Способ определения удельного сопротивления почвы смятию

 

Изобретение относится к исследованию прочностных свойств твердых материалов путем приложения к ним механических усилий, в частности при вдавливании в испытуемый материал наконечников испытательных устройств, находящихся под постоянной нагрузкой. Способ включает регистрацию величины нагрузки Р, обеспечивающей погружение плунжера в почву, определение объема V почвы, смятой при этом плунжером, и вычисление отношения нагрузки Р, погружающей плунжер в почву, к объему V смятой почвы. Отличие способа заключается в том, что используют конический плунжер, для которого определяют ветчину угла трения материала плунжера о почву, измеряют длину l внедренной в почву части, а величину удельного сопротивления почвы смятию вычисляют по зависимости где - угол при вершине конуса плунжера. Технический результат заключается в повышении точности и обеспечении возможности измерения удельного сопротивления почвы смятию по глубине всего плодородного слоя. 1 ил.

Изобретение относится к исследованию прочностных свойств твердых материалов путем приложения к ним механических усилий, в частности при вдавливании в испытуемый материал наконечников испытательных устройств, находящихся под постоянной нагрузкой.

Известен способ определения удельного сопротивления почвы смятию, содержащий регистрацию величины установившейся нагрузки P, обеспечивающей погружение плунжера в почву, измерение глубины h погружения плунжеры до момента стабилизации нагрузки P, определение объема V смятой при этом плунжером почвы и вычисление отношения нагрузки P к объему V смятой почвы. Вычисление объема V смятой почвы осуществляется путем перемножения площади S торцевой поверхности плунжера на глубину h [1 (с. 10-15)].

Известный способ определения удельного сопротивления почвы смятию не обеспечивает возможности осуществления измерений по всей глубине пахотного горизонта. Кроме того, по известному способу не принимаются во внимание сила трения, возникающая в процессе перемещения плунжера в почве.

Задачей настоящего изобретения является повышение точности и обеспечение возможности измерения удельного сопротивления почвы смятию по глубине всего плодородного слоя.

Поставленная задача достигается за счет того, что в способе определения удельного сопротивления почвы смятию, содержащем регистрацию величины нагрузки P, обеспечивающей погружение плунжера в почву, согласно изобретению, используют конический плунжер, для которого определяют величину угла трения материала плунжера о почву, измеряют длину l внедренной в почву части конуса плунжера, а величину удельного сопротивления почвы смятию вычисляют по зависимости где - угол при вершине конуса плунжера.

На чертеже представлена схема силового взаимодействия конического плунжера с почвой.

Под воздействием приложенной вдоль стержня нагрузки P плунжер погружается в почву, сминает ее и впрессовывает в монолит поля. Почва препятствует проникновению в нее конического плунжера, в результате чего возникают силы реакции почвы R1, равномерно распределенные по поверхности погруженной в почву части конуса. При этом сила P уравновешивается силами реакции почвы R1. Элементарные силы реакции почвы R1 располагаются по отношению к нормалям элементарных площадок S1 конической поверхности под углом трения плунжера о почву и наклонены в сторону вершины конуса плунжера.

На любом элементарном участке поверхности погруженной части конуса плунжера элементарная сила реакции почвы R1 является результирующей двух сил: силы N1, действующей по нормали, и силы трения F1, действующей по касательной к этой поверхности. В итоге элементарные почвенные частицы, находящиеся под воздействием поверхности конуса, будут впрессовываться в почвенный монолит по линиям ориентации соответствующих R1, т. е. перемещаться как в направлении действия силы трения F1, так и в направлении нормали N1. Силы R1 действуют под углом к направлению действия силы P. Угол Сила P, внедряющая плунжер в почву, равна P = R/sec расходуется не только на непосредственное, чистое смятие почвы, которое наблюдается в направлении действия сил N1, но и на предварительное уплотнение в боковом направлении, которое происходит в результате преодоления почвенными частицами сил трения F1, возникающих в следствии смещения почвы относительно поверхности конического плунжера.

