книги из ГПНТБ / Повышение рабочих скоростей машинно-тракторных агрегатов сб. науч. тр

ОБОСНОВАНИЕ РАСЧЕТНЫХ НАГРУЗОК И ВЫБОР СХЕМЫ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА ПЛУГОВ

КИМ Л. X. (ВИСХОМ)

С внедрением скоростных высокопроизводительных пахотных агрегатов возникает необходимость обеспече­ ния безаварийной работы плуга, так как любые простои из-за его поломок могут существенно снизить производи­ тельность агрегата.

Особенно важен этот вопрос для районов, где почвы засорены камнями. В СССР имеется свыше 4 млн. га пахотных угодий, засоренных камнями. В этих условиях наблюдаются частые поломки и деформации рабочих ор­ ганов плугов, которые ухудшают качество работы и сни­ жают технико-эксплуатационные показатели агрегата.

Обеспечить безаварийную работу можно либо увели­

на кажущуюся простоту, ограничены. С увеличением количества корпусов п на плуге расчетная нагрузка на каждый корпус возрастает, так как она эквивалентна си-

.ле, способной остановить движущийся пахотный агрегат при наезде на препятствие. По данным ВИСХОМа [1], сила удара при наезде корпуса плуга ПН-4-35 на препят­

превышает наибольшее сопротивление плуга. Это свиде­ тельствует об ограниченной возможности увеличения прочности плуга и целесообразности применения пред­ охранительных устройств.

Для защиты плугов от поломок используют различ­ ные предохранительные устройства. Из всего их много­ образия для скоростных плугов применимы предохрани­ тели автоматического действия, которые позволяют рабо­ чим органам обходить препятствия и заглубляться после срабатывания предохранителя без остановки агрегата.

За последние годы разработка предохранительных устройств автоматического действия идет в направлении совершенствования индивидуально-групповых и созда­ ния новых конструкций индивидуальных предохрани­ телей.

В СССР наибольшее распространение получили ин­ дивидуально-групповые предохранители валькового типа,

Обычно о величине усилия срабатывания Яп р судят по статической величине, исходя из условия

Рпр ^> Pmixt

где Лпах — среднее максимальное значение технологиче­ ской нагрузки, на которую рассчитан плуг.

При столкновении плуга с камнем или другим пре­ пятствием возникают ударные нагрузки, величина кото­ рых зависит от скорости движения агрегата, жесткости плуга и препятствия, массы трактора, плуга или корпуса, физико-механических свойств почвы и других факторов.

При равных условиях величина ударных нагрузок за­ висит от типа выбранного предохранителя.

При использовании индивидуально-группового пред­ охранителя плуга ПКС-4-35 (рис. 1, а) корпус при наезде на камень отклоняется и дополнительно перемещает раму плуга относительно трактора. Величину относительного перемещения х рамы плуга с достаточной точностью мож­ но принять равной:

где k — удельное сопротивление почвы; а — глубина вспашки; Ьк — ширина захвата корпуса.

Из приведенного выражения следует, что величина усилия срабатывания индивидуально-группового предо­ хранителя при прочих равных условиях зависит от удель­ ного сопротивления почвы, количества корпусов и массы плуга. С увеличением количества корпусов и массы плу­ га усилия срабатывания возрастают за счет роста сопро­ тивления kabK (я—1 )и инерционных сил ( т — т к ) х .

Общим недостатком индивидуально-групповых предо­ хранителей является невозможность точно обеспечить за­ данное усилие срабатывания, чрезмерно большие усилия срабатывания при увеличенном числе корпусов и значи­ тельные перегрузки промежуточных звеньев предохра­ нительного механизма.

Наиболее совершенны для предохранения плуга от поломок индивидуальные предохранители автоматиче­ ского действия.

ны, инерции т к р «р и Р н ; Л^тр — момент трения в шарнирах.

Усилие срабатывания индивидуального предохрани­ теля не зависит от массы плуга и сил, действующих на остальные корпуса, что позволяет обеспечивать расчет­ ное усилие срабатывания.

Величину усилия Ри следует выбирать из условия ус­ тойчивости хода плуга при пиковых технологических на­ грузках [ 2 ] .

Динамометрирование корпусов, проведенное ВИСХОМом [2], показало, что пиковые технологические нагрузки превышают их среднее значение в 2—2,7 раза. Обозначив коэффициентом перегрузки б отношение пи­ ковых нагрузок к Ртах, получим предельное значение

Расположение и направление силы Rxymax в продоль­ ной вертикальной плоскости можно принять в соответст­ вии с рекомендациями Г. Н. Синеокова [2].

Д л я расчетов предохранителя удобнее использовать горизонтальную составляющую Rx, приведенную к носку лемеха. Из сопоставления Rxymax и Rx можно принять:

#л- = 0,6-^0,85#^т а х .

Расчетные усилия срабатывания предохранителей плугов, предназначенных для работы на почвах с раз­ личным удельным сопротивлением (таблица), в дальней­ шем могут уточняться, если учесть, что силы трения в шарнирах изучены пока недостаточно.

вой 5, характеризующей изменение усилия при заглубле­ нии корпуса.

Желаемая силовая характеристика может быть по­

ВИСХОМом разработаны два навесных 4-корпусных плуга ПАП-4-35 и ПГП-4-35 с гидравлическими предо­ хранителями автоматического действия.

