Твердость почвы более 100 г см3 это значит что почва

Твердость почвы (Дискование, Вспашка, Ноу Тилл)

Direct.Farm проводит независимое агрономическое исследование!

Сравниваем различные технологии возделывания культур: вспашка, дискование, нулевая технология (no-till).

Мы получили интересные результаты и освещаем их Вам.

Определение твердости сложения активного корнеобитаемого слоя почвы выявило значительную твердость почвенного профиля на фоне всех рассматриваемых обработок (рисунок). За годы опыта в почвенном профиле четко прослеживается влияние применяемых сельскохозяйственных машин.

На фоне вспашки начиная с глубины 30 см до 45 см твердость увеличивалась в 1,5 раза с 10,3 кг/см2 до 16,0 кг/см2. Такое резкое увеличение твердости связано с образованием плужной подошвы, что подтверждается данными по плотности почвы.

При применении дисковой бороны твердость почвы резко возрастала уже с глубины 10 см, где она увеличивалась с 15,2 кг/см2 до 22,4 кг/см2, оставаясь столь высокой вплоть до глубины подпахотных горизонтов.

На фоне нулевой обработки почвы отсутствие влияния почвообрабатывающей техники не выявило преимущества в улучшении рассматриваемого показателя. Напротив, давление оказываемое многократным проездом тракторов с другими агрегатами, а также большими массами атмосферных осадков способствовало увеличению твердости почвы уже с глубины 2,5 см. На глубине 7,5 см твердость почвы достигла величины 22,4 кг/см2.

Таким образом, отсутствие дополнительного воздействия тяжелой почвообрабатывающей техники при возделывании полевых культур по системе no-till не способствует снижению или стабилизации твердости почвы.

Мы готовим для публикации следующие результаты исследования:

Источник

Общие физические и физико-механические показатели почв

Физические свойства почвы подразделяются на общие и физи­ко-механические.

К общим физическим свойствам почвы относятся плотность твердой фазы, плотность и пористость (скважность), к физико-механическим — пластичность, липкость, набухание, усадка, связ­ность, твердость и сопротивление при обработке.

Плотность твердой фазы почвы — это отношение массы ее твер­дой фазы к массе воды в том же объеме при 4 °С. Различные типы почв и даже отдельные почвенные горизонты имеют разную плот­ность твердой фазы. Величина плотности твердой фазы почв зави­сит от их минералогического состава и содержания органических компонентов. Например, плотность твердой фазы гипса 2,3 — 2,35, лимонита — 3,5 — 4, органических компонентов (торф, рас­тительные остатки) 1,25 — 1,8. В зависимости от вида минералов, их количества и органических компонентов, входящих в твердую фазу почвы, определяют ее плотность. Плотность твердой фазы минеральных почв составляет 2,4 — 2,8. Бедные органическим ве­ществом дерново-подзолистые почвы имеют плотность твердой фазы 2,65 — 2,7, а богатые органическими компонентами торфя­ники — 1,4—1,8.

Плотностью почвы называется масса абсолютно сухой почвы, находящаяся в естественном состоянии, в единице объема. Она измеряется в г/см 3 . В отличие от плотности твердой фазы при оп­ределении плотности почвы узнают массу почвы в единице объе­ма со всеми порами. Поэтому величина плотности почвы всегда меньше величины плотности ее твердой фазы; она также зависит от количества и соотношения минералов и органических компонентов. Плотность минеральных почв изменяется от 0,9 до 1,8 г/см 3 , а у торфяно-болотных — от 0,15 до 0,40 г/см 3 . На плотность почвы большое влияние оказывает механическая обработка: наименьшая плотность почвы сразу после обработки. С течением времени (по мере удаления от момента обработки) почва приобретает все боль­шую плотность. После определенного срока (разного для различ­ных почв) почва приобретает постоянную плотность, которая практически не изменяется в естественном состоянии. Такую плотность называют равновесной. Каждому типу почв соответству­ет своя равновесная плотность. Величина равновесной плотности почвы — важнейшая характеристика условий роста и развития окультуренных растений. Она же указывает на необходимость ан­тропогенного воздействия на почвы для регулирования агрофизи­ческих свойств. Для большинства культурных растений оптималь­на плотность 1 — 1,25 г/см 3 . Отклонение от оптимальной величи­ны плотности в любую сторону приводит к снижению урожайнос­ти сельскохозяйственных культур. Сравнение оптимальной плотности с равновесной помогает определить вид механического воздействия на почву (рыхление, уплотнение) или полного ис­ключения таковых.

