Розділ 1

Лущення стерні — це обробіток ґрунту після збирання зерно- вих культур, який забезпечує кришіння, розпушування, перемішу- вання, часткове обертання, підрізування бур’янів і загортання їх насіння в ґрунт. Лущать стерню лемішно-полицевими і дисковими лущильниками на глибину до 15 см.

Фрезерування — це обробіток ґрунту фрезою, який забезпечує інтенсивне кришіння і часткове перемішування шару ґрунту, що обробляється, а також знищення бур’янів. Глибина фрезерування коливається в значних межах залежно від потреби.

Чизелювання — це глибокий безполицевий обробіток ґрунту чизельними знаряддями, які забезпечують його розпушування, кришіння і часткове перемішування, без обертання.

Коткування забезпечує ущільнення ґрунту, кришіння брил, великих грудок і часткове вирівнювання поверхні поля. Для котку- вання застосовують котки.

Шлейфування забезпечує розпушування і вирівнювання по- верхні поля. Цей спосіб поліпшує умови для сівби і появи дружніх сходів культурних рослин. Для шлейфування ґрунту застосовують шлейф-борони.

Щілювання забезпечує глибоке прорізування щілин у ґрунті з метою підвищення водопроникності. Щілювання ґрунту здійснюють за допомогою щілювачів. Глибина обробітку визначається умовами використання.

Підгортання — це спосіб міжрядного обробітку просапних культур, який забезпечує підгортання ґрунту до основи стебел рос- лин. Під час підгортання відбуваються також кришіння, розпушу- вання та перемішування ґрунту. Для виконання цього способу за- стосовують культиватори-підгортачі та універсальні культиватори, обладнані спеціальними робочими органами, зокрема лапами- поличками та підгортачами.

1.1.3. Ґрунт як об’єкт обробітку

Розробляючи питання теорії та розрахунку сільськогосподар- ських машин і знарядь, ґрунт потрібно розглядати як об’єкт обробіт- ку, який складається із твердої, рідкої, газоподібної фаз і живих ор- ганізмів. Кожна із фаз, їх співвідношення і взаємне розміщення впливають на фізико-механічні та технологічні властивості ґрунту.

Твердою фазою ґрунту (за винятком болотних ґрунтів) є меха- нічні мінеральні елементи різних форм і розмірів. Залежно від роз- мірів цих елементів учені запропонували класифікаційні шкали для визначення механічного складу. Найпоширенішою є шкала, запропонована Н.А. Качинським (табл. 1.1).

8

Основи теорії та розрахунку машин і знарядь для обробітку ґрунту

Таблиця 1.1. Класифікація механічних елементів ґрунту

Механічний еле-	Ефективний	Механічний еле-	Ефективний
	діаметр механіч-		діаметр механіч-
мент (фракція)	ного елемента	мент (фракція)	ного елемента
	ґрунту, мм		ґрунту, мм
Кам’яниста фракція	> 3,0	Пил	0,05…0,01
Гравій	3,0…1,0	великий
Пісок	1,0…0,5	середній	0,01…0,005
великий		дрібний	0,005…0,001
середній	0,5…0,25	Мул	< 0,001
дрібний	0,25…0,05

Кожний механічний елемент (фракція) має свої властивості й пев- ним чином впливає на фізико-механічні та технологічні властивості ґрунту.

Кам’яниста фракція є основою розподілу ґрунтів на кам’янисті, середньокам’янисті, слабокам’янисті і некам’янисті.

Кам’янисті ґрунти містять кам’янистих часточок і гравію понад 10 %, середньокам’янисті — 5…10 %, слабокам’янисті — 0,05…5 % і некам’янисті — менше ніж 0,05 %.

Піщана фракція — це обломи здебільшого кварцу і рідше — шпату, слюди та інших мінералів, які мають округлу чи кутову фо- рму. У воді вона не набрякає і при висушуванні не дає усадки. Пі- щані часточки непластичні й нелипкі. Висота піднімання води в масиві піщаних часточок незначна, водопроникність велика.

Пилувата фракція містить дуже подрібнені мінерали, переваж- но кварцу. Часточки цієї фракції мають кулеподібну форму. Вона характеризується великою висотою капілярного піднімання води і незначною водопроникністю, слабо набрякає у воді, майже нелипка і малопластична. У вологому стані має малу несівну здатність, а в сухому — велику щільність.

