Проектирование схемы плуга

Введение

Курсовая работа является самостоятельной работой студента и завершает изучение курса по сельскохозяйственным и мелиоративным машинам.

В этой работе по заданному предмету проявляется умение студента применять на практике знания, полученные и усвоенные им в процессе изучения курса сельскохозяйственных машин и некоторых других дисциплин (теоретическая механика, теория машин и механизмов и др.)

В процессе выполнения курсовой работы закрепляются и углубляются эти знания, приобретаются навыки выполнения инженерных расчетов и графических работ, подготавливаются условия для успешной работы над дипломным проектом.

Задание на курсовую работу выдается каждому студенту индивидуально Объем курсовой работы согласно требованиям программы курса «Сельскохозяйственные машины» должен быть равен двум листам формата А1 и 26 страниц рукописного текста расчетно-пояснительной записки Пояснительная записка должна содержать описательную и расчетную часть, а также все расчетные схемы. Оформляется с соблюдением ГОСТа на оформление пояснительной записки, требований ЕСКД и международной системы единиц СИ.

Исходные данные к выполнению курсовой работы

Ширина захвата корпусом, в = 40 см;

Глубина вспашки, а = 30 см;

Удельное сопротивление почвы,  = 55;

Угол постановки лезвия лемеха к стенке борозды,;

Угол постановки груди отвала к стенке борозды, ;

Угол постановки крыла отвала к стенке борозды, ;

Угол постановки лемеха к дну борозды, ;

Удельная масса плуга, q = 170 кг/корпус;

Коэффициент сопротивления качению,  = 0,19;

Марка трактора, ДТ-75М.

1.Проектирование лемешно- отвальной поверхности корпуса плуга

.1 Определение типа лемешно - отвальной поверхности

Тип лемешно-отвальной поверхности определяется по разности углов Dg1и Dg2 определяемые по формулам:

где g₀ - угол наклона лезвия лемеха к стенке борозды, g_min - угол наклонагруди отвала к стенке борозды, g_max - угол наклонакрыла отвала к стенке борозды.

Согласно исходным данным определяем тип поверхности культурный (табл. 1.1 [2])

1.2 Построение профиля борозды

Профиль борозды определяется заданными размерами поперечного сечения пласта, т.е. шириной захвата корпуса плуга b и глубиной вспашки а.

Для построения профиля борозды необходимо наметить точку, соответствующую проекции носка лемеха в поперечно-вертикальной плоскости. От этой точки влево откладываем отрезок равный сумме глубины обработке почвы и ширине захвата корпуса. От полученной точки делаем засечку на штрихпунктирную линию, расположенную от дна борозды на расстоянии а,отрезок b и на базе этого отрезка вычерчиваем контур отваленного пласта.

1.3 Построение поперечно-вертикальной проекции (лобового контура) отвала

Полевой обрез обращен в сторону непаханого поля. Необходимо найти на поперечно-вертикальной проекции положение верхней точки Р обреза и соединить ее линией РВс точкой Вноска лемеха. Высота полевого обреза Н принимается равной ширине захвата корпуса плуга b=40 см. Точка Р отклоняется от вертикали в сторону борозды на величину 5-10 мм, что уменьшает силу трения и износ полевого обреза. На линии дна борозды намечается проекция лезвия лемеха, равная ширине захвата корпуса плюс Db=25 мм с целью обеспечения более полного подрезания пласта и корней растений, т.е. обеспечивается перекрытие лемехов.

Максимальная высота отвала диагонали пласта, т.е.

Наивысшая точка верхнего обреза откладывается на вертикальной линии, проходящей через точку А. На этой линии, от точки А откладываем отрезок Aq=H_max. Точку q соединяем с точкой Р. Хорду Pq делим пополам. В этой точке восстанавливаем перпендикуляр к линии Рq. Точка пересечения перпендикуляра и вертикальной линии является центром, из которого проводится дуга Pq, являющаяся верхним обрезом корпуса плуга.

Вторая часть верхнего обреза дуга qn проводится радиусом окружности, при котором обеспечивается сопряжение с дугой Pq. Для нахождения точки n строится положение отваленного пласта с увеличенной глубиной вспашки на Dа=2.5 см. Точка n берется посередине граниотваленного пласта с увеличенной глубиной пахоты.

Бороздной обрез nKпроводится через точку n параллельно грани отваленного пласта с заданной глубиной пахоты. Такое построение бороздного обреза обеспечивает необходимый зазор между пластом и бороздным обрезом, который исключает задир пласта крылом отвала. Линия стыка лемеха с отвалом и правый обрез лемеха вычерчивается после построения направляющей кривой, для чего на направляющей кривой откладываем ширину лемешной стали (при глубине вспашки более 20 см, она составляет 132 мм) по дуге N’K, точка K расположена над дном борозды на высоте Z_k=66 мм. На лобовой проекции отвала, на высоте Z_k проводим линию KK до пересечения с бороздным обрезом nK. Отрезок KK является линией стыка лемеха с отвалом. Правый конец лезвия лемеха соединим с точкой Kи получим правый обрез лемеха.

