Проектирование схемы навесного плуга

Оглавление Исходные данные к выполнению курсовой работы Введение

1. Проектирование лемешно-отвальной поверхности корпуса плуга

1.1 Типы лемешно-отвальных поверхностей

1.2 Построение профиля борозды

1.3 Построение поперечно-вертикальной проекции отвала

1.4 Построение графика изменения угла г

1.5 Построение направляющей кривой

1.6 Построение горизонтальной проекции.

1.7 Построение продольно-вертикальной проекции

1.8 Построение сечений отвала продольно — и поперечно;

вертикальными плоскостями.

1.9 Построение шаблонов

1.10 Построение развертки отвала (выкройки)

2. Проектирование схемы плуга

2.1 Определение числа корпусов

2.2 Проектирование схемы навесного плуга

2.3 Кинематика механизма навески при переводе плугов в транспортное положение

2.3.1 Кинематика механизма навески плуга

2.3.2 Определение скоростей движения звеньев механизм навески плуга

2.4 Определение сил, действующих на навесной плуг во время работы

3. Подготовка плуга к работе

3.1 Подготовка трактора к работе и навешивание плуга

3.2 Предварительная настройка плуга на заданную глубину Список литературы

Исходные данные к выполнению курсовой работы Ширина захвата корпусом, в = 40 см;

Глубина вспашки, а = 25 см;

Удельное сопротивление почвы, = 60 ;

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 = 175 кг/корпус;

Коэффициент сопротивления качению, = 0,18;

Марка трактора, ДТ-75М.

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 20−30 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.

плуг отвал навеска кинематика

1. Проектирование лемешно-отвальной поверхности корпуса плуга

1.1 Типы лемешно-отвальных поверхностей В зависимости от назначения плуга лемешно-отвальная поверхность может быть: цилиндрической, культурной, полувинтовой, винтовой.

Цилиндрическая поверхность образуется движением образующей прямой, параллельно дну борозды по направляющей кривой, расположенной в плоскости, перпендикулярной дну борозды и лезвию лемеха. В качестве направляющей кривой принимается дуга окружности радиуса R. При этом угол постановки образующей к стенке борозды остается неизменным, т. е. .

г₀= г_min=г_max

Цилиндроидальные поверхности (культурная и полувинтовая) образуются движением образующей прямой по направляющей кривой, расположенной в плоскости, перпендикулярной дну борозды и лезвию лемеха и расположенной от носка лемеха на расстоянии 2/3 длины лезвия лемеха для культурного отвала и проходит через пятку лемеха для полувинтового отвала. В качестве направляющей кривой принимается парабола. При этом угол постановки образующей прямой к стенке борозды изменяется по высоте с закономерностью.

г_min < г₀ < г_max

Принимаем тип отвала полувинтовой.

1.2 Построение профиля борозды Профиль борозды определяется заданными размерами поперечного сечения пласта, т. е. шириной захвата корпуса плуга b и глубиной вспашки а. Следует помнить, что минимальная устойчивость пласта возможна при К=b/а=1,27 (К=40/25=1,6), на практике эта величина принимается равной 1,4−1,5 (для культурных и полувинтовых отвалов).

Для построения профиля борозды необходимо проделать следующее: отступив от верхней части листа на расстояние, провести горизонтальную линию, приняв ее за основание линии дна борозды, наметив точку В (рис.1), соответствующую проекции носка лемеха в поперечно-вертикальной плоскости. С вершиной в точке В вычерчиваем пласт ABCD заданных размеров. Отрезанный пласт лезвием лемеха по линии АВ и полевым обрезом по линии ВС поднимается по отвалу и устанавливается в вертикальное положение, поворачиваясь вокруг ребра А. При дальнейшем перемещении по поверхности отвала пласт крылом отвала поворачивается вокруг ребра D' и укладывается под углом д к горизонту. Точка С₂ располагается на линии поверхности поля. Профиль борозды очерчивается ломаной линией С₂В₂А₁D₁ BС.

