uchebnik13

ного слоя до Г.'Iубины 30 С/I1, регистрируя ее по всей глубине

самопишущим ПРИСПОСQGлением.

Описание nри60ра. Прибор (рис. 103) состоит из трех ос­

новных частей: трубчатой стойки, подвижной каретки, ленто­

вается по стойке при погружении плунжера в почву. Лентопро

тягивающий механизм состоит из двух ва:шков и барабана, укрепленных на диске, который, в свою очередь, идет на верти

кальный неподвижный валик, имеющий винтовой паз Пере

мещение диаграммной ленты осуществляется по пути перемеще­

ния ПJJунжера с уменьшением в 3 раза. Пишущий штифт сое

динен с втулкой. Запись производят серебряным карандашом

ш 11

на меловой бумаге. Шток оканчивается винrовой нарезкой для

навинчивания плунжера (10).

Плунжеры, используемые при работе, различны по форм!'

и размерам площади поперечного сечения (рис. 104). По фор·

ме плунжеры бывают ЦИJJИндрические (5, 6, 7), шарообразные (на сдавливание), конические (1, 2, 3) и в виде трехгранного

клина (4) (на расклинивание). По размерам площади попе· речного сечения - в 1; 2; 2,8 и более см2• К плотномеру прила·

гают три пары сменных пружин: 25, 50 и 100 кг, каждая из ко­

торых имеет свою тарировочную таблицу. На основании тари­ ровочных данных отдельных пружин работающему необходимо

построить тарировочную кривую плотномера для соответству­

ющей пары пружин и в процессе эксплуатации прибора пеl)ИОДИ­

чески производить проверку их.

По способу, предложенному автором прибора, тарировочную

кривую плотномера строят на основании 2 тарировочных кривых,

ЗО2

построенных отдельно для верхней и нижней пружин. На графике

по оси абсцисс откладывают деформацию пружин в СМ, а по оси ординат - усилие (нагрузку) в кг. При построении кривых могут быть два случая:

и другой пружин представлены прямыми линиями. В таком случае

жесткость из двух, предварительно сжатых, пружин определяют

как g = gl +g2' По значению g строят тарировочную кривую,

которую затем используют при обработке результатов измерений.

303

2) Жесткость обеих пружин или одной из них не постоянна,

и тарировочные кривые имеют вид кривых линий. В таком случае

сначаJJa вычерчивают тарировочные кривые отдельно для верхней

и нижней пружин. Замеряют длину пружин в свободном состоя­ нии (длина свободной верхней - I~re. в, свободной нижней - Lce. Н.

И длину их после установки в твердомер и проведения нулевой

линии на диаграммной ленте (длина сжатой верхней пружины Zеж. в ,

нижней - Zсж. • н). Вычисляют величину предварительного сжатия пружин h'о и h" о

дывают нагрузки до полного сжатия пружин. На пересечении

перпендикуляров, соответствующих максимальному сжатию и на­

грузке - а' и а", строят новую систему координат. Для верхней

пружины эти оси проводят для зоны кривой от О до а', так как эта пружина при работе твердамера разжимается, а для нижней

пружины в зоне кривой от а" до максимума, так как эта пружина

при работе сжимается.

На новых координатах по осям абсцисс откладывают участки h1 , h2 , hJ и т. д. И соответственно им по масштабу определяют

ординаты Р1, Р2 И т. д. И Р\, Р"2 И т. д.

На основании кривых для отдельных пружин (рис. 105, А и Б) строят тарировочную кривую твердамера (рис. 105, В) путем сум­

мирования ординат, полученных для каждого участка сжатия по

обеим пружинам, т. е.

Р1 = р; +р; для h1 = 5 ММ

Р2= P~+ p~ для h2 = 10 ММ и т. д.

По оси абсцисс откладывают деформацию силовой части Н,

по оси ординат - усилия на плунжере Р. Построенная кривая твердомера прямолинейна, ее ИСПОJJЬЗУЮТ при обработке диа­

грамм, снятых при измерении твердости почвы.

Вращательное движение от рукоятки (5) через шестерни (4) передают на червячный винт, а затем на шток (9) с плунжером

(10). П.'Iунжер давит на почву, которая об.'Iадает определен­

ной твердостью, и оказывает сопротивление внедрению П.'Iунже­

ра, передающееся на силовые пружины (8 и 7). Соответственно

сжатию пружин происходит перемещение рычага с серебря­

ным штифтом, записывающим диаграмму на бумаге. Стрелка,

укреП.'1енная на каретке, перемещается вместе с перемещением

штока и указывает глубину погружения плунжера в почву.

Ход определения. Прибор устанавливают на ПОДГОТОВ.'Iен­

ную площадку. два че.'Iовека встают на деревянную платформу

для того, чтобы придать прибору большую устойчивость и избе­ жать подъема его. Вращением рукоятки прибора (со скоростью

одного оборота в секунду) погружают плунжер в почву на

304

задаваемую глубину. Для ИЗВJJечения плунжера из почвы руко­

ятку вращают в обратную сторону.

