2. Проектирование схемы плуга.

2.1. Определение числа корпусов.

Тяговое сопротивление плуга зависит от физико-механических свойств почвы, от глубины вспашки и от числа корпусов. Академик В.П. Горячкин предложил рациональную формулу для определения тягового сопротивления

(2.1)

где Gn - сила тяжести плуга, H;

f - коэффициент, аналогичный коэффициенту трения, характеризующий сопротивление протаскиванию плуга по открытой борозде;

K - коэффициент, характеризующий способность почвенного пласта сопротивляться деформациям и выражаемый в н/м²;

а - глубина пахоты, м;

В - ширина захвата плуга, м;

 - коэффициент, учитывающий энергию на отбрасывание пласта зависящий от формы отвала и свойств почвы, н×с²/м⁴;

v - скорость движения агрегата, м/с;

Если в формуле (2.1) силу тяжести Gn заменить через массу m, а ширину захвата плуга В - через число корпусов n и ширину b захвата одного корпуса, то (2.1) можно записать в виде

(2.2)

Заменив массу m плуга через удельную массу q, приходящуюся на один корпус, и число корпусов n, получим

(2.3)

По данным В.П. Горячкина, величина Р₃ третьего члена формулы зависит от Р₂ и составляет

(2.4)

При максимальном значении Р₃ формула (2.3) может быть представлена в виде

(2.5)

Из формулы (2.5) определяется число корпусов плуга для данного трактора

(2.6)

Наиболее экономичная работа пахотного агрегата имеет место при коэффициенте загрузки мощности двигателя 0,9. Поэтому формула (2.6) запишется в виде

(2.7)

Все составляющие члены формулы (2.7) заданы, следовательно, можно определить число корпусов n. Первая передача не принимается за рабочую. На нее можно переходить только для преодоления временно возросшего тягового сопротивления плуга по какой-либо причине. Кроме того, следует учитывать, что производительность агрегата будет различной при меньшем числе корпусов, но при работе на повышенной скорости, по сравнению с производительностью агрегата, имеющего большее число корпусов, но работающего на более низкой скорости движения, при одном и том же коэффициенте загрузки мощности двигателя.

Для подбора оптимального числа корпусов и рабочей скорости движения пахотного агрегата, необходимо определить сменную производительность на различных передачах трактора, начиная со второй, по формуле

(2.8)

где В - ширина захвата плуга, м;

v -рабочая скорость движения агрегата, км/ч;

Т- продолжительность смены в часах (принять 7 часов);

- коэффициент использования рабочего времени смены, на вспашке принимается = 0,85.

Ширину захвата В плуга необходимо выразить через число корпусов n и ширину захвата одного корпуса b, тогда формула (2.8) принимает вид

(2.9)

Подставив (2.7) в (2.9), имеем

(2.10)

Расчет по формуле (2.10) можно выполнять на программируемой ЭВМ. Программа расчета приведена в приложении 2.

К расчету принимается число корпусов, при котором получается максимальная производительность агрегата. Однако следует учитывать и другие ограничения. Так, например, для тракторов класса 30... 40 кН не следует принимать число корпусов меньше четырех, ибо будет иметь место значительное смещение линии тяги трактора относительно центра сопротивления плуга, что приведет к паре сил, поворачивающий трактор в сторону борозды. Неустойчивое движение агрегата будет затруднять управление, и обуславливать утомляемость тракториста. Нельзя принимать и более шести корпусов, ибо при длинной базе плуга смещается центр тяжести, что затрудняет его перевод в транспортное положение. По этой причине для тракторов класса 30 кН выпускаются шестикорпусные плуги в полунавесной модернизации.