Horizontális penetrométer és elmozdulás mérő fejlesztése talajmodellek kalibrációihoz
Napjainkban számos kutatás célja a talaj-szerszám kapcsolatban az érintkezés során létrejövő hatásmechanizmus vizsgálata. Az egyik ilyen vizsgálandó jellemző a talajellenállás, ami kiemelten fontos tényező talajmechanikai szempontból. Ezen belül is a talaj adott szerszámmal történő horizontális mozgatása során adódó fajlagos ellenállás. A horizontális penetráció során mérhető talajellenállás nagyságát horizontális penetrométerrel lehet meghatározni. Jelen kutatás szerves részét teszi ki maga a mérőberendezés fejlesztése, illetve egy gyorsulásmérő szenzoron alapuló eszköz is a mérési környezet részét képezi, ami a talaj elmozdulás valós időbeli alakulását képes megmutatni.
A horizontális penetrométer, mint mérőberendezés kapcsán rengeteg konstrukciós kialakítás született már és az ezekkel végzett mérések is számos kutatásban megtalálhatók [1],[2]. Az irodalomkutatás során részletes tanulmányozásra került több különböző kialakítás és ezek funkcionális szerepe. A végső konstrukciós kialakítás során legfőbb szempont a gyárthatóság volt, azokkal a berendezésekkel, amik a rendelkezésre álltak. A mérőberendezés fejlesztése során számos olyan gépészeti megoldás került kialakításra, amelyek a mérés során jelentkező, a mérési eredményeket torzító jelenségeket hivatottak kiküszöbölni.
A horizontális penetrométer összeállítása után következett maga a mérés, amely két fontos talajjellemző tulajdonság meghatározásához szolgált alapul. Egyik az általunk vizsgált horizontális penetráció hatására létrejött talajellenállás különböző mélységekben. A másik pedig a vizsgált talaj elmozdulás mértéke, amelyet a mérőberendezés a talajban történő vontatásának hatására hozott létre. A mérések előkészített laboratóriumi talajvályúban lettek lefolytatva különböző működési paraméterek beállítása mellett. A vizsgálatok alatt együttesen került rögzítésre az adott réteg penetrációs ellenállása és a talajelmozdulásmérő elmozdulásának a mértéke. Fontos kiemelni, hogy az eddigi kutatásokban alkalmazott jelölőkockák adta lehetőségeken [3] túl kutatásunkban a kifejlesztett elmozdulásmérő képes volt a talaj kezdeti és végállapotba jutása közötti talaj elmozdulást, annak pályáját folyamatosan rögzíteni.
A kapott eredmények alapján kimondható, hogy a mérés megfelelően reprezentálta a tőle elvárt értékeket, így ezek alapján ezek felhasználhatóságot biztosítanak a későbbiekben különböző talajmodellek kalibrációjához. Ez az eszköz további vizsgálatok és szimulációk megfelelő alapját képezheti, ami fontos szerepet játszik a mostani mezőgazdasági talajművelőgépek fejlesztésében, de akár egyéb szemcsés halmazszerű anyagok vizsgálatában.
Irodalom:
1. NADERI-BOLDAJI, M., et al. Improvement and field testing of a combined horizontal penetrometer for on-the-go measurement of soil water content and mechanical resistance. Soil and Tillage Research, 2012, 123: 1-10.
2. HEMMAT, Abbas; RAHNAMA, Tayebeh; VAHABI, Zahra. A horizontal multiple-tip penetrometer for on-the-go soil mechanical resistance and acoustic failure mode detection. Soil and Tillage Research, 2014, 138: 17-25.
3. GÜRSOY, Songül; CHEN, Ying; LI, Bo. Measurement and modelling of soil displacement from sweeps with different cutting widths. Biosystems engineering, 2017, 161: 1-13.
szerzők
-
Kovács Gyula
Gépészmérnöki mesterképzési szak
mesterképzés (MA/MSc) -
Wágner Árpád
Mérnök informatikus szak, alapképzés
alapképzés (BA/BSc)
konzulensek
-
Dr. Tamás Kornél
egyetemi docens, Gép- és Terméktervezés Tanszék -
Hudoba Zoltán
tanszéki mérnök, Gép- és Terméktervezés Tanszék -
Kovács László
Ipar 4.0 témavezető, Automatizálási és Alkalmazott Informatikai Tanszék
