1. Compoziția mecanică și structura solului.
Solul este un mediu de dispersie multifazic format din particule solide, lichide și gazoase, amestecate între ele în diferite rapoarte. Ca obiect al procesării, solul este un material cu diverse proprietăți în funcție de tipul, structura și starea sa. Proprietățile solului sunt esențiale pentru evaluarea indicatorilor calitativi și energetici ai proceselor tehnologice care apar în sol sub influența organelor de lucru ale mașinilor de cultivare a solului.
Cu cât mai multă argilă în sol, cu atât este mai greu să procesăm. Solurile argiloase și nisipoase ocupă o poziție intermediară în proprietățile lor și sunt relativ ușor de destrămat, absorb și rețin umiditatea și au o fertilitate ridicată.
Structura solului. În procesul de sol are loc coagularea și coalescența particulelor primare, având ca rezultat formarea unei noi agregate, mai mari de diferite dimensiuni. Formarea structurală de 0,25 mm, numite convențional microagregatelelor și mai mari - sol macroagregate. Se crede că tratarea mecanică a solului nu poate împiedica destrămarea acestora de particule mai mici de 0,25 mm, deoarece aceasta duce la distrugerea unităților structurale și eroziunea eoliană.
2. Proprietățile fizice și mecanice ale solului.
Referindu-se la scopurile procesării, se disting proprietățile fizice ale solului. Principalele proprietăți fizice ale solului sunt umiditatea, porozitatea, densitatea, structura, piatra etc.
Coeficientul de textură a solului servește drept estimare după tratament. Acesta este definit după cum urmează:
unde și sunt, respectiv, masa agregatelor măsurând 0,25 ... 7 mm și restul solului.
Densitatea absolută a solului este raportul dintre masa acelui sol absolut uscat artificial umflat și volumul său V. Acesta este:
Masa volumetrică este raportul dintre masa m a solului absolut uscat și adaosul neperturbat (inclusiv porii) la volumul V. Acesta este:
Masa volumetrică reală este raportul dintre masa solului mv și umiditatea prezentă în volumul său V. Acesta este:
Este evident că masa în vrac și densitatea reală în vrac sunt în dependență:
unde W este conținutul de umiditate în greutate.
În terenul arabil, densitatea medie # 961; = 1,0 ... 1,1 g / cm3 și depinde de cantitatea de humus din acesta. la # 961; = 1,2 g / cm3 - solul este compactat și la 1,3 ... 1,4 g / cm3 este puternic compactat.
Volumul de sol care nu este ocupat de particule solide este umplut cu apă și aer. Prezența umidității are o mare influență asupra proprietăților solului și asupra naturii deformării sale sub influența organelor de lucru. Dacă apa umple ¾ de puțuri capilare în sol, atunci acest sol este într-o stare favorabilă pentru zdrobire, care se numește "maturitatea" solului.
unde u # 8209; masa solului, respectiv umed și uscat;
Umiditatea relativă Wo se determină prin compararea conținutului de umiditate al solurilor cu compoziție mecanică diferită, conform formulei:
unde Wn # 8209; Capacitatea câmpului solului este cantitatea de apă reținută în sine de solul umidit abundent după scurgerea umidității gravitaționale.
Conținutul optim de umiditate în cultivarea solului poate fi luat în considerare: pentru podsolic nisipos 12%, argilă podzolic sodică - 12 ... 22%; negru - 17 ... 30%.
Porozitatea este volumul golurilor din sol umplut cu apă și aer și este determinat din raportul dintre volumul golurilor și volumul total al solului studiat:
Cu cât diametrul particulelor solide care formează solul este mai mic, cu atât este mai mare ciclul de funcționare. În solurile argiloase și argiloase este de 50 ... 60%, în soluri nisipoase 40 ... 45%, în turbării - 80 ... 90%.
3. Proprietățile tehnologice ale solului.
Proprietățile solului, care se manifestă numai în procesul de prelucrare a acestuia și influențează tiparele și natura procesului, se numesc tehnologice. Acestea includ: abilitatea de a se rupe, duritatea, coeficienții de frecare externă și internă, rezistența diferitelor tipuri de deformări etc.
Capacitatea solului de a zdrobi este exprimată prin raportul dintre masa bucăților de dimensiuni mai mici de 50 mm și masa solului din probă, exprimată în procente. Limita de inexpediență a tratării solului este cantitatea de particule de praf, aproape de 30% în volum.
În mod ideal, o astfel de cultivare a solului este luată în considerare atunci când, la adâncimea semănării, părțile componente ale acestuia ating o dimensiune de 0,25-7 mm, ceea ce este posibil numai în starea de maturitate fizică, adică la conținutul optim de umiditate.
