До виконання лабораторних робіт з дисципліни “Механіко-технологічні властивості сільськогосподарських матеріалів»

Методичні вказівки

До виконання лабораторних робіт з дисципліни “Механіко-технологічні властивості сільськогосподарських матеріалів»

для студентів інженерно-технічного факультету

(напрям підготовки 6.100102 "Процеси, машини і обладнання агропромислового виробництва")

 

 

м. Кам'янець-Подільський

2015 р.

УДК 633.3 (075.5)

Укладачі:

Рудь Анатолій Володимирович,

завідувач кафедри сільськогосподарських машин і механізованих технологій, професор, заслужений працівник освіти України;

Дуганець Василь Іванович,

доцент кафедри сільськогосподарських машин і механізованих технологій, кандидат технічних наук.

 

 

Рецензенти:

Гарасимчук Ігор Дмитрович,

доцент кафедри енергетики та електротехнічних систем в АПК, ПДАТУ, кандидат технічних наук;

Федорчук Володимир Анатолійович,

професор Кам'янець-Подільського національного університету імені Івана Огієнка, доктор технічних наук;

 

 

Механіко-технологічні властивості сільськогосподарських матеріалів. Методична розробка для студентів інженерно-технічного факультету / Подільський державний аграрно-технічний університет: А.В.Рудь, В.І.Дуганець. – Кам'янець-Подільський. - 2015. - 60 с.

 

 

Методичні вказівки розглянуто на засіданні кафедри сільськогосподарських машин і механізованих технологій та рекомендовано на розгляд комплексній методичній комісії інженерно-технічного факультету ПДАТУ (протокол № 1від 31серпня 2015року).

 

Методичні вказівки розглянуто та рекомендовано до розгляду комплексною методичною комісією інженерно-технічного факультету (протокол №26від2 вересня 2015року).

 

Методичні вказівки рекомендовано до друку (рішення методичної ради Подільського державного аграрно-технічного університету, протокол № 7 від 21 вересня 2015 року).

 

Ó ПДАТУ, 2015

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №1

«Дослідження твердості грунту»

Мета роботи

Закріпити та поглибити теоретичні знання з механіко-технологічних властивостей ґрунту та навчитись визначати експериментальним шляхом твердість ґрунту, незалежну величину твердості та коефіцієнт об'ємного зминання.

Зміст роботи

1. Експериментальним шляхом записати діаграми твердості ґрунту в трьохкратній повторності, графоаналітичним методом обробити експериментальні дані та визначити твердість ґрунту, незалежну величину, коефіцієнт об'ємного зминання та роботу зминання ґрунту

2. Отримані результати проілюструвати графічним способом та проаналізувати їх.

Обладнання, інструмент, матеріали

Робочий стіл, твердомір з примусовим рухом деформатора, міліметрова лінійка, паперова стрічка.

ТЕОРЕТИЧНА ЧАСТИНА

Твердість ґрунту, це його здатність створювати опір проникненню в нього деформатора, більш твердого тіла у вигляді конуса, циліндра чи кулі.Для визначення показників опору ґрунту зминанню, використовують прилади різних типів: ударної дії, із статичним навантаженням та з примусовим рухом деформатора. Останні використовуються найбільш широко.

Твердомір, з примусовим рухом деформатора (рис. 1), складається зі штанги 1, пружини 2, ручок 3, плунжера-деформатора 4. При натисканні на ручки 3 приладу тиск через пружину 2, штангу 1 і плунжер 4 передається на грунт. При цьому сила натискання рівна силі опору ґрунту проникненню плунжера і вимірюється по стиску у пружини, а лінійна деформація ґрунту λ - по глибині проникнення плунжера в грунт. Твердомір обладнано пристроєм, який записує діаграму у = f (λ). Знаючи жорсткість пружини k, можна від її деформації y перейти до сили F = k y.

