Сивулька П. М. Обґрунтування оперативної оцінки колісних машин з умов агроекології та твердості ґрунту

English version

Дисертація на здобуття ступеня доктора філософії

Державний реєстраційний номер

0826U004674

Здобувач

Спеціальність

  • 133 - Галузеве машинобудування

Спеціалізована вчена рада

PhD 16906

Львівський національний університет ветеринарної медицини та біотехнологій імені С. З. Гжицького

Анотація

Використання важкої сільгосптехніки надмірно ущільнює ґрунт, що знижує врожайність і призводить до втрати його родючості.. Дисертаційна робота присвячена обґрунтуванню оперативної агроекологічної оцінки колісної техніки щодо ущільнення ґрунту на базі заміру твердості, що корелює з щільністю та вологістю, і заданих характеристик шин та навантажень на осі. Проведено аналіз оцінки фізико-механічних характеристик ґрунту, як опорної поверхні, у дослідженнях щодо військової автотехніки, зокрема WES – методики армій НАТО, що передбачає оперативну оцінку ґрунтових поверхонь та цілий ряд емпіричних залежностей розрахунку параметрів руху колісних машин, порівнюючи при цьому з вітчизняними та зарубіжними дослідженнями. Трудомістку оцінку ущільнення ґрунту технікою можна вдосконалити завдяки сучасним пенетрометрам і зв'язку між твердістю, щільністю та вологістю ґрунту. Узагальнено характеристики ґрунтів України навесні й восени та доведено можливість визначення їх щільності й вологості через твердість (конусний індекс за WES-методикою НАТО). Проаналізовано дослідження з розрахунку площі контакту шини з ґрунтом (за її розміром, навантаженням і тиском повітря) для визначення питомого тиску МТА. За результатами опрацьовано використання емпіричних залежностей Diserens E., що широко використовуються у практиці агроекологічної оцінки МТА в країнах ЄС та враховують відмінності радіальних та діагональних шин, співвідношення висоти і ширини шин та тиск повітря в шинах (відсутніх у вітчизняній практиці). Розглянуто питання розрахункової агроекологічної оцінки МТА при різних типорозмірах шин передньої та задньої осей та різних навантажень на осі, що не враховано у вітчизняній нормативній базі. Окрім цього розглянуто ефект доущільнення ґрунту в колії колесами задньої осі, що теж не враховано у нормативній базі ДСТУ (але враховується у WES- методиці). Відповідно опрацьовано комп’ютеризована методика (MATLAB Simulink) розрахункової оцінки питомого тиску на ґрунт колесами МТА та заданого (визначеного експериментально пенетрометром для конкретного поля) значення твердості – конусного індексу СІ, а також спрощена спеціалізована програма такого розрахунку з завантаженням на ноутбук, планшет чи мобільний телефон з функціями Android. При цьому враховуються варіанти з різнотипними колесами різних осей та різними навантаженнями на осі, ефект доущільнення ґрунту в колії колесами задньої осі. Отримані результати корелюються з відповідними значеннями щільності і вологості ґрунту та, відповідно, з допустимими пороговими значеннями тиску весняного чи осінньо-літнього сезонів згідно ДСТУ 4521:2006. Проведено розрахункові оцінки питомого тиску та агроекологічності для ряду розповсюджених в Україні колісних тракторів класу тяги 3,0 – 6,0 т. Для оцінки адекватності вищенаведеної опрацьованої методики представлено результати експериментальних польових досліджень на прикладі двох характерних моделей колісних тракторів: Fendt 1038 Vario з різними типорозмірами коліс і навантаженням на осі (класу тяги 6,0 т) та ХТЗ, а також повнопривідного автомобіля КамАЗ 4310 з регулюванням тиску повітря у шинах. Дослідження з колісними тракторами - Fendt 1038 Vario та ХТЗ 17221 проведені і з фрагментарною оцінкою щільності та вологості ґрунту в колії та за її межами (паралельно до замірів твердості відшарованим у виробника п’єзометричним пенетрометром ЛАН-М Pro з цифровим інтерфейсом та записом даних вимірювання на ноутбук і видозміненим під нормативи WES –методики НАТО конусним наконечником для оцінки СІ).Отримані результати засвідчили достатню збіжність теоретичних, розрахункових оцінок ущільнення ґрунту вищезазначеними колісними тракторами та повнопривідним КамАЗ 4310 з результатами експериментальних досліджень в межах 7 – 13%, що є цілком задовільним, враховуючи реалії нестабільності, коливань значень показника твердості ґрунту в межах будь-якої з випробувальних ділянок і фіксацію стабільних значень твердості СІ при розрахунку. Опрацьовані і відповідні пропозиції щодо оновлення існуючої нормативної бази агроекологічної оцінки МТА та відповідного інструментарію, зокрема і щодо п’єзометричних пенетрометрів та прийняття в якості ДСТУ ISO 22476-1:2012 (вслід за країнами ЄС). Зокрема прийняття для оперативної оцінки ущільнення ґрунту показника твердості – конусного індексу СІ, уточнення розрахунку площі контакту з врахуванням типорозміру і радіальної деформації та зміни тиску повітря шин, вертикального навантаження на колесо, схем із різнотипними колесами на осях і різним розподілом експлуатаційної маси по осях, додаткового ущільнення ґрунту при проходженні коліс задньої осі в одній колії з передньою віссю.

Публікації

Сивулька П. Порівняльний аналіз методик агроекологічної оцінки МТА в Україні/СНД та країнах ЄС // Вісник ЛНУП «Агроінженерні дослідження», № 28, 2024. –С. 218-226.

Сивулька , П., Сукач , О. Оцінка площі плями контакту шини на ґрунтових поверхнях / Сучасні технології в машинобудуванні та транспорті, 1(24), ЛНТУ, Луцьк, 2025. - С.399-408.

Л.В. Крайник, П.М. Сивулька Агроекологічна оцінка машинно-тракторних агрегатів у сільському господарстві: проблемні питання та сучасні підходи удосконалення // 2025 № 4 • Агроекологічний журнал, № 4, 2025. НААН України, - С. 205-212

Крайник Л., Сивулька П. Агроекологічна оцінка машинно-тракторних агрегатів на базі WES-методики / Вісник ЛНУП «Агроінженерні дослідження», № 29, 2025. –С. 48-56.

Крайник Л., Сивулька П. Сукач О. Розвиток нормативної бази агроекологічної оцінки машинно-тракторних агрегатів / Вісник ЛНУП «Агроінженерні дослідження», № 30, 2026. –С. 42-50.

Файли

Схожі дисертації