Файл: ответы к госам почвы.doc

6. Плотность почвы и ее влияние на плодородие, методы борьбы с уплотнением почвы.

Плотность сухой почвы: ρ_с.п.=m_с/V,

где m_с и V— масса и объем абсолютно сухой почвы с ненарушенным сложением.

Оптимальная плотность для зерновых колосовых культур со­ставляет (1,1...1,3)∙10³ кг/м³, картофеля —(1,0...1,2) ∙10³ кг/м³, сахарной свеклы —(1,1...1,5) ∙10³ кг/м³.

Изменение плотности ведет к резкому снижению урожайности. При многократных проходах по полю сельскохозяйственной техники происходит значительное уплотнение почвы, а следовательно это ведет к уменьшению урожайности, вплоть до возникновения условий, когда растение не будет иметь условий для жизни и развития.

Основными направлениями на снижение вредного воздействия являются:

-использование комбинированных и широкозахватных агрегатов

-технологии возделывания по постоянной технологической колее

-создание условий, чтобы не образовывались эрозионноопасные частицы, d<0,01 мм

7. Плужной корпус имеет параметры: _max=50^O ₀=38^О. К какому типу относится рабочая поверхность плужного корпуса.

Зависимость изменения угла γ от высоты расположения образующей Z для полувинтовых поверхностей.

Δγ = γ_max - γ₀=50-38=12º - полувинтовая поверхность (Δγ=7…12º)

Цилиндроидальная полувинтовая поверхность.

8. Классификация плужных рабочих поверхностей, их технологические свойства.

Отвалы, типы их рабочих поверхностей, лемех вместе с отвалом образует рабочую поверхность. Отвалы изготавливают из двух- или трехслойной стали. Наружный слой — из стали Ст6О, закаленной до твердости НВ 269, внутренний — из мягкой стали Ст2, а третий — из прочной стали. Поверхность отвалов полируют для снижения со­противления трению пласта по отвалу. Наибольшему износу под­вергается грудь отвала, поэтому ее иногда выполняют сменной.

Отвалы различают как по размерам, так и по геометрическим формам, от которых зависит качество обработки почвы.

По геометрическим параметрам и формам рабочие поверхнос­ти разделяют на цилиндроидальные и винтовые.

Цилиндроидальная поверхность образуется постепенным пере­мещением прямой (образующей) EF (рис. 3.5, а) по криволиней­ной направляющей ВС, расположенной в ортогональной плоско­сти N, перпендикулярной линии лезвия.

Плоскость N проводят через точку В конца лемеха для культур­ных корпусов, а для полувинтовых — на расстоянии 2/3 длины ле­меха от его носка.

Направляющей кривой принимают окружность, центр 0₁ (рис. 3.5, в) которой находится на высоте диагонали пласта

(а² +b²)^1/2 от дна борозды на прямой ОО₁ от вертикали, отклонен­ной на угол ε₀, равный углу наклона лемеха к горизонтальной плоскости. Наряду с окружностью в плугах массового производ­ства применяют параболу с интенсивным увеличением угла на­клона касательных к направляющей от стыка лемеха с отвалом до его середины. Далее интенсивность параболы уменьшается до 1,0 град/см.

Углы α, β, γ образующих поверхности возрастают в зависимос­ти от удаленности от дна борозды (плоскость XOY). Увеличение угла α повышает крошение пласта; чем больше кривизна направ­ляющей, тем больше угол α и рыхлее почва. Рыхление растет с увеличением углов β и γ, но в большей мере они влияют на оборот пласта.

В цилиндроидальной поверхности угол γ изменяется от γ₀ до γ_max по зависимостям, приведенным на рис. 3.5, г, д.

Культурные отвалы от полувинтовых различаются также видом зависимости y=f(Z). От лезвия лемеха до его стыка с отвалом угол у сначала уменьшается от γ₀ до γ_min на 2...3º, что облегчает подъем пласта на грудь отвала и устраняет задирания почвы бо­роздным обрезом. После линии стыка угол γ у культурных отвалов возрастает по выпуклой кривой, а у полувинтовых — по вогнутой. При такой закономерности культурные отвалы имеют лучшую крошащую способность и при малой кривизне рабочие поверх­ности меньше залипают. Интенсивное (от 35 до 50°) нарастание угла γ у полувинтовых отвалов способствует большему обороту пласта крылом отвалов.