Мулова, або глиниста, фракція складається з найбільш подріб- нених різних мінералів у процесі вивітрювання гірських порід і ґрунтоутворення. Ці часточки фракції мають здебільшого пластин- часту лускоподібну форму. Мулова фракція має велику питому по- верхню і здатність зв’язувати воду. Глинисті часточки водонепро- никні й створюють висококапілярний тиск. У вологому стані фрак- ція пластична і липка, у воді дуже набрякає, а при висиханні надто затвердіває. У складі мулової фракції є цементуючі речовини, які сприяють створенню структурних ґрунтових агрегатів.

Оскільки механічний склад твердої фази значно впливає на вла- стивості ґрунту, його було покладено в основу класифікації ґрунтів. У табл. 1.2 наведено класифікацію ґрунтів України за механічним складом, яку запропонував М.М. Годлін.

Ґрунти з великим вмістом піщаних часточок легко кришаться, добре поглинають воду, але недостатньо її утримують. Такі ґрунти належать до легких.

9

Розділ 1

Таблиця 1.2. Класифікація ґрунтів України за механічним складом

				Часточки, %
		Фракції					Фракції
		> 0,05 мм			Фракції 0,05…0,01 мм		< 0,01 мм
Група	Підгрупа ґрунтів		1…0,25 мм					< 0,001 мм
ґрунтів
		Всієї					Всієї
Піщані	Піщані	>90	>50		<6		<6	<2
	Пилувато-піщані	>90	<50		<6		<6	<2
	Глинисто-піщані	75…90	<25		<15		<15	3±1
Супіщані	Супіщані	40…60	>20		30…45		10…20	7±3
	Піщано-супіщані	45…70	>20		20…35		10…20	7±3
	Пилувато-супіщані	25…50	<10		40…60		10…25	7±3
Піщано-	Піщано-легкосуглинисті	30…60	–		10…30		25…40	15±4
суглинисті	Піщано-середньосугли-	20…40	–		20…40		35…50	25±5
	нисті
	Піщано-важкосуглинисті	10…20	–		20…40		45…60	35±4
Велико-	Легкосуглинисті	<25	–		55…65		20…35	15±4
пилувато-	Середньосуглинисті	<15	–		50…60		30…50	25±5
суглинисті
Пилувато-	Пилувато-	<20	–		40…50		30…45	14±4
суглинисті	легкосуглинисті
	Пилувато-середньо-	<15	–		50…60		40…55	22±3
	суглинисті
	Пилувато-	<5	–		30…40		50…65	30±4
	важкосуглинисті
Глинисті	Глинисті	<10	–		<35		60…80	40±5
	Важкоглинисті	<10	–		<25		70…90	45
	Піщано-глинисті	>10	–		<30		60…80	45±5

Ґрунти з великим вмістом глини погано поглинають воду, але добре її утримують. Під час їх обробітку у вологому стані вони нали- пають на робочі органи, а в сухому — утворюють великі брили. Такі ґрунти вважають важкими.

Супіщані, піщано-суглинисті, велико-пилувато-суглинисті та пилувато-суглинисті ґрунти за своїми властивостями займають проміжне положення. Такі ґрунти добре поглинають воду, відносно легко кришаться. Вони належать до середніх.

До складу твердої фази ґрунту крім мінеральних часточок вхо- дять також рослинні рештки та інші елементи органічного похо- дження (гній, компости тощо). Завдяки наявності в ґрунті ґрунтових мікроорганізмів у ньому безперервно розкладається ця органічна складова. Це не тільки забезпечує мінеральне живлення рослин, а й сприяє ґрунтоуворювальному процесу та створенню структурних

10

Основи теорії та розрахунку машин і знарядь для обробітку ґрунту

агрегатів, якими є грудочки, що складаються зі сполучених між со- бою перегноєм чи мулом механічних елементів (піску, пилу, глини та ін.). Агрегати мають різні форму і розміри.

Ґрунти можуть бути структурні та безструктурні. Маса структур- них ґрунтів поділяється на окремі агрегати, а в безструктурних — складовими є механічні часточки, які не з’єднані в агрегатники, а залягають суцільною масою на всю глибину орного шару.

