Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Сельскохозяйственные машины. В 2 частях. Ч. 1. Почвообрабатывающие и посевные машины. Практикум для бакалавров
.pdf
21
4.5. Линию действия полученного суммарного вектора
2
R
перенести па-
раллельно и поместить на схеме плуга в точку 2, являющуюся точкой пересечения линий действия исходных векторов (
1
R
и
бx
R
).
4.6. Из конца вектора
2
R
на силовом многоугольнике провести линию
действия силы
к
R
параллельно ее положению на исходной схеме плуга.
4.7. На схеме плуга продолжить линию, параллельную линии действия си-
лы
2
R
до ее пересечения с линией действия вектора
к
R
(точка 3 на схеме плуга).
4.8. Силовой многоугольник должна замыкать сила тяги трактора
21
NNSF
xz
.
По правилам построения силовых многоугольников линия ее действия должна
начинаться в точке 3, где пересеклись линии действия двух предыдущих сложенных векторов. При этом условие равновесия плуга будет обеспечено, если
линия действия замыкающей силы
21
NNSF
xz
проходит через мгновенный центр поворота плуга точку π1, полученную пересечением продолжений центральной тяги
AB и нижних тяг CD навесной системы трактора (рис. 4). В связи с этим на схе-
ме плуга проводим линию действия силы тяги трактора
21
NNSF
xz
через точки 3 и π1.
4.9. Линию действия силы тяги трактора
21
NNSF
xz
перенести параллельно и про-
вести ее через точку π, являющуюся полюсом силового многоугольника.
4.10. В результате пересечения линий действия сил
21
NNSF
xz
и
к
R
получаем
длину векторов указанных сил. Для нахождения их фактической величины
длину указанных векторов следует умножить на масштаб построения силового
многоугольника.
4.11. Сила тяги трактора реализуется за счет усилия в тягах его навесной
системы, т.е.:
21
NNSF
xz
, (12)
где
21
NNSF
— усилие в центральной тяге навесной системы;
21
NNSF
=
21
NNSF
— усилия в нижних тягах навесной системы трактора.
В связи с этим вектор силы
21
NNSF
xz
целесообразно разложить на два состав-
ляющих ее вектора
21
NNSF
и
21
NNSF
. Для этого из точки пересечения линий дей-
ствия сил
21
NNSF
xz
и
к
R
проводим линию, параллельную центральной тяге AB, а из
полюса π силового многоугольника — линию, параллельную нижним тягам CD.
В результате пересечения двух линий действия получаем длины векторов
21
NNSF
.
22
21
NNSF
и
21
NNSF
, умножая которые на масштаб построения силового многоугольника
определяем величины усилий в тягах навесной системы трактора.
Примечание. Сила тяги трактора
21
NNSF
xz
принимает минимальное значение, если она
перпендикулярна реакции почвы, действующей на колесо плуга
к
R
. Осуществить
указанную минимизацию тягового усилия возможно путем изменения длины звеньев
АВ и CD, т.е. тяг навесной системы трактора.
Содержание отчета
Отчет должен содержать:
наименование, цель, номер варианта и исходные данные работы;
все предусмотренные в работе расчеты;
приведенные на рис. 4 построения, выполненные по исходным данным
варианта;
выводы.
Контрольные вопросы
1. Как определить величину реакции на опорном колесе плуга?
2. Что произойдет с плугом, если угол ψ примет отрицательное значение?
3. Как величина угла ψ зависит от глубины вспашки?
4. Какую функцию выполняет полевая доска?
5. Как определить положение мгновенного центра вращения плуга?
6. Что произойдет с корпусом плуга, лишенным полевой доски, при
вспашке?
7. Как регулируется глубина вспашки?
8. Как восстановить одинаковую глубину вспашки всеми корпусами плу-
га, если передний корпус пашет глубже заднего?
9. Какие силы способствуют заглублению плуга?
10. При каких условиях плуг может самопроизвольно выглубляться?
23
3. РАВНОВЕСИЕ НАВЕСНОГО ПЛУГА
В ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ ПЛОСКОСТИ
Цели работы:
1) изучить специфику системы сил, действующих на составные части
плуга в горизонтальной плоскости;
2) закрепить знания и навыки, приобретенные при выполнении предыду-
щего расчетного задания.