Пористость, или скважность, почвы — это суммарный объем всех пор между частицами твердой фазы почвы. Она выражается в процентах общего объема почвы. Пористость минеральных почв 25 — 80 %, а торфяных — 80 — 90 %. Поры в почвенных горизонтах бывают различных формы и диаметра. В зависимости от величин пор выделяют капиллярную и некапиллярную пористость (скваж­ность). Капиллярная пористость равна объему капиллярных проме­жутков почвы, некапиллярная — объему крупных пор (объему про­межутков между почвенными агрегатами). Сумма капиллярной и некапиллярной пористости составляет общую пористость почвы.

Некапиллярные поры обычно заняты почвенным воздухом. Вода в них находится под действием гравитационных сил и не удерживается. В капиллярных порах размещается вода, удержива­емая менисковыми силами. Поры, в которых находятся капилляр­ная вода, почвенный воздух, микроорганизмы и корни растений, называют активными. К неактивным относятся поры, занимаемые связанной водой. В агрономическом отношении важно, чтобы по­чвы располагали большим объемом капиллярных пор и при этом имели некапиллярную пористость не менее 20 — 25 % общей по­ристости.

Оценивают общую пористость по шкале Качинского. Согласно этой шкале, оценка «отлично» общей пористости соответствует 55 — 65 % общей пористости.

Величина пористости зависит от структурности, плотности, гранулометрического и минералогического состава почвы. Меж­ду плотностью и пористостью почвы существует обратная за­висимость. Чем больше пористость, тем меньше плотность по­чвы. Общей пористостью определяют такие важные свойства почвы, как водопроницаемость и воздухопроницаемость, влагоемкость и воздухоемкость, газообмен между почвой и атмо­сферой.

Пластичностью называют свойство почвы изменять свою фор­му под влиянием какой-либо внешней силы без нарушения сло­жения и сохранять приданную форму после устранения этой силы. Она зависит от гранулометрического, минералогического, химического состава почвы, состава обменных катионов и прояв­ляется при определенном диапазоне влажности, характеризующем верхний и нижний пределы пластичности, или границы пластич­ности. В сухом и переувлажненном состоянии почвы не обладают пластичностью. Пластичность измеряется числом, которое выра­жает разницу между влажностью почвы при верхнем и нижнем пределах пластичности. Чем больше число пластичности, тем пла­стичнее почва. Каждая почва характеризуется определенным ин­тервалом влажности, при котором проявляется пластичность, т. е. своими границами и определенным числом пластичности.

По числу пластичности почвы разделяют на четыре категории: высокопластичные имеют число пластичности >17, пластичные — 17 —7, слабопластичные 2 . Она проявляется при увлажнении почвы, приближающейся к верхнему пределу пластичности. Величина липкости зависит от гранулометрического состава, степени дис­персности, состава поглощенных катионов, структуры, влажности почвы. Высокогумусированные почвы даже при повышенном ув­лажнении не липкие. С повышением дисперсности почвы, ухудшением структуры, утяжелением гранулометрического состава липкость почв увеличивается.

По величине липкости Н. А. Качинский разделил почвы на 5 категорий: предельная при липкости > 15 г/см 2 , сильновязкая — 5—15, средневязкая — 2—5, слабовязкая — 0,5—2, рассыпчатая — 0,1-0,5 г/см 2 .

Набухание — увеличение объема почвы при увлажнении. Объяс­няется связыванием молекул воды тонкими частицами почвы. Ве­личина набухания зависит от гранулометрического, минералоги­ческого и химического состава почвы. Набухание присуще поч­вам, содержащим большое количество коллоидов. Его определяют в объемных процентах.

