CZ2008228A3

CZ2008228A3 - Zpusob hodnocení pneumatik z hlediska rizika zhutnování pudy

Info

Publication number: CZ2008228A3
Application number: CZ20080228A
Authority: CZ
Inventors: Grecenko@Alexandr; Prikner@Patrik; Kavka@Miroslav
Original assignee: Ceská zemedelská univerzita v Praze
Priority date: 2008-04-15
Filing date: 2008-04-15
Publication date: 2009-10-29
Also published as: CZ301679B6

Abstract

Zpusob hodnocení pneumatik z hlediska rizika zhutnování pudy hodnotí míru ekologického rizika pri pojezdu kola s pneumatikou po mekké pude, v níž vytvárí stopu. Definované riziko vyjádrené indexem CC rating porovnává prumerné zhutnení pudy v hloubkách od 20 do 50 cm pod povrchem s agrotechnicky prípustným (kritickým) zhutnením.

Description

Způsob hodnocení pneumatik z hlediska rizika zhutňování půdy

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu určení rizika nadměrného zhutnění vrstev půdního profilu vzhledem ke kritickému zhutnění podomičních vrstev do hloubky 50 cm. a to pro individuální pneumatiky s ohledem na jejich tlak huštění a velikost zatížení podle katalogových hodnot.

Dosavadní stav techniky

Ochrana zemědělské půdy proti škodlivému zhutnění půdního profilu způsobenému používáním těžké mechanizace je v posledních letech velice diskutované téma. Na základě literární rešerše světových vědeckých a odborných publikací jsou dosavadní metody hodnocení kompakčního potenciálu pneumatik výhradně nepřímé neboť stanovuji a) pouze limitní zatížení kola, nebo b) uvažují tlak huštění a ekvivalent styčné plochy (kupř. volný průměr a šířku pneu), nebo c) prezentují izobary napětí v půdě. Všechny tyto pokusy stanovit limitní hodnoty zatížení pojezdového ústrojí jsou založené na experimentálních výsledcích v různých půdně klimatických podmínkách. Odlišný směr v předpovědi škodlivého zhutněni půdního profilu je využiti simulace zhutnění pomocí matematický modelů a metody konečných prvků. Pokusy vypočítat toto zhutněni jsou doposud prakticky nepoužitelné, neboť studium zhutnění půdního profilu musí zahrnovat i jeho heterogenitu. Pokud tento faktor nebude zohledněn, musí se výzkum v této oblasti ubírat novým směrem a přesně specifikovat limitní hodnoty zatíženi a kontaktních tlaků pojezdového ústrojí v homogenních půdních podmínkách.

Podstata vynálezu

Způsob hodnocení pneumatik z hlediska rizika zhutňování půdy, podle tohoto vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že se vyjádři riziko, že vozidlové kolo s pneumatikou při jízdě zejména po zemědělské půdě zhutni pudní profil nad agrotechnicky přípustnou mez, přičemž výpočet rizika vychází z katalogových údajů o pneumatice, tj. z rozměrů, tlaku huštění a únosnosti.

Riziko je definováno indexem CC (Coinpaction Capacity) podle vzorce:

CG !Οϋ() f(pM 1/ v němž znamená p_Jx [kg/m³] střední suchou objemovou hmotnost standardní zeminy v hloubkách 20 až 50 cm pod povrchem po stlačení kolem a pdi mezní (kritickou) objemovou hmotnost příbuzné zeminy na základě pedologického výzkumu. Hodnota CC < 0 značí žádné riziko stlačení, větší CC znamená větší riziko. CC = 100 značí pj_s o 10 % vyšší než p^.

Podkladem k určení p_ds je kompakčni profil standardní zeminy (tj. závislost zhutněni p_ít na hloubce pod povrchem) jakožto následek stlačení virtuální knihovou deskou, jejíž parametry styčná plocha Y [cnr| a střední kontaktní tlak q_x [kPa] odpovídají parametrům vícenásobného otisku hodnocené pneumatiky na tuhé podložce. Stejné velkou plochu otisku má kolo s pneumatikou na pudě s objemovou hmotností p_Jt při druhém až třetím průjezdu toutéž stopou. Kompakčni profil se urči přeměnou příbuzné kompakčni funkce změřené v laboratorním půdním kompaktoru po stlačeni standardní zeminy modelovou kruhovou deskou o vhodné ploše .8), [cm“] a stejném středním kontaktním tlaku q^ [kPa] jako má hodnocená pneumatika (obr. 1).