Приведенные значения угловых параметров корпусов соответ­ствуют вспашке на скоростях до 7 км/ч. При работе на повышен­ных скоростях (9... 12 км/ч) наблюдается фонтанирование почвы на отвале, повышаются затраты энергии на вспашку. Полувинто­выми корпусами пласты разбрасываются и беспорядочно уклады­ваются. Для пахоты со скоростями 9...12 км/ч разработаны рабочие поверхности, у которых разница углов Δγ = γ₀ – γ_min=7° (у обычных - 1...3º), а угол α₀ = 23...25° (у обычных - 30...32º). Ско­ростные корпуса с такими параметрами обеспечивают качествен­ную обработку почвы, энергозатраты возрастают незначительно.

Связные почвы не рыхлятся рабочей поверхностью, их обра­ботка сводится к обороту пласта с последующим рыхлением другими орудиями. Вспашку таких почв проводят винтовыми плуга­ми с рабочими поверхностями, которые образуются перемещени­ем прямой ВС (рис. 3.5, б) или кривой вдоль направляющей BD с одновременным вращением вокруг нее, причем линия BD парал­лельна оси X. Угол β увеличивается вдоль прямой BD, причем на крыле отвала с большей интенсивностью (кривая 1, рис. 3.5, ж). Для скоростных винтовых отвалов угол β изменяется по кривой 2. Чтобы избежать разрывов пласта связных почв, винтовые поверх­ности выполняют с меньшими, чем в цилиндроидальных поверх­ностях, значениями углов α и γ: так, α = 20...22°, а γ = 38...40°.

9. Удельное сопротивление плуга и удельное сопротивление почвы. Тяговое сопротивление других почвообрабатывающих машин.

Тяговое сопротивление плуга. Горизонтальную составляющую R_x сопротивления плуга при вспашке В. П. Горячкин назвал тяговым сопротивлением и выразил ее трехчленом:

R_x=f_ПG + k_Пabn+εabnV². (3.9)

Первое слагаемое - f_ПG - сопротивление перекатыванию опорных колес плуга и трению о дно и стенку борозды, пропорци­ональное весу G плуга.

Коэффициент пропорциональности f_П назван коэффициентом сопротивления протаскиванию. Силу f_ПG определяют протаскива­нием плуга в открытой борозде. Значение коэффициента f_П, зави­сит от типа почв, их агрофона, конструкции плугов и находится в пределах 0,4... 1,0.

Второе слагаемое - k_Пabn - вызвано сопротивлением подреза­нию, разрушению и укладыванию пласта в борозду. Действие этой составляющей общего сопротивления считается полезным.

Коэффициент k_П оценивает удельное сопротивление почвы, определяемое из соотношения

k_П=R_X / abn, где R_X - горизонтальная составляющая силы сопротивления почвы при вспашке плугом; а — глубина вспашки; b — ширина захвата корпуса; n — число корпусов.

Силу R_X находят при динамометрировании (осциллографировании) без учета первого и третьего слагаемых формулы (3.9).

Величина k_П зависит от типа почв и степени их освоенности. Так, для глинистых и дерново-подзолистых почв значение k_П в 2,3...2,6 раза больше, чем для легкосуглинистых и супесчаных. При вспашке после уборки зерновых значение k_П на 10...20 % меньше в сравнении с обработкой травяного пласта.

Третье слагаемое - εabnV² - скоростное сопротивление, зави­сящее от кинематической энергии, сообщаемой почвенным плас­том. Эта составляющая не оказывает существенного влияния на полезное деформирование почвы. Коэффициент ε скоростного сопротивления зависит от типа почв, геометрических форм рабо­чих поверхностей плужных корпусов. При скоростях вспашки до 5 км/ч коэффициент ε незначительно (2...3 %) изменяет общую силу R_X

С увеличением скорости движения до 12 км/ч сопротивление плугов с традиционными корпусами существенно возрастает. Для пахоты на скоростях 12... 15 км/ч применяют скоростные рабочие поверхности плужных корпусов, в которых уменьшено значение коэффициента ε.

Формула (3.9) выражает физическую сущность взаимодействия плуга с почвой, но определение силы R_X и ее составляющих требу­ет многочисленных трудоемких экспериментов, поэтому в прак­тических расчетах широко применяют упрощенное выражение для тягового сопротивления плуга

R_x= kabn, где k — удельное сопротивление плуга.

Значение к рассчитывают по формуле

k = R_x/abn, замерив среднее тяговое сопротивление R_x, глубину а пахоты и ширину bn захвата плуга.

Коэффициент k отражает все три составляющие тягового со­противления плуга, входящие в выражение (3.9). На величину k влияют технологические свойства почвы, конструктивные пара­метры плуга и скорость его движения. В зависимости от коэффи­циента k почвы разделяют на легкие - k < 30 кН/м², средние - 30...50, среднетяжелые - 50...70, тяжелые - 70...120 и очень тяже­лые - k > 120 кН/м².