Duritatea solului este capacitatea de a rezista introducerii în el sub presiune a unui corp solid sub forma unui con de cilindru sau de o minge. Duritatea este o măsură comparativă a proprietăților mecanice ale solului.
Pentru a măsura duritatea solurilor sunt dispozitive - duritate (figura 1).
Figura 1 - Tester de duritate:
a) diagrama contorului de duritate: 1 - tija; 2 - un arc; 3 - mânerul; 4 - deformare (vârf); 5 - sprijin; b) diagramă solidimetrică: 1 - cu vârful cilindric; 2 - cu un vârf conic.
Pentru duritate standard, prevede utilizarea de sfaturi de formă conică în două dimensiuni: cu o suprafață de bază de 1 cm2 și un unghi la vârf de 2 # 945 = 22 ° 30 „- pentru sol greu și din zona de fund 2 cm2 și un unghi de 2 # 945 = 30 ° # 8209; pentru solurile pierdute. Duritate prevăzut cu un dispozitiv de scriere care trasează o diagramă P = f (h) introducerea în vârful în sol. Această diagramă (fig. 2), pot fi izolate sunt parcele tipice. OA pe parcela creste rezistenta solului proporțional cu deformarea (punctul A - limita proporțională). In segmentul AB de deformare determină o creștere a rezistenței crește, adică solul continuă să se deformeze, fără o creștere a presiunii pe ea (punctul B - limita de curgere). În secțiunea BC sfărâmare și compactare are loc sub influența acesteia asupra miezului în formă de con a unui sol foarte compactat, care disjoining straturi din aval care se confruntă cu o rezistență constantă (punctul C - limita ductilitate).
Figura 2 - Diagrama contorului de duritate.
Conform acestei diagrame, duritatea standard a solului este determinată de formula:
unde h este ordonata medie a diagramei solidimetrice, determinata prin metoda planimetrica, cm;
qp - rigiditatea arcului, determinată prin calibrare, N / cm;
S este aria bazei conului, cm2.
Conform diagramei contorului de duritate, pe lângă duritatea solului, este posibilă determinarea valorii finale a presiunii specifice sau a capacității de susținere a solului:
și coeficientul de încrețire a volumului:
unde Pa și Pg sunt forțele corespunzătoare limitei proporționale și, respectiv, punctului de randament.
la - scufundarea pistonului în limitele proporționalității,
Pentru miriște, fum, pajiști q = 5 ... 10 N / cm 3. pentru un drum neagră q = 50 ... 90 N / cm 3.
Frecarea solului # 8209; această rezistență la alunecarea unui corp în raport cu celălalt, cu intrarea în contact (frecare externă) sau a particulelor aceluiași corp față de altele (frecare internă). Fricțiunea este caracterizată de forța de fricțiune sau de forța de reacție cauzată de o forță exterioară care tinde să creeze o alunecare a unei suprafețe relativ la cealaltă la presiune normală.
Forța de frecare este determinată de formula:
unde este forța normală, H;
și, respectiv, coeficientul și unghiul de frecare.
Coeficientul de frecare pentru diferitele soluri variază între 0,25 și 0,90, unghiul de frecare de la 14 ° la 42 °. Pentru calcule aproximative, luați f = 0,5, care corespunde unghiului de frecare = 26 ° 30 '.
Rezistența specifică a solurilor k este luată ca un indicator al dificultății de tratare a solului și este determinată de formula:
unde P # 8209; rezistența totală a plugului, măsurată pe un dinamometru, H;
și # 8209; profunzimea aratului, cm;
b # 8209; lățimea corpului este de cm;
n # 8209; numărul de cocuri ale plugului.
Rezistența specifică a solului depinde de compoziția sa mecanică, structura, gradul de compactitate, zadernelosti, umiditate etc.
Solurile cu rezistență specifică la 3 N / cm2 sunt considerate ușoare, 3 până la 5 - media 5 la 7 - moderate până la 7 până la 12 N / cm2 - grele.
Rezistența solului # 8209; Este cu capacitatea solului de a se lipi și de a adera la diferite suprafețe. Lipirea este caracterizată de o forță legată de 1 cm2 de suprafața oțelului care vine în contact cu solul, ceea ce este necesar pentru detașarea acestuia. Adezivul depinde de umiditatea solului, de dispersie, de proprietățile materialului elementului de lucru, de puritatea suprafeței acestuia și de presiunea specifică. Pe măsură ce dispersia crește, aderența solului crește. Prin urmare, solurile din lut sunt mai lipicioase.