1.4 Построение графика изменения угла g

Культурные отвалы характеризуются изменением угла g в виде кривой, представленной на рисунке 1.3а [2], которая описывается уравнением

 (1.2)

При проектировании культурных отвалов определение промежуточных значений угла g выполняем графическим способом. Для этого выбираем масштаб для графика l =1 град/см. Лобовую проекцию делим на 10 частей (лемешную часть делим на 2 равные части, отвальную - на 8 частей). На оси абсцисс откладываем интервалы, как и на лобовой проекции. На оси ординат откладываем, в выбранном масштабе, значения DDgg₁=g₀-g_minи DDgg₂=g_max-g_min. Затем их разбиваем на такое же количество интервалов как и на лобовой проекции. Полученные точки соединяем лучами, исходящими из точки, соответствующую линии КК. Точки пересечения соответствующих лучей и ординат соединяем плавной кривой, которая и является искомой кривой, характеризующей значение углов gg.

1.5 Построение направляющей кривой

проектирование плуг борозда

Направляющая кривая - это кривая, по которой, перемещаясь, образующая описывает поверхность отвала с заданными параметрами. Направляющая кривая лежит в плоскости, перпендикулярной лезвию лемеха и дну борозды и расположена на расстоянии 2/3 длины лезвия лемеха (для культурного отвала) и проходит через пятку лемеха для полувинтового отвала. В качестве направляющей кривой принимается парабола, построенная на дуге окружности радиуса R. Величина радиуса R определяет собой размеры направляющей кривой и рабочей поверхности отвала. Чтобы пласт мог целиком поместиться на отвале и не пересыпаться через его верхний обрез, требуется выбрать радиус Rбольше предельного значения R_min, определяемого по формуле:

(1.3)

где b- ширина захвата корпуса, см;ee - угол постановки лемеха к дну борозды, рад, gg₀ - угол постановки лезвия лемеха к стенке борозды, град.

Максимальное значение радиуса R_max ограничивается требованием, чтобы отваленный пласт не задирался правым обрезом отвала. При этом R_max определяется по формуле:

(1.4)

Угол Qопределяется равенством

(1.5)

где k=b/a- отношение ширины захвата корпуса b к глубине вспашки a.

В нашем случае k=1,33, g₀=42°. Тогда

Максимальное значение радиуса направляющей кривой

При проектировании отвалов плугов общего назначения радиус окружности принимают в пределах:

 (1.6)

Точное значение радиуса R предлагается определить по формуле:

(1.7)

гдеDDee - приращение угла, рад.

Принимаем DDee=5°. Тогда радиус направляющей кривой будет

.

Найденный радиус по формуле (1.7) отвечает условию (1.6).

1.6 Порядок построения направляющей кривой

На линии, представляющей горизонтальную проекцию стенки борозды, намечаем точку В₁, где будет расположен носок лемеха. Из этой точки под углом gg₀ к стенке борозды проводят линию В₁А₁, которая представляет горизонтальную проекцию нулевой образующей поверхности отвала. Спроектировав с лобового контура правый конец А лезвия лемеха на нулевую образующую, получаем горизонтальную проекцию лезвия В₁А₁. Перпендикулярно к линии лезвия В₁А₁ проводим след плоскости NN. Плоскость NN совместим с плоскостью чертежа, где и вычерчивается искомая направляющая кривая. Для этого на продолжении линии А₁В₁ намечаем точку N’. Точка N’ является проекцией лезвия лемеха в плоскости NN. На совмещенной плоскости проводим вертикаль N’Z, которая служит для определения высоты расположения любой точки будущей направляющей кривой над дном борозды. Для обозначения линии дна борозды через точку N’ проводят перпендикуляр к линии N’Z. Положение лемеха в плоскости NN относительно дна борозды определяется углом ee, поэтому из точки N’ проводим линию N’m под заданным углом ee. Чтобы найти положение центра О окружности, на которой должна быть построена направляющая кривая, необходимо из точки N’ восстановить перпендикуляр к линии N’m и от точки N’ отложить отрезок, равный радиусу R, определенному по формуле (1.7). Затем из данной точки радиусом R проводят дугу окружности. Длина дуги может быть ограничена углом 90-ee. Однако для лучшего оборачивания пласта предусматривают увеличенный подгиб крыла отвала на величину DDee, продолжая дугу окружности до точки F. Величина угла DDee принимаем равный 10°°[].

