Работа деталей трактора
ВВЕДЕНИЕ
Главная
задача сельскохозяйственного машиностроения заключается в комплексной
механизации сельскохозяйственного производства, что означает применение машин и
орудий не только на основных, но и на всех промежуточных операциях при
возделывании различных культур.
Земледелие,
и в частности выращивание зерновых культур, - древнейшее занятие человека, а
его орудия труда имеют многовековую историю развития и совершенствования.
Однако наука о сельскохозяйственных машинах и орудиях зародилась сравнительно
недавно. Возникновение этой новой прикладной дисциплины связано с именем
выдающегося русского ученого, академика В. П. Горячкина (1868-1935).
Современные
технологии возделывания культур, основанные на многократных проходах все более
тяжелых машинно-тракторных агрегатов, ведут к распылению верхнего и уплотнению
нижнего слоев почвы и, следовательно, к расширению зоны ветровой и водной
эрозии, снижению вносимых минеральных удобрений и урожайности. Поэтому
необходимо пересматривать технологию возделывания культур в направлении
создания оптимального взаимодействия системы машина - почва.
плуг
трактор гидросистема продольный устойчивость
1.
ИСХОДНЫЕ
ДАННЫЕ
Эксплуатационный
вес трактора (Gтр)
- 58500Н.
Длина
опорной поверхности гусеницы – 1,740 м.
Расстояние
от оси ведущего колеса до центра тяжести трактора - 1,205 м.
Наружный
радиус заднего колеса - 0,375 м.
Координаты
опорных подшипников: точка 1 (0,170;0); точка 2 (0,240;0,650); точка 3 (0,240;
0,650); точка 4 (0,170; 0).
Длина
звеньев 1-5 = 0,815 м; 1-6 = 0,430 м; 3-7 = 0,400 м; 3-8 = 0,200 м;
4-8макс.
- 0,810 м; 4-8 мин = 0,560 м; а=17°; 6-7 = 0,620 м.
Теоретическая
производительность насоса (Qт)
=10∙10-4 м3/с.
Диаметр
силового цилиндра (d) = 0,11 м.
Высота
стойки плуга 5-9 = 0,88 м.
Высота
расположения оси подвеса над дном борозды - 0,635 м.
Диаметр
опорного колеса (Dк)-
0,500 м.
Расстояние
от оси подвеса - 0,920 м.
Координаты
центра тяжести плуга:
-от
оси подвеса по горизонтали - 0,1020 м
-от
опорной поверхности корпуса по вертикали - 0,470 м.
Расстояние
от оси подвеса до «среднего» корпуса в горизонтальной
плоскости
- 0,1310 м.
Вес
плуга- 5800Н.
Число
корпусов - 4
Ширина
захвата одного корпуса - 0,85 м.
2. СИЛЫ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ НА
ОРУДИЕ
В
процессе работы на навесной плуг действуют следующие силы:
-горизонтальная
составляющая сил, действующих на рабочие органы
, (кН)
где
к - удельное сопротивление почвы, кН/м ; а - глубина обработки, м; b
- ширина захвата рабочего органа, м; n
- число рабочих органов.
(кН)
Rz - вертикальная
составляющая
Rz= ± δ ∙RХ
(кН).(2)
где
δ - коэффициент пропорциональности. Для рабочих органов составляет- 0,2.
Rz =0,2 ∙ 15,12= 3,024
(кН).
-составляющая,
действующая в плоскости, перпендикулярной движению агрегата Яу
(кН)
(3)
Складывание
векторов сил RX
и RZ даст силу RХZ:
(кН)(4)
Так
же на плуг действуют:
-сила
тяжести, приложенная к центру тяжести орудия:
G =5,8 кН; - сила трения полевых
досок о стенку борозды:
F=f∙Rx,
кН
где f-
коэффициент трения почвы о сталь, f
= 0,5.
F
= 0,5 ∙
15,12 =7,56 (кН)
-усилие на ободе
опорного колеса Q;
-усилие в верхней тяге
механизма навески S.
Для дальнейших расчетов
нам необходимы силы R1
и R2.
Для этого построим план сил (смотри рисунок 1.1). В масштабе (1 мм = 100 Н)
отложим (начиная от полюса Р) всем известные силы: G,
Rz, Rх,
F. Проведем вектор R1
соединив конец вектора Rх
и полюс. Проведем вектор R2,
соединив конец вектора F
и полюс. Далее из полученных размеров возможно определить R1
= 17,5 кН и R2
= 24,3 кН.
Рисунок 1.1- План сил
Чтобы определить усилие
Q нам поможет метод Жуковского. План
скоростей, повернуты на 90°, совместим с механизмом навески. За полюс плана
скоростей примем точку 1 крепления нижних тяг на тракторе. Масштаб зададим
таким образом, чтобы длина вектора скорости точки 5 равнялась длине звена 1-5.
Чтобы определить
скорость точки 9, на плане скоростей необходимо провести линию 1-9',
параллельную звену 2-9, так как вектор скорости, точки 9, повернутый на 90 ,
будет располагаться именно по направлению звена 2-9.
Далее необходимо
построить векторы точек приложения сил Q и R2.
Для этого на плане скоростей провести линию 5-В и линию 9'-В', параллельно 9-В.
Точка пересечения этих линий позволит определить, конец вектора скорости точки
В. Аналогично находим и вектор скорости точки Е.