1.3 Построение поперечно-вертикальной проекции отвала Полевой обрез обращен в сторону непаханого поля. Необходимо найти на поперечно-вертикальной проекции положение верхней точки Р обреза и соединить ее линией РВ с точкой В носка лемеха (рис. 1). Высота полевого обреза H принимается равной ширине захвата корпуса плута b. Точка Р отклоняется от вертикали в сторону борозды на величину 5−10 мм, что уменьшает силу трения и износ полевого обреза, особенно при работе с дисковыми ножами. На линии дна борозды намечается проекция лезвия лемеха, равная ширине захвата корпуса плюс? b=20−25 мм с целью обеспечения более полного подрезания пласта и корней растений, т. е. обеспечивается перекрытие лемехов.

Максимальная высота отвала определяется траекторией движения точки С пласта при ею повороте и равна 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 точке q' восстанавливаем перпендикуляр к линии Pq. Точка пересечения О перпендикуляра и вертикальной линии является центром, из которого радиусом ОР проводится дуга Pq, которая и является 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 Да=2,5 см. Точка n берется посередине грани отваленного пласта с увеличенной глубиной пахоты. Бороздной обрез nК проводится через точку n параллельно грани ВА отваленного пласта с заданной глубиной пахоты. Такое построение бороздного обреза обеспечивает необходимый зазор между пластом и бороздным обрезом, который исключает задир пласта крылом отвала. Отрезок КК является линией стыка лемеха с отвалом. Правый конец лезвия лемеха соединим с точкой К и получим правый обрез лемеха.

1.4 Построение графика изменения угла г Для задернелых, залежных и целинных почв применяются полувинтовые отвалы, обладающие хорошими оборачивающими способностями, но недостаточным рыхлением. Как правило, после вспашки полувинтовыми и винтовыми отвалами проводится поверхностная обработка дисковыми орудиями с целью разделки пласта.

Отличия в форме поверхности культурных и полувинтовых отвалов, обусловленные особенностями технологии вспашки, находят наиболее полное отражение в характере и величине изменения угла г наклона образующей цилиндроида к стенке борозды в зависимости от высоты ее расположения.

При проектировании полувинтовых отвалов определение промежуточных значений угла г можно выполнить графическим способом. Дня этого нужно выбрать наиболее удобный масштаб для углов г (принимаем 1град/1см).

Определив и (2⁰ и 11⁰), по оси абсцисс откладываем интервалы, как и на лобовой проекции. На оси ординат откладываем, в выбранном масштабе, значения и и. Затем их разбиваем на такое же количество интервалов, сколько интервалов от Z₀ до Z_l, и от Z_l до Z_max. Одноименные точки соединяем лучами, исходящими из точки Z_l (pиc. 1). Точки пересечения соответствующих лучей и ординат соединяем плавной кривой, которая и является искомой кривой, характеризующей значение углов г.

1.5 Построение направляющей кривой 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 R больше предельного значения R_min, определяемого по формуле:

где: b — ширина захвата корпуса, см;

Э — угон постановки лемеха к дну борозды, рад;

г₀ — 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:

Точное значение радиуса R предлагается определить по формуле:

где: а — глубина вспашки, см;

b — ширина захвата корпуса, см;

Э — угол постановки лемеха к дну борозды, град;

ДЭ — приращение угла. рад.

Найденный радиус должен отвечать условию R_minmax (41.6<42.07<49.95).

Порядок построения направляющей кривой.

На линии XX, представляющей горизонтальную проекцию стенки борозды, намечаем точку В_l, где будет расположен носок лемеха Из этой точки под углом г₀ к стенке борозды проводят линию В_lA_l, которая представляет горизонтальную проекцию нулевой образующей поверхности отвала Спроектировав с лобового контура правый конец, А лезвия лемеха на нулевую образующую, получаем горизонтальную проекцию лезвия В_lА_l Перпендикулярно к линии лезвия В_lА_l проводим след плоскоcти NN. Плоскость NN совместим с плоскостью чертежа, где и вычерчивается искомая направляющая кривая. Длина дуги может быть ограничена углом 90-Э, для чего из точки О к линии N’Z восстанавливаем перпендикуляр до пересечения с дугой окружности. Однако для лучшего оборачивания пласта предусматривают увеличенный подгиб крыла отвала на величину ДЭ, продолжая дугу окружности до точки F. Величина угла ДЭ принимается в пределах 8… 10° для полувинтовых (принимаем ДЭ=10⁰).