Розміри структурних агрегатів визначають структуру ґрунту. Глибиста структура має агрегати розміром понад 10 мм, грудкува- та — 10…3 мм і зерниста — 3…0,25 мм. Агрегати розміром менше ніж 0,25 мм належать до дрібноструктурних і називають пилува- тими. Найціннішими є агрегати розміром 1…3 мм. Вони найстій- кіші до розмивної дії води. Бажаними агрегатами є також агрегати розміром від 3 до 10 мм. Ерозійно небезпечними вважають агрегати розміром менше ніж 1 мм, а найнебезпечнішими — мікроагрегати та піщинки розміром від 0,1 до 0,5 мм.

Під час механічного обробітку структурні ґрунти мають менший тяговий опір, краще кришаться і розпушуються.

Рідка фаза ґрунту — це вода або розчин в ній різних речовин. Вода може бути у зв’язаному чи вільному стані. Зв’язана гігроско- пічна вода покриває тонким шаром тверді часточки ґрунту і міцно утримується адсорбційними силами. Вона помітним чином не впли- ває на механічний обробіток ґрунту і недоступна для рослин.

Вільна вода буває гравітаційною і капілярною. Гравітаційна во- да міститься у великих пустотах ґрунту і під дією гравітаційних сил стікає вниз. Капілярна вода зосереджується в малих капілярних пустотах. Завдяки молекулярним силам притягання між елемента- ми твердої фази ґрунту і водою, які більші від гравітаційних сил, вона тримається в капілярах. Капілярна вода легко переміщується по капілярах у будь-якому напрямку, як правило, від більш до менш зволожених шарів.

Кількість води, що є в ґрунті, залежить від абсолютної вологості

ωа, %:

ωа = твт−тс100,

с

де тв і тс — маса вологого і сухого ґрунту.

Визначаючи ступінь зволоження ґрунту з різним механічним складом, доцільно користуватися відносною вологістю ґрунтуωв, %:

ωв = ωа100,

ωп

де ωп — абсолютна вологість при польовій вологомісткості ґрунту.

11

Розділ 1

Польова вологомісткість ґрунту — це та кількість води, яку може утримати в собі сильно змочений із поверхні ґрунт після сті- кання гравітаційної води. Вона заповнює всі шпарини ґрунту, за винятком великих некапілярних.

Вологість ґрунту значно впливає на його обробіток. Для механіч- ного обробітку ґрунту найсприятливішими є такі умови, за яких він перебуває у стані стиглості, тобто його відносна вологість становить 60…70 %. Абсолютна оптимальна вологість для обробітку ґрунту за- лежить від механічного складу і є різною для різних ґрунтів. Для легких піщаних ґрунтів вона коливається в межах 12…15 %, для суглинистих — 15…22 %, для важких глинистих — 25…30 %.

Газоподібна фаза ґрунту містить повітря, водяну пару та інші гази (аміак, метан тощо). Складові газової фази можуть займати порожнини між елементами твердої фази, перебувати у вільному чи затисненому стані. Газоподібна фаза, яка займає великі гравітацій- ні порожнини, зазвичай вільно сполучається з атмосферою. Частина фази, яка розміщується у дрібних капілярних пустотах, може бути у затисненому стані, тобто герметично закупореною між твердими елементами ґрунту і водою. У такому стані ця фаза збільшує пруж- ність і зменшує водопроникність ґрунту.

Під час механічного обробітку ґрунту робочі органи машини і знаряддя тиснуть на ґрунт і часточки твердої фази. Переміщуючись, вони можуть затиснути частину вільної газоподібної фази, що зумов- лює накопичення потенціальної енергії, яка після припинення тис- нення сприяє розпушуванню ґрунту.

Основними властивостями, які характеризують ґрунт як об’єкт обробітку, є щільність, пористість, твердість, фрикційні властивості, коефіцієнт зовнішнього і внутрішнього тертя, опір деформації, лип- кість, пластичність, пружність, в’язкість, абразивні властивості.

Щільність ґрунту ρп — відношення маси тс абсолютно сухо-

го ґрунту до загального об’єму V досліджуваної проби, взятої без по- рушення її природного стану. Щільність ґрунту виражається у кіло- грамах на кубічний метр (кг/м3) або грамах на кубічний сантиметр (г/см3) і визначається за формулою

ρп = тс /V.

