Класифікація ґрунтів за зусиллям прилипання

Міністерство аграрної політики України

Сумський національний аграрний університет

Механіко-технологічні властивості

сільськогосподарських матеріалів

Методичні вказівки

Щодо виконання контрольної роботи

Суми – 2011

Міністерство аграрної політики України

Сумський національний аграрний університет

Кафедра "Трактори та сільськогосподарські машини"

Механіко-технологічні властивості

сільськогосподарських матеріалів

Методичні вказівки

Щодо виконання контрольної роботи для студентів 3 курсу

З напряму підготовки

6.100102 "Процеси, машини та обладнання агропромислового виробництва"

Денної форми навчання

Суми – 2011

ББК 40.72 я 73

М 55

УДК 620.16:63 (075.8)

Укладачі: к.т.н., доцент Яцун С. С.; старший викладач Головченко Г. С.;

асистенти Калнагуз О. М., Сіренко Ю. В.

М 55 Механіко-технологічні властивості сільськогосподарських матеріалів. Методичні вказівки щодо виконання контрольної роботи для студентів 3 курсу з напряму підготовки 6.100102 «Процеси, машини та обладнання агропромислового виробництва» денної форми навчання. – Суми: СНАУ, 2011. – 58 с., 14 рис.

Наведено методичні вказівки щодо виконання контрольної роботи.

Рецензенти:

Семірненко Юрій Іванович, к.т.н., доцент, завідувач кафедрою “Проектування технічних систем”;

Саржанов Олександр Анатолійович, к.т.н., доцент, завідувач кафедрою “Експлуатація техніки”.

Відповідальний за випуск доцент кафедри ,,Трактори та сільськогосподарські машини” Яцун С. С.

Рекомендовано до видання вченою радою навчально-наукового

інженерно-технологічного інституту

(протокол № _7_ від "_21_" ___березня__ 2011 р.)

Сумський національний аграрний університет, 2011

ВСТУП

Важливим моментом навчального процесу є закріплення студентами викладеного викладачем теоретичного матеріалу. Вправи, котрі наводяться нижче, не можуть в повній мірі вичерпати всіх тих питань, які можуть виникнути при вивченні механіко – технологічних властивостей сільськогосподарських матеріалів. Вони звертають увагу в основному на ті задачі, які потрібно розв’язувати інженеру-механіку сільськогосподарського виробництва в його наступній діяльності.

Вважаємо, що ці методичні вказівки допоможуть студентам при вивченні дисципліни.

Завдання для розв’язання задач з дисципліни

Методичні вказівки

Робота складається з чотирьох завдань.

В першому завданні приділяється увага вирішенню задач з властивостей ґрунтів (5 задач).

В другому завданні приділяється увага вирішенню задач з властивостей добрив (5 задач).

В третьому завданні приділяється увага вирішенню задач з опору рослинних матеріалів деформаціям (1 задача).

Четверте завдання присвячується вирішенню задач з математичної обробки результатів дослідів (1 задача).

При виконанні завдань 1 та 2 студент вибирає свій варіант згідно з шифром по списку в журналі викладача (табл. 1, 2).

При виконанні завдань 3 та 4 студент за останньою цифрою свого шифру в журналі викладача вибирає задачу, а за передостанньою цифрою – вихідні дані (табл. 3, 4).

Робота виконується у звичайному (шкільному) зошиті. Схеми також виконують в зошиті. Схеми, креслення, оформлення тексту роботи (нумерація формул, розшифрування літерних символів і т. п.) виконуються у відповідності з вимогами ЄСКД.

В роботі повинно бути посилання на літературу, що використовується.