Přeměna sestává ze dvou kroků: (1) přepočet hloubky pod dnem modelové desky na hloubku pod virtuální deskou, v niž dojde ke stejnému primárnímu zhutněni standardní zeminy, (2) určení přírůstku zhutněni pod virtuální deskou vzhledem k modelové desce vlivem odlišné hloubky vtisku. Oba kroky přeměny mohou byl počítačové zpracovány.

Vzorový postup vyhodnoceni indexu CC pro určitou pneumatiku:

1. změření plochy otisku (styčné plochy) 5', pneumatiky nahuštěné na tlak p_t a nesoucí hmotnost dále výpočet středního kontaktního tlaku q_s a zahloubení /, této styčné plochy;

2. určeni Čtyř hloubek z_p pod modelovou deskou o ploše S_p, jež odpovídají jmenovitým hloubkám 20, 30, 40 a 50 cm pod povrchem půdy pod styčnou plochou virtuální kruhové desky o ploše .S’,. neboli pod styčnou plochou hodnocené pneumatiky,

3. první krok přeměny: zkompakčni funkce pro kontaktní tlak c/_s se ve čtyřech hloubkách z_p odečtou hodnoty suché objemové hmotnosti p j;

4. druhý krok přeměny: určení diferenční hodnoty suché objemové hmotnosti Ap_d závislé na zahloubeni desek s plochami S, a S_p a výpočet čtyř výsledných hodnot suché objemové hmotnosti p_d = Pd + Apj ;

5. výpočet indexu CC : střední velikostp_íis jakožto aritmetický průměr čtyř výsledných hodnot p_d podle bodu (4) se dosadí do upraveného definičního vzorce pro pdi = 1420 kg/m³:

CC -ů. 704 p_ds~ 1000.

Podmínky hodnoceni

Index CC rating je výhradně spojen se standardní zeminou, která má zmitostni klasifikaci hlína nebo jílovitá hlína a Atterbergovu mez plasticity 22 až 23 %, čímž je typická pro zemědělství v mírném pásmu (nachází se kupř. v oblasti Praha-Suchdol). Po navlhčení na vlhkost 85 až 90 % meze plasticity a po temperování po dobu 48 hodin jc standardní zemina plněna po vrstvách do nádoby laboratorního kompaktoru s funkčním objemem 70 dni³ a každá vrstva předstlačena deskou velkého průměrů tak. aby po naplnění měl obsah nádoby stejnoměrnou suchou objemovou hmotnost rovnou kritické/ij/ - 1420'¹⁵ kg/m³ (obr.2). Povrch horní vrstvy představuje povrch půdy, do něhož se provede modelový vtisk (obr. 1). Doba stlačení modelovou deskou je 15 sekund.

Plochy otisku hodnocené pneumatiky na tuhé podložce Y (jde o plochu obvodovou) se zjišťuji vícenásobným otiskem nejlépe na speciálním stendu.

V oblastech s druhem pudy podobným jako jc standardní zemina lze spojovat hodnotu CC s výší rizika škodlivého zhutnění takto (CC/výše rizika): 0/žádné, 50/malé, 100/značné. 150/velké, do 200/velmi velké, přes 200/ncpřijatelně velké. V oblastech s podstatné odlišným druhem pudy (kupř. písky, jíly) se hodnota CC vzhledem k označené výši rizika zrněni (kupř. pro písky se zvýší, pro jíly se sníží). Naznačené absolutní hodnocení bude podléhat vývoji.

Způsob hodnocení pneumatik z hlediska rizika zhutňování půdy má výhodu vtom, že vyhodnocuje přímo závislost mezi zatížením styčné plochy pneu a zhutněním sloupce homogenní půdy pod její osou, obdrženou přepočtem modelových měření v laboratorním půdním kompaktoru (tzv. kompakční funkce), plněném typickou referenční zeminou (Suchdolská hlína) o kritické suché objemové hmotnosti 1420 kg/nť s průměrnou vlhkostí cca 19,5%.

Přehled obrázků na výkrese

Vynález bude blíže vysvětlen pomocí obrázků, kde obr. 1 představuje postup plněni nádoby kompaktoru zeminou a vytváření stejnoměrně předstlačeného půdního profdu stlačovací deskou l) v předepsaných mezích suché objemové hmotnosti ve sloupci o průměru 70 mm a na obr. 2 jc nádoba kompaktoru se zeminou po provedení vtisku modelové kruhové desky C (rozměry v mm).