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

1. От точки N' откладывают отрезок S по линии N’m, равный ширине плоской части лемеха. Величина отрезка S зависит от глубины пахоты, а и 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’F до пересечения с линией N’m'; угол И между касательными N’m и Fm равен И=90⁰+Э-ДЭ=90⁰+24⁰-10⁰=104⁰ (что соответствует И_черт.=104⁰). Отрезки касательных mF и (nN'-S) делим на произвольное, но равное число частей и нумеруем в последовательности укачанной на рис. 1. Одноименные точки соединяем прямыми 1−1, 2−2 я т. д. Искомая кривая вычерчивается как касательная к этим прямым и представляет собой параболу.

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

На вертикали N’Z (рис. 1) наносим следы образующей 1,2 и т. д. с теми же интервалами по высоте, что и на поперечно-вертикальной проекции. Через точки 1,2 и т. д. 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 плосковующими углами г₀, г₁, г₂ и т. д. Начальная образующая О-О проходит по линии лезвия лемеха под углом г₀. Проекции всех других образующих требуется построить. Для этого из точки 1,2 и т. д. проводят вспомогательные прямые /-/', 2−2' и т. д. параллельные стенке борозды и от точек 1,2 и т. д. на этих линиях откладывают отрезки длиной по 100 мм. Построение горизонтального контура отвала выполняется простым переносом с лобовой проекции точек пересечения лобового контура с образующими на соответствующие образующие на горизонтальной проекции.

1.7 Построение продольно-вертикальной проекции За основание продольно-вертикальной проекции принимается линия стенки борозды. При этом проекция носка лемеха на горизонтальной проекции совмещается с таковой в продольно-вертикальной плоскости. Далее параллельно линии стенки борозды наносят проекции образующих, расположенных с тем же интервалом, что и на лобовой проекции. Нанеся проекции образующих, проектируем на них точки пересечения контура отвала на горизонтальной проекции с образующими на соответствующую образующую на продольно-вертикальной проекции. Полученные точки соединяем плавной кривой, которая отчертит контур лемешно-отвальной поверхности на продольно-вертикальной плоскости (рис. 1).

1.8 Построение сечений отвала продольно — и поперечно-вертикальными плоскостями Сечения отвала продольными и поперечными плоскостями дают возможность судить о степени развития углов б (в продольно-вертикальной плоскости) и в (в поперечно-вертикальной плоскости), т. е. судить о технологических свойствах отвала. Угол б в большей степени характеризует степень крошения пласта по мере его подъема по отвалу. Угол в характеризует оборот по мере его перемещения по отвалу. Построение сечений ведут в следующем порядке (рис 1).

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, а₃ с образующими на горизонтальной проекции, которая проектируется на соответствующую образующую на продольно-вертикальной проекции. Соединяем точки плавной кривой, которая и характеризует степень изменения угла б 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 в в зависимости от высоты подъема пласта по поверхности отвала и его перемещения от груди к крылу отвала.