Силы N1 сжимает между собой почвенные агрегаты, располагающиеся в соседних конических концентрических поверхностях. Силы трения F1 стремиться сдвинуть по касательной более плотный слой почвы относительно менее плотного и в тоже время смять каждый слой в плоскости, перпендикулярной к нормали поверхности конуса.

Таким образом сила R = Ri= Pisec = Psec фактически обеспечивает реальное смятие почвы в результате внедрения конуса плунжера в измеряемый почвенный горизонт. Сила P - это та сила, которая зарегистрирована в процессе погружения плунжера в почву.

За объем смятой почвы V принимается объем, который равен объему внедренной части конуса плунжера так, как впрессовывание в измеряемый почвенный горизонт объема почвы, равного объему внедренной части конуса вызвало появление данной силы реакции R.

Отношение силы R, реально необходимой для смятия почвы объемом V к этому объему дает величину удельного сопротивления почвы смятию
где - угол при вершине конуса плунжера.

Способ определения удельного сопротивления почвы смятию осуществляется следующим образом.

Известным способом определяют угол трения материала плунжера о почву [2 (с. 5-7)] измеряют величину угла при вершине конуса плунжера 1 (см. чертеж).

Конус плунжера 1 устанавливают в вертикальное положение, упираются им в поверхность поля (почву) 2 и действуют на него через стержень 3, сверху вниз, силой P такой величины, которая обеспечивает плавное и надежное погружение конуса плунжера 1 в почву 2 на заданную глубину. Регистрируют величину силы P, измеряют длину l погруженной в почву 2 части конуса плунжера 1 и вычисляют величину удельного сопротивления почвы смятию по выражению

где - угол при вершине конуса плунжера.

Конус плунжера 1 можно погружать в почву 2 на любую глубину, а силу P регистрировать в любой момент независимо от характера и времени ее изменения в процессе погружения плунжера в почву.

Источники информации
1. Размыслович И.Р., Авласенко Т.В. и др. Практикум по сельскохозяйственным машинам и орудиям (теория и расчет сельскохозяйственных машин). - Минск, Ураджай, 1972, с. 144.

2. Любимов А. И. и др. Практикум по сельскохозяйственным машинам. -М.: Колос, 1971, с 207.


Формула изобретения

Способ определения удельного сопротивления почвы смятию, включающий регистрацию величины нагрузки Р, обеспечивающей погружение плунжера в почву, отличающийся тем, что используют конический плунжер, для которого определяют величину угла трения материала плунжера о почву, измеряют длину l внедренной в почву части конуса плунжера, а величину удельного сопротивления почвы смятию вычисляют по зависимости

где - угол при вершине конуса плунжера.

РИСУНКИ

Рисунок 1



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области измерения физико-механических свойств материалов и может быть использовано для неразрушающего контроля материалов оборудования как при его изготовлении, так и при эксплуатации

Изобретение относится к исследованию свойств твердых материалов путем приложения к ним механических усилий

Твердомер // 2085901
Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано при испытании на прочность

Изобретение относится к приборам для измерения твердости пружин

Твердомер // 2084861

Изобретение относится к области физических исследований, а именно к технике механических испытаний материалов на упругопластическую деформацию при изучении свойств металлов, работающих в динамическом режиме, например узлов трения и подвижных сопряжений машин и оборудования транспортной техники, в том числе вагонов, локомотивов, путевых дорожных машин, деталей верхнего строения пути

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к приборам для определения прочностных свойств тонкостенных объектов

Изобретение относится к области измерений и предназначено, в частности, для исследования механических свойств материалов

Изобретение относится к средствам испытания материалов, в частности листового анизотропного материала

Изобретение относится к области измерений и испытаний деформируемых тел, в частности грунтов и строительных материалов

Изобретение относится к области определения физико-механических характеристик материалов, в частности к микромеханическим испытаниям материалов с покрытиями и инструментальных материалов

Изобретение относится к способам испытаний материалов и конструкций, а именно к способам определения баллистической стойкости многослойного бронеэлемента из баллистической ткани

Изобретение относится к области испытания материалов, в частности к методу испытания металлов и сплавов на ударный изгиб при пониженных, комнатных и повышенных температурах

Изобретение относится к измерительной технике для определения контактной жесткости
Наверх