Кинематическая схема предохранителя плуга ПАП-4-35 представлена на рисунке 3, а. На плуге каж­ дый грядиль с корпусом шарнирно присоединен к раме.. На грядиле имеются кронштейны для соединения со што­ ком гидроцилиндра, который связан с кронштейном рамы плуга. Поршневые полости всех гидроцилиндров соединены общей магистралью с гидропневматическим акку- ' мулятором (на схеме не показан), который за счет сжа­ тия газа обеспечивает рабочее давление в гидросистеме и, следовательно, необходимое усилие срабатывания пре­ дохранителя. Силовая характеристика такого предохра­ нителя подобна кривой 2 (см. рис. 2).

В предохранителе плуга ПГП-4-35 (рис. 3, б) шток гидроцилиндра соединен с грядилем посредством 2-звен-

емое штоком гидроцилиндра, раскладывается на две си­ лы, действующие вдоль верхнего JVb и нижнего Nu звень­ ев. Угол между верхним и нижним звеньями тупой, по­

тывания при сравнительно малых усилиях Р, а следова­ тельно, и меньших давлениях в гидросистеме, чем в пре­ дохранителе плуга ПАП-4-35.

по абсолютному значению также уменьшится, что будет способствовать снижению силы Rx, действующей на но­ сок лемеха в процессе отклонения корпуса.

Для оценки предохранителей были проведены лабо- раторно-полевые опыты. Целью их явилось определение ударных нагрузок и качества работы опытных предохра­ нителей по сравнению с индивидуально-групповым пре­ дохранителем производственного плуга ПКС-4-35.

В почвенном канале ВИСХОМа проведены специаль­ ные опыты по определению влияния скорости движения плуга на величину ударных нагрузок путем многократ­ ного наезда одним корпусом на одно и то же препят­ ствие.

Опыты показали, что с ростом скорости движения плуга сокращается время и увеличивается сила удара, а также возрастает общее усилие срабатывания предо­

вания, что соответствует статической силовой характери­ стике. С увеличением скорости до 3 м/сек величина Р у д превышает силовую характеристику в 2 раза. Поэтому с повышением скорости движения плуга Руд может зна­ чительно превышать расчетное усилие срабатывания предохранителя.

Время нарастания ударной нагрузки изменялось от 0,06 (при f = 1 м/сек) до 0,01 сек (при У = 3,5 м/сек). Весь период срабатывания предохранителя, включающий вре­ мя выглубления и заглубления корпуса, при увеличении скорости плуга с 1 до 3,5 м/сек сокращается с 0,25 до 0,05 сек. Установлено также, что процесс срабатывания предохранителя плуга ПАП-4-і35 сопровождается подъе­ мом рамы и, следовательно, выглублением всех корпусов, что ухудшает качество вспашки. Это объясняется неудов­ летворительной силовой характеристикой этого предохра­ нителя.

ные датчики. Угол поворота корпуса замеряли по изгибу тензометрической линейки с наклеенными датчиками. Ускорения измеряли акселерометрами конструкции НАТИ, а усилия в звеньях механизма навески — тензометрическими тягами конструкции ВИСХОМа. Все сиг­ налы с датчиков регистрировались через усилитель 8АНЧ-7М на осциллографе К-20-21, установленном на передвижной тензостанции. Ширину-захвата и глубину обработки замеряли в соответствии с ГОСТом 2911—54.

Лабораторно-лолевые опыты по сравнительной оцен­

Почва супесчаная влажностью 17,5—21,1% и плот­ ностью 19 кг/см2 на глубине 25 см.

Препятствия на линии предполагаемого прохода кор­

В проведении опытов принимали участие НИИМЭСХ Северо-Запада и СКВ З О Р .

По данным тензометрирования построены графики изменения усилия срабатывания во времени (рис. 4), которые по существу являются динамическими характе­ ристиками предохранителей. Анализ зависимостей сви­

плуга ПАП-4-35 по сравнению с плугом ПГП-4-35 состав­ ляет 121%, а ПКС - 4 - 35 — 143% .

Продолжительность нарастания нагрузки на корпус

тенденция возрастания Rx с увеличением угла г|э накло­ на препятствия.

Анализ осциллограмм показывает, что ускорения го­ ризонтального перемещения рамы плуга ПКС-4-35 зна­ чительны— до 14 g (g — ускорение свободного падения тела), а плуга ПГП-4-35 — 0,5 g.

Длина пути заглубления плуга ПКС-4-35 после обхо­ да препятствия почти в 2 раза больше, чем ПГП-4-35. Методом фотографирования светящихся ориентиров уда­ лось выявить, что наезд на камень корпуса плуга ПКС-4-35 сопровождается подъемом рамы, а следова­ тельно, выглублением всего плуга, в то время как подъ­ ема плуга ПГП-4-35 не наблюдалось.

Проведенные исследования позволили установить пре­

ПГП-4-35.

УКАЗАТЕЛЬ ЛИТЕРАТУРЫ

1.П а н о в И. М. Исследование работы и методика проектирования пружинных предохранителей культиваторов. Труды ВИСХОМ, вып. 33. М., 1962.

2.С и н е о к о в Г. Н. Проектирование почвообрабатывающих машин. М., «Машиностроение», 1965.