Последовательность расчета механизмов полунавесного плуга

Задача 1. Определить опорные реакции и усилия в звеньях механизма навески.

4.1 Порядок выполнения:

4.1.1 Построить рабочее (заданное по варианту) положение плуга, разместив схему в левой верхней части листа. При этом масштаб и положение схемы выбрать так, чтобы мгновенный центр вращения π уместился на листе (рисунки 2 и 4). Рабочие органы плуга изображают условно в виде контура одного корпуса, носок лемеха которого расположен на уровне дна борозды под центром тяжести плуга S.

Гидросистема трактора при работе с плугом устанавливается в плавающее положение, и усилия в гидроцилиндре практически нет. Поэтому, гидроцилиндр и связанные с ним звенья механизма подъема АВ, АЕ, СЕ на данной схеме можно не изображать. Механизм заднего колеса и телескопический догружатель KK′ считаются жестко закрепленными в заданном положении (длина KK′ определяется поcтроением, положение точки K′ выбирается произвольно).

Рекомендуется следующая последовательность построения (в скобках указаны используемые из исходных данных координаты):

Нанести три горизонтальных линии: уровень поверхности, дно борозды (a) и положение рамы (Y_М); построить точки D (Y_D), М (DМ до пересечения с линией рамы), N (X_N,Y_N); K (NK, KM - вертикально); Н (X_F); T(MT); О_п (Х_п,D_п); S (X_s,Y_s); F (Y_F); F′ (TF′) вычертить контур полевого колеса, корпуса плуга, параллелограммного механизма заднего колеса (r₁, r₂), наметить опорную точку заднего колеса (X₃), вычертить колесо (D₃) и его полуось (η).

Рисунок 4 Определение усилий PH и Pв

Если построение механизмов по исходным данным окажется невозможным (отрезки не пересекаются), то разрешается изменить до трех размеров, приведя на листе соответствующие пояснения.

4.1.2 Приложить к схеме в произвольном масштабе известные внешние силы (рисунок 4): веса G (в центр тяжести S), реакции почвы R_X и R_Z, трение полевой доски F_П; наметить положение и направление искомых реакций N_П и N_З и усилий P_В и P_Н.

При этом горизонтальная реакция почвы

R_X =kaB,

где k – удельное сопротивление плуга, Н/см²;

а – глубина вспашки, см;

B – ширина захвата плуга, см.

Вертикальная реакция почвы, приложенная к носку лемеха, определяется как R_Z = ±0,25R_X , а сила трения полевой доски F_П =1/6·R_X .

Все величины принимаются из исходных данных по варианту задания.

Опорные реакции колес наклонены под углом φ от вертикали в сторону обратную движению, причем tgφ = 0,2.

Для упрощения чертежа и последующих построений силы, совпадающие по направлению удобно изобразить их равнодействующими:

,

.

Причем прикладывается к точке S, а – к точке, расположенной на 5 см выше дна борозды и над носком лемеха.

4.1.3 Определить графическим методом искомые силы в следующем порядке:

• на пересечении линий действия сил и в точке 1 находим ;

• находим из условия точку 2 приложения равнодействующей параллельных сил и ;

• на пересечении линий действия сил и находим точку 3, уравновешивающая этих сил будет направлена из мгновенного центра π в эту точку;

• строим рядом со схемой (рисунок 4) силовой многоугольник, начиная с силы веса , при последовательном приложении остальных известных сил , , ;

• находим точку пересечения направлений неизвестных сил и , что и дает их величины;

• раскладываем силу по направлению тяг навески, а в соответствии с принятым условием;

• определяем в соответствии с масштабом величину опорных реакций и и усилия в верхней P_В и в двух нижних P_Н тягах навески трактора.

Задача 2. Определение силы, приложенной к штоку гидроцилиндра.

4.2 Порядок выполнения:

4.2.1 Задача решается графоаналитическим способом для четырех положений механизмов плуга: рабочего (исходного), при выглублении переднего корпуса наполовину, при перемещении поршня гидроцилиндра на половину его хода, транспортного.

Все четыре положения можно совместить, расположив их в левой нижней части листа. По сравнению с предыдущей, схема дополняется механизмом: А (Х_A, Y_A), DВ, r_В, ψ, AE, DС, EC.

При построении планов скоростей за их полюс π принимается шарнир D. Усилие в гидроцилиндре считается действующим вдоль штока (приложено к точке В) и преодолевающим только составляющие от вертикальных сил.