Příklady provedení vynálezu

Způsob hodnocení pneumatik z hlediska rizika zhutňování půdy má následující postup:

1. Změřeni plochy otisku pneumatiky [cm²] nahuštěné na tlak p_t [kPa] nesoucí hmotnost m [kg] podle katalogu pneumatik, výpočet středního kontaktního tlaku q_s [kPa] a zahloubeni i_t [cm| této styčně plochy;

Rozměr 1: 11,2-24 (8PR) Rozměr 2: 18,4-30 (10PR)

Pi	ΠΊ	S<		ti Pi	m	s.
120	080	617	155,8	2.8	120	2830	1728	160,6	3.4

2, Určení čtyř hloubek z, [cm] a jejich přepočet na odpovídajíc! hloubky z_p [cm| pod modelovou deskou o ploše S_p [cm|;

I 2

Z	*1	^ZP	Z	'l	%
20	17.2	16.0	20	16,6	9,2
30	27.2	25.3	30	26,6	14.7
40	37.2	34.5	40	36,6	20.3
50	47.2	43.8	50	46,6	25,8

· · * • · * · · ·· • · · • ··· • · ♦·· ··· » ··♦» · • 9

3. Z kompaktní funkce pro kontaktní tlak q, [křa] se ve čtyřech hloubkách |cm] odečtou hodnoty suché objemové hmotnosti p j |kg.nť³]:

2

155,8 160,6

^ZP	Pd	⁷P	P'd
16,0	1438.5	9.2	1464.9
25.3	1413,8	14,7	1446.0
34,5	1400,1	20,3	1427,6
43.8	1391.0	25,8	1415,5

4. Určeni diferenční hodnoty suché objemové hmotnosti Ap_d [kg/m³] a výpočet čtyř výsledných hodnot suché objemové hmotnosti pj [kg.m'³];

	Pdsi	PdSc	APd	4.	PdSI	Pdst	^ΔΡα
155,8	1490,5	1476,4	14.2	160,6	1614.5	1479.6	134.8

155,8

P'd	Δρα	Pd
1438.5		1452,7
1413.8	14,2	1428.0
1400,1	1414,3
1391,0		1405.2

160,6

p'd	Apd	Pd
1464.9		1599,7
1446,0	134,8	1580,8
1427,6	1562.4
1415,5		1550.3

5. Výpočet indexu CC : střední velikost p_dí ze čtyř výsledných hodnotpjpodle bodu (4) se dosadí do vzorce:

CC - 1000[(p^pdj -1] neboli pro ρ_Λ = 1420 kg/m³ -»CC = 0,704p^ - 1000,

Pl	Π1	Píis	CC
120	980	1425,0	4

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

Způsob hodnoceni pneumatik z hlediska ekologického rizika zhutňování půdy vyznačující se t i m, že hodnoceni je založeno na přímé vazbě mezi vnějším zatížením standardní zeminy virtuální pevnou deskou, představující styčnou plochu hodnocené pneumatiky na tuhé podložce, a zhutněním profilu zeminy v hloubce 20 až 50 cm pod povrchem, přičemž standardní zeminou jc hlína s Atterbergovou mezí plasticity 22 až 23 % o vlhkosti 85 až 90 % této meze plasticity, temperovaná po dobu 48 hodin a rovnoměrné v celém hloubkovém profilu předstlačená na kritickou suchou objemovou hmotnost pj| = I42O^±I5 kg/m\ kdy zhutnění zeminy se fyzicky modeluje v laboratorní nádobě, v níž je standardní zemina stlačena kruhovou modelovou deskou menšího průměru než jc průměr nádoby a to stejným středním kontaktním tlakem jaký vyvozuje hodnocená pneumatika po dobu 15 sekund, kdy ve sloupci o průměru do 70 mm pod středem této desky se vyhodnotí kompakčni funkce, kompakčni profil pod virtuální deskou (hodnocenou pneumatikou) se určí přeměnou kompakčni funkce ve dvou krocích: (1) přepočet hloubky pod dnem modelové desky na hloubku pod virtuální deskou, v niž dojde ke stejnému primárnímu zhutněni standardní zeminy, (2) určení přírůstků zhutnění pod virtuální deskou vzhledem k modelové desce vlivem odlišné hloubky vtisku a oba kroky přeměny se počítačově zpracují na index CC, vyjadřující riziko škodlivého zhutnění půdy hodnocenou pneumatikou, podle vzorce platného pro standardní zeminu:

('(' = 0,704 _plh- 1000, v němž znáči střední suchou objemovou hmotnost pneumatikou zhutněné zeminy v hloubce od 20 do 50 cm pod povrchem půdy, vyhodnocenou z konipakčniho profilu a styčná plocha pneumatiky se v zásadě určí z vícenásobného otisku hodnocené pneumatiky na tuhé podložce pro zadané velikosti zatíženi (nosnosti) a tlaku huštění.