1.9 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 и т. д. (рис. 1) через равные промежутки (примерно через 50мм). 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 линии А₁, А₂, А₃. При этом расстояние между линиями можно принимать меньше, чем расстояние между следами секущих плоскостей на горизонтальной проекции. Кривые шаблонов строятся по точкам пересечения секущей плоскости с образующими. Точка О располагается на лезвии лемеха, поэтому она отмечается на пересечении образующей ОС с линией А₁. Для нахождения точки 1 необходимо совместить секущую плоскость с горизонтальной плоскостью, т. е. следует ее повернуть вокруг следа NN. Образующая 1 отражает истинную высоту ее над дном борозды, а истинное значение от лезвия лемеха можно получить на горизонтальной проекции. Следовательно, замерив расстояние по следу А₁, от лезвия до первой образующей и отложив от линии А₁ вдоль первой образующей совмещенной плоскости, получим точку 1. Чтобы найти точку 2, замеряется расстояние от лезвия лемеха на горизонтальной проекции до второй образующей и откладывается от линии А₂, вдоль второй образующей. Аналогично отыскиваются точки на всех последующих образующих. Соединив полученные точки плавной кривой, получаем истинную кривизну отвальной поверхности в сечении А₁. Данная кривая и является шаблоном этого сечения. Аналогично строятся кривые шаблонов в сечениях А₂ и А₃ и т. д.

При изготовлении отвалов шаблоны применяются для контроля формы отвальной поверхности. Кроме того, по шаблонам изготовляются штампы.

1.10 Построение развертки отвала (выкройки) 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 ведётся следующим образом:

Проводится след плоскости NN и А₁ (рис.1). Учитывая, что максимальная высота отвала будет примерно равна длине направляющей кривой, проводим горизонтальную линию, перпендикулярную следу секущих плоскостей NN и А₁, 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 А₁, взятых с кривой шаблона А₁. Через полученные одноименные точки на следе NN и А₁, 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 А₁, до 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 Результаты расчёта сменной производительности пахотного агрегата на программируемой ЭВМ для трактора ДТ-75М.

Исходные данные:

Удельная масса плуга, g = 175 кг/корпус;

Коэффициент сопротивления протаскиванию, f = 0,5;

Коэффициент удельного сопротивления почвы, к = 60 кН/м²;

Ширина захвата корпусом, в = 40 см;

Глубина вспашки, а = 25 см;

Продолжительность смены, Т = 7 часов;

Коэффициент использования рабочего времени смены, t = 0,85;

Марка трактора, ДТ-75М.

Таблица 1.

2.1 Определение числа корпусов Определим число корпусов на второй передаче по формуле: (2.7) [1]

; (2.1)

Где Р_мах — максимальное тяговое усилие на второй передаче, Р_мах=30,6 кН.

Принимаем 4 корпуса.

Для принятия числа корпусов и рабочей скорости движения пахотного агрегата, необходимо определить сменную производительность, по формуле (2.10).

. (2.2)

Расчёт по формуле 2.2 возьмём из результатов расчёта сменной производительности пахотного агрегата на программируемой ЭВМ на второй передаче, =5,63 га/см. Принимаем вторую передачу с четырьмя корпусами.

2.2 Проектирование схемы навесного плуга Проектирование схемы навесного плуга выполняется после определения числа корпусов к заданному трактору. Построение схемы плуга начинается с проектирования схемы механизма навески трактора по размерам звеньев и координат их кинематических пар, приведенных (табл. 2.1). 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 1,2,3 и т. д. на расстоянии b (ширина захвата одного корпуса) друг от друга в выбранном масштабе. Число линий должно быть на одну больше числа корпусов. Первая линия 1 проводится на расстоянии В=200. 250 мм от правой кромки правой гусеницы трактора. На второй линии намечается точка О₁ расположения носка лемеха первого корпуса на расстоянии 500−600 мм от проекции колеса или гусеницы 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 можно определить графически. Проводят из точки О₁, линию лезвия лемеха первого корпуса под утлом к стенке борозды (линия 2), восстанавливают перпендикуляр. Затем под углом трения проводится прямая 7, пересечение которой с линиями 2,3,4 и т. д. дает точки О₂, О₃, О₄ и т. д. расположения носков лемехов остальных корпусов. Из всех полученных точек проводятся линии лезвий длиной, обеспечивающей перекрытие b=20−25 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. Поэтому, проведя линию 8 параллельно линии 7, в пересечениях ее с линиями 2,3,4 и т. д. 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: (2.11).

