Условие равновесия навесного плуга в горизонтальной плоскости.

В горизонтальной плоскости на схему плуга наносят следую­щие силы: составляющую R_xy реакции почвы, действующую на ра­бочие поверхности корпусов; проекцию R_x реакции R_K; реакцию F стенок борозд на полевые доски; составляющую Р_xy силы тяги P_xz. Все эти силы наносят на горизонтальную проекцию схемы плуга. Силу R_xy прикладывают под углом 25...35° к оси Х в середину ши­рины захвата плуга. Сила R_x - проекция реакции R_K, которую оп­ределяют из многоугольника сил в продольно-вертикальной плос­кости. Реакция F отклонена на угол трения от оси Y.

Многоугольник сил в горизонтальной плоскости строят анало­гичным способом. Пример построения приведен над горизонталь­ной проекцией схемы плуга.

Устойчивость хода пахотного агрегата в горизонтальной плос­кости зависит от положения линии R_xy относительно следа π' мгновенной оси поворота. С увеличением наклона линии тяги вправо относительно точки π' сила R_xy и реакция F на полевые доски уменьшаются, а с наклоном влево — увеличиваются. Одна­ко значительное уменьшение реакции F может нарушить устойчи­вый ход плуга, особенно при неодинаковом по длине гона удель­ном сопротивлении почвы.

Наклон линии тяги относительно полюса π' как вправо, так и влево ухудшает управляемость трактора и повышает энергозатра­ты на его передвижение. Исходя из этого считают, что линия тяги должна проходить через полюс π', а линия ее действия - совпа­дать с осью симметрии трактора. Наряду с этим должно выдержи­ваться расстояние m = 15...20 см от стенки борозды до наружного края правой гусеницы или правого заднего колеса тракторов, если колеса (гусеницы) последних движутся не по борозде.

12. Рациональная формула В. П. Горячкина для определения тягового сопротивления плуга, значение каждого из ее членов. К.П.Д. плуга и особенности его определения.

Тяговое сопротивление плуга. Горизонтальную составляющую R_x сопротивления плуга при вспашке В. П. Горячкин назвал тяговым сопротивлением и выразил ее трехчленом:

R_x=f_ПG + k_Пabn+εabnV². (3.9) Первое слагаемое - f_ПG - сопротивление перекатыванию опорных колес плуга и трению о дно и стенку борозды, пропорци­ональное весу G плуга.

Коэффициент пропорциональности f_П назван коэффициентом сопротивления протаскиванию. Силу f_ПG определяют протаскива­нием плуга в открытой борозде. Значение коэффициента f_П, зави­сит от типа почв, их агрофона, конструкции плугов и находится в пределах 0,4... 1,0. Второе слагаемое - k_Пabn - вызвано сопротивлением подреза­нию, разрушению и укладыванию пласта в борозду. Действие этой составляющей общего сопротивления считается полезным.

Коэффициент k_П оценивает удельное сопротивление почвы, определяемое из соотношения

k_П=R_X / abn, где R_X - горизонтальная составляющая силы сопротивления почвы при вспашке плугом; а — глубина вспашки; b — ширина захвата корпуса; n — число корпусов. Силу R_X находят при динамометрировании (осциллографировании) без учета первого и третьего слагаемых формулы (3.9).

Величина k_П зависит от типа почв и степени их освоенности. Так, для глинистых и дерново-подзолистых почв значение k_П в 2,3...2,6 раза больше, чем для легкосуглинистых и супесчаных. При вспашке после уборки зерновых значение k_П на 10...20 % меньше в сравнении с обработкой травяного пласта. Третье слагаемое - εabnV² - скоростное сопротивление, зави­сящее от кинематической энергии, сообщаемой почвенным плас­том. Эта составляющая не оказывает существенного влияния на полезное деформирование почвы. Коэффициент ε; скоростного сопротивления зависит от типа почв, геометрических форм рабо­чих поверхностей плужных корпусов. При скоростях вспашки до 5 км/ч коэффициент ε; незначительно (2...3 %) изменяет общую силу R_X. С увеличением скорости движения до 12 км/ч сопротивление плугов с традиционными корпусами существенно возрастает. Для пахоты на скоростях 12... 15 км/ч применяют скоростные рабочие поверхности плужных корпусов, в которых уменьшено значение коэффициента ε;. Формула (3.9) выражает физическую сущность взаимодействия плуга с почвой, но определение силы R_X и ее составляющих требу­ет многочисленных трудоемких экспериментов, поэтому в прак­тических расчетах широко применяют упрощенное выражение для тягового сопротивления плуга R_x= kabn, где k — удельное сопротивление плуга. Значение k рассчитывают по формуле: k = R_x/abn, замерив среднее тяговое сопротивление R_x, глубину а пахоты и ширину bn захвата плуга. Коэффициент k отражает все три составляющие тягового со­противления плуга, входящие в выражение (3.9). На величину k влияют технологические свойства почвы, конструктивные пара­метры плуга и скорость его движения. В зависимости от коэффи­циента k почвы разделяют на легкие - k < 30 кН/м², средние - 30...50, среднетяжелые - 50...70, тяжелые - 70...120 и очень тяже­лые - k > 120 кН/м²

Коэффициент полезного действия плуга. Исходя из энергетичес­ких соотношений Е"_п (энергоемкость обработки почвы) и Е"_пл (энергия, затраченная плугом на обработку почвы), выразим КПД плуга в следующем виде:

η_п=Е"_п/ Е"_пл, или η_п=k_п/ k, т. е. коэффициент полезного действия плугов равен соотношению удельных сопротивлений почвы и плуга. КПД навесных и полунавесных плугов η_п =0,72...0,78, прицеп­ных - η_п = 0,65...0,70. Оборотные и поворотные плуги имеют η_п = 0,62...0,65.

Затупленные лезвия лемехов уменьшают η_п, КПД плугов с но­выми лемехами достигает 0,8. Отклонение рамы плуга от горизон­тальной плоскости как в поперечном, так и в продольном направ­лениях снижают η_п. При расчетах принимают η_п = 0,7.

13. Характер сопротивления почвы перемещению в ней клина.

Тяговое сопротивление машин определяют динамометрированием. Динамографы записывают изменение тягового сопротивления по пути перемещения или во времени.

Характерная особенность динамограмм (рис. 76) почвообрабатыва­ющих машин - большая изменчивость тяговых сопротивлений, вызывае­мая колебанием значений параметров, характеризующих физико-меха­нические свойства почвы, неровностями микрорельефа и рядом других факторов.

Для оценки динамики тяговых усилий используют степень неравно­мерности δ_н, рассчитываемую по выражению:

δ_н = (R_Xmax – R_Xmin)/ R_Xср

Однако степень неравномерности тягового сопротивления не выяв­ляет скорость его изменения. Профессор Ю.К.Киртбая рекомендует изменчивость тягового сопротивления оценивать показателем в, который можно получить из выражения:

Θ = (R_Xmax – R_Xср)/ T_i² =2ΔR_X / T_i

где 2ΔR_X - размах колебания тягового сопротивления, H; T_i - период колебания, м.