где V_x — объем влажной почвы; V₂ — объем сухой почвы.

Наиболее набухаемы глинистые почвы, содержащие поглощен­ный натрий. Набухание этих почв может достигать 150%. Этот процесс может вызвать в поверхностном слое почвы неблагопри­ятные в агрономическом отношении изменения — разрушение агрегатов.

Усадка — уменьшение объема почвы при высыхании. Она зави­сит от тех же факторов, что и набухание. Чем больше набухание, тем больше усадка. Усадку измеряют в объемных процентах по от­ношению к исходному объему Связность почвы — способность сопротивляться внешнему уси­лию, стремящемуся разъединить частицы почвы. Она вызывается силами сцепления между частицами почвы. Степень сцепления зависит от гранулометрического, минералогического состава по­чвы, ее структуры, влажности и характера сельскохозяйственного использования.

Твердость почвы — механическая прочность, сопротивление, которое оказывает почва проникновению в нее под давлением ка­кого-либо тела. Твердость почвы в значительной мере определяет­ся ее связностью. Величина твердости устанавливается специаль­ными приборами — твердомерами и выражается в кг/см 2 . Чем выше твердость, тем хуже агрофизические свойства почвы, боль­ше требуется затрат на обработку, хуже условия для появления всходов и роста растений. Твердость почвы зависит от структуры, содержания органического вещества, влажности.

Распыленная почва при высыхании оказывает значительно большее механическое сопротивление, чем структурная, комкова­то-зернистая. С уменьшением влажности твердость почвы возрас­тает. Хорошо гумусированные почвы, насыщенные двухвалентны­ми катионами, менее твердые, чем малогумусные почвы. Твер­дость почвы определяется гранулометрическим составом и соста­вом поглощенных оснований. Черноземы, насыщенные кальцием, в 10 — 15 раз менее твердые, чем солонцы. Сопротивление раздав­ливанию тяжелых глин после высушивания в несколько раз мень­ше, чем суглинистых и песчаных почв. Величина твердости почвы определяет затраты на ее обработку.

Удельное сопротивление почвы — усилие, затрачиваемое на осу­ществление технологических процессов (подрезание пласта, обо­рачивание его) и преодоление при обработке почвы трения о ра­бочую поверхность почвообрабатывающих орудий. Его выражают в кг/см 2 . Удельное сопротивление зависит от гранулометрическо­го состава, физико-химических свойств, влажности и агрохими­ческого состояния почвы и изменяется от 0,2 до 1,2 кг/см 2 . Наи­меньшим удельным сопротивлением обладают почвы, насыщен­ные кальцием, легкого гранулометрического состава, наиболь­шим — тяжелосуглинистые и глинистые солонцового типа, содержащие свыше 30 % поглощенного натрия от емкости погло­щения. Величина удельного сопротивления почвы сильно зависит от агротехнического фона. На целинных и старозалежных почвах удельное сопротивление на 45 — 50 % выше, чем на старопахот­ных. На полях, сильно засоренных сорняками, особенно корне­вищными, удельное сопротивление значительно возрастает. По­чвы с хорошей структурой оказывают при обработке меньшее со­противление, чем бесструктурные.

Источник

Экология СПРАВОЧНИК

Информация

Твердость почвы

Твердость — свойство почвы в естественном сложении сопротивляться сжатию и расклиниванию. Твердость почвы оказывает механическое сопротивление развивающейся корневой системе растений, часто обусловливает снижение всхожести семян, влияет на водный, воздушный и тепловой режимы почвы, тяговые сопротивления почвообрабатывающих машин и орудий.[ . ]

Твердость почвы выражают в кг/см2, измеряют с помощью приборов, называемых твердомерами. Создан ряд приборов, в которых твердость почвы определяют с помощью падающих, нажимных, ручных зондов и др.[ . ]

