Physico-mechanical analysis and modeling of interaction soil tillage working bodies on elastic suspension

Authors

  • D. G. Voytyuk Національний університет біоресурсів і природокористування України
  • Yu. O. Gomeniuk Національний університет біоресурсів і природокористування України
  • Yu. V. Chovnyuk Національний університет біоресурсів і природокористування України

Abstract

Abstract. Physical-mechanical analysis of processes of interaction of tillage tools of cultivators is equipped with a spring suspension with a treated environment was carried out. Theoretically, considered possible oscillatory movements of tillage tools such as subharmonic oscillations, depending on the nonlinear elastic characteristics of the suspension. The basic characteristics of subharmonic oscillations are established: amplitudes, frequencies, conditions of origin, stability of the basic solution. An analysis of such mechanical systems is carried out using their elastic characteristics, that is, the graphical or analytical relationship between the static load on the system (F) and the corresponding displacement load (q).
The analysis of the elastic characteristics of the structures of oscillatory systems has shown that those systems that have one elastic element (a spring) also have a linear nature of the restoring force. Structures that consisting with several elastic elements (flat and cylindrical springs) have a nonlinear relationship between applied load and displacement. The use of nonlinear characteristics of the system, in particular, lump-linear, significantly improves the energy and agro-technical parameters of the elastic suspension during the processing of soils. As a method of analysis, the method of attachment and approaches developed by professor Zakrzewski M.V.
Key words: analysis, modeling, interaction, tillage tool, agricultural machines, spring suspension, soil.

References

Краснощеков Н. В., Котов П. М. К обоснованию жёсткости упругой стойки рабочих органов против эрозионного культиватора КПЭ-3,8. ?сследование и совершенствование почвообрабатывающих машин. Москва. 1971. С. 161–170.

Рябцев Г. А. Технологические показатели рабо-ты культиваторов с упругой подвеской. Вестник сельскохозяйственной науки. 1970. № 12. С. 84–85.

Рябцев Г. А. Работа культиватора с упругой подвеской лап на повышенных скоростях. Техника в сельском хозяйстве. 1974. № 6. С. 84–85.

Кушнарёв А. С., Волков Л. Н., Базаров В. П. К вопросу снижения тягового сопротивления и

улучшение агротехнический показателей культива-торов с упругой подвеской рабочих органов. Научные основы проектирования сельскохозяйственных машин. Ростов. Рост?СХМ. 1980. С. 77–85.

Кушнарёв А., Шевченко ?., Дюжаев В., Куш-нарев С. Механика взаимодействия рабочих органов на упругой подвеске с почвой. Техника АПК. 2008. №8. С. 22–25.

Шевченко ?. Экспериментально-теоретическое обоснование параметров рабочих органов с упругими стойками культиваторов для предпосевной обработки почв: Дис. … канд. техн. наук. Москва. 1988. 176 с.

Кушнарев С. А. Обоснование энергосберега-ющих технологических процессов обработки почв и параметров упругих рабочих органов для условий южной степной зоны Украины: Дис. … канд. техн. наук. Глеваха, 1998. 194 с.

Дюжаев В. П. Построение математической мо-дели колебательной системы рабочий орган-почва. Труды ТГАА. Мелитополь, 1998. Т. 5. С. 77–82.

Войтюк Д. Г., Човнюк Ю. В., Діктерук М. Г., Гуменюк Ю. О., Гуцол О. П. Виникнення парамет-ричних коливань та резонансів культиваторів з пружною підвіскою робочих органів. Міжвідомчий науковий збірник. Глеваха, 2013. Вип. 98. Том 1. С. 376–384.

Базаров В. П. Дополнительный упругий эле-мент и его влияние на упругую подвеску. Конструирование и технология производства сельскохозяйственных машин. 1980. №10. С. 9–11.

Бидерман В. П. Теория колебаний. Москва. Высшая школа. 1980. 408 с.

Бабаков ?. М. Теория колебаний. Москва. Наука, 1965. 559 с.

Войтюк Д. Г., Човнюк Ю. В., Діктерук М. Г., Гуменюк Ю. О., Гуцол О. П. Физико-механический анализ автоколебательных режимов работы вибра-ционной рыхлительной лапы культиватора. Вібрації в техніці та технологіях. 2012. Вип. 4(68). С. 24–30.

Гринченко О. С., Алфьоров О. І., Савченко В. Б., Юр’єва Г. П. Теоретичний аналіз автоколивань ґрун-тообробних органів на пружній підвісці з ураху-ванням стохастичних факторів. Технічний сервіс агропромислового, лісового та транспортного комплексів. 2016. № 5. С. 222–226.

Гринченко А. С., Алфьоров А. ?. Теоретичес-кие модели функционирования и обеспечения механической надежности культиваторов с подпру-жиненными рабочими органами. Загальнодержавний міжвідомчий науково-технічний збірник. Кіровоград, 2015. Вип. 45. Частина І. С. 205–212.

Василенко Н. В. Теория колебаний. Киев. Высшая школа. 1992. 430 с.

Пановко Я. Г. Введение в теорию механи-ческих колебаний. Москва. Наука, 1980. 272 с.

Закржевский М. В. Колебания существенно-нелинейных механических систем. Рига: Зинатне, 1980. 190 с.

Хаяси Т. Нелинейные колебания в физических системах. Москва. Мир, 1968. 432 с.

Хвингия М. В. Колебания и устойчивость упругих систем машин и приборов. Тбилиси. Мециниереба, 1974. 284 с.

Закржевский М. В., ?ванов Ю. М., Федо-ренко А. Н. Самовозбуждение субгармонических колебаний в неавтономной колебательной системе с билинейной упругой характеристикой. В кн.: Виброзащита человека-оператора и колебания в машинах. Москва. Наука, 1977. С. 376–384.