(2.3)

где G — вертикальная нагрузка на колесо, G=q*g*n=175*9.8*4=6860 Н: К₁ — допустимая нагрузка на почву, приходящаяся на 1 см обода колеса, Н; Rz — вертикальная составляющая давления пласта на корпуса плуга, Н.

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

мм;

Вычерчивание схемы плуга на вертикальной проекции начинается с нанесения линии 11 поверхности поля, линии 10 дна борозды хода предплужников, линии 9 дна борозды хода основных корпусов. Осевая линия 12 рамы проводится на расстоянии Н от дна борозды равном: (2.12).

H=h+0.5*h₁+0.5*h₂; (2.4)

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

Для проектируемых 4…6 — корпусных навесных плугов главная балка может быть принята сечением 120 * 120 мм или 140 * 140 мм.

H=600+0.5*70+0.5*120=700 мм;

Спроектировав носки лемехов и концы полевых досок с горизонтальной проекции на линию 9, 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 (наиболее целесообразно с точки зрения кинематики и динамики навесного пахотного агрегата) 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 CD 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 М и К, вычерчивается гидроцилиндр ОМ, силовой рычаг NK и раскос КН. На схеме отмечается положение точки S центр тяжести плуга.

2.3 Кинематика механизма навески при переводе плугов в транспортное положение

Основной задачей исследования кинематики механизмов является изучение движения его звеньев.

Из теоретической механики известно, что при плоскопараллельном движении твердого тела звено механизма представлено как вращение вокруг некоторой точки, называемой мгновенным центром вращения. В механизмах мы можем рассматривать движение звеньев относительно стойки и относительно любого из звеньев.

Если движение звена относительно стойки принять за абсолютное движение в случае, когда весь механизм со стойкой перемещается, то соответствующий мгновенный центр вращения будет мгновенным центром вращения в абсолютном движении рассматриваемого звена. Если же рассматривается движение звена относительно любого другого подвижного звена механизма, то соответствующий мгновенный центр вращения будет мгновенным центром вращения в относительном движении.

2.3.1 Кинематика механизма навески плуга Из теории механизмов и машин известно, что кинематическое исследование механизмов состоит в решении следующих задач:

1. Определение положений звеньев и траекторий, описываемых точками звеньев.

2. Определение скоростей звеньев и отдельных точек звеньев.

3. Определение ускорений звеньев и отдельных точек звеньев.

Определение положений звеньев и траекторий движения отдельных точек механизма навески NDCON плуга при переводе его в транспортное положение обычно ведется графическим способом. Для этого строится кинематическая схема пахотного агрегата в выбранном масштабе с рабочим положением плуга (лист 2). При кинематическом исследовании обычно принимается закон движения ведущего звена линейным, т. е. скорость движения постоянной.

Определение положений звеньев механизма ведется последовательно. В начале вычерчиваются траектории движения точек M, K, D радиусами NM, NK и ND из точки N, а затем точек Н, С радиусами 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 точка М' на дуге ММ' которая дает возможность найти положение всех остальных точек К', Н', С', D' методом засечек на соответствующих траекториях их движения — дугах KK', HH', CC', DD'. После определения положения звена CD' в транспортном положении на нем строится плуг. Координаты отдельных точек плуга находятся методом засечек и введения дополнительных вспомогательных линий.

После построения плуга в транспортном положении определяется величина максимального транспортного просвета h_n=292 мм и максимальную высоту плуга h₃=2212 мм.

2.3.2 Определение скоростей движения звеньев механизм навески плуга Определение скоростей движения звеньев механизма навески плуга производится для начала и для конца его подъема в транспортное положение. В выбранном масштабе строится кинематическая схема механизма и плуга в двух положениях — рабочем и транспортном.

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: (2.15).

; (2.5)

где Qн — производительность насоса гидросистемы, Qн =60 л/мин; d — диаметр поршня гидроцилиндра, d = 0,125 м.

м*с^-1.

План скоростей строится в масштабе М = 0,004 мм*с^-1/мм, т. е. размер вектора будет равен расстоянию 21,25 мм. Скорость точки М можно определить графическим путем, т.к. известно направление и величина скорости и направление. Однако если известен угол между штоком гидроцилиндра и рычагом NM, то величина скорости легко определяется по формуле: (2.15).

