Talajművelő szerszám vizsgálata diszkrét elemes szimulációval és szántóföldi mérésekkel

Tóth Márton Ferenc, Gépészmérnöki MSc

e-mail: t.marton95@gmail.com

Konzulens: Dr. Tamás Kornél, Gép és-Terméktervezés Tanszék

e-mail: tamas.kornel@gt3.bme.hu

Hudoba Zoltán, Gép és-Terméktervezés Tanszék

e-mail: hudoba.zoltan@gt3.bme.hu

A dolgozat témája a mezőgazdasági talajok modellezése az ún. diszkrételemes szimulációval, illetve a talajban történő elmozdulások vizsgálata. A kutatás során a modellből kapott eredmények összevetésre kerülnek terepen végzett mérési eredményekkel. Ezen mérések között szerepel egyrészt a penetrométeres vizsgálat, illetve a kultivátorszerszámmal végzett vonóerős vizsgálat. A kutatás egyik célja a megfelelő talajmodell megalkotása volt az egyes paraméterek hatásának vizsgálatával a Yade DEM szimulációs környezetében figyelembe véve az eltérő nedvességtartalom hatását. A vizsgált két fő anyagi és kapcsolati jellemző a szemcsék közötti súrlódás, illetve a köztük lévő kohézió volt. A kapott eredmények alapján a súrlódási tényező befolyásolta leginkább a talaj szerszámmal szemben kifejtett ellenállását. Ezen kívül, az eltérő nedvességtartalom hatásának modellezéséhez is a súrlódási tényező mutatkozott az egyik alkalmas paraméternek. A modellezés során eltérő tulajdonságú talajrétegekkel is történtek vizsgálatok, melynek során az alsóbb réteg jelentősebb hatást gyakorolt a szerszám vontatási ellenállására. A talajmodellben ezután a talajban végighaladó szerszám hatására a részecskék elmozdulása, rendeződése volt a vizsgálat tárgya. Ennek megfigyelésére egy szenzor-tartó készülék is tervezésre került, melyből 3D nyomtatás segítségével prototípus is készült. A szimulációk eredményei alapján továbbá elemző program segítségével a talaj lazítására vonatkozó értékelések is történtek kapa, és talajtípus szerint.

A kutatás különlegessége, hogy a hagyományos talajvályús mérések helyett a valós mezőgazdasági körülményekhez közelebb álló talajon végzett mérések szolgáltak az alapját, illetve ezen körülményeket figyelembe véve kellett a méréseket kiértékelni és a szimulációs modellt megalkotni. További újítás a kutatási témában, hogy a diszkrét elemes modellben szokásos gömbi elemek helyett ún. clump-ok kerültek alkalmazásra, amellyel a szemcsehalmaz energiaelnyelő képességének a szimulációban történő megadása miatt volt szükség. Az eltérő talajrétegek alkalmazása pedig további lehetőségeket ad a talajmodell kalibrálásához.

Irodalom:

[1] Tekeste, M.Z., Raper, R.L. Schwab, E. Soil Drying Effects on Soil Strength and Depth of Hardpan Layers as Determined from Cone Index Data. Agricultural Engineering International: the CIGR Ejournal, X, 1-17. (2008)

[2] Zeng, Z., Chen, Y., Zhang, X. Modelling the interaction of a deep tillage tool with

heterogeneous soil. Computers and electronics in agriculture 143, 130-138 (2017)

[3] Asaf, Z., Rubinstein, D., Shmulevich, I., Determination of discrete element model

parameters required for soil tillage. Soil & Tillage Research 92 227-242 (2007)

szerző

Tóth Márton
Gépészmérnöki mesterképzési szak
mesterképzés (MA/MSc)

konzulensek

Dr. Tamás Kornél
egyetemi docens, Gép- és Terméktervezés Tanszék
Hudoba Zoltán
tanszéki mérnök, Gép- és Terméktervezés Tanszék

helyezés

Jutalom