Щільність ґрунту залежить від його механічного складу, наявно- сті гумусу і пористості. Її значення коливається в межах від 0,9 до 1,6 г/см3. Як показують досліди, для успішного розвитку рослин оп- тимальна щільність ґрунту для різних видів рослин і різних ґрунтів має певне значення, здебільшого 1,0…1,3 г/см3. Якщо щільність ґрунту вища від оптимального значення, то урожайність сільсько- господарських культур знижується, а за надто великої її взагалі не-

12

Основи теорії та розрахунку машин і знарядь для обробітку ґрунту

має. Щільність впливає не тільки на розвиток рослин, а й на вод- ний, повітряний і живильний режими.

Значення щільності ґрунту можна змінювати механічним обробіт- ком залежно від вимог агротехніки, вирощування того чи іншого виду рослин.

Щільність ґрунту не слід плутати із густиною ρ твердої фази (об’ємною масою твердої фази) ґрунту, яка визначається із відно- шення маси твердої частини ґрунту до її об’єму.

Густина мінералів, які утворюють тверду фазу ґрунту, становить 2,4…2,8 г/см3, перегною — 1,2…1,4 г/см3, твердої частини ґрунту —

2,4…2,7 г/см3.

Пористість ґрунту ε — відношення об’єму Vп пустот, що є між твердими часточками ґрунту, до загального об’єму V проби, %:

ε = VVп100.

Пористість може виражатися також через щільність ґрунту ρп і густину ρ твердої частини:

ε = ρ −ρρп100.

Пористість ґрунту залежить від розміру і форми механічних твер- дих елементів, кількості, розміру і форми структурних агрегатів, а також від взаємного їх розміщення між собою.

Для культурного орного шару пористість ґрунту становить 55…65 %, для розпушеного ґрунту — 70 %, менше ніж 50 % для орного шару вважається незадовільною. Для нижніх ущільнених ілювіальних горизонтів щільність зменшується до 25…40 %.

Пористість, як і щільність ґрунту, впливає на водний, повітряний і живильний режими, а також на розвиток і врожайність рослин у цілому.

Твердість ґрунту (опір зминанню) — здатність чинити опір проникненню в нього будь-якого тіла. Кількісно вона може вира- жатися зусиллям, яке необхідне для проникнення в ґрунт нако- нечника (конуса, циліндра, кулі). Для вимірювання цього зусилля існує кілька типів твердомірів: ударної дії, статичного навантажен- ня, пістолетного типу, динамометричні. Широко застосовують ди- намометричний твердомір, схему якого наведено на рис. 1.1, а. Він складається з опори 5, штанги 1, пружини 2, рукоятки 3 і наконеч- ника (деформатора) 4. Твердомір обладнаний записувальним при- строєм (якого на схемі немає), що записує діаграму залежності стис- нення пружини y приладу від глибини h занурення наконечника у ґрунт.

13

Розділ 1

Рис. 1.1. Твердомір динамометричного типу:

а — схема твердоміра: 1 — штанга; 2 — пру- жина; 3 — рукоятка; 4 — наконечник; 5 — опора; б — діаграма твердоміра з наконечни- ками: 1 — циліндричним; 2 — конічним

При вдавлюванні наконечника твердоміра у ґрунт його запису- вальний пристрій записує діаграму залежності стиснення пружини у від глибини h вдавлювання наконечника: y = kf(h). Знаючи жор-

сткість k пружини, можна перейти від стиснення пружини до си- ли F опору ґрунту вдавлювання, Н:

F = ky.

На рис. 1.1, б наведено діаграми залежності сили опору від гли- бини вдавлювання циліндричного і конічного наконечників у ґрунт. Як бачимо, при використанні наконечників різної форми, але з од- наковою площею основи, різна сила опору спостерігається на почат- ку вдавлювання. Після вдавлювання на глибину понад 5…6 см си- ла F залишається однаковою. Лише після проходження орного шару сила опору зростає, оскільки наконечник зазнає опору підорного ущільненого шару ґрунту.

Діаграму твердості в межах орного шару можна з певним при- пущенням апроксимувати двома прямими ОА і АВ (рис. 1.2), які характеризують дві фази деформації ґрунту.

