Топырақтың технологиялық қасиеттері

Топырақтың технологиялық қасиеттері деп – оны механикалық өңдеуде білінетін және технологиялық процестердің өту сипаттамасы мен заңдылығына әсер ететін қасиеттерін айтады. Топырақтың технологилық қасиеттеріне оның әртүрлі деформацияларға кедергісі (беріктігі), жұмыс органдарының бетіне үйкелісі және ішкі үйкелісі, жабысқақтығы, байланыстылығы, созылымдылығы, серпімділігі және абразивтілігі жатады.

Топырақты механикалық өңдеу жолдарын таңдауда өңдеуге кеткен қуат шығынын азайту үшін оның әртүрлі кернеудегі беріктік шегін білу керек.

Саздауыт топырақтың келесі беріктік сипаттамалары анықталған:

созғандағы беріктік шегі 5…6 кПа;

ығысқандағы беріктік шегі 10…12 кПа;

қысқандағы беріктік шегі 65…108 кПа.

Демек, топырақтың кіші беріктік шегі созу және ығысу деформацияларында білінеді. Топырақ өңдейтін құралдар жобалағанда осы технологиялық қасиетті ескеру қажет.

Жаншу кедергісі (топырақтың қаттылығы). Топырақ өңдейтін машиналар мен құралдардың жұмыс органдары және басқа энергетикалық, тасымалдағыш және жұмыс машиналарының тірек беттері топыраққа әсер еткенде оны жаншиды. Сондықтан топырақты жаншу кедергісі топырақ өңдейтін және басқа да ауылшаруашылық машиналардың жұмыс жағдайларын бағалайтын сипаттамалардың негізгі көрсеткіштерінің бірі болып табылады.

Топырақтың жаншу кедергісінің көрсеткішін анықтау үшін әртүрлі өлшеу құралдары қолданылады (1а сурет).

ОСТ 70.2.15-73 бойынша топырақты жаншу кедергісінің көрсеткіші ретінде, қаттылықты өлшегіш арқылы анықтайтын, «топырақтың орташа қаттылығы» пайдаланылады.

Қаттылық өлшегіш штангадан I, серіппеден 2, тұтқадан 3 және ұштықтан 4 (плунжерден) тұрады.

Тұтқаны басқанда қысым серіппе, штанга және ұштық арқылы топыраққа жетеді. Мұнда қысым күші топыраққа ұштықтың ену кедергісіне тең және ол серіппенің қысылуымен У, ал топырақтың сызықтық деформациясы λ ұштықтың топыраққа ену тереңдігімен өлшенеді. Жазғыш құралмен жабдықталған қаттылық өлшегіш У=f(λ) диаграммасын жазады. Серіппенің калибрін (қаттылығын) біле отырып, оның деформациясынан У күшті F=KУ (1ә сурет) анықтауға болады. Көлденең кесіндісінің ауданы бірдей, бірақ әртүрлі пішінді ұштықтардың топыраққа ену кедергісінің әртүрлі болуы тек олардың топыраққа енуінің бастапқы кезеңінде байқалады. Ұштық 5…6 см тереңдіктен әрмен енгенде F күші өседі.

Қаттылық өлшегіштің жыртылған қабаттағы диаграммасын топырақтың деформациясының екі фазасын сипаттайтын ОА және АВ түзулерімен аппроксималауға болады (2 сурет).

а – қаттылық өлшегіштің схемасы: 1 – штанга, 2 – серіппе, 3 – тұтқа, 4 – ұштық.

ә – әртүрлі ұштықты қаттылық өлшегіштің диаграммасы: 1 – цилиндрлік, 2 – конустық.

1 сурет – Топырақтың қаттылығын анықтау

2 сурет – Топырақтың жанышталу кедергісінің сызықтық деформациясына тәуелділігі.

Бірінші фазада (ОА бөлігі) ең алдымен топырақтың серпімділігі әсерінен содан кейін ұштық астындағы топырақтың пластикалық тығыздалуына сәйкес F күші сызықтық деформацияға λ пропорционалды өседі.

Бірінші фазаның соңы мен екінші фазаның басы кіші өтпелі периодпен сипатталады. Бұл периодта ұштықтың алдында конус тәрізді өте қатты тығыздалған топырақтан тұратын ядро пайда болады. Екінші фазада (АБ бөлігі) топырақ конус тәрізді ядромен деформацияланады, ол топырақты жарып жан жаққа ысырады. Екінші фазада топырақтың деформациясының λ өсу кедергісінің F өсуіне әсер етпейді, топырақ «ағады», демек ол тұрақты қысымның әсерінен деформацияланады. Сонда топырақ деформациясы тек жүктелу функциясын ғана атқармай, оның әсер ету уақытының мөлшеріне тәуелді болады.