Кобринский А. Е. Механизм с упругими связями. Москва. Наука, 1964. 390 с.

Неймарк Ю. ?. Метод точечных отображений в теории нелинейных колебаний. Москва. Наука, 1972. 472 с.

Пановко Я. Г. Основы прикладной теории упругих колебаний. Москва. Машиностроение, 1967. 316 с.

Krasnoshchekov, N. V., Kotov, P. M. (1971). To justify the stiffness of the elastic working organs stand against the erosion of the cultivator KPE-3,8. Research and development of tillage machines. Moscow. 161-170.

Ryabtsev, G. A. (1970). Technological perfor-mance of cultivators with an elastic suspension. Journal of farm Sciences. No 12. 84-85.

Ryabtsev, G. A. (1974). Work of cultivators with an elastic suspension legs at high speeds. Equipment in agriculture. No 6. 84-85.

Kushnarev, A. C., Volkov, L. N., Bazarov, V. P. (1980). The issue of reducing the traction resistance and improved agronomic performance of the cultivators with an elastic suspension of working bodies. Scientific bases of designing of agricultural machines. Rostov. Rascism. 77-85.

Kushnarev, A., Shevchenko, I., Dugaev, V., Kushnarev, S. (2008).Mechanics of interaction of working bodies on an elastic suspension with the soil. Technique APK. No 8. 22-25.

Shevchenko, I. (1988). Experimentally-theoretical substantiation of parameters of working bodies with elastic stands cultivators for pre-sowing treatment of soil: Dis. kand. tech. Sciences. Moscow. 176.

Kushnarev, S. A. (1998). Substantiation of power saving processing of soil and the elastic parameters of working bodies for the conditions of southern steppe zone of Ukraine: Dis. kand. tech. Sciences. Glevaha, 194.

Dugaev, V. P. (1998). Mathematical model of the oscillating system working on the soil. Proceedings of TGAA. Melitopol', Vol. 5. 77-82.

Voytyuk, D. G., Chovnyk, Yu. V., Dickery, M. G., Gumenyuk, A. Y., Gutsol, O. P. (2013). Occurrence of parametric vibrations and resonances of the cultivators with an elastic suspension of working bodies. The interdepartmental scientific collection. Glevaha, Vol. 98. Volume 1. 376-384.

Bazarov, V. P. (1980). Additional elastic element and its influence on the elastic suspension. Design and production technology of agricultural machinery. No 10. 9-11.

Biderman, V. P. (1980). Theory of oscillations. Moscow. High school. 408.

Babakov, S. M. (1965). Theory of vibrations. Moscow. Nauka, 559.

Voytyuk, D. G., Chovnyk, Yu. V., Dickery, M. G., Gumenyuk, A. Y., Gutsol, O. P. (2012). Physico-mechanical analysis of self-oscillating modes of vibration loosening the clutches of the cultivator. Vibration in engineering and technology. Vol. 4(68). 24-30.

Grinchenko, A. S. Alferov, A. I., Savchenko, V. B., Yuriev, G. P. (2016). Theoretical analysis for oscillation tillage bodies on an elastic suspension with the consideration of stochastic factors. Technical services agricultural, forestry, and transport complexes. No 5. 222-226.

Grinchenko, A. S., Alferov, A. S. (2015). Theoretical models of functioning and ensure mechanical reliability of cultivators with spring tines. The national interdepartmental scientific-technical collection. Kirovograd, Vol. 45. Part. 205-212.

Vasilenko, N. V. (1992). Theory of oscillations. Kiev. High school. 430.

Panovko, J. G. (1980). Introduction to the theory of mechanical vibrations. Moscow. Nauka, 272.

Zakrzewski, N. V. (1980). Vibrations of essenti-ally nonlinear mechanical systems. Riga: Zinatne, 190.

Hayashi, T. (1968). Nonlinear oscillations in physical systems. Moscow. Mir, 432.

Khvingia, M. V. (1974). Vibrations and stability of elastic systems and machines. Tbilisi. Marinieres, 284.

Zakrzewski, N. V., Ivanov, Yu. M., Fedoren- ko, A. N. (1977). The self-excitation of subharmonic oscillations in a nonautonomous oscillatory system with bilinear elastic characteristic. In the book: Protection of the human operator and the fluctuations in the machines. Moscow. Science, 376-384.

Kobryn, A. E. (1964). Mechanism with elastic links. Moscow. Science, 390.

Neimark, Yu. S. (1972). The method of point mappings in the theory of nonlinear oscillations. Moscow. Science, 472.

Panovko, J. G. (1967). Fundamentals of applied theory of elastic vibrations. Moscow. Mechanical engineering, 316.

Downloads

Published

2019-01-24

Issue

Vol. 9 No. 4 (2018)

Section

Статті

License

Relationship between right holders and users shall be governed by the terms of the license Creative Commons  Attribution – non-commercial – Distribution On Same Conditions 4.0 international (CC BY-NC-SA 4.0):https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/deed.uk

Authors who publish with this journal agree to the following terms:

  • Authors retain copyright and grant the journal right of first publication with the work simultaneously licensed under a Creative Commons Attribution License that allows others to share the work with an acknowledgement of the work's authorship and initial publication in this journal.
  • Authors are able to enter into separate, additional contractual arrangements for the non-exclusive distribution of the journal's published version of the work (e.g., post it to an institutional repository or publish it in a book), with an acknowledgement of its initial publication in this journal.
  • Authors are permitted and encouraged to post their work online (e.g., in institutional repositories or on their website) prior to and during the submission process, as it can lead to productive exchanges, as well as earlier and greater citation of published work (See The Effect of Open Access).