У першій фазі (ділянка ОА) під наконечником відбувається пру- жна і пластична деформація ґрунту і опір F збільшується пропор- ційно глибині вдавлювання наконечника. Слід зазначити, що між кінцем першої і другої фаз є невеликий перехідний період (на рис. 1.2 не показано). У цьому періоді перед основою наконечника із ущільненого ґрунту остаточно формується конусоподібне ядро, яке у разі подальшого вдавлювання наконечника розклинює ґрунт, за- знаючи постійного опору. Отже, в другій фазі вдавлювання наконеч-

14

Основи теорії та розрахунку машин і знарядь для обробітку ґрунту

ника сила F опору не зрос-
тає, тобто ґрунт «тече». Та-
ким чином, деформація ґрун-
ту є не тільки функцією на-
вантаження, а й часу її дії.
Користуючись	діаграмою
залежності сили	опору	від
глибини вдавлювання		на-
конечника, записаною твер-
доміром, визначають твер-			Рис. 1.2. Діаграма, що характеризує
дість р ґрунту:			зміну сили опору від глибини
			вдавлювання наконечників

p = kyc /S,

де k — жорсткість пружини, Н/см; yc — середня ордината діаграми,

см; S — площа поперечного перерізу наконечника, см2.

Із діаграми твердоміра, крім твердості ґрунту, можна визначити межу напруги pз, Н/см2, зминання, або несівну здатність ґрунту, %,

рз = РА /S,

де PA — сила, яка відповідає межі лінійної пропорційності, Н, а також коефіцієнт об’ємного зминання, Н/см3,

q = PA /Sha ,

де ha — вдавлювання наконечника в межах пропорційності, см.

Коефіцієнт q об’ємного зминання для свіжозораного ґрунту ста- новить 1…2 Н/см3, для стернища, парів і луків — 5…10 Н/см3, для ґрунтових доріг — 50…90 Н/см3.

Слід пам’ятати, що у разі використання наконечників різних розмірів результати не збігаються. Тому, щоб отримати результати, які можна зіставити, потрібно застосовувати наконечники однако- вих форми і розмірів.

Фрикційні властивості ґрунту виявляються в дії сили опору ковзанню тіла (робочого органа, опорної поверхні тощо) відносно поверхні ґрунту — сили зовнішнього тертя та в дії сили опору ков- занню однієї частини ґрунту відносно іншої — сили внутрішнього тертя.

Числове значення сили Fт зовнішнього тертя визначають за формулою Амонтона:

Fт = fN = Ntgϕ,

де N — нормальна сила тиску на поверхню контакту, Н; f — коефі- цієнт зовнішнього тертя; ϕ — кут тертя, град.

15

Рис. 1.3. Залежність коефіцієнта зовнішнього тертя від зміни вологості середньосуглинистого чорнозему

Розділ 1

Коефіцієнт зовнішнього тертя ґрунту — величина змінна і залежить від багатьох чинників, основними з яких є механічний склад ґрунту, його вологість, матеріал поверхні тертя та її стан. Значення коефіцієнта тертя ґрунту об сталь і кута тертя залежно від механічного складу ґрунту (за даними Г.М. Синєокова) наведено в табл. 1.3.

Таблиця 1.3. Залежність коефіцієнта тертя та кута тертя від механічного

складу ґрунту

Ґрунти	Коефіцієнт тертя f	Кут тертя ϕ
Піщані і супіщані пухкі	0,25…0,35	14°…19°30′
Піщані і супіщані зв’язні	0,50…0,70	26°30′…35°
Легко- і середньосуглинисті	0,35…0,50	19°30′…26°30′
Тяжкі суглинисті і глинисті	0,60…0,90	31°…42°

На коефіцієнт тертя більше впливає вологість ґрунту. Експери- ментальні дослідження засвідчують, що в межах незначної вологос- ті, тобто при сухому ґрунті, коли його часточки не прилипають до металу, — відбувається «справжнє» тертя і коефіцієнт тертя зали- шається сталим. При подальшому збільшенні вологості виникають сили молекулярного притягання часточок ґрунту до поверхні мета- лу, тобто коефіцієнт зростає і досягає максимуму при відносній во- логості ґрунту близько 90 %. У разі подальшого зростання вологості ґрунту коефіцієнт тертя зменшується, оскільки волога на поверхні

контакту відіграє роль мас- тила. Залежність коефіцієнта зовнішнього тертя від волого- сті ґрунту показують резуль- тати досліджень П.У. Бахті- на, які наведено на рис. 1.3.