Твердомер ВИСХОМ. Он сложен по устройству и в обращении, но позволяет получить данные о твердости почвы на разных глубинах. Прибор состоит из трубчатой стойки 1, укрепленной на опорной плите, подвижной каретки 2, лентопротяжного механизма 3 с самопишущим устройством 4 и штока со сменными плунжерами 5 (рис. 21). К прибору прилагаются три пары сменных пружин усилием 25, 50 и 100 кг. Каждая из пружин имеет свою та-рировочную таблицу, по которой строят тарировочную кривую твердомера для соответствующей пары пружин, и в процессе эксплуатации прибора периодически проводят проверку.[ . ]

Твердость почвы следует определять не менее чем в пятикратной повторности на площадке 1 м .[ . ]

Твердомер И. Ф. Голубева. Имеет конусообразный плунжер длиной 10 см с площадью сечения у основания 2 см2 (рис. 23). Плунжер соединен со штоком, помещенным в полый корпус с крышками. В нижней части штока нанесена шкала и смонтировано сигнальное устройство. На верхнюю часть штока надеты три пружины разной упругости.[ . ]

Твердость почвы определяют в такой последовательности. Указатель-движок на штоке передвигают в нижнее положение так, чтобы риска движка совпала с нулевым делением, одновременно штифт-указатель вдвигают до щелчка. Прибор ставят вертикально на поверхность почвы и плавно вдавливают конус в почву. При погружении конуса на 10 см раздается щелчок — определение закончено.[ . ]

При определении твердости почвы прибором И. Ф. Голубева необходимо избегать резких нажимов и ударов, чтобы не получить случайных величин.[ . ]

Твердомер Алексеева. В этом приборе сопротивление почвы расклиниванию измеряют гидравлическим динамометром (манометром). Прибор состоит из корпуса цилиндра, в нижнюю часть которого ввертывается металлический стержень с конусом (рис. 24). Сверху в корпус входит и передвигается в нем поршень с ручкой и манометром. В качестве рабочей жидкости, которой заполняют прибор, используют тормозную жидкость.[ . ]

Прибор устанавливают перпендикулярно поверхности почвы и нажатием рук на ручки вдавливают конус в почву. Давление, необходимое для преодоления сопротивления почвы проникновению в нее конуса, передается через поршень и рабочую жидкость и измеряется манометром.[ . ]

Источник

Свойства почвы

Вопросы:

1. Сопротивление почвы разным видам деформации.

2. Твердость почвы.

3. Фрикционные свойства почвы.

4. Липкость почвы и способы ее снижения.

5. Пластичность, упругость, вязкость и хрупкость почвы.

6. Задернелость и ее влияние на технологические свойства почвы.

Технологические – это те свойства почвы, которые проявляются в процессе ее механической обработки и оказывают существенное влияние на закономерности и характер протекания технологического процесса.

Сопротивление почвы различным видам деформации

Почва под действием рабочих органов сельскохозяйственных машин поддается деформации: сдвигу, сжатию, растягиванию, резанию и кручению. Сопротивление почвы при таких деформациях изучено недостаточно. Для суглинистых почв ученые установили, что наименьший предел прочности отмечен при растяжении почвы 5…6 кПа, средний – при сдвиге 10…12 кПа и максимальный – при сжатии (65…108 кПа). Отсюда следует, что рыхление почв с минимальным расходом энергии можно добиться только путем разрушения связей между отдельными структурными агрегатами с помощью деформации растяжения.

Твердость почвы

Твердость почвы или сопротивление смятию – способность почвы сопротивляться внедрению (под давлением конуса, цилиндра, шара).

Твердость – сравнительный показатель механических свойств почвы.

Между твердостью и удельным сопротивлением почвы существует корреляционная связь, которая наблюдается только при работе плуга. Она различна для песчаных и глинистых почв.

Твердость определяется с помощью твердомеров, которые разделяют по принципу заглубления в почву на ударные и беспрерывные. К первому типу относятся конструкции Железнова, Захарова, Волкова и др.; ко второму – устройства ак. Горячкина, Качинского, Ревякина, Голубева, конструкции, разработанные ВИСХОМом и др.

Рис.1. Схема твердомера Ревякина: 1 – ручка,
2 – пружина, 3 – штанга, 4 – наконечник.

С помощью твердомера Ревякина получим диаграмму зависимости величины сжатия пружины (ось У) от глубины погружения наконечника в почву (ось Х).

