Определение величины силы тяги лошади

Величину силы тяги лошади или тягового сопротивления повозки орудия и машины можно или измерить с помощью специального прибора - силомера (динамометра) или вычислить расчетом. Динамометр устроен в виде пружинных весов, в которых пружина соединена со стрелкой (стрелочный динамометр, рис. 1) или с пишущим приспособлением (самопишущий динамометр, рис. 2).

Рис. 1. Динамометр стрелочный (система Г. Г. Карлсена и В. А. Щукина)

Динамометр укрепляют между вальком, за который тянет лошадь, и повозкой или сельскохозяйственным орудием таким образом, чтобы вся сила, с которой тянет лошадь повозку или сельскохозяйственное орудие, передавалась только через этот измерительный прибор (рис. 3). Чем больше тяговое сопротивление, которое оказывает повозка или сельскохозяйственное орудие, тем большую силу тяги должна проявлять лошадь и тем сильнее будет сжиматься пружина динамометра, а стрелка укажет, как велика сила сопротивления повозки, то-есть какому количеству килограммов равна сила тяги. В самопишущем динамометре сжатие пружины автоматически регистрируется на бумаге в виде так называемой динамограммы, после обработки которой определяют величину силы тяги в килограммах.

Рис. 2. Динамометр самопишущий (системы академика В. П. Горячкина): 1 - пружина, 2 - карандаши,. 3 - коробка с часовым механизмом

На транспортных работах величина силы тяги лошади зависит от веса и устройства самой повозки, груза, качества дороги и наличия подъемов и спусков. Динамометром можно определить, что по ровной, хорошей, сухой, накатанной грунтовой дороге, при весе самой повозки на железном ходу в 250 кг (мертвый или хозяйственно бесполезный груз) и груза в 550 кг (полезный груз), то-есть при общем весе воза в 800 кг, лошадь тянет с силой, равной 40 кг.

Силу тяги можно определить и путем расчета, зная величину коэфициента сопротивления (см. ниже), который в приведенном примере равен 0,05 (приложение 1). Это значит, что лошадь на перевозку по данной дороге каждого центнера веса воза должна проявлять силу тяги, равную 5 кг. Умножая вес воза - 800 кг на 0,05, получаем 40 кг, то-есть ту силу, с которой лошадь тянет этот воз по данной дороге. Иначе говоря, сила тяги (40 кг) равна весу воза (800 кг), умноженному на коэфициент сопротивления (0,05).

В рассмотренном примере коэфициент сопротивление определяется следующим образом:

Чем тяжелее перевозимый груз, тем, при прочих одинаковых условиях, большую силу тяги должна проявлять, лошадь.

Все величины коэфициента сопротивления, установленные с помощью динамометра для различных дорог и повозок, приведены в приложении 1.

Из таблицы коэфициентов сопротивления видно, что чем хуже дорога, тем выше коэфициент сопротивления. При одинаковом весе воза, но по разным дорогам, лошадь должна проявлять различную силу тяги, и чем хуже будет дорога, тем больше должна быть сила тяги. Это обстоятельство в практике многих хозяйств на всегда учитывается. Нельзя оценивать произведенную лошадью работу только по весу перевезенного груза, необходимо всегда определять, какова величина силы тяги.

Если в нашем примере, при весе воза в 800 кг и ровной, хорошей грунтовой дороге, лошадь должна работать с силой тяги, равной приблизительно 40 кг, то на асфальтированной дороге сила тяги лошади уменьшится с 40 до 16 кг, так как коэфициент сопротивления для такой дороги равен 0,02, или 2 кг на каждый центнер. По хорошей булыжной мостовой, при том же весе воза, сила тяги будет не 16, а 24 кг, так как коэфициент сопротивления по хорошей булыжной мостовой равен 0,03, или 3 кг на каждый центнер веса воза. На плохой, грязной грунтовой дороге сила тяги увеличивается до 80 кг (коэфициент сопротивления для нее - 0,10). И, наконец, по пашне, для которой коэфициент сопротивления равен 0,20, лошадь должна проявить силу тяги около 160 кг, то-есть в десять раз большую, чем при работе в той же повозке, с тем же грузом по асфальтированной, ровной дороге. Разница, как видим, весьма значительная, и с нею считаться совершенно обязательно.

Кроме того, как увидим ниже, тяговое сопротивление зависит от устройства и качества самой повозки, осей и втулок, а также от смазки их, диаметра колес и ширины обода (шины).

Рис. 3. Динамометрирование на пахоте

Сила тяги на подъемах или спусках изменяется в зависимости от величины угла подъема или спуска, но это требует для своего определения довольно сложных вычислений. Учитывая, что в практических условиях этот угол обычно не измеряют, нет смысла и приводить эти расчеты.

Сила тяги на пахоте и в уборочных машинах. Тяговое сопротивление плуга вычисляют следующим образом: измеряют в сантиметрах среднюю глубину пахоты, среднюю ширину захвата плуга и эти величины перемножают; полученную площадь поперечного сечения пласта (в квадратных сантиметрах) умножают на величину сопротивления каждого квадратного сантиметра сечения пласта. Исследованиями Всесоюзного научно-исследовательского института коневодства, проведенными на конной пахоте, установлено, что тяговое сопротивление на каждый квадратный сантиметр сечения пласта при легкой пахоте (мягкая пахота, пахота супесчаных и других легких почв) равно 0,2 кг, при пахоте средних почв - 0,3 кг и на тяжелой пахоте (залежи, глинистые почвы и тяжелые суглинки) - 0,4 кг.

Пример. Если па легкой почве при перепашке зяби глубина пахоты равна 16 см, а ширина захвата плуга 25 см, то площадь сечения пласта составит 400 кв.см. Умножая 400 на 0,2 кг (сопротивление каждого квадратного сантиметра сечения пласта при такой пахоте), получаем тяговое сопротивление плуга, равное 80 кг. Для преодоления этого сопротивления лошадь должна работать с силой тяги, равной 80 кг.

Данные о тяговом сопротивлении для других сельскохозяйственных машин и орудий, определенные непосредственным динамометрированием, приведены в приложении 2.

Однако трудность работы лошади обусловливается не только величиной тягового сопротивления. Так, на работах по скользкой дороге или по мягкому, рыхлому грунту (при пахоте, бороновании пашни, севе, при нарезке борозд, посадке картофеля и т. п.) лошадям приходится затрачивать повышенное количество энергии (примерно па 20% больше, чем на транспортных работах по хорошей дороге).

Весьма тяжела работа лошадей в уборочных машинах с режущим механизмом, несмотря на то, что абсолютная величина тягового сопротивления их, падающая на долю каждой лошади, не так уж велика. Значительно утяжеляют работу лошадей в этих машинах повышенная скорость движения, постоянная вибрация и частые толчки, создаваемые режущим механизмом, а также давление дышла на лошадей вниз и вправо. Последнее объясняется тем, что машина расположена на одной оси и режущий механизм размещен с правой стороны.

По данным Института коневодства, расход энергии у лошадей при работе в уборочных машинах примерно на 30% выше, чем на других работах, производимых с такой же силой тяги.