Коефіцієнт зовнішнього тертя об ґрунт залежить та- кож від матеріалу та стану його поверхні. Так, коефіці- єнт тертя для чисто шліфова- ної сталі менший, ніж для нешліфованої.

Для орієнтовних розрахун- ків коефіцієнт тертя ґрунту об сталь беруть 0,5, що відпові- дає куту тертя 26°30′.

Слід пам’ятати, що при механічному обробітку ґрунту зовнішнє тертя ґрунту об ро- бочі органи значно впливає

16

Основи теорії та розрахунку машин і знарядь для обробітку ґрунту

на енергетичні витрати. Від 30 до 50 % енергії витрачається на по- долання шкідливого опору, що пов’язано з тертям робочих органів машин і знарядь для обробітку ґрунту.

Сила внутрішнього тертя ґрунту також залежить від коефіцієнта внутрішнього тертя і нормальної сили тиску на поверхню ковзання. Коефіцієнт внутрішнього тертя, як правило, залежить від механіч- ного складу ґрунту і його вологості.

Опір ґрунту різним видам деформації до цього часу вивчено недостатньо, незважаючи на важливість його під час створення ма- шин і знарядь для обробітку ґрунту. У багатьох дослідженнях уста- новлено, що найменша границя міцності є при розтягуванні, серед- ня — при зсуві і найбільша — при стисненні ґрунту. Наприклад, досліди з глинистим чорноземом за абсолютної вологості 20 % пока- зують, що опір на розтягування становить 0,5 кПа, на зсув — 1 і на стиснення — 10 кПа.

Отже, створення машин і знарядь для обробітку ґрунту за прин- ципом розтягування ґрунту заслуговує на увагу, однак це пов’язано з певними технічними труднощами. Проте в роботі деяких робочих органів ґрунтообробних машин цей принцип використовується. Зок- рема, під час копання ґрунту звичайною лопатою застосовується принцип деформації ґрунту розтягуванням, хоча в конструкціях ро- бочих органів ґрунтообробних машин і знарядь використовуються переважно принципи зсуву і стиснення. Принцип стиснення спри- чинює ущільнення і руйнування структурних агрегатів ґрунту.

Липкість ґрунту — це властивість його часточок прилипати до різних поверхонь предметів, що дотикаються до нього. Вона виявля- ється при відриванні від ґрунту твердих тіл, що стикаються (колеса, гусениці тощо), і при відриванні із ковзанням ґрунту по поверхнях робочих органів (лемешів, полиць, лап культиваторів та ін.).

У першому випадку липкість характеризується зусиллям, яке необхідне для відривання притиснутого до ґрунту тіла, і визнача- ється за формулою

Fв = P /S,

де Fв — липкість, Па; P — загальне зусилля, яке потрібне для від-

ривання тіла, Н; S — площа контакту тіла, м2.

Якщо тіло відривається від поверхні ґрунту із ковзанням, то силу Fв.к визначають за залежністю

Fв.к = p0S + pNS,

де р0 — коефіцієнт дотичних сил питомого прилипання за відсутно-

сті нормального тиску, Па; p — коефіцієнт дотичних сил питомого прилипання, спричинене нормальним тиском, 1/м2; S — площа кон- такту, м2; N — сила нормального тиску, Н.

17

Розділ 1

Липкість ґрунту залежить від його механічного складу (дисперс- ності), вмісту гумусу, вологості, розмірів, стану і матеріалу робочих органів і питомого тиску. У разі збільшення дисперсності ґрунту лип- кість збільшується. Глинисті ґрунти більш липкі, ніж піщані, без- структурні більш липкі, ніж структурні. Максимальне значення липкості ґрунту виявляється за вологості, яка наближається до ка- пілярного насичення ґрунту, коли зчеплення між часточками ґрун- ту менше, ніж між ґрунтом і тілом, що дотикається до нього.

За певної вологості ґрунту прилипання і тертя діють одночасно. Залипання робочих органів відбуватиметься тоді, коли сума пито- мих сил прилипання і тертя буде більшою, ніж границя міцності ґрунту зсуву, а самоочищення — коли сума сили прилипання і вну- трішнього тертя стане більшою, ніж загальний опір налиплих час- точок ковзанню.