Рис.2. Зависимость деформации пружины У твердомера от глубины погружения в почву H.

Давление Р равно силе сопротивления почвы смятию и пропорциональна сжатию пружины У.

Линейная деформация почвы равна величине заглубления наконечника в почву H. Зависимость Р От H представляется в виде диаграммы:

Рис.3. Диаграмма смятия почвы. Зависимость силы сопротивления почвы смятию Р от глубины погружения H.

Диаграмма (рис. 3) аппроксимируется двумя линиями ОА им АВ, которые характеризуют две фазы деформации почвы. В первой фазе (отрезок ОА) сила сопротивления растет пропорционально линии деформации H. Во второй фазе (отрезок АВ) увеличение деформации H не вызывает изменение силы сопротивления и почва “течет”, то есть деформируется под действием постоянной силы сдавливания. Поэтому т. А называют пределом пропорциональности.

Первая фаза имеет большое практическое значение, т. к. деформация почвы сельскохозяйственными машинами, как правило, не выходит за пределы первого участка (ОА) диаграммы. Путем обработки этого участка получают показатели, характеризующиеся способность почвы сопротивляться смятию.

(1)

Где: Рср – средняя нагрузка (сила) соответствующая среднему значению Hср на участке HA, H,

S – площадь поперечного сечения наконечника твердомера, см2.

Рср находится по закону Гука:

, (Н) (2)

Где Уср – величина деформации пружины твердомера (измеряется по диаграмме, рис. 2) , см;

Gп – жесткость пружины, Н/см.

, (Па) (3)

Твердость почвы на разных глубинах неодинаковая, поэтому ее определяют на каждой глубине в отдельности.

Для инженерных расчетов важно знать предельное значение удельного сопротивления почвы смятию или Несущую способность почвы

, (Па) (4)

Где PА – ордината точки А на диаграмме.

Кроме этого, определяют коэффициент объемного смятия почвы, который показывает на сколько возрастет сопротивление почвы при смятии каждой последующей единицы ее объема.

, (5)

Где PA – сила сопротивления почвы, которая соответствует т.А диаграммы;

V – объем смятой (вытесненной) почвы, который соответствует т. А диаграммы.

Коэффициент объемного смятия имеет следующие значения:

· для свежевспаханной почвы Н/см3;

· для стерни и паров Н/см3;

· для грунтовой дороги Н/см3.

На показатели твердости и коэффициента объемного смятия почвы значительное влияние оказывает влажность, при ее увеличении твердость и коэффициент объемного смятия уменьшается.

При смятии почвы затрачивается энергия. Для ее определения можно использовать диаграмму. С учетом масштаба она будет равна площади, ограниченной линиями ОА и АВ. Для первой и второй фазы энергия равна:

Дж (6)

Дж (7)

Из выражений следует, что при обработка почвы на глубине соответствующей несущей способности (т. А на диаграмме) почвы, приводит к увеличению расхода энергии.

Фрикционные свойства почвы

Оказывают огромное влияние на процессы ее механической обработки. На трение затрачивается от 30 до 50% энергии МТА.

Фрикционные свойства возникают вследствие скольжения почвы относительно другого тела, которое находится с ней в контакте (внешнее трение), или скольжения частиц составляющих почву относительно друг друга (внутреннее трение).

Наружное трение под действием собственной силы тяжести почвы называют Статическим, а под действием внешней активной силы – Динамическим.

Сила трения – это сила сопротивления перемещению, возникает от действия активной силы, стремящейся создать скольжение поверхности одного тела относительно другого при нормальном давлении.

Сила трения Fтр всегда находится в плоскости взаимодействия тел и направлена в противоположную сторону от активной силы.

Максимальное значение Fтр достигает при скольжении. Численное значение определяется по формуле Амонтона (1966 г.)

, Н (8)

Где F – коэффициент трения;

N – сила нормального давления или реакции опоры, Н.

,

Где – угол трения;

и – не постоянны. Они изменяются в зависимости от механического состава, влажности почвы, скорости относительного движения, площади поверхности и ее состояния.