Рис. 1. Схема твердоміра з примусовим рухом деформатора та діаграма твердості

О

F,Н

			А
λ,м

В

Рис. 2. Апроксимування діаграми твердості двома прямолінійними відрізками

Діаграму твердості в межах орного шару ґрунту можна апроксимувати двома прямолінійними відрізками ОА і АВ (рис. 2), які характеризують дві фази деформації ґрунту. На протязі першої фази (ділянка ОА) внаслідок спочатку пружного, а потім пластичного ущільнення ґрунту під плунжером, опір ґрунту деформації F росте пропорційно лінійній деформації λ. На протязі другої фази (ділянка АВ) грунт деформується ущільненим конусоподібним наростом ґрунту, який розклинює його. Під час другої фази зростання деформації λ не викликає збільшення опору F і грунт “тече”, тобто продовжує деформуватися під дією постійного тиску. Таким чином деформація ґрунту стає функцією не стільки навантаження, скільки часу його дії.

Твердість ґрунту визначають за формулою:

p = у k / S, (1)

де p – твердість ґрунту, H/м²; y – середнє значення ординати діаграми твердості, мм; k – калібр твердоміра (жорсткість пружини), H/мм; S – площа поперечного перерізу плунжера, м².

Більш обґрунтованим теоретично, тобто таким, що добре пояснює фізичну суть процесу зминання ґрунту деформатором є другий показник – коефіцієнт об'ємного зминання ґрунту, який визначають за формулою:

q = F / V, (2)

де q – коефіцієнт пропорційності або коефіцієнт об'ємного зминання ґрунту, Н/м³; F – сила опору ґрунту зминанню, Н; V - об'єм зім'ятого (витісненого ґрунту), м³.

Фізичний зміст коефіцієнта об'ємного зминання q – на скільки зростає опір ґрунту при зминанні кожної слідуючої одиниці його об'єму. Коефіцієнт об’ємного зминання q має слідуючі значення: 1...2 Н/см³ – для свіжозораного ґрунту; 5...10 Н/см³ – для стерні, чорних парів та лугів; 50...90 Н/см³ – для грунтової дороги.

Для інженерних розрахунків є межа опору ґрунту зминанню (рис. 2, точка А), яку характеризують граничною напругою зминання:

p_гр = F_гр / S, (3)

Зміна площі плунжера-деформатора веде до зміни межі несучої здатності ґрунту. Таким чином, при використанні твердомірів з плунжерами різного діаметра, отримують результати, які не можна порівнювати. Характеристикою опору ґрунту зминанню, що не залежить від діаметра плунжера, служить деяка величина Н, яку визначають за формулою:

Н = F_і / (d_і λ_і), (4)

де Н – незалежна, від діаметра плунжера, характеристика опору ґрунту зминанню, Н/м²; d_і - діаметр плунжера, м; λ_і - деформація ґрунту, м.

Зминання ґрунту вимагає затрат механічної енергії, що в межах першої та другої фаз визначаються геометрично (рис. 2):

Е₁ = F_гр λ_А / 2 = q S λ_А² / 2, (5)

Е₂ = F_гр (λ_В – λ_А). (6)

Е_Σ = Е₁ + Е₁ = F_гр λ_А / 2 + F_гр (λ_В – λ_А). (7)

З рисунка 2 та виразів (5) і (6) видно, що питомий тиск на грунт не повинен досягати граничних напруг зминання, так як в протилежному випадку буде “текти”, тобто його деформація стане функцією часу, а витрата енергії на одиницю лінійної деформації зросте в два рази.

ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ

1. Готують твердомір до роботи:

- на лінійці записуючого пристрою твердоміра закріпляють стрічку міліметрового або білого паперу;

- заточують олівець (середньої твердості) і встановлюють його в записуючий пристрій;

- знімають штангу твердоміра із стопора і прописують осі координат діаграми твердості;

- ставлять штангу твердоміра на стопор.

2. Опорною основою ставлять твердомір вертикально на поверхню досліджуваного ґрунту, попередньо знявши його зі стопора і плавним натисканням на рукоятки, заглиблюють деформатор в грунт на глибину його ходу та записують діаграму твердості (до повного виходу штока із рамки твердоміра). Дослід повторяють три рази. Запис трьох діаграм твердості виконують на одній паперовій стрічці. На зворотній стороні стрічки вказують місце та дату проведення досліду, стан грунту, його попередній обробіток, хто проводив досліди, калібр твердоміра, діаметр плунжера.