Внимание! При расчете равновесия плуга в горизонтальной плоскости будут исполь-
зованы результаты, полученные в предыдущем расчетном задании.
Теоретическая часть
В целом, теоретическая основа расчета совпадает с материалом, приведенным в предыдущем расчетном задании. Специфической особенностью действующей на плуг системы сил является то, что они представляют собой проекции на горизонтальную плоскость соответствующих пространственных сил.
В частности, на корпус плуга действует сила сопротивления почвы Rxy, которая может быть определена по формуле:
22
yxxy
RRR
, (13)
где
Ry = (0,25 – 0,45)Rx. (14)
Линия действия силы Rxy направлена под углом η к направлению перемещения пахотного агрегата и пересекает линию лезвия лемеха второго корпуса на расстоянии 0,5l от носка (или пятки) лемеха (l — длина лезвия лемеха
(рис. 5)). При этом:
η =
x
y
R
R
arctg
. (15)
К опорному колесу плуга должна быть приложена горизонтальная проекция силы реакции Rк, которая может быть найдена по формуле:
Rкх = Rк × sin , (16)
где = 8–12° — угол наклона реакции почвы, действующей на колесо плуга,
к вертикали.
24
На полевую доску каждого корпуса плуга действует сила Rб, являющаяся
векторной суммой силы реакции стенки борозды и генерируемой в результате
этого силы трения. Суммарная сила Rб должна быть приложена к концу полевой доски среднего корпуса и отклонена назад на углом трения по отноше-
нию к перпендикуляру к стенке борозды.
Практическая часть
Исходные данные для силового расчета плуга в горизонтальной
плоскости. Обучающийся выбирает вариант согласно его позиции в списке
группы в алфавитном порядке. К исходным данным (табл. 3) относятся:
b — ширина захвата корпуса, м;
a — глубина вспашки, м;
K — удельное сопротивление почвы, кПа;
ψ° — угол наклона силы R
xz
к горизонту, град.;
η° — угол наклона силы Rxy к направлению перемещения агрегата (в горизонтальной плоскости), град.
Таблица 3
Исходные данные для силового расчета плуга
в горизонтальной плоскости
Вариант
b, м
a, м
K, кПа
ψ η
1
0,35
0,25
30
12
20 2 0,36
0,25
35
11
21 3 0,35
0,26
29
10
22 4 0,32
0,22
40
12
20 5 0,32
0,23
41
11
23 6 0,35
0,27
28
10
24 7 037
0,28
31
12
20 8 0,33
0,24
32
11
21 9 0,33
0,24
33
10
22
10
0,32
0,23
36
12
23
11
0,34
0,26
35
11
20
12
0,34
0,26
34
10
21
13
0,35
0,26
30
12
22
25
Вариант
b, м
a, м
K, кПа
ψ η
14
0,36
0,27
38
11
23
15
0,37
0,28
31
10
20
16
0,33
0,23
40
12
21
17
0,34
0,24
42
11
22
18
0,34
0,25
35
10
23
19
0,35
0,26
34
12
19
20
0,36
0,27
33
11
20
21
0,36
0,28
29
10
21
22
0,35
0,25
30
11
21
23
0,36
0,25
35
10
22
24
0,35
0,26
29
12
23
25
0,32
0,22
40
11
20
26
0,32
0,23
41
10
21
27
0,35
0,27
28
12
22
В горизонтальной плоскости на плуг действуют следующие силы:
ΣRxy — реакция почвы, действующая на рабочие поверхности корпусов;
ΣRб — сила реакции стенки борозды на полевые доски корпусов;
Rкx — горизонтальная составляющая реакция почвы, действующей на
опорное колесо;
Fxy — проекция силы тяги трактора на горизонтальную плоскость.
Агрегат находится в равновесии, если силовой многоугольник замкнут,
а сила тяги проходит через мгновенный центр вращения навесной системы
трактора π2 (рис. 5). Исходя из этого и осуществляется настоящий расчет.
Порядок выполнения расчета
1. Построение схемы плуга.
В масштабе 1:10 на координатной бумаге (миллиметровке) изобразить
схему плуга в горизонтальной плоскости, используя данные измерений, полученных при выполнении лабораторной работы «Измерение основных геометрических параметров плуга» (рис. 5). В верхней части формата зарезервировать
место для построения силового многоугольника.
Примечание. В случае недостатка места задний корпус можно не изображать.