Численные значения F находятся в интервале 0,25…0,90, – 14˚…42˚.

На трение значительное влияние оказывает влажность (рис.4).

Рис. 4. Зависимость F от Wа.

При низкой влажности от 0 до 8…10% почвенная влага не прилипает к металлу (отрезок АB на рис. 4) – имеет место “истинное трение” и коэффициент трения не зависит от влажности.

Увеличение F – отрезок Bс объясняется возникновением сил молекулярного притяжения почвенных частиц к поверхности металла.

Когда влажность увеличивается до 50…80%, она играет роль смазки, поэтому F уменьшается (кривая Cd).

На F оказывает влияние механический состав почвы рис. 5 , т. е. содержание физической глины (частицы менее 0,1 мм).

Рис. 5. Влияние содержания в почве “физической глины” на коэффи­циент трения покоя почвы по стали.

Как видно из графика рис.5, с ростом процентного содержания “физической глины” коэффициент трения увеличивается. Это объясняется тем, что у малосвязных песчаных почв отдельные частички не скользят, а перекатываются по поверхности металла (трение качения) вследствие чего сила трения уменьшается.

Улучшение структуры почвы приводит к уменьшению F, что объясняется уменьшением площади действительного контакта почвы со сталью.

По рыхлой почве F ниже, чем по твердой.

Различают Коэффициент трения покоя Fп (характеризует процесс внешнего трения в момент перехода материала из состояния покоя в состояние движения по исследуемой плоскости под действием силы тяжести),

Коэффициент трения движения Fд (характеризует процесс внешнего трения – движении одного материала по другому под действием внешней активной силы) и

Коэффициент внутреннего трения Fвн (характеризует процесс внутреннего трения исследуемого материала – т. е. частиц его составляющих друг относительно друга).

Fп определяется с помощью наклонной плоскости

Рис. 6. Схема сил при определении коэффициента трения покоя Fп: R – равнодействующая сил Fтр и N; – Угол трения (между R и N); – угол наклона плоскости из исследуемого материала на которой находится образец почвы.

Fд определяется с помощью прибора академика Желиговского:

Рис. 7. Схема сил при определении Fд На приборе академика Желиговского: 1 – доска с ватманом; 2 – линейка с исследуемым материалом; 3 – образец почвы.

Коэффициент трения движения можно также определить на дисковом приборе трения, при скорости V = 12 м/с, N = 15 г/см2 (динамографе).

Исследованиями установлено, что при скорости скольжения почвы относительно отполированной стальной поверхности 0,4 м/с и давлении 20…100 кПа коэффициент трения составляет:

· для сыпучих песчаных и супесчаных почв – 0,25…0,35;

· для связанных песчаных и супесчаных почв – 0,50…0,7;

· для суглинистых – 0,35…0,50;

· для тяжелых суглинков и глины – 0,40…0,90.

Fвн характеризуется углом естественного откоса сыпучих материалов, – это – между образующей конуса и горизонтальной плоскостью.

Т. е. это угол, при котором обеспечивается предельное равновесие .

Рис.8. Схема сил при определении коэффициента внутреннего трения.

Чем мельче фракционный состав сыпучего материала, тем больше .

Угол естественного откоса определяется с помощью прибора.

Рис. 8. Схема устройства для определения угла естественного откоса .

Для воды .

Для масла подсолнечного .

4. Липкость почвы

Липкость почвы – способность ее частиц прилипать и склеиваться. Характеризуется усилием необходимым для отрыва от почвы 1 см2 стальной поверхности.

,

Где Ротр – сила, необходимая для отрыва диска от почвы, Н;

Sд – площадь диска, см2.

Рис.9. Схема прибора для определения показателя липкости: 1 – диск;
2 – стержень; 3 – ролик; 4 – нитка; 5 – чашка для гирек; 6 – емкость с грунтом.

Она проявляется двояким образом.

1. Как сопротивление при скольжении почвы по поверхности рабочих органов машин.

2. Как сопротивление при отрыве находящихся в контакте с ней твердых тел (качение колес, движение гусениц и т. д.).

