Compactare

1. CERCETAREA DIFERITELOR GRADUĂRI ALE VITEZEI, FORŢEI ŞI PRESIUNII SISTEMEI DE MAŞINI ASUPRA DESTRUCTURĂRII, COMPACTĂRII ŞI STRATIFICĂRII PROFILULUI DE SOL

Consideraţii generale

Principalii parametri, constructivi şi de exploatare, ai tractoarelor şi maşinilor agricole, care influenţează procesul de compactare, destructurarea şi stratificarea solurilor agricole sunt:

- sarcina pe osie,

- tipul anvelopei,

- dimensiunile pneului,

- presiunea aerului din pneuri,

- viteza de deplasare a agregatului,

- patinarea,

- numărul de treceri etc.

Pentru evaluarea influenţei pe care o are sarcina pe osie se studiază, spre exemplu, deformarea straturilor de sol sub acţiunea sarcinilor care apar în timpul rulării tractoarelor agricole, în funcţie de presiunea specifică pe sol, de presiunea aerului din pneu, de viteza de deplasare a agregatului şi de aria suprafeţei de contact a pneului cu solul. Astfel, se poate pune în evidenţă faptul că în funcţie de sarcina aplicată, gradul de deformare a solului scade pe adâncimea profilului de sol (Fig.1). În aceleasi condiţii, deformarea solului este cu atât mai mică cu cât suprafaţa de contact dintre anvelopă şi sol este mai mare. Creşterea presiunii aerului din pneuri conduce la micşorarea suprafeţei de contact, deoarece anvelopa se deformează într-o măsură mai mică, fapt ce determină cresterea adâncimii de deformare a solului.

Fig.1. Influenţa sarcinii pe roată asupra deformării solului

Forma suprafeţei de contact (pata de contact) dintre roată si sol depinde de măsura în care suprafaţa de sprijin a pneului este deformabilă sau nu şi de construcţia carcasei anvelopei. În situaţia în care pneul se sprijină pe un sol deformabil, se constată că solul şi anvelopa se deformează mai mult sau mai putin, in funcţie de sarcina care trebuie preluată. Din acest motiv apare necesitatea ca anvelopa să preia, prin deformare, în cât mai mare măsură sarcina ce revine pe roată.

Presiunea specifică pe sol se determină mai greu, dar suficient de precis cu aparatură adecvată, deoarece depinde de condiţiile în care se fac măsurătorile. Dacă pneul se găseste pe o suprafaţă rigidă, presiunea specifică pe sol se poate determina prin calcul, dacă se cunoaşte mărimea petei de contact, iar dacă pneul se găseşte pe un sol deformabil,

presiunea specifică pe sol este influenţată şi de proprietăţile fizico-mecanice ale solului.

Presiunea specifică pe sol depinde în foarte mare măsură de tipul sistemului de rulare, pe roţi (simple sau duble) sau pe şenile. În cazul tractoarelor echipate cu noile tipuri de anvelope, presiunea aerului din pneu este mai mare decât presiunea medie pe sol. În cazul tractoarelor pe şenile, datorită suprafeţei mai mari de sprijin, presiunea medie pe sol este mult mai mică decât în cazul tractoarelor pe roţi, fiind unul dintre motivele pentru care în prezent există un curent favorabil extinderii utilizării tractoarelor pe senile (Tabelul 1).

Tabelul 1: Influenţa sistemului de rulare asupra mărimii suprafeţei de contact cu solul şi asupra presiunii medii pe sol

Caracteristica Tractor pe şenile Tractor standard (4x4) Tractor 4 x 4 cu roţi duble pe puntea spate Tractor 4 x 4 cu pneuri superbalon

faţă spate faţă spate faţă spate

Tipul şenilei sau pneului 63,5 cm latime 480/70R30 20.8R40 480/70R30 2x20.8R40 600/65R28 710/70R38

Masa tractorului [t] 11,6 11,4 12,3 11,7

Presiunea aerului din pneu [bar] - 1,60 1,20 1,60 1,20 1,60 1,00

Suprafaţa de contact [m2] 2x1,35 2x0,194 2 x 0,256 2x0,194 4x0,15 2 x 0,220 2 x 0,295

Suprafata totala de contact [m2] 2,70 0,90 0,99* 1,03

Presiunea medie pe sol [bar] 0,42 2,38 1,13 2,38 0,80 1,34 0,99

În figura 3 se prezinta influenţa dimensiunilor anvelopei asupra transmiterii presiunii în sol, observându-se faptul că, în aceleasi condiţii de încărcare, unda de presiune se transmite

Fig.3. Influenta tipului de anvelopă utilizată şi a construcţiei sistemului de rulare

(roata simplă sau dublă) asupra presiunii induse în sol.

la adancimi mai mari cu cât anvelopa are dimensiuni mai mici. În cazul anvelopelor cu balonaj mărit se constată că unda de presiune nu se transmite la adancimi mari, dar influenţează un volum mai mare de sol în straturile superioare. Acest fenomen apare şi în cazul roţilor duble, în care presiunile de valori mai mari se găsesc în straturile superioare ale solului afectând un volum mare de sol, inclusiv stratul de sol aflat între cele două roţi, astfel că acest sistem de rulare favorizează într-o masură destul de mare tasarea de suprafaţă a solului.

Un alt factor care influenţează compactarea solului este viteza de deplasare a agregatului. Astfel, la viteze de deplasare mai mari se constată reducerea compactării solului, deoarece timpul în care sarcina acţionează pe o anumită suprafaţă este mai redus. De aceea în prezent, in cazul anumitor lucrări, există tendinţa de a mări viteza de deplasare a agregatelor agricole.

În figura 4 se prezintă influenţa vitezei de deplasare asupra densităţii aparente a solului, fiind evident faptul că reducerea vitezei de deplasare conduce la creşterea densităţii aparente în stratul de sol de 0-20 cm. Efectul vitezei asupra compactării solului este indicat să fie studiat în corelaţie cu efectul celorlalţi factori de influenţă ai acesteia.