Так как активные силы
приложены к одному звену, то получим
кН.(6)
Где 1' - плечо силы R2
относительно полюса π, м;
h’
- плечо силы Q относительно полюса π,
м.
Q
=
4.139 (кН)
Получив числовое
значение силы откладываем вектор. Значение угла μ =9°...12°, принимаем μ
= 12°. Достроив план сил получим числовые значения силы Р=27,89 кН.
3. АНАЛИЗ ПРОЦЕССА
ПЕРЕВОДА ПЛУГА ИЗ РАБОЧЕГО В
ТРАНСПОРТНОЕ ПОЛОЖЕНИЕ
Процесс
перевода плуга из рабочего в транспортное положение, осуществляется
гидросистемой трактора. Если считать, что объёмный коэффициент полезного
действия насоса в процессе подъёма - величина неизменная, то продолжительность
подъёма в секундах можно рассчитать следующим образом:
Q=
10∙10-4 - производительность насоса, м3/с
Определим
действительную производительность:
, м3/c
Зная
действительную производительность можно определить скорость выдвижения штока
гидроцилиндра:
м/сI
Зная
скорость и длину штока гидроцилиндра можно определить время подъема навесного
орудия:
c.
Усилие
S, возникающее на штоке
гидроцилиндра при подъёме машины, вычисляют по выражению:
где
Мс - момент сопротивления от сил, действующих на плуг при подъёме (относительно
мгновенного центра вращения плуга); L
- плечо силы относительно оси вращения звена 4- 3, к которому приложена сила; η-
КПД механизма (в приближённых вычисленьях η = 1); u
- передаточное отношение механизма
u = u1∙u2;
u1 = а' / b'
- передаточное отношение четырёхзвенника 1- 6 - 7- 2;
u2 = λ' /l'
- передаточное отношение четырёхзвенника 1-5 -9-2.
Если
же мгновенный центр вращения машины на чертеже не располагается, то значение S
удобнее определить, пользуясь методом Жуковского.
Чтобы
разгрузить чертёж, план скоростей построен вновь вне механзма навески.
Скорость
точки 5 в произвольном масштабе изображена отрезком V
- 5' (вектор скорости проведён из полюса V
параллельно звену 1- 5). Затем из полюса плана проведена линия v
-
9', параллельная звену 2- 9, а из точки 5' линия 5' - 9', параллельная звену
5-9. Точка 9' пересечения этих линий определяет конец вектора скорости точки 9
механизма навески. На отрезке 5' - 9' построен треугольник, подобный
треугольнику 5 - 9 - М. Вектор УМ1 представляет собой скорость
центра тяжести плуга.
Вектор
скорости точки 6 будет меньше вектора скорости точки 5 настолько, насколько
звено 1-6 меньше звена 1 -5.
Скорость
точки 7 можно рассматривать как составляющую:
V7 = V6
+ V7- 6
потому
из полюса плана скоростей проведена линия V-7',
параллельная звену 3- 7, до пересечения с линией 6' - 7', проведённой из точки
6 параллельно звену 6- 7. На отрезке V-
Т построен треугольник, подобный треугольнику 3-7-8. так определён вектор
скорости точки 8, к которой приложена сила 8.
Без
учёта сопротивления пластов
SМу = SL'-
GН' = О
Откуда
S = (GН)
/ L, кН.
Мощность,
потребная на привод насоса
N = (Qт∙Р)/(η∙η0),Вт,
где
Р - давление в гидросистеме, Па;
Р
= (4S)//(р d2).
Далее
подсчитаем необходимые величины
а'=72,5;
b’=27,03
λ'=114,9·l'=160
Передаточное
отношение механизма:
u=u1·u2
= 1,93
Сила
S в начале подъема (метод
Жуковского):
H=281,43
L=31,57
кН.
Давление
в гидросистеме:
Мощность
потребляемая на привод насоса:
Сила
S в конце подъема (аналитический
метод):
H’=171,34
L’=15,28
Мс
= G·Н' – момент сопротивления
S=Мс/η·u·L’=37,1
кН.
4.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОДОЛЬНОЙ УСТОЙЧИВОСТИ АГРЕГАТА
Устойчивость
навесного агрегата оценивается коэффициентом запаса продольной устойчивости X
который представляет из себя отношение опрокидывающего момента, создаваемого
весом навесного орудия, поднятого в транспортное положение к моменту,
способному вызвать отрыв от земли передних колес трактора, находящегося в
горизонтальном положении.
где
Gм - сила тяжести навесного агрегата;
Gт
- сила тяжести трактора;
а"
- вылет центра тяжести трактора относительно оси задних колес;
b" - вылет центра тяжести
навесной машины относительно оси задних
колес.
Коэффициент запаса
продольной устойчивости равен χ= 0.15.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.
Методическое указание к курсовой работе «Обоснование конструктивных схем и
параметров почвообрабатывающих и посадочных машин» / А.И. Любимов, Р.С.
Рахимов, В.А. Стрижов, А.Ф. Кокорин. Учеб. пос/ ЧГАУ. - Челябинск, 2004. - 40с.
:ил.
2.
Справочник технолога-машиностроителя: Т.1/ Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К.
Мещерякова. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1985.
3.
Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. 5-е изд., перераб. и
доп. - М.: Машиностроение, 1979. -Т.1 - 3.