Сопротивление скольжению от прилипания:

Где Р0 – коэффициент удельного прилипания при отсутствии нормального давления, Па;

P – коэффициент удельного прилипания, вызываемого нормальным давлением, см-2;

S – видимая площадь контакта, см2;

N – сила нормального давления, Н.

Сравнивая и , отметим, что законы трения и прилипания имеют существенные различия.

Прилипание в отличие от трения зависит не только от нормального давления и свойств материалов рабочей поверхности, но и от площади контакта и проявляются даже при отсутствии нормального давления N.

Липкость почвы зависит от механического состава (дисперсности), влажности, материала рабочей поверхности рабочего органа и удельного давления. С увеличением дисперсности липкость возрастает, поэтому глинистые почвы более липкие, чем песчаные. Бесструктурные более липкие, чем структурные.

Липкость проявляется лишь при определенной влажности:

· для бесструктурных почв при относительной влажности 40…50%;

· для структурных почв – 60…70%.

С увеличением влажности липкость сначала возрастает, а затем падает.

Рис. 10. Зависимость давления необходимого для счищения прилипшей к материалам почвы.

Один из путей уменьшения липкости – использование новых (синтетических) материалов для рабочих органов почвообрабатывающих машин (см. рис.10).

При определенной влажности почвы прилипание и трение действует совместно. Если почва скользит по поверхности рабочего органа, оба процесса проявляются одновременно в виде сопротивления ее скольжению.

,

Где Fтр – сила трения почвы по поверхности рабочего органа,

Fпр – сила прилипания почвы к материалу поверхности рабочего органа.

Залипание рабочих органов происходит в том случае, когда сумма сил трения и прилипания почвы к их поверхности больше, чем предел прочности ее на сдвиг.

Самоочищение наблюдается в том случае, когда сумма сил прилипания и трения почвы о почву становится больше, чем общее сопротивление налипших частиц скольжению.

Способы снижения трения и налипания на поверхность рабочих органов

1. Применение пластинчатых отвалов, которые из-за повышенного уплотнения слоя почвы, способствуют появлению на поверхности пластин свободной воды, устраняющей налипание.

2. Применение вибрирующих рабочих органов.

3. Применение “электросмазки” – движение капиллярной воды в почве к отрицательному электроду под воздействием электрического тока. Следует отметить, что применение данного способа возможно лишь при повышенной влажности и малых скоростях движения (не более 0,5 м/с), поскольку иначе капиллярная вода не успевает перемещаться в почве к поверхности ее контакта с рабочими органами.

4. Нагнетание на рабочую поверхность орудия воды и воздуха.

5. Покрытие поверхностей рабочих органов почвообрабатывающих орудий износостойкими и малозалипаемыми синтетическими материалами.

5. Пластичность и упругость, вязкость и хрупкость

Пластичность и упругость, вязкость и хрупкость – тоже важные технологические свойства почвы.

Пластичность – свойство почвы деформироваться под действием внешней нагрузки (изменять свою форму без распадения на части) и сохранять эту форму после снятия нагрузки.

Пластичность зависит, в основном от механического состава и влажности и характеризуется числом пластичности.

Где WB – верхний предел пластичности т. е. влажность почвы при которой она расплывается от малейшего сотрясения;

WH – нижний предел пластичности, т. е. влажность при которой почва, раскатанная в стержень диаметром 3 мм, начинает крошиться.

Песок не пластичен; супесь – 1…7; суглинок – 8…17; глина более – 17.

Упругость – свойство восстанавливать форму после снятия нагрузки. Упругость зависит от механического состава, влажности и задернелости.

Относительное значение упругих деформаций колеблется от 30 до 80%.

Вязкость – свойство медленно деформироваться не только в функции нагрузки, но и времени.

Чем больше длится нагрузка, тем больше деформация. Вязкость связана с взаимным перемещением фаз почвы: твердых частиц, воды и воздуха.

Пример: колея трактора на болоте, тем глубже, чем меньше скорость и наоборот.

Хрупкость – антипод вязкости, пластические деформации отсутствуют. Пример: пересохшая почва.