; (2.6)

м*с^-1.

Угол 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:

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

2. Масштаб плана скоростей принять таким, что бы вектор скорости первой определяемой точки (точки М) был равен длине данного звена (звено NM).

3. Полюс плана скоростей выбирается в одном из неподвижных шарниров. В данном случае целесообразно принять полюс Р в точке N.

Из полюса Р откладывается вектор Р_m 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.

Скорость точки С находится по уравнению:

мм.

Если точка Н располагается на звене ОС, тогда на плане скоростей вектор выражается отрезком PC. Для определения скорости точки D из конца вектора проводится прямая параллельно звена CD, а из полюса Р проводится прямая параллельно звену ND. Полученная точка пересечения, а отмечает конец вектора скорости точки D. Точка S (центр тяжести плуга) принадлежит звену CD. Поэтому для определения ее скорости воспользуемся теоремой подобия скоростей. На плане механизма строится треугольник CDS, а на плане скоростей, на отрезке Cd строится треугольник Cds подобный треугольнику CDS. Скорость точки S выражается отрезком Ps.

Аналогично строится план скоростей с полюсом в точке Р' для полною транспортного положения и если требуется, для любого промежуточною положения: (2.17).

; (2.7)

м*с^-1.

Скорость точки С находится по уравнению:

мм.

Определив скорость движения звеньев механизма навески и центра тяжести плуга S, 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 М и S. 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 s прикладывается известная сила тяжести Gn плуга. Относительно полюса Р составляется уравнение моментов (это есть уравнение работ сил Q_ш и Gn, ибо плечами их являются векторы скорости), из которого определяется Q_ш по формуле: (2.20).

. (2.8)

кН.

При определении силы Q_ш для начала подъема учитывается не только масса плуга, но и давление пласта. При этом сила тяжести плуга Gn умножается на коэффициент К = 1,5…2,0, Q_ш = 86 кН. В конце подъема принимается к расчету только сила Gn тяжести плуга.

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: (2.21).

; (2.9)

где D — диаметр поршня гидроцилиндра, D = 125 мм; q — давление масла в гидросистеме, создаваемое насосом, q = 10 мПа.

кН.

Усилие развиваемое гидроцилиндром достаточное для подъёма плуга с учётом давления пласта.

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 Gn, реакция почвы на рабочие поверхности корпусов Rxz, сила трения полевых досок о стенки борозд Fx, реакция почвы на опорное колесо Rk и сила тяги R₃.

· в горизонтальной плоскости: реакция почвы на рабочие поверхности корпусов Rxy, реакция почвы на опорное колесо Rkx, реакция стенок борозд на полевые доски Rб и сила тяги R5.

Для определения реакции почвы на рабочие поверхности корпусов Rxz и Rxy рассчитывают тяговое сопротивление плуга по формуле: (2.23).

Rx = K*a*B; (2.10)

Где В — ширина захвата плуга, м.

Rx =60 000*0.4*0.25*4=24 000 H

Реакцию почвы на рабочие поверхности корпусов рассчитывают по формулам: (2.24).

;; (2.11)

где — угол между осью X и силой Rxz, — угол между осью X и силой Rxy.

H; H;

Направления действия сил Rxz и Rxy находят по следующим зависимостям: (2.25).

;; (2.12)

; ;

По данным Г. Н. Синеокова, вертикальная составляющая сила Rz от силы Кx, боковая составляющая Ry, от силы Rx равна: (2.26).

Rz=0.2*Rx; Ry=0.35*Rx. (2.13)

Rz=0.2*24 000=4800 H; Ry=0.35*24 000=8400 H.

Сила трения полевых досок о стенки борозд зависит от боковой составляющей силы сопротивления корпуса Rx и коэффициента трения f: (2.27).

Fx=f*Ry; (2.14)

Fx =0.5*8400=4200 H.