26
Внимание! При отсутствии исходных данных по размерным параметрам плуга ско-
пировать приведенный ниже рисунок, увеличив его в два раза, т.е. построить в мас-
штабе увеличения 2:1.
2. Расчет сил, действующих на плуг.
2.1. Реакция почвы, действующая на корпуса плуга (ΣRxy):
ΣRxy =
22
yxxy
RRnR
, (17)
где Rx — горизонтальная составляющая реакции почвы, действующей на корпус плуга, кН. Заимствовать из предыдущего расчетного задания;
Ry = R
x
/
tg — поперечная составляющая реакции почвы, действующей на
корпус плуга ( принять из таблицы исходных данных), кН;
n = 3 — количество корпусов плуга.
2.2. Горизонтальная составляющая реакции почвы на опорное колесо
плуга (Rкx) (формула 16):
Rкх = Rк sin ,
где Rк — реакция почвы на опорное колесо плуга (измерить на силовом многоугольнике расчета плуга в продольно-вертикальной плоскости с учетом принятого масштаба), кН;
— угол наклона к вертикали реакции почвы на колесо плуга (принять
= 10°).
2.3. Суммарная сила поперечного давления и трения ΣRб, действующая на
полевые доски корпусов плуга.
Известна только ориентация линии ее действия под углом к поперечному направлению (оси y).
Принять = 26° — угол трения стали по суглинистой почве.
3. Нанесение векторов сил на схему плуга (рис. 5).
Векторы сил наносить на схему плуга в выбранном масштабе (например,
1 кН = 10 мм).
Суммарная реакция почвы (
xy
R
) прикладывается ко второму корпусу под
углом к горизонту по центру лезвия лемеха (0,5l от носка, где l — длина лезвия).
Горизонтальную составляющую реакции почвы на колесо плуга (
кx
R
)
совместить с продольной осью симметрии колеса.
27
Указанные две силы известны как по направлению, так и по величине,
поэтому длину их векторов следует откладывать в масштабе, принятом для построения силового многоугольника.
Суммарная сила поперечного давления и трения полевых досок (
R
) из-
вестна по направлению и точке приложения. Она прикладывается к концу полевой доски второго корпуса и проводится с отклонением назад от перпендику-
ляра к стенке борозды под углом = 26°. Поскольку длина вектора неизвестна,
изначально намечаем направление тонкой линией, проведенной из точки 5.
Рис. 5. Силовой расчет плуга в горизонтальной плоскости
4. Построение силового многоугольника.
4.1. В выбранную в качестве полюса построения точку π помещаем нача-
ло вектора
xy
R
реакции почвы на рабочую поверхность корпуса (в выбранном
R
xy
R
3
D
1
D
2
C
2
C
1
B
A
2
5
4
R
кx
R
б
R
б
R
кx
R
xy
F
xy
S
N
1
N
2
0,5l
28
масштабе), сохраняя параллельность исходному вектору, нанесенному на схему
плуга (рис. 5).
4.2. Сложить векторно силу
xy
R
и горизонтальную составляющую реак-
ции почвы на колесо плуга
кx
R
, для чего поместить начало вектора последней
в конец вектора
xy
R
, обеспечивая параллельность переноса и выбранный мас-
штаб. Тонкой линией провести вектор суммарной силы R.
4.3. Линию действия полученного суммарного вектора R перенести па-
раллельно и поместить на схеме плуга в точку 4, являющуюся точкой пересечения линий действия исходных векторов (
xy
R
и
кx
R
).
4.4. На силовом многоугольнике к концу вектора R присоединить начало
вектора
R
, осуществив параллельный перенос со схемы плуга намеченной ра-
нее линии его действия.
4.5. На схеме плуга получить точку 5 пересечения линий действия векто-
ров
R
и
R
.
4.6. Поскольку условием равновесия плуга является прохождение линии
действия силы тяги трактора
xy
F
через мгновенный центр вращения его навески,
образуемый пересечением линий нижних тяг C1D1 и C2D2, соединить точку 5
с полученной таким образом точкой 2, получив в результате искомую линию
действия (обозначена на схеме плуга пунктирной линией).
4.7. Силовой многоугольник должна замыкать сила тяги трактора
xy
F
.