3. Записані діаграми твердості розділяють на горизонти: 0... 0,1 м; 0,1... 0,2 м; 0,2... 0,3 м, а кожен горизонт, ще на три рівних підгоризонти і нумерують їх (0,1,2,...9).

4. В кожному перерізі діаграми заміряти три значення деформації пружини твердоміра у та записують їх значення в третю графу таблиці 1.

5. Знаючи жорсткість пружини твердоміра визначити зусилля деформації ґрунту (опір ґрунту зминанню):

F = ķ у. (8)

6. Визначити середнє значення зусилля деформації ґрунту в кожному перерізі діаграми:

F_с = ∑F_і / n, (9)

де F_с – середнє значення зусилля деформації ґрунту, Н; F_і – зусилля деформації ґрунту в кожній повторності, Н; n – кількість повторностей.

7. Штангенциркулем заміряють діаметр плунжера твердоміра та визначають площу деформації ґрунту:

S = π d² / 4. (11)

де d – діаметр плунжера, м.

8. Визначають твердість ґрунту в кожному перерізі діаграм твердості:

р = F_с / S. (12)

9. Визначають незалежну величину в кожному перерізі:

Н = F_с / (d λ). (13)

10. Визначають коефіцієнт об'ємного зминання для кожного горизонту:

q = F_с / λ S. (14)

11. Обчислюють затрати механічної енергії на зминання ґрунту в межах першої та другої фаз та сумарні затрати механічної енергії:

Е₁ = F_гр λ_А / 2, (15)

Е₂ =F_гр (λ_В – λ_А), (16)

Е_Σ = F_гр λ_А / 2 + F_гр (λ_В – λ_А). (17)

12. Визначають значення ординати h глибини розміщення плунжера твердоміра для кожного перерізу діаграми твердості

13. Будують графіки залежності твердості грунту р, незалежної величини Н та коефіцієнта об’ємного зминання q від глибини ходу плунжера h (додаток, рис. 3).

14. Виконують аналіз одержаних результатів.

15. Формулюють і записують висновки до виконаної лабораторної роботи.

Таблиця 1 - Результати дослідів з визначення твердості ґрунту, незалежної величини та коефіцієнта об'ємного зминання

Пере- різ діа- грами	Гори- зонт грунт- ту	Вели- чина дефор- мації пру- жини, мм	Зусил- ля дефор- мації ґрунту, Н	Серед- нє зу- силля дефор- мації ґрунту, Н	Площа плун- жера, м^2	Твер- дість ґрунту, Н/м^2	Неза- лежна вели- чина, Н/м^2	Коефі- цієнт об'єм- ного зми- нання, Н/м^3	Гли- бина ходу плун- жера, м
	0 – 0,1
	0 – 0,1
	0 – 0,1
	0,1- 0,2
	0,1- 0,2
	0,1- 0,2
	0,2- 0,3
	0,2- 0,3
	0,2- 0,3

 

КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ

1. Розказати про будову та принцип дії твердоміра з примусовим рухом деформатора.

2. Розказати методику підготовки твердоміра до роботи.

3. Розказати методику записування діаграми твердості.

4. Пояснити фізичний зміст твердості ґрунту та написати формулу для її визначення. Вказати розмірність твердості грунту.

5. Пояснити фізичний зміст коефіцієнта об'ємного зминання ґрунту та написати формулу для його визначення. Вказати розмірність коефіцієнта об'ємного зминання.

6. Яким чином можна порівняти результати експериментальних даних при роботі з твердомірами, які обладнані плунжерами-деформаторами з різним діаметром?

7. Як визначити затрати механічної енергії на зминання ґрунту в межах першої та другої фаз деформації ґрунту?