Построение направляющей кривой на дуге N’F производится следующим образом:

От точки N’ откладывают отрезок Sпо линии N’m, равный ширине плоской части лемеха. Величина отрезка S равна при а = 18…25 см S = 5 см; при а= 25...27 см и более S= 6 см[2];;

В точке F проводим касательную к дуге N’Fдо пересечения с линией N’m’; угол Θмежду касательными N’m и Fm равен Θ = 90 + ee - DDee. Отрезки касательных mFи (mN’ - S) делим на произвольное, но равное число частей. Одноименные точки соединяем прямыми 1-1, 2-2 и т. д. Искомая кривая вычерчивается как касательная к этим прямым и представляет собой параболу.

1.7 Построение горизонтальной проекции

Для построения горизонтальной проекции отвала необходимо предварительно определить положение в плане каждой образующей. Это построение выполняется в следующей последовательности:

1. На вертикали N’Z наносим следы образующейся теми же интервалами по высоте, что и на поперечно-вертикальной проекции. Через эти точки проводим перпендикуляры к линии N’Z до пересечения с направляющей кривой. Точки пересечения с направляющей кривой показывают положение образующей на направляющей кривой.

Отыскиваем положение образующих в плане, для чего точки пересечения образующих с направляющей кривой проектируем на след плоскости NN. Через эти точки должны проходить образующие под соответствующими углами gg₀ ,gg₁ ,.gg₂ и т.д. Начальная образующая проходит по линии лезвия лемеха под углом gg₀. Проекции всех других образующих требуется построить. Для этого из точек на линии NN проводят вспомогательные прямые, параллельные стенке борозды, и на этих линиях откладывают отрезки длиной 100 мм. Далее, из полученных точек, перпендикулярно к вертикальным отрезкам, откладываем отрезки равные 100tggg. Через полученные точки и точки на следе направляющей кривой NNпроводим прямые до пересечения с линией стенки борозды, которые будут искомыми образующими на горизонтальной проекции. Построение горизонтального контура отвала выполняется простым переносом с лобовой проекции точек пересечения лобового контура с образующими на соответствующие образующие на горизонтальной проекции.

1.8 Построение продольно-вертикальной проекции

1.9 Построение сечений отвала продольно - и поперечно- вертикальными плоскостями

Сечения отвала продольными и поперечными плоскостями дают возможность судить о степени развития углов aa(в продольно-вертикальной плоскости) и b (в поперечно-вертикальной плоскости), т.е. судить о технологических свойствах отвала. Угол aa в большей степени характеризует степень крошения пласта по мере его подъема по отвалу. Угол b характеризует оборот по мере его перемещения по отвалу. Построение сечений ведут в следующем порядке.

На горизонтальной проекции параллельно стенке борозды проводят следы секущих плоскостей а₁, а₂, а₃ на одинаковом расстоянии друг от друга. Сечения а₁^’, а₂^’, а₃^’на продольно-вертикальной проекции строят по точкам пересечения следа секущих плоскостей а₁, а₂, а₃с образующими на горизонтальной проекции, которая проектируется на соответствующую образующую на продольно-вертикальной проекции. Соединяем точки плавной кривой, которая и характеризует степень изменения угла aa в зависимости от высоты подъема пласта по отвальной поверхности в данном сечении.

На горизонтальной проекции перпендикулярно стенке борозды проводят следы секущих плоскостей в₁, в₂, в₃ на одинаковом расстоянии друг от друга, но так, чтобы эти плоскости равномерно рассекали отвал по всей его длине. Точки пересечения его следа плоскостей с образующими на горизонтальной проекции проектируем на соответствующие образующие на лобовой проекции. Кривая, проведенная через полученные точки на лобовой проекции, характеризует степень изменения угла b в зависимости от высоты подъема пласта по поверхности отвала и его перемещения от груди к крылу отвала.

1.10 Построение шаблонов

При изготовлении шаблонов используются кривые сечений вертикальными плоскостями, перпендикулярными лезвию лемеха. Чтобы получить форму кривой шаблона без искажения, на горизонтальной проекции отвала наносят следы секущих плоскостей А₁, А₂, А₃. На свободном месте листа наносят образующие в таком же количестве и с таким же интервалом между ними, что и на лобовом контуре. Перпендикулярно образующим проводятся линииА₁, А₂, А₃. Кривые шаблонов строятся по точкам пересечения секущей плоскости с образующими. Замерив расстояния по следу секущих плоскостей от лезвия до соответствующей образующей, отложим от вертикальной линии А_i вдоль образующей совмещенной плоскости, получим точки пересечения секущей плоскости с образующим. Соединив полученные точки плавной кривой, получаем истинную кривизну отвальной поверхности в сечении А_i. Данная кривая и является шаблоном этого сечения.

1.11 Построение развертки отвала

Цилиндроидальные отвальные поверхности являются развертывающимися поверхностями на плоскость. Поэтому при проектировании отвала вычерчивается развертка, по которой делается штамп для изготовления заготовок. Развертка отвала вычерчивается на свободном месте листа в виде дополнительной проекции. Для построения выкройки используют две кривые шаблонов (можно использовать и направляющую кривую, поскольку она тоже является шаблоном для сечения NN), расположенные одна от другой на расстоянии не менее чем 100 мм в масштабе чертежа. Чтобы получить истинную высоту отвала, данные кривые выпрямляются в прямые линии, для чего при нанесении образующих откладываются расстояния между образующими по дугам кривых. С достаточной точностью можно принимать за длину дуг длину их хорд. Длина отвала без искажения отражена на горизонтальной проекции. Построение ведется следующим образом.