В общем случае почва это упруго-вязко-пластическое тело. С изменением тех или иных параметров (Например: влажности) происходит изменение соотношение или утрата тех или иных свойств.

Например: при сильном высыхании (уменьшении влажности) почва утрачивает свойство вязкости и приобретает свойство хрупкости.

Задернелость и ее влияние на технологические свойства почвы

Почвы целинных и залежных земель, лугов пастбищ, полей из под многолетних трав пронизаны многочисленными корнями растений.

Крупные корни находятся в верхней части пласта 6-18 см. Ниже – тонкие и мелкие корешки. Почвенный пласт в таких случаях разграничивается на два слоя, резко отличающихся по своим технологическим свойствам. Так, верхний задернелый слой ведет себя, как упругое тело, а нижний обладает пластичностью.

Например: предел прочности на сдвиг задернелой почвы (многолетняя залежь). более чем в 3 раза превышает предел прочности старопахатных земель (стерня озимой пшеницы) при той же влажности.

Характеристикой задернелости могут служить толщина слоя дернины, связность дернины и степень задернения пахотного слоя (толщина 6…18 см).

Степень задернелости пласта (пахотного слоя) определяется вымыванием из пробы корней, высушивают их и взвешивают. Масса корней Mk отнесенная к объему взятой пробы Vn, показывает степень задернелости:

, .

Степень задернелости на целине – 18…39 г/дм3, на полях клевера – 4,5…8 г/дм3.

Абразийность

Абразийность – это свойство почвы проявляется при износе рабочих органов почвообрабатывающих машин и зависит от механического состава почвы.

Например: износ лемеха при вспашке 1 га:

· на глинистых и суглинистых почвах от 2 до 30 г;

· суглинистых и супесчаных с небольшим количеством камней – 30…100 г;

· песчаных с большим количеством камней – 100…450 г.

Абразивность почвы зависит от содержания в ней физического песка. Высокая абразивность песчаных почв объясняется преобладанием в их составе кварца – самого твердого из минералов образующих почву.

Исходя из свойств почвы рабочая поверхность корпусов плугов у нас делают из Сталь 65Г (марганец). Немецкий плуг фирмы «ЛЕМКЕН» добавляется бор для прочности.

Литература

1. М55 Механіко-технологічні властивості сільськогосподарських матеріалів: Навч. посібник/О. М. Царенко, С. С.Яцун, М. Я.Довжик, Г. М.Олійник;За ред. С. С.Яцуна. — К.: Аграрна освіта, 2000.-243с.:іл. ISBN 966-95661-0-7

2. Механіко-технологічні властивості сільськогосподарськи матеріалів: Підручник / О. М.Царенко, Д. Г.Войтюк, В. М.Швайко та ін.;За ред. С. С. Яцуна.-К.: Мета, 2003.-448с.: іл. ISBN 966-7947-06-8

3. Механіко-технологічні властивості сільськогосподарських матеріалів. Практикум:Навч. посібник/Д. Г.Войтюк, О.М. Царенко, С.С. Яцун та ін.;За ред. С.С. Яцуна:-К.:Аграрна освіта,2000.-93 с.: іл.

4. Хайлис Г. А. и др. Механико – технологические свойства сельскохозяйственных материалов – Луцк. ЛГТУ, 1998. – 268 с.

5. Ковалев Н. Г., Хайлис Г. А., Ковалев М. М. Сельскохозяйственные материалы (виды, состав, свойства). — М.: ИК «Родник», журнал «Аграрная наука», 1998.—208 с., ил. 113.—(Учебники и учеб, пособия для высш. учеб, заведений).

6. Физико – механические свойства растений, почв и удобрений. — М.: Колос, 1970.

7. Скотников В. А. и др. Практикум по сельскохозяйственным машинам. – Минск: Урожай, 1984. – 375 с.

8. Методика изучения физико-механических свойств сельскохозяйственных растений. М.: ВИСХОМ, 1960. -–269 с.

9. Карпенко А. Н., Халаский В. М. Сельскохозяйственные машины. – М.: “Агропромиздат”, 1983. – 522 с.

Источник