Твердость почвы этим твердомером следует опредеJJЯТЬ не

менее чем с пятерной повторностью на площади 1 м2, разме­

щая точки по углам и в центре квадрата ИJШ по прямой JШНИИ

на типичной площадке через каждый метр. На полученной диа­

грамме ставят соответствующий номер, дату определения, поч­

ву, угодье и пункт.

Расшифровка диаграмм и расчет твердости. Схематично диаграмма твердости имеет вид, показанный на рис. 106.

Рис. 106. Диаграмма твердости почвы, полученная

прибором ВИСХОМа

От начала движения плунжера вниз по пути So до момента

соприкосновения его с почвой и совмещения стрелки с нулевой отметкой (риской) на шкаJJе на диаграммной ленте запишет­

трения, возникающих в приборе. На диаграммах получают

учасТIШ К\, К2 и другие, которые при обработке диаграмм

соединяют линием, принимаемой за нулевую. Таким образом учитывают вес подвижных частей прибора, действующих на си­

ловые пружины, а также силу трения.

С помощью планиметра определяют площадь диаграммы,

ПРИНИ\iая за основание нулевую линию, затем находят сред­

нюю ординату.

Средняя твердость почвы в кг/см2 вычисляют по формуле:

грамме (можно также для этого взять h на любой глубине погру­

жения плунжера 5-10-15 см и т. д.), n - масштаб пружины

в кг/см, S - площадь поперечного сечения плунжера в см2•

В случае работы с цилиндрическим плунжером расчет средней

твердости ведут на единицу объема скважины, т. е.

Р_ h·n

- i;' ,

где V-объем скважины (площадь плунжера, умноженная на глу­

бину погружения в почву).

305

Определение твердости почвы приБОРОIl1 Качинского. Твердо мер l(ачинского устроен по револьверному принципу; силой раз­

жатия пружины плунжер погружается в почву и потому пока­

зания прибора не зависят от СИ.'1ы работающего. Прибор порта

тивен, не сложен в обращении, его используют для определения

твердости при исследовании физико-механических свойств поч

ВЫ в полевых и лабораторных условиях. Им удобно пользовать­

ся для определения твердости почвы по генетическим горизон­

там при морфологическом описании почвенного профиля. Опре­

деление твердости этим твердомером можно проводить в стен­

ке почвенного разреза и по горизонтам - на рабочих площад­

/{ах, подготовленных для определения других физических свой­

ств почвы.

14

Pa~pe~ nn АА

11

Рис. 107. Твердомер Н. А. Качинского:

линдрического металличес/{ого /{орпуса (1) длиной 22,5 ел! при внутреннем диаметре 3 С.М и толщине стенки 3 ММ. Снизу кор­ пус закрыт навинчивающимся опорным диском (2) диамет­

J-!OM 6 ем с отверстием для плунжера. Сверху на корп)с одета головка (4), закрепляемая байолитными замками и впнтом.

306

Винт (5) помещен внутри головки, по его нарези двигаются

шайбы (6 и 7).

Внутри корпуса помещен свободно скользящий поршень (8)

и пружина (9), опирающаяся нижним концом на головку порш­

ня, а верхним - на направляющую шайбу (7). На нижний ко­

нец поршня навинчивают плунжер (10) длиною 60 мм с пло­

щадью поперечного сечения 0,2 ем2. В зависимости от цели ра­

боты плунжер может быть цилиндрическим или коническим

(см рис. ]04,8,9).

На корпусе твердомера нанесена шкала с миллиметровыми

делениями от О до 60. Длина 60 мм соответствует максимально­ му ходу плунжера. Отсчет делений по шка.'1е производят с по­

мощью подвижного кольца-указателя (11). В кольце-указателе

сделаны прорези, которыми оно ложится на специальные вин­

ты (12), имеющиеся в верхней части поршнн и выходящие на­

ружу через боковые прорези в корпусе твердомера. Двигаясь

вверх, поршень двигает и кольцо-указатель. Поднимаясь вверх

до предела, поршень сжимает пружину и в этом положении

удерживается пружинной защелкой с кнопкой (13). Нажатием

на кнопку защелку выводят из зацепления, и пружина вытал­

Iшвает поршень вперед.

Взависимости от сопротивления почвы усилие на плунжер

~lOжно менять перестановкой пружин. В комплекте твердомера

имеются пружины, создающие при максимальной деформации

усилия на плунжер в 0,6; 2; 3; 4; 6; 8; 12; 16; 18 кz.

Прибор отградуирован для каждой из прилагаемых пружин

Ii В КОМП.'1скт его входит тарировочная таблица с ценой каждого миллиметрового деления на шкале корпуса. В процессе исполь­

зования твердомера цена деления может изменяться, поэтому

необходимо периодически производить проверку тарировочных

данных.

При тарировке прибора для случаев работы с ним на го­

ризонтальных площадках необходимо учитывать и вносить

втарировочную шкалу поправку на его вес.