Проводятся следы плоскостей NNи А₂. Проводим горизонтальную линию, перпендикулярную следу секущих плоскостей NNи А₂, которая будет характеризовать лезвие лемеха. На линии NN от горизонтальной линии откладываем отрезки равные расстоянию между образующими, взятых с направляющей кривой. Аналогично откладываем расстояние между образующими на следе плоскости А₂, взятых с кривой шаблона А₂. Через полученные одноименные точки на следе NN и А₂ проводим образующие. Каждая образующая пройдет под своим углом к горизонту, следовательно, они будут не параллельны между собой.

После нанесения образующих строится развертка (выкройка). Для этого замеряется расстояние от следа плоскости NN и А₂ по каждой образующей на горизонтальной проекции до контура отвала и откладывается на соответствующей образующей развертки. Полученные точки соединяются плавной кривой, которая очертит контур развернутой поверхности отвала, иначе говоря, получим выкройку отвала.

2. Проектирование схемы плуга

.1 Определение числа корпусов

Исходные данные

Удельная металлоемкость плуга, q = 170

Коэффициент сопротивления протаскиванию, f = 0.5

Коэффициент удельного сопротивление почвы, к = 65

Глубина вспашки, a = 0.30

Ширина захвата одного корпуса, b = 0.40

Продолжительность смены, Т = 7

Коэффициент использования рабочего

времени смены, t = 0.85

Трактор ДТ-75M

Передача км/ч Тяговое усилие кН Произв. агр. га/см

15.30 34.70         5.12

.91 30.60     5.04

.58 27.00     4.95

.31 23.80     4.85

.16 20.30     4.61

.05 17.90     4.51

711.18 13.50       4.20

Число корпусов плуга определяется по формуле

(2.1)

где Р_тяг - тяговое усилие на крюке трактора, кН,q - удельная масса плуга, т/корпус,f -коэффициент сопротивления протаскиванию плуга по открытой борозде, (f=0,4-0,6),К - удельное сопротивление почвы, кН/м²,а - глубина вспашки, м,b - ширина захвата корпуса, м.

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

 (2.2)

где v - рабочая скорость агрегата, км/ч,Т - продолжительность смены, принимаем Т=7 часам,t - коэффициент использования времени смены, принимаем t=0,85.

Расчет по формуле (2.2) выполняем на программируемой ЭВМ. Результаты расчета приведены в пояснительной записке.

К расчету принимается число корпусов, при котором получается максимальная производительность агрегата. Первая передача не принимается за рабочую. На нее можно переходить только для преодоления временно возросшего тягового сопротивления плуга по какой-либо причине. Выбираем 2-ю передачу. Тогда число корпусов будет

Принимаем число корпусов равное 3.

2.2 Проектирование схемы навесного плуга

Построение схемы плуга начинается с проектирования схемы механизма навески трактора по размерам звеньев и координат их кинематических пар, приведенных в табл. 2.1 [2].

Вначале вычерчивается схема трактора на вертикальной и горизонтальной проекциях с точным нанесением его навесного механизма. Проектирование навесного плуга к данному трактору начинается с построения горизонтальной проекции.

Для размещения корпусов наносятся параллельные линии на расстоянии b (ширина захвата одного корпуса) друг от друга в выбранном масштабе. Число линий должно быть на одну больше числа корпусов. Первая линия проводится на расстоянии В=200…250 мм правой кромки правой гусеницы трактора во избежание осыпания стенки борозды. На второй линии намечается точка расположения носка лемеха первого корпуса на расстоянии 600 мм от проекции колеса с тем, чтобы не было зацепления за них носком лемеха предплужника при переводе в транспортное положение, установленного на расстоянии 250...300 мм от носка лемеха основного корпуса. Положение носков в остальных корпусах определяем графически. Проводят линию лезвия лемеха первого корпуса под углом g₀к стенке борозды, восстанавливают перпендикуляр. Затем под углом трения j проводится прямая, пересечение которой дает точки расположения носков лемехов остальных корпусов. Из всех полученных точек проводятся линии лезвий длиной, обеспечивающей перекрытие DDb=25 мм.

