Рациональная формула В.П. Горячкина. КПД плуга.

Для определения силы, необходимой для тяги плуга, основоположник земледельческой механики, академик В. П. Горячкин, предложил формулу, раскрывающую закономерности и физическую связь между основными факторами рабочего процесса плуга и общим сопротивлением, возникающим при его работе. Эти зависимости записаны в рациональном виде, поэтому и формула получила название рациональной. Она имеет вид:

где f- коэффициент, аналогичный коэффициенту трения;

G– сила тяжести плуга, Н.;

k– коэффициент удельного сопротивления, Па.;

ab – размеры сечения пласта, м.;

- безразмерный коэффициент, зависящий от формы отвала и свойств почвы;

- плотность почвы;

- скорость, м/с.

Первый член формулы , неизбежное, всегда сопутствующее работе плуга, «мертвое» сопротивление. Оно учитывает трение полевых досок и колес о почву, корпусов о дно борозды и т. д.

Член - учитывает деформацию пласта в пределах применяемых скоростей. Третий член представляет сопротивление, возникающее при сообщении «живой силы», т. е. кинетической энергии пласту почвы. В течение каждой секунды через отвал проходит объем почвы, равный abc, что при плотности соответствует секундной массе .

Скорость частицы, отбрасываемой почвы пропорциональна скорости плуга.

следовательно,

Формула В.П. Горячкина находится в полном соответствии с понятием силы, а именно:

В этом выражении первый член определяет затрату усилия на сообщение постоянной массе m некоторого ускорения , а второй затраты усилия на сообщение постоянной скорости некоторому количеству массы, поступающей на отвал в единицу времени .

Принимая во внимание, что секундная масса

,

будем иметь ,

и следовательно ,

что соответствует записи формулы Горячкина в двучленном виде

КПД плуга

или

Подсчитанный по этой формуле КПД будет несколько завышен, т. к. не учитывает сопротивления полевых досок корпусов и затупления лезвий лемехов. Среднее значение с учетом указанных факторов колеблется в пределах от 0,7 до 0,8.