Имея тарировочную таблицу, работающий записывает пока­

зания по шкале прибора, а затем в таблице находит соответ­

ствующее значение сопротивления почвы. Умножая на коэффи­ циент 5, сопротивление приводят к площади на 1 ем2• Перед на­

чалом работы в корпус твердомера вставляют соответству­ ющую пружину и В рабочей тетради записывают ее номер. Пру­

жина, опираясь нижним концом на головку поршня, верхним

концом должна ВП.'10ТНУЮ, но без сжатия, подходить к шайбе 7

в головке твердомера. Это расстояние регулируют свинчива­ нием шайбы вверх или вниз. В твердомер ввинчивают, в зави­

симости от поставленной цели, цилиндрический или кониче­

ский плунжеры. Смену плунжеров производят с помощью

I{люча (14), прилагаемого к комплекту твердомера. Поставив

твердомер вертикально плунжером на твердую поверхность

307

(монета, метаЛJJИческая пластина), надавливают на ГО.l0ВК)

рукой так, чтобы плунжер до предела вошел внутрь корпуса.

С помощью защелки поршень закреплен в этом положении,

а пружина находится в сжатом до предеJJа состоянии.

Подготовленный прибор устанавливают на поверхность

почвы в вертикаJJЬНОМ или горизонтальном положении и, надав­

ливая правой рукой на головку (4), левой нажимают на кноп­

ку (13), выводя поршень из зацепления. При разжатии пружины

гают кольцо-указатель (11) до винТОв (12); придерживая коль­

цо, поднимают твердомер и записывают показания по шкале.

Твердость определяют с десятикратной повторностью, а за­

тем из KOHTpOJJbHbIX определений выводят среднее значение со­

противления почвы сдав.']иванию или раск.']иниванию. Харак­

теристика твердости почвы должна обязате.']ьно сопровождаться данными по ее влажности. Поэтому одновременно с определе­

нием сопротивления почвы сдавливанию и расклиниванию

берут образцы на влажность. Обычно твердость почвы опреде­

ляют в динамике, в зависимости от в.']ажности.

Результаты измерения твердости почвы, сопровождаемые

да нными по в.'] ажности (абсолютной и.']и относительной), офор­ MляюT В таблицы и графики.

Есть и более простые твердомеры, работающие по принципу

представляют собой стержни с наконечником в виде конического острия или .']опаты. В почву их погружают, сбрасывая с опре­ деленной высоты. Достоинство этих приборов В простоте, что

делает возможным изготовление их при отсутствии с.']ожного

оборудования.

Д и н а м о м е т р и ч е с к и й л о м Зах а р о в а имеет фор­

му стамески, имеющей шкалу, разделенную на сантиметры.

Длина ломика 60 см; толщина рабочей части - 0,25 см; шири­ на 1 см; длина шкалы - 10 см. Общий вес его 250 г. Ломик бросают отвесно с высоты 40 -см и по глубине погружения его

судят о твердости почвы.

ленную на черенке длиной 170-180 см, диаметром около 2 см.

По черенку скользит кольцевая гиря весом 2-3 кг. Установив лопату на исследуемый участок почвы, спускают по черенку

гирю, ударяющуюся о плечики лопаты. По глубине погружения лезвия судят о твердости почвы. Подобным несложным твердо­

мером МОжно получить относительную характеристику почв по

твердости и ИСПОЛЬЗОвать эти данные при оценке обрабатывае­ мых участков по трудности обработки и перекатывания сель­ скохозяйственных машин.

З08

и двухступенчатый шкив (12) с подвешенным д.'lЯ груза ведром

передают сдвигающее усилие.

Из монолита почвы вырезают образец, соответствующий

раЗl\Iеру рабочего цилиндра, на который устанавливают штамп

с вертикальной нагрузкой, под которой образец выдержива­

ют 12-16 час до прекращения усадки, что регистрируют мес­ сурой Для определения сдвига извлекают шпильки, скрепля­

ющие Iшробку и подъемник винтом (10), создают в ней зазор

Устанавливают в горизонтальном положении мессуру так, чтобы

'3

рке

с

Ом",

6

ножка его упиралась в верх Iшробки. Тангенциальное сдвига­

ющее усилие создают весом воды, которую подают в ведро

из мерного сосуда. В начале опыта учитывают вес воды, соо'с­

ветствующии примерно 0,1 доли нормальной нагрузки, затем

после значительнои деформации почвы вес воды уменьшают

до 0,05 доли, Воду подают отдельными порциями с промежут­

ками, необходимыми для затухания деформации после каждой

порции воды. Определение закончено, когда сдвиг почвы станет непрерывным. По окончании опыта из прибора извлекают почву и отбирают пробы для определения влажности и объем­

ного веса. Определение производят при трех вертикальных на­

грузках Q: 1,2 и 3 к.г/см2• Строят график (рис. 108, Б), отклады·

вая по оси абсцисс нормальные нагрузки Q, по оси ординат-

НО