Длина полевой доски определяется графическим способом из условия, что сила R сопротивления пласта должна иметь опору в виде полевой доски и, чтобы не было момента, должна проходить через ее конец. Обычно принимают, что сила R приложена в середине длины лезвия у корпусов с культурной отвальной поверхностью и на расстоянии 2/3 длины лезвия у корпусов с полувинтовой отвальной поверхностью. Поэтому, проведя линию параллельно линии, соединяющие носки лемехов первого и последнего корпусов, получаем концы полевых досок всех корпусов. Определив расположение корпусов, длину лезвия лемехов и длину полевых досок, на горизонтальной проекции наносят предплужники. Ширина их захвата равна 2/3b, вынос по ходу составляет 250... 300 мм, в сторону непаханого поля предплужники выносят на 5...10 мм относительно полевых обрезов основных корпусов. После проектирования рабочих органов оформляется рама.

Осевая линия главной балки проводится через середины полевых досок. Положение поперечной балки определяется на основе размещения нижних тяг механизма навески трактора, расстояния между центрами шаровых втулок нижних тяг (принимаем 900 мм) и вылета пальцев кронштейнов (220-240 мм). Далее оформляется на схеме продольная балка.

Диаметр колеса можно принять 500 мм, а ширину обода колеса b₁ определяют в зависимости от величины приходящейся на него нагрузки и условий перекатывания по формуле:

 (2.3)

где G_п- вес плуга, Н; К₁- допустимая нагрузка на почву, приходящаяся на 1 см обода колеса, Н; R_z- вертикальная составляющая давления пласта на корпуса плуга, Н.

Вес плуга равен

где q - удельная масса плуга, кг/корпус; n-число корпусов.

Н.

Вертикальная составляющая давления пласта на корпуса плуга

где К - удельное сопротивление почвы, Н/м²; а и в- соответственно глубина вспашки и ширина захвата корпуса.

Н.

Значение коэффициента К₁ по жнивью, парам, лугу принимаем равной 450 Н на 1 см ширины обода колеса[].

Ширина обода колеса

см.

Вычерчивание схемы плуга на вертикальной проекции начинается с нанесения линии поверхности поля, линии дна борозды хода предплужников, линии дна борозды хода основных корпусов. Осевая линия рамы проводится на расстоянии Н от дна борозды равном

 (2.6)

где h- высота стойки корпуса (h=600 мм); h₁ - высота грядилей, равная 70 мм; h₂ - высота вертикальной полки главной балки, см.

Для проектируемого плуга главную балку принимаем сечением 120 ґґ120 мм.

мм

Спроектировав носки лемехов и концы полевых досок с горизонтальной проекции на дно борозды, оформляется полевой обрез и стойка корпуса на вертикальной проекции. Спроектировав носки лемехов предплужников, оформляются аналогично и предплужники на вертикальной проекции. Точка С крепления нижних тяг должна располагаться на высоте 600 мм от плоскости лемехов. Поэтому, проведя горизонтальную линию на данной высоте, с горизонтальной проекции на нее сносятся точки крепления нижних тяг. Полученная точка С соединяется с точкой О крепления нижних тяг на тракторе, построенной по координатам табл. 2.1. На тяге ОС отмечается точка Н крепления раскосов. Точка D крепления верхней тяги должна располагаться на вертикали, проходящей через точку С. Высота стойки СD должна находится в пределах 900...950 мм. Соединив полученную точку D с точкой N, получаем размер верхней тяги ND, который должен быть в пределах размеров, приведенных в табл. 2.1. Наметив точки Mи K, вычерчивается гидроцилиндр О₂М, силовой рычаг NK и раскос КН. На схеме отмечается положение точки 1центр тяжести плуга.

На данном листе графической части выполняется кинематическое и динамическое исследование пахотного агрегата.

2.3 Кинематика механизма навески при переводе плугов в транспортное положение

.3.1 Определение положений звеньев и точек механизма навески плуга при переводе в транспортное положение

Определение положений звеньев механизма ведется последовательно. В начале вычерчиваются траектории движения точек М,К,Dрадиусами NM,NKи ND из точки N, а затем точек Н, Срадиусами ОН и ОС из точки О. Полученные дуги окружностей представляют собой геометрическое место данных точек для любого отрезка времени t.

При определении максимальной высоты подъема плуга по известным параметрам гидроцилиндра определяется точкаM’ на дуге ММ’ которая дает возможность найти положение всех остальных точек К¢, Н¢, С¢,D¢ методом засечек на соответствующих траекториях их движения - дугах КК¢,НН¢,СС¢,DD¢.После определения положения звена С¢D¢в транспортном положении на нем строится плуг. Координаты отдельных точек плуга находятся методом засечек и введения дополнительных вспомогательных линий.

2.3.2 Определение скоростей движения звеньев механизма навески плуга

Определение скоростей движения звеньев механизма навески плуга производится для начала и для конца его подъема в транспортное положение.

Вначале строится план скоростей для рабочего положения плуга с полюсом в точке Р. Скорость подъема зависит от размеров гидроцилиндра и производительности масляного насоса. Скорость движения поршня определяется по формуле:

 (2.7)

где Q_н - производительность насоса гидросистемы, л/мин; d - диаметр поршня гидроцилиндра, м.