Реакцию Rk на опорное колесо плуга, реакция стенок борозд на полевые доски Rб и сила тяги Fxz и Fxy определяем графическим способом. Для этого определяются точки приложения всех сил.

· Точка 1 — точка приложения силы тяжести плуга Gn. 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 0.5a от дна борозды.

· Точка 3 — точка приложения реакции Rб, стенки борозды на полевые доски Сила R6 приложена к концу полевой доски среднего корпуса под углом трения к нормали.

· Точка 4 — точка приложения реакции RK на опорное колесо, отклоненной от нормали на угол '=arctg и 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 Rk и Rб. Отдельно для вертикальной и горизонтальной проекции схемы пахотного агрегата строятся силовые многоугольники.

В выбранном масштабе из точки Ов, проводят вектор силы Gn, из его конца — вектор силы Rxz. Соединяя начало вектора Gn, с концом вектора Rxz получают значение и направление равнодействующей этих сил R₁. На схеме плуга через точку 5 пересечения линий действия сил Gn, и Rxz. проводят прямую параллельную силе R₁ до пересечения ее с направлением силы Fx в точке 6. На многоугольнике сил из конца вектора R₁, откладывают вектор силы Fx. Их сложение дает равнодействующую R₂.

На схеме плуга через точку 6 проводят линию, параллельную силе R₂ до пересечения ее с линией действия силы Rk в точке 7. Точка 7 — это точка приложения равнодействующей R₃ все сил сопротивления плуга: Gn, Rxz, Rб и Rk. Она уравновешивается силой тяги Fxz, которая проходит через точку 7 и мгновенный центр вращения плуга. Соединив точки 7 и л прямой, получим линию действия сил R₃ и Fxz.

Значения сил Rk и Fxz определяют по многоугольнику сил. Для этого, из конца вектора R₂ проводят прямую, параллельную линии действия силы Rk, а из начала вектора Gn — прямую, параллельную линии л — 7. Точка их пересечения даст отрезки, которые в принятом масштабе определяют силы Rk и Fxz.

Для горизонтальной проекции полюс силового многоугольника выбирается в точке Ог. Из полюса в принятом масштабе откладывают вектор силы Rxy и суммируют с силой Rkx определяемой по формуле: (2.29).

Rkx=Rk*sin'; (2.15)

Rkx= 6760*sin 10⁰=1173 H.

На схеме плуга из точки 8 Rxy и Rkx, параллельно их равнодействующей R₄, проводят прямую до пересечения с линией действия силы Rб в точке 9. Точку 9 соединяют с точкой О', определяя таким образом линию действия силы тяги Fxy. В многоугольнике сил через начало и конец силы R₄ проводят линии, параллельные направлениям О' - 9 и Rб на схеме плуга. Точка их пересечения определит значения сил Rб и Fkx. Разложив силу Fkx по направлениям О’Д', О’С_n и О’С_л, по пучим усилия Рв, Р_нл и Р_нп в звеньях механизма навески.

Проекции сил Fxz и Fxy на ось X должны быть равны. В противном случае следует сделать корректировку за счет силы Fx. Реакция Rб должна быть пропорциональна силе Ry, т. е: (2.30).

Ry=Rб*cos; (2.16)

Ry=Rб*cos =8940*cos26.5=8000 H.

Т.к. нет такого равенства, то для обеспечения устойчивости хода плуга по ширине захвата следует изменить давление на полевые доски изменением положения прицепа. Это расстояние составляет 60 мм.

3. Подготовка плуга к работе Проверку технического состояния, правильность сборки и предварительную регулировку плугов проводят вначале на ровной деревянной или бетонированной площадке, а затем в поле. Обнаруженные неисправности устраняют.