 

 

Додаток

Таблиця Д.1

Програма і приклад розрахунку твердості, незалежної величини та коефіцієнта об’ємного зминання ґрунту

	При калібрі твердоміра, Н/мм	27,0		При діаметрі плунжера, м	0,02
Переріз діаграми	Горизонт ґрунту, м	Величина деформації пружини, мм	Зусилля деформації ґрунту, Н	Середнє зусилля деформації ґрунту в перерізі, Н	Площа плунжера, м^-2	Твердість ґрунту, Па	Незалежна величина, Па	Коефіцієнт об`ємного зминання, Н/м^-3	Глибина ходу плунжера, м
	0…0,1				3,14E-04			2,063E+07	0,033
	0…0,1				3,14E-04			2,149E+07	0,067
	0…0,1				3,14E-04			1,977E+07	0,100
	0…0,2				3,14E-04			1,977E+07	0,133
	0…0,2				3,14E-04			1,891E+07	0,167
	0…0,2				3,14E-04			2,063E+07	0,200
	0…0,3				3,14E-04			2,149E+07	0,233
	0…0,3				3,14E-04			3,008E+07	0,267
	0…0,3				3,14E-04			3,352E+07	0,300

 

 

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №2

«Дослідження фрикційних властивостей грунту»

Мета роботи

Закріпити та поглибити теоретичні знання з механіко-технологічних властивостей ґрунту та навчитись визначати експериментальним шляхом коефіцієнти тертя ґрунту по різних матеріалах.

Зміст роботи

1. Експериментальним шляхом визначити статичні кути тертя ґрунту та обчислити статичні коефіцієнти тертя ґрунту по різних матеріалах.

2. Експериментальним шляхом визначити динамічні кути тертя ґрунту та обчислити динамічні коефіцієнти тертя ґрунту по різних матеріалах.

3. Отримані результати проілюструвати графічним способом та проаналізувати їх.

ТЕОРЕТИЧНА ЧАСТИНА

Із фізики відомо, що тертя фізичних тіл буває троякого роду: тертя ковзання (для плоских тіл), тертя кочення (для круглих тіл), тертя вертіння (для кулеподібних тіл чи тіл іншої форми).

Тертя проявляється як опір руху одного тіла відносно іншого, що знаходиться з ним в контакті (зовнішнє тертя), чи одних частинок одного і того ж тіла відносно інших частинок (внутрішнє тертя). Як і всяка сила реакції, сила тертя рівна тій силі, яка її збуджує але має граничне значення, вище якого не зростає. Тобто має місце нестрога нерівність:

0 ≤ F ≤ F_max, (1)

де F – поточне проміжне значення сили тертя, Н;

F_max – максимально можливе значення сили тертя за даних умов, Н.

Сила тертя досягає максимального значення при русі одного тіла відносно іншого з постійною швидкістю (рис. 1), а її чисельне значення визначають за формулою Амонтона (1699 р.):

F = f N = N tg φ, (2)

де F – сила тертя ґрунту, Н;

f – коефіцієнт тертя ґрунту по матеріалу поверхні тертя;

N – сила нормального тиску зразка ґрунту на поверхню тертя, Н;

φ – кут тертя ґрунту, град.

Найпростішим приладом для визначення тертя ковзання є похила площина (рис. 1). зразок ґрунту, коефіцієнт тертя якого необхідно визначити, розташовують поверхні зразка матеріалу, що встановлений на похилій площадці лабораторної установки, кут нахилу якої α можна регулювати впевних межахза допомогою блочного механізму установки.При досягненні граничного значення кута нахилу α площадки лабораторної установки зразок ґрунту буде ковзати по поверхні досліджуваного матеріалу з постійною швидкістю, без прискорення (рис. 1). Цей кут нахилу площадки α_с буде рівний куту φ – куту тертя ґрунту по поверхні матеріалу, а коефіцієнт статичного тертя можна визначити за формулою:

f_с = tg α_с = tg φ. (3)

Рис. 1. Схема руху зразка ґрунту з постійною швидкістю та його силова взаємодія

Рис. 2. Схема руху зразка ґрунту з прискоренням та його силова взаємодія

 

Трудно підібрати кут α_с нахилу площини лабораторної установки при якому зразок ґрунту ковзав би по поверхні досліджуваного матеріалу з постійною швидкістю, без прискорення. Тому краще визначати динамічний коефіцієнт тертя ковзанняґрунту f_д по досліджуваному матеріалу при нахилі площадки лабораторної установки під кутом α_д, який на 5^о...7^о більший від кута α_с (рис. 2). Коефіцієнт динамічного тертя можна визначити за формулою:

f_д = tgα_д - [(2 l) / (g t² cosα_д)], (4)

де l – шлях, що проходить зразок ґрунту, при рівноприскореному русі по поверхні досліджуваного матеріалу, м;

t – час руху зразка ґрунту на шляху l, с.

ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ

1. В металеву коробку прямокутного переріз беруть зразок ґрунту так, щоби грунт виступав на 3...5 мм за краї коробки. Зразок оцінюють візуально. Тип ґрунту і його вологість записують в таблицю 1.

2. На поворотну платформу лабораторної установки встановлюють зразок досліджуваного матеріалу поверхні тертя. Назву досліджуваного матеріалу записують в таблицю 2.

3. Зразок ґрунту встановлюють на поверхню тертя.

4. За допомогою механізму повороту лабораторної установки збільшують нахил платформи до тих пір, поки зразок ґрунту, під дією тангенціальної складової сили ваги Т (рис. 1) не почне ковзати вниз з постійною швидкістю по поверхні тертя зразка матеріалу. На шкалі лабораторної установки відмічають кут α нахилу платформи та записують його значення в таблицю 1. Дослід повторяють в трьохкратній повторності.

 

Таблиця 1 - Результати досліджень тертя ґрунту по різних матеріалах статичним способом

Тип ґрунту	Матеріал зразка поверхні ковзання	Кут нахилу платформи лабораторної установки в момент початку руху зразка ґрунту з постійною швидкістю, град	Коефіцієнт статичного тертя ґрунту fc
α1	α2	α3	αср
	Гума
	Сталь
	Дерево
	Пластмаса
	Алюмінієвий сплав

 

5. Обчислюють середнє значення кута нахилу платформи α_ср за дослід і результати заносять в таблицю 1:

α_ср = (α₁ + α₂ + α₃)/3. (5)

6. Обчислюють коефіцієнт тертя f_с ґрунту по досліджуваному матеріалу і результати заносять в таблицю 1:

f_с = tg α_ср. (6)

7. Будують діаграму залежності коефіцієнта тертя f_с ґрунту від досліджуваного матеріалу (рис. 3).

8. Для визначення коефіцієнтів тертя динамічним способом встановлюють поворотну платформу лабораторної установки під кутом α_д > α_с. Значення кута α_д записують в таблицю 2.

9. На поворотну платформу лабораторної установки встановлюють зразок досліджуваного матеріалу.

10. За допомогою рулетки заміряють довжину l робочої ділянки зразка матеріалу значення якої записують в таблицю 2.

11. На поверхню зразка матеріалу встановлюють зразок ґрунту і за допомогою секундоміра заміряють час його руху на робочій ділянці l. Для кожного матеріалу дослід виконують в трьохкратній повторності. Результати заміру записують в таблицю 2.

 

Таблиця 2 - Результати досліджень тертя ґрунту по різних матеріалах динамічним способом

Тип грунту	Матеріал зразка поверхні ковзання	Кут нахилу платформи αд,град	Довжина залікової ділянки l, м	Час руху зразка грунту на заліковій ділянці поверхні досліджуваного матеріалу t, с	Коефіцієнт динамічного тертя грунту fд
t1	t2	t3	tср
	Гума
	Сталь
	Дерево
	Пластмаса
	Алюміній

12. Визначають середнє значення часу руху зразка ґрунту для зразка окремого матеріалу. Результати заміру записують в таблицю 2:

t_ср = (t₁ + t₂ + t₃) / 3. (7)

13. Визначають коефіцієнт тертя ґрунту по поверхні досліджуваного матеріалу визначають за формулою:

f_д = tgα_д - [(2 l) / (g t² cosα_д). (8)

14. Виконують аналіз отриманих результатів.

15. Будують діаграму залежності коефіцієнта тертя f_д ґрунту від досліджуваного матеріалу (рис. 3).

16.Формулюють і записують висновки до виконаної лабораторної роботи.

КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ

1. Види тертя та їх коротка характеристика.

2. Фізичний зміст „зовнішнього” та „внутрішнього” тертя.

3. Як визначити чисельне значення сили тертя?