Завдання 1

Властивості ґрунту як об’єкта обробітку

Таблиця 1. Вихідні дані для виконання завдання 1

№ питання	Параметр, одиниці виміру	Остання цифра шифру
1/11	2/12	3/13	4/14	5/15	6/16	7/17	8/18	9/19	10/20
	Wa/, %
DmВ , г	1/2	2/3	3/4	4/5	5/6	6/7	7/8	8/9	9/10	10/9
mС , г
	h1, мм
h2, мм		2,4	2,8	3,2	3,6		4,4	4,8	5,2	6,0
h3, мм	3,5	4,2	4,9	5,6	6,3		7,7	8,4	9,1	9,8
h4, мм	5,0	6,0	7,0	8,0	9,0
h5, мм	7,5	9,0	10,5		13,5		16,5		19,5
h6, мм	10,5	12,6			19,0				27,3	29,4
h7, мм	14,0		19,6	22,4			30,8	33,6	36,4	39,2
h8, мм	14,0		19,6	22,4			30,8	33,6	36,4	39,2
h9, мм	14,0		19,6	22,4			30,8	33,6	36,4	39,2
	h1, мм
h2, мм
h3, мм
	Стан ґрунту *	Гр.	Сил.	Сер.	Сл.	Розс.	Гр.	Сил.	Сер.	Сл.	Розс.
Сил.	Сер.	Сл.	Розс.	Гр.	Сил.	Сер.	Сл.	Розс.	Гр.
	DmВ , г

^*Примітка:Гр. – граничнов'язкий; Сил. – сильнов'язкий; Сер. – середньов'язкий;

Сл. – слабков'язкий; Розс. – розсипчастий.

1. Як зміниться абсолютна вологість ґрунту, якщо до нього вологістю W_А^/ додати води масою Dm_В. Після висушування маса абсолютно сухого ґрунту складає m_С.

Дано:W_А^/ = 15 %; Dm_В = 1 г ; m_С= 25 г.

РОЗВЯЗОК:

Абсолютну вологість ґрунту W_A(%) обчислюють за формулою

,

де m_B – маса зразка ґрунту до висушування (вологий ґрунт), г;

m_C – маса зразка ґрунту після висушування (сухий ґрунт), г.

.

.

.

Відповідь: Абсолютна вологість ґрунту збільшиться на DW = W_A – W^/_A = 19% – 15% = 4%.

2. По наданих координатах накреслити фрагмент твердограми; для фрагмента твердограми визначити:

а) середню твердість ґрунту Т, якщо діаметр наконечника твердоміра Д = 2 см, жорсткість пружини q_ПР= 200 Н/см;

б) коефіцієнт об'ємного зминання ґрунту q;

в) роботу А, яка потрібна для заглиблення наконечника до межі пропорційності. Глибина занурення наконечника складає: l₁ = 0 мм; l₂= 5 мм; l₃= 10 мм; l₄= 15 мм; l₅ = 20 мм; l₆= 30 мм; l₇= 40 мм; l₈= 50 мм; l₉ = 60 мм.

Індекси глибин занурення наконечника відповідають індексам ординат твердограми.

Дано:h₁ = 0мм; h₂ = 2мм; h₃ = 3,5мм; h₄ = 5,0мм; h₅ = 7,5 мм; h₆ = 10,5мм; h₇ = 14,0 мм; h₈ = 14,0 мм; h₉ = 14,0 мм.

РОЗВЯЗОК:

1. Середню твердість ґрунту Т (кПа) визначають за формулою

,

де – середня ордината діаграми, мм;

q_ПР – жорсткість пружини, Н/мм; (згідно умови дано q_ПР= 200 Н/см, підставляємо 20 Н/мм);

S – площа основи наконечника, см².

;

;

де Д – діаметр наконечника твердоміра Д = 2 см,

2. Коефіцієнт об'ємного зминання ґрунту q (Н/см³) визначають за формулою

,

де F_A­ – сила вдавлювання наконечника до точки А діаграми, яка відповідає межі пропорційності між силою F і глибиною його занурення l_A, Н;

h_A – ордината, яка відповідає точці А діаграми, мм;

l_A – глибина занурення наконечника до точки А діаграми, см.