м/c

Абсолютная скорость точки М определяется по формуле

 (2.8)

где a - угол между штоком гидроцилиндра и рычагом NM.

Скорость точки М

- в начале подъема  м/с;

в конце подъема  м/с.

Угол a измеряется на схеме механизма навески. Для удобства построения и определения усилия на штоке гидроцилиндра при переводе плуга в транспортное положение по теореме Н.Е. Жуковского о жестком рычаге целесообразно принять при построении планов скоростей следующую методику:

.Строим повернутый на 90 градусов план скоростей (по часовой стрелке).

.Масштаб плана скоростей принимаем таким, чтобы вектор скорости первой определяемой точки (точки М) был равен длине данного звена (звено NM)

в начале подъема ;

в конце подъема ;

Из полюса Р откладывается вектор Рm параллельно звену NM. Скорость т. К определяется на основе теоремы подобия планов скоростей, согласно которой треугольник, построенный на плане механизма, подобен треугольнику, построенному на плане скоростей. Соединив точки М и К на плане механизма, получаем треугольник NMK. Из полюса Р проводится прямая параллельно стороне МК. Точка пересечения К отмечает конец вектора РК, скорости точки К.

Так как известно направление относительной скорости v_нк и скорости v_н, то из точки К проводится прямая параллельно звену КН, а из полюса Р- параллельно звену ОН. Полученная точка h при пересечении прямых отмечает конец вектора скорости v_н, выраженной отрезком Рh.

Т.к. точка Н располагается на звене ОС, то на плане скоростей вектор cкорости точки С выражается отрезком РС. Для определения скорости точки D из конца вектора проводится прямая параллельно звену CD, а из полюса Р проводится прямая параллельно звену ND. Полученная точка пересечения a отмечает конец вектора скорости точки D. Точка 1 (центр тяжести плуга) принадлежит звену CD. Поэтому для определения ее скорости воспользуемся теоремой подобия скоростей. На плане механизма строится треугольник CD1, à на плане скоростей, на отрезке Cd строится треугольник Cd1 подобный треугольнику CD1. Скорость точки 1 выражается отрезком Р1.

Аналогично строится план скоростей с полюсом в точке Р' для полного транспортного положения и если требуется, для любого промежуточного положения. Определив скорость движения звеньев механизма навески и центра тяжести плуга1, можно определить усилие, которое должен развивать гидроцилиндр при переводе плуга в транспортное положение на основе теоремы Н.Е. Жуковского о жестком рычаге. Учитывая, что работа в единицу времени выражается произведением силы на скорость, то для определения силы на штоке гидроцилиндра необходимо определить скорости движения точек Ми 1. Построив повернутый на 90 градусов план скоростей, к концу вектора скорости точки М прикладывается искомая сила Q_ш, направленная штоку ON гидроцилиндра, а к концу вектора скорости точки 1прикладывается известная сила тяжести G_п плуга. Относительно полюса Р составляется уравнение моментов (это есть уравнение работ сил Q_ши G_п, ибо плечами их являются векторы скорости), из которого определяется Q_шпо формуле:

 (2.9)

При определении силы Q_ш для начала подъема учитывается не только масса плуга, но и давление пласта. При этом сила тяжести плуга G_п умножается на коэффициент К = 1,5...2,0. В конце подъема принимается к расчету только сила G_п тяжести плуга.

Усилие на штоке гидроцилиндра

в начале подъема Н.

в конце подъема Н.

Имея силу Q_ш, можно подобрать новый гидроцилиндр в случае, если имеющийся на тракторе гидроцилиндр не развивает нужного для подъема усилия. Расчет производят по формуле:

 (2.10)

где D-диаметр поршня гидроцилиндра, мм;q - давление масла в гидросистеме, создаваемое насосом, мПа.

Н.

Усилие развиваемое гидроцилиндром, установленном на тракторе, достаточно для перевода плуга в транспортное положение.

2.4 Определение сил, действующих на навесной плуг во время работы

На навесной плуг во время работы действуют следующие силы:

·   в продольно - вертикальной плоскости: сила тяжести G_п, реакция почвы на рабочие поверхности корпусов R_xz, сила трения полевых досок о стенки борозд F_x, реакция почвы на опорное колесо R_k и сила тяги R₃.

·   в горизонтальной плоскости: реакция почвы на рабочие поверхности корпусов R_xy, реакция почвы на опорное колесо R_kx, реакция стенок борозд на полевые доски R_б и сила тяги R₅.

Для определения реакции почвы на рабочие поверхности корпусов R_xz и R_xy рассчитывают тяговое сопротивление плуга по формуле

 (2.11)

где К- удельное сопротивление почвы, кH/м²;а - глубина пахоты, м; В- ширина захвата плуга, м.

кН.

Вертикальная составляющая сила R_z равна

кН.

Боковая составляющая R_y равна:

кН.

Направления действия сил R_xz и R_xy находят по следующим зависимостям:

Реакцию почвы на рабочие поверхности корпусов рассчитывают по формулам:

кН,

кН.