4. Виконайте графічно-динамічну ілюстрацію руху зразка ґрунту по поверхні тертя з постійною швидкістю.

5. Як визначити коефіцієнт тертя ґрунту по заданій поверхні тертя статичним способом?

6. Виконайте графічно-динамічну ілюстрацію руху зразка ґрунту по поверхні тертя із прискоренням.

7. Як визначити коефіцієнт тертя ґрунту по заданій поверхні тертя динамічним способом?

8. Яке співвідношення має місце між коефіцієнтами тертя f_с і f_д? Як пояснити таке співвідношення?

 

Додаток

Таблиця Д.1

Програма і приклад розрахунку коефіцієнтів тертя ґрунту по різних матеріалах статичним методом

Тип грунту	Матеріал зразка поверхні ковзання	Кут нахилу платформи установки на початку руху зразка грунту з постійною швидкістю αс, град	Кут нахилу платформи установки αср, рад	Коефіцієнт статичного тертя грунту fc
α1	α2	α1	αср
Чорнозем	Гума	35,0	36,0	37,0	36,0	0,628	0,727
Чорнозем	Сталь	31,2	30,4	30,6	30,7	0,536	0,595
Чорнозем	Дерево	32,0	32,0	33,0	32,3	0,564	0,633
Чорнозем	Пластмаса	22,0	20,0	23,0	21,7	0,378	0,397
Чорнозем	Алюміній	25,0	27,0	28,0	26,7	0,465	0,502

 

Таблиця Д.2

Програма і приклад розрахунку коефіцієнтів тертя ґрунту по різних матеріалах динамічним методом

Тип грунту	Матеріал зразка поверхні ковзання	Кут нахилу платформи αд,град	Довжина залікової ділянки l, м	Час руху зразка грунту на заліковій ділянці поверхні досліджуваного матеріалу t, с	Коефіцієнт динамічного тертя грунту fд
t1	t2	t3	tср
Чорнозем	Гума	39,0	0,9	0,54	0,52	0,53	0,53	0,768
Чорнозем	Сталь	35,7	0,9	0,56	0,55	0,57	0,56	0,632
Чорнозем	Дерево	37,3	0,9	0,54	0,56	0,55	0,55	0,671
Чорнозем	Пластмаса	26,7	0,9	0,63	0,65	0,64	0,64	0,431
Чорнозем	Алюміній	31,7	0,9	0,57	0,59	0,61	0,59	0,538

 

 

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №3

«Дослідження грунтів на зсув»

Мета роботи

Зміст роботи

1. Експериментальним шляхом визначити деформацію ґрунту під дією зсуваючого зусилля при різних, стискаючих зразок ґрунту, навантаженнях.

2. Проілюструвати графічно отримані результати та зробити їх фізико-технологічний аналіз.

Теоретична частина

Зсув – це зміщення однієї частини грунту відносно іншої під дією бічного (тангенціального тиску). Опір зсуву зв'язного грунту зумовлений силами зчеплення та силами взаємного внутрішнього тертя між частинками грунту. Сили зчеплення і внутрішнього тертя залежать від гранулометричного та структурного складу грунту, вмісту гумусу, елементів живлення, солей колоїдів тощо. З підвищенням щільності грунту зчеплення і внутрішнє тертя його збільшуються, а зі зростанням вологості – зменшуються. Опір ґрунту зсуву залежить від внутрішнього тертя та взаємного зчеплення його частинок, а також від опору розриву коріння рослин, що находиться в грунті

T = f_в N + C, (1)

де T – опір грунту зсуву, Н; f_в – коефіцієнт внутрішнього тертя грунту; N – сила нормального тиску на грунт, Н; C – сила зчеплення частинок грунту та опору коріння рослин розриву, Н.

Опір грунту зсуву характеризують також коефіцієнтом зсуву – відношенням зсувного зусилля Т до нормального тиску N (рис. 1) або напруги зсуву τ до напруги стискання р:

 

 

t / p = f^¢_S = tgy, (2)

де t - напруга зсуву, Н/м² чи зусилля зсуву Т, Н;

p – напруга стискання, Н/м² чи зусилля нормального тиску N, Н;

f^¢_S – коефіцієнт зсуву;

y - кут зсуву, градусів.