Пластичність ґрунту — це його властивість деформуватися під дією зовнішнього навантаження і зберігати цю деформацію без тріщин після зняття навантаження. Пластичність залежить від механічного складу і вологості ґрунту.

Пластичність ґрунту характеризується числом ωп пластичності,

що є різницею між вологістю верхньої і нижньої границь пластично- сті:

ωп = ωв − ωн,

де ωв і ωн — вологість відповідно верхньої і нижньої границь плас-

тичності ґрунту.

Вологість верхньої границі пластичності ґрунту — це вологість такого його стану, коли він переходить із липкопластичного у в’язкоплинний стан. Проба ґрунту, розміщена на поверхні, при не- значному струшуванні розпливається.

Вологість нижньої границі пластичності ґрунту — це вологість, при якій він розкочений у валик діаметром 3 мм і не розпадається на окремі кусочки завдовжки 8…10 мм.

Найбільш пластичними є глинисті ґрунти і майже непластични- ми піщані. Число пластичності для глинистих ґрунтів становить 17, суглинистих — 17…7, супіщаних — 7…0.

Механічний обробіток ґрунту (оранка, культивація, боронування, дискування тощо) за вологості верхньої границі пластичності не до- пускається. За високої вологості ґрунту будь-які механічні наванта- ження негативно позначаються на властивостях ґрунту.

Пружність ґрунту — це його властивість поновлювати свою форму після зняття зовнішнього навантаження. Пружна деформа- ція ґрунту відбувається доти, доки на нього діє зовнішня сила, що спричинила цю деформацію. Пружність ґрунту залежить переважно від механічного і агрегатного складу, вологості та задернілості.

18

Основи теорії та розрахунку машин і знарядь для обробітку ґрунту

В’язкість ґрунту — це його властивість поступово деформува- тися залежно не тільки від зовнішнього навантаження, а й від часу. Деформація в’язкого ґрунту залежить не тільки від дії зовнішнього навантаження і від тривалості дії. Чим більша тривалість наванта- ження, тим більша деформація. Ця деформація пов’язана з перемі- щенням у ґрунті твердої, рідкої та газоподібної фаз.

Абразивні властивості — це здатність ґрунту гострими кута- ми і ребрами його часточок зрізувати і виносити поверхневий шар робочих органів машин і знарядь, які об нього труться. Спрацюван- ня робочих органів залежить від механічного складу ґрунту та воло- гості, а також від матеріалу, з якого їх виготовлено. На спрацюван- ня найбільше впливає піщана фракція ґрунту розміром від 0,05 до 0,25 мм, до складу якої входить кварц — один із найтвердіших мі- нералів. Зі збільшенням вологості піщаних ґрунтів спрацювання робочих органів машин збільшується, а на глинистих і суглинистих ґрунтах відбувається зворотне явище.

1.2.Основи теорії та розрахунку лемішно-полицевих плугів і лущильників

Лемішно-полицеві плуги є основними знаряддями для глибокого механічного обробітку ґрунту з обертанням скиби — оранки. За призначенням їх поділяють на плуги загального призначення та спеціальні, за родом тяги — на кінні, тракторні та канатної тяги, за способом приєднання до трактора — на причіпні, начіпні та напів- начіпні, за кількістю корпусів — на одно-, дво-, три-, чотири-, п’яти-, шести-, восьми- та дев’ятикорпусні.

Плуги загального призначення застосовують для оранки ґрунтів на глибину від 18 до 35 см з обертанням скиби.

До спеціальних плугів належать плантажні, садові, болотні, ча- гарниково-болотні, лісові та ін.

Плантажні плуги призначені для глибокої оранки на глибину 45…60 см під виноградники та садові й лісні насадження. Їх виго- товляють однокорпусними.

Садові плуги застосовують для оранки ґрунту в міжряддях садів. Їх обладнують спеціальним причепом, який забезпечує зміщення плуга від поздовжньої осі симетрії трактора, що дає змогу під час роботи, наближаючись до стовбура дерева, не пошкоджувати трак- тором його крону.

Болотні та чагарниково-болотні плуги використовують для об-

робітку осушених болотних і заболочених мінеральних ґрунтів, що заросли чагарниками.

Лісові плуги призначені для оранки ґрунтів на не розкорчованих вирубках з чагарниками заввишки до 5 м. Їх виготовляють, як пра-

19