Бірінші фаза екінші фазадан анағұрлым қысқа, бірақ бірінші фазаның практикалық мәні зор, себебі ауылшаруашылық машиналардың жұмыс органдарының топырақты деформациялауы диаграмманың бірінші бөлігінің шегінен шықпайды (<λ_пр). Диаграмманың осы бөлігін өңдеу арқылы топырақтың жанышталу кедергісін сипаттайтын көрсеткіштер аламыз. Топырақтың қаттылығы Р (H), см² келесі формуламен анықталады:

(4)

мұнда һ – қаттылық диаграммасының орташа ординатасы, см;

k – серіппе масштабы (қаттылығы), Н/см ² ;

s – плунжердің көлденең кесіндісінің ауданы, см².

Бірақ топырақтың ұштықпен жаншылу процесін теориялық жағынан жақсы негіздейтін басқа көрсеткіш топырақтың көлемдік жаншылу коэффициенті болып саналады:

(5)

мұндағы q – топырақтың көлемдік жаншылу коэффициенті, Н/см³;

F – топырақтың жаншылуға кедергі күші, Н;

V – жаншылған топырақ көлемі, см³ .

Бұл коэффициент топырақтың жаншылу көлемінің келесі бірлігінің оның жаншылуға кедергі күшінің қанша бірлікке (H) өсуін көрсетеді.

Көлемдік жаншылу коэффициентінің келесі мәндері анықталған: жаңа жыртылған топырақта 1...2 Н/см³; егістік, сүдігер және жайылымда 5...10 Н/см³ . Инженерлік есептеулер үшін топырақтың жаншылуға кедергісінің шегі маңызды (2 сурет А нүктесі).

(6)

Сыртқы үйкеліс коэффициенті.

Машиналардың жұмыс органдарының топыраққа үйкелісіне пайдасыз көп энергия шығындалады және үйкеліс жұмыс органдарды тез тоздырады.

Үйкеліс деп – бір дененің екінші дене бетімен сырғанап (тайғанап) қозғалуында туатын кедергіні айтады.

Үйкеліс күші Амонтон-Кулон формуласы арқылы анықталады:

(7)

мұнда N – қалыпты қысым, Н;

f және φ - сәйкес үйкеліс коэффициенті мен бұрышы.

Топырақтың үйкеліс коэффициенті тұрақты шама емес. Ол көп факторларға тәуелді, әсіресе топырақтың механикалық құрамына тәуелділігі 3 суретте көрсетілген. Сазды топырақтың үйкеліс коэффициенті құмды топырақтың коэффициенттерінен 2 есе үлкен. Үйкеліс коэффициентіне топырақтың ылғалдылығы өте жоғары әсер етеді (3ә сурет). Топырақ ылғалдылығы 8…10% дейін болғанда, ол металға жабыспайды, демек, нақты үйкеліс болады (ав бөлігі). Ал ылғалдылық 8…10%, 30…45% өсуі үйкеліс коэффицентінің өсуіне әкеледі. Мұны топырақ бөлшектерінің молекулярлық тартылу күшінің пайда болуымен түсіндіруге болады. Топырақтың ылғалдылығының одан әрі өсуі үйкеліс коэффициентінің азаюына әкеліп соғады.

а) топырақтағы «физикалық саздың» мөлшеріне;

ә) топырақтың абсолюттік ылғалдылығына, %.

3 сурет - Топырақтың болатқа үйкеліс коэффициентінің тәуелділігі

Топырақтың созымдылығы (пластикалығы) деп оның сыртқы күштің әсерімен өзінің пішінін өзгертуі және күш алынғаннан кейін пішінін сақтау қасиетін айтады. Ол топырақтың механикалық құрамы мен ылғалдылығына тәуелді. Созымдылық саны

(8)

мұнда W_m – созымдылықтың жоғарғы шегі;

W_p – созымдылықтың төменгі шегі.

Серпімділік топырақтың сыртқы күшті алғаннан кейін өз пішініне қайтып келуін сипаттайды.

Абразивтік қасиеттер топырақ өңдейтін құралдар мен машиналардың жұмыс органдарының тозуына әсер етеді. Олар топырақтың механикалық құрамына тәуелді. Ең үлкен абразивтік қасиеттер құмды топырақтарға тән.

Топырақтың жабысқақтығы. Топырақтың бөлшектерінің ылғал кезінде өзара және әртүрлі беттерге жабысуын жабысқақтық деп атайды.

Топырақтың жабысқақтығы келесі негізгі факторларға: ылғалдылыққа, дисперсиялығына, жұмыс органының материалына, оның бетінің тазалығына және меншікті қысымға тәуелді.

Дата добавления: 2015-10-28