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) [1].

; (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. Скоростьточки М можно определить графическим путем, т.к. известно направление и величина скоростии направление. Однако если известен уголмежду штоком гидроцилиндра и рычагом NM, то величина скоростилегко определяется по формуле: (2.15) [1].

; (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) [1].

; (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) [1].

. (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) [1].

; (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.