Сила трения полевых досок о стенки борозд зависит от боковой составляющей силы сопротивления корпуса R_y и коэффициента трения f:

кН.

Реакцию R_к на опорное колесо плуга, реакция стенок борозд на полевые доски R_б и сила тяги F_xz и F_xy определяем графическим способом.

Определяем точки приложения всех сил:

Точка 1 - точка приложения силы тяжести плуга G_п. Ее координаты соответствуют координатам центра масс плуга.

Точка 2- точка приложения реакции почвы на рабочие поверхности корпусов. Реакция почвы прикладывается к среднему корпусу на расстоянии 0,5а от дна борозды.

Точка 3 - точка приложения реакции R_б стенки борозды на полевые доски. Сила R_б приложена к концу полевой доски среднего корпуса под углом трения jк нормали.

Точка 4 - точка приложения реакции R_к на опорное колесо, отклоненной от нормали на угол m¢=arctgmи проходящей через центр колеса. Точка 4 расположена на ободе колеса.

К выбранным точкам 1, 2, 3, 4 прикладываются все найденные аналитическим путем силы и силы R_к и R_б. Отдельно для вертикальной и горизонтальной проекции схемы пахотного агрегата строятся силовые многоугольники.

В выбранном масштабе из точки О_в(на свободном месте листа) проводят вектор силы G_п, из его конца - вектор силы R_xz. Соединяя начало вектора G_пс концом вектора R_xz, получают значение и направление равнодействующей этих сил R₁. На схеме плуга через точку 5 пересечения линий действия сил G_пи R_xz проводят прямую параллельную силе R₁ до пересечения ее с направлением силы F_x в точке 6.

На многоугольнике сил из конца вектора R₁ откладывают вектор силы F_x. Их сложение дает равнодействующую R₂.

На схеме плуга через точку 6 проводят линию, параллельную силе R₂, до пересечения ее с линией действия силы R_к в точке 7. Точка 7 - это точка приложения равнодействующей все сил сопротивления плуга: G_п, R_xz, R_б и R_к. Она уравновешивается силой тяги F_xz, которая проходит через точку 7 и мгновенный центр вращения плуга p. Соединив точки 7 и p прямой, получим линию действия сил R₃ и F_xz.

Значения силR_к и F_xz определяют по многоугольнику сил. Для этого, из конца вектора R₂проводят прямую, параллельную линии действия силыR_к, а из начала вектора Gп - прямую, параллельную линии p- 7. Точка их пересечения даст отрезки, которые в принятом масштабе определяют силы R_к и F_xz.

Если нужно найти усилия в звеньях механизма навески трактора (Р_в и Р_н), то их получают разложением силы F_xz по направлениям NДи ОС.

Для горизонтальной проекции полюс силового многоугольника выбирается в точке Ог. Из полюса в принятом масштабе откладывают вектор силы R_xy и суммируют с силой R_кx, определяемой по формуле:

 .

На схеме плуга из точки 8 R_xy и R_кx, параллельно их равнодействующей R₄, проводят прямую до пересечения с линией действия силы R_б в точке 9. Точку 9 соединяют с точкой О’, определяя таким образом линию действия силы тяги F_xy. В многоугольнике сил через начало и конец силы R₄ проводят линии, параллельные направлениям О’- 9 и R_б на схеме плуга. Точка их пересечения определит значения сил R_б и F_кx. Разложив силу F_кx по направлениям О’Д’, О’Сп и О’С_л получим усилия Рв, Р_нлиР_нп в звеньях механизма навески.

После построения силовых многоугольников проверяем условие.

Проекции силF_xzи F_xy на ось Х должны быть равны. В противном случае следует сделать корректировку за счет силы F_x . В нашем случае проекции сил F_xzи F_xy равны.

Подготовка плуга к работе

Подготовка плуга к работе заключается в следующем:

. Подготовка трактора к работе.

. Предварительная настройка плуга на заданную глубину вспашки.

. Оценка технического состояния плугов производится на специально подготовленной площадке (на регулировочной площадке). При этом тщательно проверяется состояние лемешно-отвальной поверхности основных корпусов и предплужников, дискового ножа, механизмов навески, опорных колес и т. д.