По заданих координатах (ординати h та глибині l) малюємо фрагмент твердограми (рис. 1).

Рис. 1. Фрагмент твердограми

Вибираємо з графіку дані т. А (h_A = 14 мм = 1,4 см; l_A = 40 мм = 4 см)

.

3. Роботу А (Дж), яка потрібна для заглиблення наконечника до межі пропорційності, обчислюють за формулою

.

Відповідь: Середня твердість ґрунту становить 498,73 кПа. Коефіцієнт об'ємного зминання ґрунту q = 22,29 Н/см³. Робота, яка потрібна для заглиблення наконечника до межі пропорційності, А = 5,6 Дж.

3. На пластину приладу (рис. 2) по визначенню статичного коефіцієнта тертя кладуть зразки ґрунту різної вологості. Визначити коефіцієнт тертя трьох зразків, якщо вони починають сповзати по пластині при підніманні її незакріпленого кінця відповідно на висоти h₁, h₂ та h₃. Довжина похилої площини 3 l = 400 мм.

Дано:h₁ = 125мм; h₂ = 200мм; h₃ = 255мм.

РОЗВЯЗОК:

Рис. 2. Схема приладу для визначення статичного коефіцієнта тертя:

1 – плита;

2 – гвинт;

3 – похила площина;

4 – досліджувана поверхня;

5 – досліджуваний матеріал

Статичний коефіцієнт тертя f_СТвизначають за формулою

,

де j – кут нахилу поверхні, з якої починає сповзати зразок матеріалу, до горизонту, град.

Кут

де h – проекція похилої площини 3 на вертикаль, мм;

l –­ довжина похилої площини 3 (пластини), мм.

Знайдемо статичний коефіцієнт тертя

Відповідь: Для заданих умов статичні коефіцієнти тертя будуть складати 0,33; 0,58; 0,83.

4. Визначити, яку масу повинна складати чашка з піском приладу для визначення липкості ґрунту, щоб відірвати диск діаметром D = 56 мм від відповідного ґрунту.

Дано:Стан ґрунту ^* Гр. (граничнов'язкий),

липкість ґрунту

Класифікація ґрунтів за зусиллям прилипання

Стан ґрунту	Липкість ґрунту sЛ, кПа
Граничнов'язкий	> 1,5

РОЗВЯЗОК:

Липкість ґрунту s_Л(Па) визначають за формулою

,

де F – сила відривання диска приладу від поверхні ґрунту, Н;

S – площа поверхні диска, мм².

Сила F (Н)

,

де m – маса чашки з піском, кг;

g – прискорення вільного падіння, м/с².

.

Звідси знаходимо m. .

Відповідь: Щоб відірвати диск діаметром 56 мм від граничнов'язкого ґрунту, маса чашки з піском повинна становити 402 грами.

5. При додаванні до абсолютно сухого ґрунту масою m_С = 30 г води масою Dm_В і ретельного перемішування він досяг верхньої межі пластичності. При розкочуванні на склі зразка ґрунту в шнурок діаметром 3 мм він почав кришитися на шматочки, коли в ньому стало води 12 г. Визначити, до якого стану належить ґрунт.

Дано:Dm_В = 12 г. m_С = 30 г. Dm^//_В = 12 г. (згідно умови завдання) .

РОЗВЯЗОК:

Число пластичності ґрунту W_ПЛвизначають за формулою

де W_B – верхня межа пластичності, тобто вологість, за якої ґрунт починає текти, %;

W_H – нижня межа пластичності, тобто вологість, за якої ґрунт при розкочуванні в шнурок завтовшки 3 мм починає кришитися, %.

Верхню межу пластичності обчислюємо за формулою:

.

;

Нижню межу пластичності обчислюємо наступним чином:

;

Число пластичності

З нижче наведеної класифікацію ґрунтів за числом пластичності визначимо грунт.