Опір грунту зсуву має велике практичне значення. Знайдені при цьому кути і коефіцієнти внутрішнього тертя і зчеплення використовують для розрахунку тягового опору сільськогосподарських машин.

Порядок виконання роботи

1. Ознайомитись з будовою та принципом роботи лабораторної установки ГПП-30М, яка складається з металевої платформи, що змонтована на підставці. На платформі змонтовано горизонтально-зрізуючий пристрій, на якому передбачено кріплення індикаторної вимірювальної головки, а також два навантажувальних пристрої – вертикального і горизонтального.

2. Підготовка приладу до роботи:

- частково розібрати зрізуючий пристрій установки;

- зняти гільзу зрізуючого пристрою та заміряти штангенциркулем її внутрішній діаметр: d = мм;

- заповнити гільзу зразком грунту з досліджуваної ділянки поля (без деформації зразка);

- ножем зняти лишній грунт зразка, щоб його поверхні лицювалися з торцями гільзи;

- гільзу із зразком грунту встановити в зрізуючий пристрій установки;

- приєднати до зрізуючого пристрою механізми вертикального та горизонтального завантаження зразка.

3. На механізм вертикального завантаження зразка встановлюють вантаж Q₁, вагу якого розраховують за формулою

Q₁ = (p S + G) / L, (3)

де Q₁ – вага вантажу, що встановлюють на вертикальний завантажувальний пристрій, Н;

p – заданий питомий тиск на грунт, Н/м²; S - площа поперечного перерізу зразка, м²; G – вага деталей установки, що передається на зразок грунту, Н; G = 50H; L – передаточне відношення механізму вертикального завантаження зразка; L – 10.

4. Якщо задаються вагою вантажу Q₁, то питомий тиск на грунт розраховують за формулою

p = (Q₁ L – G) / S. (4)

5. З'єднують трос горизонтального завантажувального механізму із зрізуючим пристроєм установки, звільнюють фіксуючі шпильки, встановлюють зазор 0,5...1 мм між нижньою та верхньою обоймами.

6. Встановлюють на зрізуючий пристрій індикаторну вимірювальну головку (здеформувавши натискну пружину індикаторної головки – вибрати хід штока) та встановити шкалу в нульове положення.

7. Прикласти до механізму горизонтального завантаження зразка вантаж вагою Q₂ і відмітити по шкалі індикаторної головки деформацію грунту l. Навантаження прикладати спокійно, без ударів. Покази індикаторної вимірювальної головки слід відмічати після затухання деформації. Дослід рахують закінченим, коли встановлення чергового вантажу Q₂ викликає незатухаючу деформацію і повне зрізування зразка.

8. Результати замірів заносять в таблицю 1.

Таблиця 1. Результати дослідження грунту на зсув

№ досліду	Тип грунту	Площа зразка, S, м^2	Верти-кальне заванта-женння, Q1,Н	Питомий тиск на грунт P, Н/м^2	Горизон-тальне заванта-женння, Q2,Н	Величина деформації зразка l, мм	Напруга зсуву, t, Н/м^2
	Чорнозем
	Чорнозем
	Чорнозем

9. Напругу зсуву обчислюють за формулою

t = Q₂ L / S, (5)

де t - напруга зсуву зразка грунту, Н/м²;

Q₂ – вага вантажу, який встановлюють на механізм горизонтального завантаження зразка, Н;

L – передаточне число механізму горизонтального завантаження зразка;

S – площа поперечного перерізу зразка грунту, м².

10. Для кожного значення питомого тиску на грунт будують графік залежності напруги зсуву t від величини деформації грунту l (рис. 1).

 

t,
Н/м^2
								l,	мм

 

Рис. 1. Графік залежності напруги зсуву грунту від його деформації

 

11. Роблять аналіз отриманих результатів експериментальних досліджень.

12. Формулюють висновки.

 

Контрольні питання

1. Від чого залежить величина опору грунту зсуву? Запишіть формулу для його визначення.

2. Чи впливає вологість грунту на величину його опору зсуву і яким чином?

3. Назвіть основні складові частини лабораторної установки ГПП-30М.