Club of bologna proceedings

3. Action and behavior of tools 
The main functions of tillage implements are 
translated by their elementary actions that are:
inverting, breaking, crumbling, the mixing/sorting, 
leveling/profiling and compacting. These actions, and 
their elementary solicitations (shearing, pressure, 
bending, torsion, shock) are searched according to the 
agronomic objectives assigned to the tillage operation. 
The choice of tillage implements is difficult 
because the result of the work of every 
implement is composed of the combination of 
two or several elementary actions and often it 
produce under a particular condition a secondary 
effect, which is desired or not. We give below some 
typical examples. This is how eventhough the 
moldboard plow, the best implement for inverting 
the soil, it can according to soil conditions produce 
good clods breaking or form either smoothed
coherent clods. As a secondary effect, frequently 
used at the same depth, in wet conditions, the plow 
causes the formation of a plow pan. The chisel is 
reputed to be a tool typical for crumbling. But, in 
coherent and dry soil cases, it produces some clods 
diff icult to reduce. In case of installation of a twisted 
share, the chisel provokes a mixing effect of soil 
with residues. But, if residues are cut badly, it causes 
a lot of obstruction. 
A great number of researchers are interested into the 
action of implements or models or engaging 
components on soil and into their behaviors in field 
or in the soil bin (laboratory). Thus, several works 
have contribute to develop theories of arable soil 
mechanics inspired of civil engineering. [10, 11, 12, 
17, 18, 19] worked on the interaction soil-tool and 
on performances of working tools of simple shape, 
of scale models or real [18] showed that the 
horizontal traction effort that interests the more the 
practice is a function of the form: 
D = f(C, 

, A1, A0, A

, 

, B, z, W, 

')
where: 
C: Soil cohesion (Pa); 

: Angle of internal friction;
A1: Area of forward shear failure surface (m
2
); 
A0: Area of the inclined tool; 
A: soil-metal adhesion; 

: Angle of the forward failure surface (N);
B: Soil acceleration force (N); 

---

61 
z: geometric factor; 
W: Soil weight (N); 

: Angle of soil-metal friction.
We can normally act on all there parameters. But the 
most important effect is obtained when acting on 
(A0) and (z). That means we shall choose a narrow 
tools instead of wide ones for the cutting width, as it 
has been demonstrated by [20] and we shall work as 
shallow as possible. When limiting the depth, we 
minimize the soil weight on the tool (W) and 
geometric factor (z) and area of forward failure 
surface (A1). The search of new material (plastic 
covering) and new technical solutions exhibiting a 
low soil -metal friction (minimizing (
?
') has shown a 
limit due to excessive wear or high economical costs 
[21]. To minimize soil cohesion and internal friction 
one has to work the soil in friable state and as close 
as possible to shrinkage limit [9]. For the soil 
acceleration (B) there is an optimum as a 
compromise between the quality of work and the 
required draft or power. 
The works of [10, 22, 23] were of a big interest for 
the knowledge of applied forces on disks and their 
improvements. The moldboard plow, being one of 
the oldest soil tillage implements, received the most 
attention. We will mention here the most applicable 
to our sense. Others, [18, 24, 25] achieved 
foundations of knowledge of the plow as we use it at 
present. 
The chisel-type implement also had their part in 
researches. [26] showed that one can r educe the draft 
force required by the chisel while decreasing the 
forward speed or the depth or while using sweeps 
instead of duckfoot shares. For high speeds, the use 
of the sweep is more saving in term of traction. [7] 
found that one can gain 20 to 30% on traction, if 
one replaces the rigid tines by the spring-mounted 
tines. [9] showed that the addition of small wings on 
the share of the subsoiler permits to increase its 
performances and that it exists an optimal 
distance between tine that minimizes the 
requested specific energy.