轮式和履带式车辆行走对农田土壤的压实作用分析

由履带式行走机构代替轮胎被认为是减缓大型农业车辆对土壤压实的有效手段之一。与轮胎相比,履带具有更大的接地面积,能够有效减小车辆对土壤的平均压力。然而履带与土壤接触面间的应力分布极不均匀,应力主要集中在各承重轮下方,履带减缓土壤压实的能力是目前有待研究的问题。该研究通过在土壤内埋设压力传感器,测试比较了相近载质量的轮胎和履带式车辆作用下,0.15和0.35 m深度土壤内的最大垂直及水平应力,同时研究了车辆行驶速度对土壤内垂直及水平应力大小的影响。基于土壤压实分析模型计算了轮胎和履带压实的0.1～0.7m深度土壤内的最大垂直及水平应力分布。通过对0.15和0.35 m深度的土样进行室内测试,比较了轮胎和履带式车辆压实对土壤透气率、先期固结压力及干容重大小的影响。结果表明,履带相比较于轮胎,能够减小土壤内的垂直及水平应力,但垂直应力的减小量比水平应力大;轮胎对0.15和0.35m深度土壤作用的平均最大垂直应力分别约为履带的2.2及2.0倍,而平均最大水平应力仅分别约为履带的1.2及1.1倍。轮胎作用下的最大垂直及水平应力在表层土壤内明显大于履带,但两者的应力差值随着土壤深度的增加逐渐减小,分别在0.7和0.4 m深度时无明显差别。轮胎和履带压实作用下,0.15和0.35 m深度土壤内的垂直及水平应力均随车辆行驶速度的增加而减小,履带作用下的应力减小速度大于轮胎。履带作用下0.15和0.35 m深度内土壤的透气率均明显小于轮胎,但土壤的先期固结压力及干容重无显著区别。研究结果为可为农业车辆行走机构的选择及使用提供参考。