Сопротивление сельскохозяйственных машин

Поступательное движение машинно-тракторного агрегата оказывается возможным, если трактор преодолевает все сопротивления, возникающие при передвижении и работе машин. Различают сопротивление машин передвижению рабочее и холостое. Рабочее сопротивление создается при выполнении машиной технологических процессов (при рабочем ходе машины). Холостое сопротивление возникает при холостых заездах, поворотах и переездах.

Общее сопротивление машин можно разделить на две группы:
а) сопротивление рабочих органов машин при передаче на них энергии от вала отбора мощности трактора;
б) сопротивление на перемещение машины по полю при рабочем ходе или тяговое сопротивление (при отсутствии привода от ВОМ или при наличии привода).

Первая группа сопротивлений по своей величине зависит в основном от физико-механических свойств и количества перерабатываемого материала, поступающего на рабочие органы машин в единицу времени (например, для агрегата с силосоуборочным комбайном — от секундной подачи). Потребная мощность двигателя трактора, идущая на преодоление этих сопротивлений, ограничивается предельной пропускной способностью основных узлов машины, а также необходимостью иметь достаточный запас мощности для преодоления второй группы сопротивлений. Затраты мощности на привбд машин изменяются в широких пределах (10—50 л. е.).

Вторая группа сопротивлений, или тяговое сопротивление машины, зависит от многих факторов, в том числе от типа и состояния машины, выполняемой работы, скорости движения, от типа и состояния почвы, ее влажности, засоренности, предшествующей обработки, рельефа поля и др.

Изучая тяговое сопротивление машины на примере прицепного плуга, академик В. П. Горячкин установил, что при ее равномерном рабочем движении сопротивление можно представить в виде трех слагаемых:
1) сопротивлений на перекатывание и протаскивание машины (вредные сопротивления от сил трения, качения и скольжения, пропорциональные в основном массе машины);
2) сопротивлений, возникающих при деформации обрабатываемого материала R2 (полезные сопротивления), зависящих от физико-механических свойств материала, типа и состояния рабочих органов;
3) сопротивлений, появляющихся при перемещении и отбрасывании обрабатываемого материала R3 (могут быть как вредными, например отбрасывание почвы лапками культиватора при прополке сорняков, так и полезными, например перемещение почвы окучниками при окучивании картофеля).

Общее сопротивление машины (кгс):
R = R1 + Ri + R3. (10)

Эта формула получила название рациональной, поскольку в значительной мере отражает физическую сущность возникновения составляющих общего тягового сопротивления машин. Фактически при оценке сопротивлений любой сельскохозяйственной машины (а не только плуга) можно выделить указанные составляющие. Однако величины отдельных составляющих в общем сопротивлении машин могут значительно изменяться.

Сложность опытного определения коэффициентов для нахождения составляющих рациональной формулы и неустойчивость даже их средних значений привели к тому, что для практических расчетов применяют более простые и надежные методы определения тяговых сопротивлений сельскохозяйственных машин.

Тяговое сопротивление прицепных машин определяют опытным путем с помощью динамометра или тягового работомера. Для навесных машин используют специальные ротационные динамометры или работомеры двигателя, позволяющие косвенным путем определить тяговое сопротивление.

Рис. 1. Тяговый работомер РТТК-АФИ:
А — привод; Б — силовое звено; В — считающий механизм; Г — гибкий трос; 1 — счетчик пути; 2 — счетчик работы; 3 — включатель; 4 — прицепная серьга к орудию; 5 — тракторная прицепная серьга.

Чтобы избежать большого количества справочных опытных данных о тяговых сопротивлениях различных марок однородных машин, вводится понятие удельного тягового сопротивления машин — тяговое сопротивление, приходящееся на единицу ширины захвата машины (обычно на 1 м захвата). Для получения удельных сопротивлений опытное полное сопротивление Ron машины (среднее) делят на ее фактический захват:

Рис. 1. Тяговый динамометр.

Для практических расчетов тяговых сопротивлений плугов пользуются простыми формулами, построенными аналогично формуле для определения сопротивлений других машин.

При определении сопротивлений навесных машин нужно учитывать, что часть их массы передается на трактор, из-за чего возрастает его сопротивление перекатыванию и соответственно уменьшается сопротивление машины. Зная долю массы машины, приходящуюся на трактор, можно найти сопротивление навесной машины. Так как масса навесных машин значительно меньше однотипных прицепных (для одинакового рабочего захвата), то и сопротивление навесных машин оказывается меньше на 10—15%.

Механическим составом почвы называют относительное (в процентах) содержание в ней твердых частичек различного размера. Эти частички являются отдельными зернами минералов, обломками горных пород, продуктами взаимодействия органических и минеральных веществ – их называют механическими элементами.

Если внимательно рассмотреть образец почвы, то можно увидеть, что она состоит из отдельных частиц – агрегатов, которые в воде распадаются на еще более мелкие элементы. Эти мелкие, разной формы частички и есть механические элементы. Среди них выделяют камни (> 3 мм), гравий (3–1 мм), песок (1–0,05 мм), пыль (0,05–0,001 мм), ил (0,001–0,0001 мм), коллоиды (50%).

Гранулометрический состав почвы оказывает сильное влияние на ее агрономические свойства. Песчаные и супесчаные почвы называют легкими. Вода сквозь них быстро просачивается, легко испаряется. Такие почвы имеют мало влаги, но много воздуха. Поверхность их быстро нагревается и остывает.

Питательные вещества легко вымываются.

Органические вещества быстро минерализуются. Поэтому, на почвах легкого механического состава необходимо вносить органические удобрения большими дозами, а минеральные – малыми. Легко- и среднесуглинистые почвы – умеренно тяжелые. Они имеют сравнительно оптимальные физические свойства: хорошо связывают воду, но и достаточно насыщены воздухом. Хорошо окультуриваются. Элементов питания для нормальной жизнедеятельности растений содержат сравнительно достаточно. Их органические остатки быстро образуют гумус.
Тяжелосуглинистые, глинистые почвы – тяжелые. Они слабопроницаемы для воды и воздуха, способны удерживать много влаги, которая в значительной степени может оставаться недоступной для растений. Эти почвы часто переувлажнены, холодные. Кроме того, они сильно уплотняются, и при высыхании на их поверхности образуются трещины. Глинистые почвы содержат значительные количества элементов питания, но растения не всегда могут их использовать. Таким образом, гранулометрический состав во многом определяет плодородие почвы; от него зависят многие важные физические и физико-химические свойства. Информация о механическом составе почвы необходима при решении многих практических вопросов. Так, она нужна при определении доз и способов внесения удобрений, извести, сроков и приемов обработки почвы, подбора сельскохозяйственных культур и почвообрабатывающей техники, глубины заделки семян и удобрений, сроков посева и др. Механический состав почв можно улучшить путем глинования легких и пескования тяжелых. В естественных условиях с механическим составом почвы связано формирование определенных фитоценозов. Так, на песчаных местообитаниях обычно произрастает сосна, вереск, лишайники из рода кладония цетрария; из зеленых мхов – мох Шребера, Дикранум; из разнотравья – бессмертник, ястребинка волосистая, икотник серо-зеленый, эспарцет песчаный, вейники и др. Не выносят песчаных почв ель, дуб, слива, вишня и др.

В агроэкосистемах не все культурные растения одинаково реагируют на механический состав почвы. На почвах легкого механического состава неплохо удаются люпины, овес, рожь, картофель (последний на этих почвах дает клубни более высоких вкусовых качеств).