4. работа тракторных движителей
4.1. Физико-механические свойства почвы
и пневматической шины
4.1.1. Общие сведения о почве
По технологическому назначению тракторы работают преимущественно в полевых условиях. Поэтому, в теории мобильных машин используют такие термины, как «грунт»,«почва», «фон» [1].
Грунт — это обобщенное наименование горных пород в строительном деле, а также в инженерной геологии. Различают скальные и рыхлые грунты. К рыхлым грунтам относятся песчаные и глинистые.
Почва — это поверхностный слой земной коры, покрытый растительностью и обладающий плодородием. Почва состоит из неживой (твердой, жидкой и газообразной) и живой частей. Включение в понятие «почва» живой части придает ей качественное отличие от понятия «грунт». Это означает, что при выполнении механизированных работ должна быть проявлена забота об экологии, заключающаяся в стремлении сохранить живую часть почвы и ее плодородие. При изучении сельскохозяйственных тракторов следует пользоваться термином «почва», а не термином «грунт», используемым в теории мобильных машин промышленного и специального назначения.
Фон — это верхний слой грунта или почвы, содержащий корни растительности и органические отложения. К естественным фонам относятся целина, залежные земли и т. п. В процессе обработки получают новые виды фонов: лущеная стерня; поле, подготовленное под посев, и т. д.
Гранулометрическая классификация грунтов основана на соотношении двух фракций: глинистой и песчаной. В зависимости от содержания в грунте глинистых частиц, как наиболее мелких (размером 0,005 мм и менее), различают: глинистый грунт - 30 % глинистых частиц; суглинок - 10-30 %; супесок - 3-10 %; песок - 3 %.
4.1.2. Физико-механические свойства почвы
Почвенные условия определяются комплексом физических и механических свойств.
Основные физические свойства почвы: структура и гранулометрический состав — определяют тип почвы почвенно-климатической зоны; плотность — зависит от органического и минерального состава почвы и определяется главным образом культурой земледелия; влажность и твердость — зависят от внешних факторов и способности почвы пропускать через себя или задерживать воду.
Механические свойства почвы зависят от ее физического состояния и определяются величиной деформации, возникающей под действием приложенной к ней силы.
Колесо и гусеница подвергают почву деформациям сжатия и сдвига. Способность почвы выдерживать эти нагрузки определяет глубину образуемой колеи, влияющей на сопротивление качению, и силу сцепления движителя с почвой, формирующую тяговое усилие трактора. Поэтому основные механические свойства почвы характеризуются сопротивлением сжатию и сдвигу.
Эти сопротивления обусловлены в основном двумя факторами, определяющими молекулярные и капиллярные силы сцепления частиц почвы между собой, с одной стороны, и трением между частицами почвы — с другой.
В связных почвах сопротивление сдвигу определяется преимущественно сцеплением частиц, а в слабосвязных (песчаных и суглинистых) — трением. Сцепление между частицами обеспечивают влажность, глинистые фракции и другие вяжущие вещества, находящиеся в почве. Чем мельче частицы в составе почвы, тем больше сила молекулярного сцепления между ними. Трение возникает при сдвиге вследствие зацепления одних частиц за другие. Оно проявляется при действии на почву нормальной силы и зависит от ее величины.
Сопротивление почвы сжатию характеризуется ее вертикальной деформацией и давлением, вызывающим деформацию при вдавливании в нее с силой GH жестких штампов. Зависимость между этими двумя параметрами определяет несущую способность почвы и описывается эмпирическим выражением [1]
qш=krhnш, (4.1)
где qш- давление штампа; kr- коэффициент объемного сжатия почвы; hш - глубина погружения штампа в грунт; п - параметр, характеризующий свойства почвы.
Сопротивление почвы сдвигу определяется с помощью штампа, на который действуют одновременно касательная Рк и нормальная GHсилы. Форма штампа, соотношение нормальной и касательной сил, тип испытательного оборудования — существенно влияют на результаты испытаний их близость к реальным показателям взаимодействия движителей с почвой.
Почвы, обрабатываемые машинно-тракторными агрегатами, как правило, обладают сопротивлением сдвигу, обусловленным обоими факторами (сцеплением и трением), хотя соотношение между этими факторами может быть разным для различных типов почв. Максимальное значение касательной силы сдвига можно выразить следующей зависимостью:
Ркмах = FC+Ff=φсSш+μтGн, (4.2)
где Fc- сила сопротивления сдвигу, обусловленная сцеплением частиц почвы; Ff - сила сопротивления сдвигу, обусловленная трением между частицами; φс - коэффициент сцепления; Sш - площадь штампа; μт - коэффициент трения между частицами; GH- нормальная сила.
Сопротивления почвы сжатию и сдвигу зависят от ее механической прочности, которая в значительной мере определяется твердостью и влажностью. Повышение на глинистой почве тягового усилия трактора в 2-3 раза по сравнению с грунтами органического происхождения характеризуют влияние гранулометрического состава почвы на тягово-сцепные свойства трактора
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