Поэтому следует перенести полученную (пунктирную) линию в полюс силового многоугольника и продлить ее вправо до пересечения с линией действия
силы
R
. В результате одновременно получаем длину векторов
xy
F
и
R
. Вос-
пользовавшись ранее принятым масштабом построения, найти численные значения указанных сил (в кН).
4.8. Сила тяги трактора реализуется за счет усилия в тягах навесной си-
стемы, т.е.:
21
NNSF
xy
, (18)
где
21
NNSF
— горизонтальная проекция усилия в центральной тяге навесной системы;
21
NNSF
и
21
NNSF
— горизонтальные составляющие усилий в нижних тягах навес-
ной системы.
В связи с этим вектор силы
xy
F
целесообразно разложить на два составля-
ющих ее вектора
21
NNSF
и
21
NNSF
+
21
NNSF
. Длину вектора
21
NNSF
получаем, проецируя на гори-
зонтальное направление (ось x) соответствующий вектор на силовом много-
29
угольнике предыдущего расчетного задания (усилие в центральной тяге навески в продольно-вертикальной плоскости).
Откладываем полученный вектор горизонтально вправо от точки пересечения векторов
xy
F
и
R
(на силовом многоугольнике показано пунктирной
стрелкой).
Из полюса силового многоугольника и конца вектора
21
NNSF
проводим до
пересечения между собой две прямых, параллельных нижним тягам C1D
1
и C2D2. В результате получаем векторы
21
NNSF
и
21
NNSF
(на силовом многоугольнике
показаны пунктирными линиями), выражающие (с учетом принятого масштаба)
величину усилий в нижних тягах навесной системы трактора.
Найти (с учетом масштаба построения силового многоугольника) и зафиксировать в отчете величину усилий в тягах навесной системы трактора.
Содержание отчета
Отчет должен содержать:
наименование, цель, номер варианта и исходные данные работы;
все предусмотренные в работе расчеты;
приведенные на рис. 5 построения, выполненные по исходным данным
варианта;
выводы.
Контрольные вопросы
1. Почему сила
R
отклонена назад от перпендикулярного к стенке бо-
розды направления на угол, равный 26°.
2. Что такое угол ?
3. Как найти положение мгновенного центра вращения плуга?
4. Что обозначает точка 2?
5. Как исправить ситуацию, если передний корпус плуга осуществляет
обработку полосы почвы фактической шириной меньше номинальной ширины
его захвата?
6. Какую функцию выполняет полевая доска?
7. Каким образом получена величина силы
кx
R
?
30
4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЗВЕНА
ЗУБОВОЙ БОРОНЫ
Цели работы:
1) ознакомиться с особенностью формирования зубового поля бороны
типа «зигзаг», сводящего к минимуму вероятность его забивания сорняками;
2) приобрести навыки силового анализа и расчета почвообрабатывающих
машин.
Теоретическая часть
Зубовыми боронами обрабатывают почву на глубину 2–12 см. Диаметр ком-
ков почвы после обработки должен быть не более 5 см, глубина борозд — 3–4 см.
В зависимости от назначения операции боронования (для рыхления поч-
вы после вспашки или культивации, разрушения глыб и корки, уничтожения
сорняков, а также заделки семян и удобрений при разбросном посеве и т.д.)
и типа почвы применяют легкие, средние и тяжелые бороны.
Зубья на таких боронах расположены таким образом, чтобы каждый зуб
проводил свою борозду на расстоянии 20–50 мм от следов соседних зубьев.
Основные параметры зубовых борон приведены в табл. 4.
Таблица 4
Основные параметры зубовых борон
Тип борон
Междурядье,
мм
Гл
убина
хода, мм
Нагрузка
на 1 зуб, Н
Тяговое
сопротивление
на 1 зуб, Н
Расстояние
между рядами
зубьев, мм
Длина
зуба, мм
Сечение
зуба
h
h1
Тяжелые
50–75
75–125
16–20
40–50
300–450
150–300
150–300
Квадратное
Средние
40–55
40–75
12–15
20–25
250–350
150–200
100–200
Квадратное
Легкие
25–35
20–40
6–10
10–15
200–300
100–200
100–150
Круглое
При расстановке зубьев на раме бороны необходимо учитывать следую-
щие требования:
каждый зуб должен проводить самостоятельно бороздку;
бороздки по всей ширине захвата должны находиться на равных друг от
друга расстояниях;
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]