С целью получения необходимого качества вспашки и снижения энергетических затрат на выполнение работы, плуг должен быть укомплектован корпусами одного типа и соответствующими предплужниками. Плуг также должен быть оборудован дисковым ножом, прицепом для борон или катков, а его рабочие органы должны удовлетворять следующим основным требованиям:

- лезвия всех лемехов должны иметь толщину не более 1 мм при угле заточки 25.. .40°, а ширина фаски -5...7 мм, что проверяется шаблонами;

- все головки болтов на корпусах, предплужниках и полевых досках должны быть заподлицо или утопать не более чем на 1 мм; допускается местная зачистка головок болтов;

- допустимая величина зазора в стыке лемеха с отвалом для корпусов захватом 30...35 см -не более 1 мм. Выступания отвала или накладной груди над лемехом не допускается, а выступание лемеха над отвалом не должно превышать 2 мм;

- с полевой стороны лемех и отвал должны находиться на одной линии. Выступание лемеха за отвал допускается до 5 мм; со стороны борозды допустимо выступание кромки лемеха относительно кромки отвала в месте стыка до 10 мм;

- стойка корпуса не должна выступать в сторону поля за полевой обрез отвала и лемеха. Зазор между лемехом и стойкой допускается не более 3 мм, а между отвалом и стойкой -6 мм;

- полевой обрез предплужника должен совпадать с полевым обрезом основного корпуса или выступать в сторону поля на 10...20 мм;

- полевые доски должны быть равными. Непригодной к работе считается полевая доска, имеющая толщину 4...5 мм и ширину заднего конца -30...40 мм. Задний конец полевой доски должен находиться в одной плоскости с полевым обрезом лемеха. Допустимая величина отклонения в сторону поля не более 5 мм;

- диск ножа должен свободно вращаться при осевом люфте не более 2 мм, а толщина лезвия диска составлять не более 0,4 мм и радиальное биение его не более 3 мм;

- лезвие лемеха должно быть параллельно поверхности установочной площадки и возвышение заднего конца его допускается до 10 мм;

- носки лемехов всех корпусов должны размещаться на одной линии, соединяющей носки первого и последнего лемехов. Отклонение носков отдельных лемехов не должно превышать 5 мм.

Предплужники на плуге следует установить так, чтобы расстояние между их носками и носками лемехов основных корпусов по ходу плуга равнялось 250...300 мм, а глубина хода- 80...120 мм независимо от глубины обработки основными корпусами.

Дисковый нож устанавливается так, чтобы центр его находился над носком предплужника или несколько впереди, режущая кромка ножа на 20...30 мм ниже носка лемеха предплужника, а плоскость его вращения - параллельна ходу плуга и отстоит от полевого обреза предплужника в сторону поля на 10...15 мм. Ограничитель поворота вилки ножа должен обеспечить возможность для отклонения диска вправо и влево по ходу движения при встрече с препятствиями.

При установке плуга на регулировочной площадке трапецеидальные лемеха всех корпусов должны полностью опираться на поверхность площадки лезвиями, а долотообразные -носками и пятками. Причем пятки лемехов и лезвия отдельных корпусов могут быть приподняты над площадкой в пределах до 10 мм. Превышение этой величины будет свидетельствовать о деформации рамы плуга.

. Подготовка трактора к работе заключается в следующем. Механизм навески трактора следует устанавливать по двухточечной схеме. Передние концы нижних продольных тяг и шарнир верхней тяги нужно располагать в одной плоскости. Механизм навески необходимо сместить вправо от продольной оси трактора на 60 мм. Длину левого раскоса установить на величину 700 мм. Регулировка длины ограничительных цепей механизмов навески тракторов класса тяги 3 осуществляется в транспортном положении так, чтобы перемещение задних концов нижних продольных тяг при раскачивании плуга составило не более 20 мм. При этом добиваются, чтобы передний брус рамы плуга располагался параллельно заднему мосту трактора.

Перед навешиванием плуга на трактор вынимают фиксирующие пальцы из профильных тяг механизма навески, а затем навешивают плуг на трактор и фиксируют продольные тяги. Плуг устанавливают на ровную горизонтальную площадку и с помощью верхней тяги и вертикального правого раскоса добиваются горизонтального положения рамы.

3. Предварительная настройка плуга на заданную глубину вспашки выполняется на регулировочной площадке. Для этого обеими гусеницами трактора наезжают на специальные подкладки, толщина которых на 20...30 мм меньше заданной глубины обработки. Брус такой же толщины подкладывают под опорное колесо плуга. Винтовым механизмом подводят колесо к брусу.

Изменением длины правого раскоса и центральной тяги механизма навески трактора выравнивают раму плуга до горизонтального положения. При этом носки лемеха всех корпусов одновременно должны касаться опорной поверхности.

Список литературы

. Лурье А.Б., Еникеев В.Г., Теплинский И.З. Курсовое и дипломное проектирование по сельскохозяйственным машинам. - Л.: Агропромиздат, 1991. - 224с.

. Измайлов В.А., Бахтин А.А. Проектирование схемы навесного плуга: Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Сельскохозяйственные машины». - Йошкар-Ола: МарГТУ, 2002.-44 с.

.Кленин Н.И., Сакун В.А. Сельскохозяйственные и мелиоративные машины. - М.: Колос, 1980.-671с.

.Сельскохозяйственные и мелиоративные машины/ Г.Е.Листопад, Г.К.Демидов, Б.Д.Зонов и др., Под общ. ред. Г.Е.Листопада. - М.: Агропромиздат, 1986.-688с.

1.