Звіт за роботу

Таблиця 2

Результати дослідів з визначення вологості сільськогосподарських матеріалів

Матеріал	Номер досліду	Номер бюкса	Маса, г
			До висушу- вання	Після висушу-вання	Випаруваної вологи	Вологість, %
Ґрунт	1
	2
	3
	4
	Середнє

Навести стислий зміст роботи, формули і розрахунки, таблицю. Зробити висновки.

Контрольні запитання

1. Мета визначення вологості сільськогосподарських матеріалів системи «машина-біосередовище».

2. Способи визначення вологості ґрунту.

3. Рекомендована температура нагрівання електричної сушильної шафи при висушуванні зразків ґрунту.

4. Назвіть особливості висушування сирих сільськогосподарських матеріалів.

5. За якою формулою визначають абсолютну вологість сільськогосподарських матеріалів?

6. Опишіть будову сушильної шафи.

7. Наведіть послідовність визначення вологості ґрунту.

Лабораторна робота 3 визначення твердості грунту за методом ю.Ю. Рев'якіна і коефіцієнта об’ємного зминання грунту

Мета роботи: вивчити поняття твердості ґрунту та особливості впливу твердості на протидію вдавлюванню у нього твердого тіла та тягових зусиль на перекочування мобільних агрегатів системи «машина-біосередовище». Навчитися визначати твердість і коефіцієнт об'ємного зминання ґрунту.

Теоретичні відомості

Твердістю ґрунту називають здатність ґрунту чинити опір вертикально спрямованій силі під час розрізування, розклинювання чи здавлювання або проникненню в нього різних тіл. Твердість знайшла широке використання в будівельній справі для контролю міцності доріг, дамб, аеродромних смуг, інших споруд але звичайно, найбільш всього в агрономії, ґрунтознавстві та землеробській механіці. Твердість впливає на систему «машина-біосередовище» методом протидії ґрунту його обробітку та тяговому зусиллю на перекочування мобільних машин, що призводить до порушення структури ґрунту та спричиняє збільшенню витрати пального, а відповідно і забрудненню біосередовища. Знання цієї сили необхідне під час розрахунку тягового опору сільськогосподарських знарядь при обробітку ґрунту і транспортних машин. Чим більша твердість ґрунту, тим більший опір ґрунтообробних знарядь і, навпаки, при більшій твердості ґрунту тяговий опір мобільних машин, що перекочуються по полю, зменшується. У процесі вивчення тягових зусиль на перекочування комбайнів було встановлено (М. О. Качинський, О. Ф. Вадюніна) високий і вірогідний коефіцієнт кореляції між твердістю ґрунту і тяговим опором перекочування комбайнів.

Твердіть ґрунту формується в процесі функціонування біосередовища і змінюється в результаті впливу системи «машина-біосередовище». Твердість впливає на ріст і розвиток рослин. При великій твердості ґрунту часто знижується схожість насіння, погіршуються умови росту кореневої системи рослин, а також водний, повітряний і тепловий режими ґрунту. Поняття "твердість" не слід змішувати з поняттям "щільність". Під останньою розуміють фізичну будову ґрунту, що визначається відносним розташуванням структурних агрегатів ґрунту чи її механічних елементів. Вимірюється вона величиною об'ємної маси ґрунту. Твердість же ґрунту залежить від багатьох факторів: хімічного і гранулометричного складу, вмісту гумусу, складу обмінних основ, а також від щільності й структури, терміну попереднього обробітку та ін. Крім того, на твердість ґрунту значно впливає його вологість. Зі збільшенням вологості ґрунту твердість його зменшується.

Між твердістю і питомим опором ґрунту оранці існує пряма пропорційна залежність: чим вища твердість ґрунту, тим більший його питомий опір. У разі зменшення твердості ґрунту зменшується питомий опір його оранці.

