивный износ — взаимодействие с частицами почвы (песок, камни). Основной вид износа для лемехов, лап культиваторов.
• Ударные    повреждения    —    контакт    с     скрытыми    в    почве препятствиями.
• Коррозия — влияние влаги, удобрений, химикатов.
• Усталость материала — многократное повторение нагрузок приводит к образованию трещин.

Почва — высокоабразивная среда, с огромным множеством включений, создающих ударные нагрузки при взаимодействии с ней. Выбор материалов для ее обработки является экономической необходимостью, определяющей ресурс техники, а также качество ее обработки.

Первое, на чем необходимо заострить внимание, — это использование износостойкого материала. Стали являются основой почвообработки, ибо имеют ряд положительных качеств, которые подходят для почвообработки. Имеют хорошее сочетание прочности, пластичности и свариваемости, а также не испытывают прямого абразивного износа при этом.

Упрочнение рабочей поверхности износостойким материалом является экономически выгодным вариантом, ибо изготавливать всю деталь из стали дорого, поэтому целесообразней будет покрыть ею только те участки, которые непосредственно подвергаются износу. Самым распространенным методом является наплавка на поверхность твердых сплавов, таких как сормайт, стеллит или порошковая проволока. В результате на режущей поверхности образуется «башмак» из прочного сплава, который изнашивается медленнее. Метод закалки, материал подвергается нагреву и резкому охлаждению, это способствует его укреплению. Также используют напыление сверхпрочных материалов, что также способствует укреплению рабочей поверхности.

Инженерные расчеты являются основой для создания эффективной и надежной техники, объединяя в себе механику грунтов, сопротивление материалов и теорию машин. Основными целями являются: снижения энергозатрат, повышение качества обработки, обеспечение прочности и долговечности, а также оптимизация конструкций. Основными формулами являются:

1. Определение тягового сопротивления орудия:

• P = k * F + G * f — определяет необходимую мощность трактора.

1. Расчет на прочность при основных видах нагрузки:

• σ_изг = M_изг / W ≤ [σ] — изгибы лап культиваторов, стоек.

1. Валы рабочих органов:

• τ_кр = M_кр / W_кр ≤ [τ]

Успешная работа почвообрабатывающей техники — это комплексный результат, основанный на глубоком понимании сопротивления материалов, правильном выборе сплавов и методов упрочнения, а также применении современных инженерных расчетов. Инвестиции в правильные материалы и грамотное проектирование напрямую влияют на надежность, производительность и итоговую экономическую эффективность сельскохозяйственного производства.

Список литературы:

1. Орешко Е.И., Ерасов В.С. Текст научной статьи. Обзор критериев прочнности материалов. [https://cyberleninka.ru/article/n/obzor-kriteriev-prochnosti-materialov].
2. Джабборов Н.И., Добринов А.В. Текст научной статьи. Перспективные почвообрабатывающие рабочие органы. [https://cyberleninka.ru/article/n/perspektivnye-pochvoobrabatyvayuschie-rabochie- organy].
3. Бутенко С.Ю., Текст научной статьи. [https://cyberleninka.ru/article/n/vliyanie- sposobov-pochvoobrabotki-na-vlagosberezhenie].