При этом выдерживают следующие требования: толщина лезвия лемеха — не более 1 мм; зазоры в стыке лемеха с отвалом у предплужника и основного корпуса — не более 1 мм; выступ в стыке поверхности лемеха над поверхностью отвала — не более 2 мм; полевой обрез отвала не выступает за полевой обрез лемеха, а полевой обрез лемеха выходит за отвал не более чем на 5 мм; стойка корпуса не выступает за полевой обрез отвала и лемеха; зазоры между отвалом и стойкой в средней части отвала и между лемехом и стойкой — не выше 3 мм, а зазор между отвалом и стойкой в верхней части отвала — 8 мм; отвал и лемех плотно прилегают к стойкам в месте их крепления болтами; головки болтов, крепящих отвал, лемех и полевую доску, заподлицо с рабочей поверхностью или утопают не более чем на 1 мм; при горизонтальном положении рамы трапецеидальные лемеха лезвиями соприкасаются с опорной площадкой (допускается зазор между бороздным концом лемеха и плоскостью до 3 мм), а долотообразные лемеха — только носками, при этом бороздные концы лезвий подняты над поверхностью площадки на 10 мм; носки лемехов и бороздные концы лежат на прямых параллельных линиях (это проверяют натягиванием шпагата: отклонение отмеченных точек лемехов от шпагата допускается до ±5 мм); полевые доски — ровные, а задний конец полевой доски и носок трапецеидального лемеха находится в одной продольно-вертикальной плоскости; отклонение пятки полевой доски в сторону непаханого поля — не более 5 мм.

Изменяя длину центральной тяги и боковых раскосов навесного устройства трактора, раму плуга устанавливают горизонтально.

3.1 Подготовка трактора к работе и навешивание плуга Трактор должен быть в исправном состоянии: давление в колёсах, заправлен на сменную выработку. Плуг навешивают на трактор на ровной площадке. При этом тяги навесного устройства трактора опускают на высоту, равную высоте пальцев кронштейнов плуга, а после соединения максимально укорачивают раскос правой тяги. Длина ограничительных цепей механизма навесного устройства должна быть такой, чтобы концы нижних тяг в транспортном положении плуга имели боковое качание, не превышающее 20 мм.

3.2 Предварительная настройка плуга на заданную глубину Установка рабочих органов на плуге заключается в расстановке предплужников и ножа, при этом целесообразно использовать угольник с делениями. Положение предплужника фиксируют выступом державки, вставляемым в одно из отверстий стойки предплужника. При ширине захвата корпуса 35 см расстояние между носком лемеха впереди идущего предплужника, у навесных плугов — 25…30 см. При вспашке уплотненной и задернелой почвы предплужник закрепляют дальше от корпуса, при вспашке малосвязной почвы — ближе к корпусу. При излишнем выносе предплужника отрезаемый пласт набегает на стойку. Впереди идущего корпуса, при недостаточном выносе пласт заклинивается между тыльной стороной предплужника и рабочей стороной корпуса Прокладывая первую борозду при работе «в свал», следят за тем, чтобы последний корпус пахал на полную глубину, а первый на несколько меньшую глубину. После прохода двух-трех борозд выравнивают раму. Если рама наклоняется вправо по ходу агрегата, раскос подъема правого нижнего тягового звена навесного устройства трактора укорачивают, если влево — удлиняют.

При предварительной настройке плуга трактор, с опорным колесом на плуге, поднимаем на высоту глубины вспашки за вычетом 1−2 см на деформацию земли под колёсами трактора и окончательно удостоверяемся правильности настройки плуга.

1. Проектирование схемы навесного плуга: Методические указания к выполнению курсовой работы. Сост. В. А. Измайлов, А. А. Бахтин. — Йошкар-Ола: МарГТУ, 2002. — 44с.

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

3. 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.

4. Лурье А. Б., Громбчевский А. Л. Расчет и конструирование сельскохозяйственных машин. — Л.: Машиностроение, 1977. — 628с.

5. Лурье А. Б., Еникеев В. Г., Теплинский И.3. Курсовое и дипломное проектирование по сельскохозяйственным машинам. — Л.: Агропромиздат, 1991. — 224с.

6. Справочник конструктора сельскохозяйственных машин в 3-томах. /Под редакцией Н. И. Клецкина — М.: Машгиз, 1969.