A járószerkezet hatása a szántóföldön Máthé László PhD hallgató Szent István Egyetem Gépészmérnöki Kar Folyamatmérnöki Intézet Járműtechnika Tanszék Mathe.Laszlo@gek.szie.hu
Talaj-erőgép-munkagép kapcsolat Mezőgazdaságban dolgozó erőgépek nagy energiakészletet jelentenek Mint energiafogyasztók is számottevőek A mezőgazdasági munkák gazdaságosabb elvégzése a cél
Talaj-erőgép-munkagép kapcsolat Az energiatakarékosság összetett kérdés Figyelembe kell venni az erőgép-munkagép-talaj komplexitását A talaj a szántóföldi közlekedés ill. a talajművelés tárgya, és részt vesz az energia-folyamban
A talaj fizikai jellemzői A talaj szilárd részekből, folyadékból és levegőből álló háromfázisú rendszer Szerkezete nem állandó, hanem a különböző mechanikai hatásokra megváltozhat A talaj viselkedését annak fizikai és mechanikai tulajdonságai határozzák meg, melyek között szoros kapcsolat van
A talaj fizikai jellemzői A talaj a szilárd földkéreg legkülső, laza takarója Az egyik legfontosabb tulajdonsága a termékenysége, vagyis az a képessége, hogy megfelelő időben és a szükséges mennyiségben képes a növényeket vízzel és tápanyagokkal ellátni
A talaj fizikai jellemzői Olyan természeti erőforrás, amely az élő és élettelen természettel szoros kölcsönhatásban folyamatosan képes megújulni Az alatta fekvő kőzettel, a vízzel, a levegővel és az élővilággal együtt a természeti környezet része, emellett ősidőktől fogva az ember legfontosabb termelőeszköze.
A talaj fizikai jellemzői Talajszemcsék Kavics D= 50 - 2 mm Homok D= 2 – 0,1 mm Homokliszt D= 0,1 – 0,02 mm Iszap D= 0,02 – 0,002 mm Agyag D= 0,002 – 0,0002 mm
A talaj fizikai jellemzői Talaj nedvességtartalma (W) Értékét százalékban adják meg A talaj nedvszívó anyag, vizet vesz fel Talaj nedvszívó-képességhigroszkóposság (Hy)
A talaj fizikai jellemzői Sűrűség (fajlagos tömeg) (ρ) A hézagmentes talaj térfogategységnyi tömege A talajminta kiszárított tömegének aránya a tömör részek térfogatához (g/cm3) Térfogatsűrűség (térfogatsúly) (ρT) A térfogategységben foglalt háromfázisú, vizet és levegőt is tartalmazó talaj tömege. A talajminta nedves tömegének viszonya a hozzá tartozó teljes térfogathoz (g/cm3)
A talaj fizikai jellemzői pF-érték Talajok víztartó képességére jellemző szám vízoszlop centiméterekben kifejezett szívóhatás (nyomás) 10-es alapú logaritmusa Értéke pF = 0-7 lehet Vízzel telített talaj: pF = 0 Kiszárított talaj: pF = 7 Szántóföldi vízkap.: pF = 2,2-2,4 1 bar= 981 cm vízoszlopnyomással (~ 1000 cm):pF 3 10 bar= ~ 10 000 cm: pF 4 100 bar= ~ 100 000 cm: pF 5 1000 bar= ~ 1 000 000 cm: pF 6 10000 bar= ~ 10 000 000 cm: pF 7
A talaj fizikai jellemzői Száraz sűrűség (ρsz) Konzisztencia-határok Folyási határ (WF, %) Plasztikus hatás (WP, %) Képlékenységi szám (Pi, %) Tapadási határ Szántóföldi vízkapacitás (WKsz, %) Hézagtérfogat (n) Hézagtényező (e)
A talaj mechanikai jellemzői A talaj szerkezeti anyag, amely a talajvizsgálat hagyományos módszereivel kutatható Fizikai-mechanikai tulajdonságai számszerű értékekkel megadhatók Abban az esetben, ha a mechanikai terhelés meghaladja a talaj szilárdságát, akkor a talaj pórustere lecsökken, térfogattömege nő A talaj szilárdsága egy bizonyos tartományon belül, a növekvő nedvességtartalommal csökken
A talaj teherbíró képessége A talaj külső, mechanikai terhelésekkel szembeni ellenálló képességét a talaj szilárdsága határozza meg. A talaj szilárdságát meghatározó legfontosabb tulajdonságok: a nedvességtartalom, ill. nedvességpotenciál, a szemcse- és agyagásvány összetétel, a szervesanyag-tartalom, a térfogattömeg, a pórusok mérete.