М. В. Щучкін запропонував формулу для розрахунку тягового опору ґрунту при обробітку плугом з використанням твердості:

F = f∙Y + m∙Р∙a∙b,

де F– сила тягового опору плуга, Н; f– коефіцієнт тертя ґрунту по сталі; Y– вага плуга, Н; m – співвідношення між питомим опором і твердістю ґрунту (для більшості ґрунтів пересічно дорівнює 0,014 за відсутності прилипання ґрунту до робочих частин плуга); Р – середня твердість орного шару, (кг/см²; а – глибина оранки, м; b – ширина захвату плуга, м.

Твердість ґрунту й, отже, енергетичні потреби для його обробітку визначали за заглибленням у ґрунт лома, що вільно вертикально падав з висоти 1 м. Згодом було запропоновано багато конструкцій спеціальних приладів-твердомірів. Усі твердоміри працюють за єдиним принципом – вдавлювання вимірювального органу в досліджуваний ґрунт. Твердомір записує вимірювану твердість ґрунту на глибині 0-50 см. На рис. 1 наведено твердомір Ю.Ю. Ревякіна. Твердомір (рис. 1) складається з двох напрямних штанг 1, телескопічної штанги 2 зі змінним наконечником 3, пружини 4, планки 8 для кріплення паперу, записувального пристрою 5 і натискних тримачів 6. Записувальний пристрій сполучений із пружиною 4. Ланки цього пристрою розраховані так, що олівець переміщується у вертикальному напрямку (вісь у) на величину заглиблення наконечника і в горизонтальному напрямку (вісь х) на величину стискання пружини. Перед використанням у твердомір вставляють наконечник конічної форми (конус) з відомою площею вдавлювання (для твердих ґрунтів – діаметром 1 см, для розпушених – 2 см). Твердоміри оснащені самописцями, за допомогою яких фіксують діаграму зміни сил вдавлювання вимірювального конуса в досліджуваний ґрунт.

Рис .1. Конструктивна схема твердоміра Ю.Ю.Ревякіна:

1 — напрямні штанги; 2 — телескопічна штанга; 3 — змінний наконечник; 4 — пружина; 5 — записувальний пристрій; 6— натискні тримачі; 7 — папір з графіком; 8— планка для закріплення паперу.

Під час введення в ґрунт наконечника твердоміра викреслюється діаграма (рис. 2).

Рис .2. Діаграма твердості ґрунту

На діаграмі є декілька фаз. У першій фазі (ділянка ОА) опір ґрунту деформуванню зростає майже пропорційно заглибленню конуса в ґрунт до глибини l = l_А = 5...6 см. Друга фаза АВ є перехідною. Під час заглиблення в ґрунт наконечника перед його вимірювальною площиною утворюється конусоподібний наріст з ущільненого ґрунту – ущільнене ядро. У третій фазі (ділянка ВС) ґрунт деформується конусоподібним наростом, що розклинює його, зсуваючи в боки і зустрічаючи при цьому постійний опір (ґрунт "тече"). Перша фаза в декілька разів коротша за третю, однак має велике практичне значення, оскільки деформація ґрунту сільськогосподарськими машинами, як правило, не виходить за межі першої ділянки діаграми. Лише після проходу наконечником орного шару крива СD стрімко здіймається вгору, оскільки на його шляху зустрічається твердіша "плужна підошва".

Ґрунт характеризують також коефіцієнтом об'ємного зминання q (Н/см³), який визначають за формулою:

де, Р_A – зусилля, потрібне для вдавлювання наконечника до точки А діаграми, Н;

l_A – заглиблення наконечника, що відповідає Р_А , см.

Для свіжозораного ґрунту коефіцієнт об'ємного зминання дорівнює 1– 2 Н/см³, для стерні, парів, луків – 5 – 10, для ґрунтового шляху – 50 – 100 Н/см³. Коефіцієнт об'ємного зминання ґрунту можна використати для визначення затрат роботи на процес зминання. Він також характеризує межу несівної здатності ґрунту.