A talaj teherbíró képessége A talaj egyik legfontosabb mechanikai jellemzője Az ellenállás változását írja le a függőleges deformáció függvényében. A gumiabroncs-talaj kapcsolat kölcsönös befolyást jelent, a gumiabroncs hatást gyakorol a talajra, és viszont. A kutatók – a mezőgazdasági termelésre káros talajtaposás, valamint a terepjárás szempontjából fontos talaj-hordképesség miatt – a elsősorban a talajra ható nyomás-besüllyedés kapcsolatára és a talajban létrejövő feszültségeloszlásra koncentráltak.
A talaj nyírószilárdsága A terepen dolgozó erőgép mozgása, vonóerő-kifejtő képessége nemcsak a talaj tömörítési, hanem a nyírással szembeni ellenállásától is függ A nyírószilárdságot megszabja a talaj kohéziója és a talaj belső súrlódása Kohézióval rendelkező talajok: Ezekben a súrlódás mellett belső összetartó erők is hatnak. Kohézió nélküli talajok: Ezekben csak a szemcsék egymáson való súrlódásából adódó erők hatnak.
A kerékabroncsok talajtömörítő hatása Az abroncsok talpfelületén keletkező nyomások által keltett talajnyomás fő következménye a talaj (döntő mértékben) függőleges deformálása, tömörödése. A talajnak, mint háromfázisú rendszernek tömörödése lényegében abból áll, hogy a légnemű fázis bizonyos része kiszorul a talajszemcsék közötti pórusokból, azok összenyomódása következtében. Minél lazább egy talaj, annál nagyobb tömörítést okoz ugyanakkora talpnyomás.
A kerékabroncsok talajtömörítő hatása Az abroncsok által okozott talajtömörítő hatás függ: A tömörítendő talaj eredeti sűrűségétől A talaj szerkezeti összetételétől Nedvességtartalomtól A terhelés időtartamától (haladási sebesség) Az ismétlődő terhelésektől Kerékabroncs által kifejtett kerületi erőtől Eketalp-betegség
A kerékabroncsok talajtömörítő hatása
A talaj-járószerkezet kölcsönhatása A járműtest és a talaj közötti kapcsolatot biztosító szerkezeti részt összefoglaló néven járószerkezetnek nevezzük. Alapvetően a kereket, a lánctalpat és a gumihevedert soroljuk ide
A talaj-járószerkezet kölcsönhatása A terepen mozgó járművek mozgásuk közben kétfajta igénybevételt okoznak a talajnak: normál jellegű igénybevétel: a jármű súlyerejéből adódóan (taposás). nyírási jellegű igénybevétel: a hajtott kerekek kerületi ereje okozta terhelés, a vonóerő kifejtéséhez szükséges.
A talaj-járószerkezet kölcsönhatása
Agrotechnikai hatások Fontos kérdés a mezőgazdasági szakemberek körében Vizsgálatok a növényzet és a talaj védelmében A kísérleteket nagyteljesítményű, négykerékhajtású traktorral 1-0,8-0,6 bar abroncsnyomáson, kettős kerekekkel és kerékszélesítővel felszerelt gumiabroncsokkal végezték
Agrotechnikai hatások Őszi szántás kora tavaszi boronálása Traktor után 10 cm-es nyommélység (1 bar mellett) Nyom-megmunkálók25-45%-kal növelték az 1 hektárra eső fogyasztást 10-30%-kal csökkent a gépcsoport területteljesítménye Vetés előtti kultivátorozás Alig maradt vissza nyom, a kultivátor kapáinak köszönhetően Nyom-megmunkálók miatt nőtt a fogyasztás és csökkent a területteljesítmény
Agrotechnikai hatások Vetés Vetés után a nyomok az első napon voltak láthatóak, a második napon a kiszáradás arányában eltűntek (0,6 bar) Nyomlazítók alkalmazása másfélszeres hektáronkénti fogyasztásnövekedés 20-30%-kal csökkent a területteljesítmény, nőtt a rögösödés Vetés boronálása 0,6-1 bar abroncslégnyomás mellett Alig észrevehető nyom maradt vissza
Agrotechnikai hatások A keréknyomban elhelyezkedő növények fejlődése A keréknyomok rontják a talaj mikrodomborzatát Megnehezednek a betakarítási munkák Magvak csírázóképessége csökken Talaj szövetszerkezet romlik Szempontok a talaj tömörödésénél A talajtömörödés és a terméshozam közötti kapcsolat nem arányos Talaj-víz-levegő kölcsönhatásnak nagy szerepe van Tömörödésnek a csírázásra és gyökérfejlődésre van a legnagyobb hatása