4.2.2 При подъеме плуга телескопический догружатель свободно удлиняется и не передает усилий, поэтому его и прилегающие к нему звенья NK и KM на схеме можно не изображать (рисунок 5). Принимаем, что механизм заднего колеса при подъеме плуга заперт и его звенья жестко сохраняют исходное взаимное положение, а колесо постоянно опирается на дно борозды, приближаясь по мере подъема плуга.

Рисунок 5 Определение усилия Q

4.2.3 Построение промежуточных положений выполняют с помощью засечек, считая расстояние О₃М постоянным. Для этого намечают траекторию точки М при повороте звена DМ механизма подъема относительно неподвижной точки D и отмечают ее положения (как указано в п.4.2.4), затем радиусом МО₃ из точек М делают засечки на уровне центра заднего колеса.

4.2.4 Для построения второго положения принимают высоту подъема точки М₂ равную 0,5а, от исходной М₁ длина цилиндра DВ₂=L₂ при этом определяется по построению (ЕС, АЕ, ψ).

Третье и четвертое положение по заданной длине хода поршня. Принимают DВ₃=0,5(L_max -L₁) и ДВ₄ = L_max, где L₁ = DВ₁.

4.2.5 Подъем плуга происходит при неподвижном тракторе, поэтому сопротивление почвы отсутствует R_х=F_п=0. После начала подъема опорная реакция N_п=0, реакция заднего колеса N₃=R₃ направлена вверх, частично уравновешивая вертикальные силы и снижая их нагрузку на точку М, преодолеваемую гидросистемой. Разложение вертикальных сил на R_м и R₃ выполняется как для системы параллельных сил с равнодействующей G, приложенной в точке S. В начале подъема плуга преодолевается не только его вес, но еще вес почвы, лежащей на корпусах и сила ее отрыва от дна борозды. Поэтому G₁ =2G; G₂=1,5G и G₃ = G₄ = G.

4.2.6 После построения планов скоростей к его вершинам в и М прикладываются соответствующие силы и и из условия равновесия жесткого рычага определяются значения усилия Q для каждого положения. далее необходимо построить график изменения этого усилия Q в зависимости от перемещения поршня ΔL = L_i - L₁ (i=1,2,3,4). По величинам Q_max и L_max подобрать стандартный гидроцилиндр (таблица 4).

Задача 3. Определение усилий в гидроцилиндре заднего колеса, возникающих при подъеме плуга.

4.2 Порядок выполнения:

4.3.1 Усилие в гидроцилиндре механизма заднего колеса действующее вдоль штока , определяют графоаналитическим способом для четырех положений механизма, определяемых по перемещениям штока на величину ℓ = 1/3(ℓ_max-ℓ₁), где ℓ₁ = определяется при построении исходного рабочего положения.

4.3.2 Все положения механизма (рисунок 6) вычерчивают совмещенными в правой части листа. При этом считают, что механизм колеса работает независимо от механизма подъема навески. Построением определяются положения заднего колеса относительно неподвижной рамы FT. поскольку расстояние между опорами М и Q₃ меняется незначительно, то перераспределением нагрузок пренебрегают, принимая величину R₃ из условия предыдущей задачи (по п. 4.2.5).

4.3.3 Направление опорной реакции R₃ под углом α к вертикали (в исходном положении α = 0) определяется из построений предыдущей задачи по наклону основной рамы (см. рисунки 5 и 6).

4.3.4 При построении планов скоростей механизма заднего колеса с полюсом π в точке Т, план скоростей совпадает с планом механизма. Рассматривая его как жесткий рычаг, определяем из условий его равновесия величину усилия q.

Рисунок 6 Определение усилия q.

4.3.5 Построить график зависимости усилия q от величины перемещения поршня ℓ и подобрать стандартный гидроцилиндр.

Таблица 4 Характеристики силовых гидроцилиндров

Размеры и основные параметры	Марка цилиндров
	Ц-55	Ц-75	Ц-90	Ц-100
Внутренний диаметр цилиндра	55	75	90	100
Полный ход поршня	200
Диаметр штока	30	30	30	40
Пределы регулирования хода при втягивании штока	от 20 до 200
Расч. рабочее давление, кг/см2	100
Наибольшее рабочее усилие по штоку при ходе на выталкивание, кг	2000	4000	6000	7500
Наибольшее рабочее усилие по штоку при ходе на втягивание, кг	1500	3300	5300	6250

Лицензия РБ на издательскую деятельность № 0261 от 10 апреля 1998 г.

Подписано в печать_________________2010 г. Формат 60х84. Бумага

типографская. Гарнитура Таймс. Усл. печ. л.______.

Тираж________ экз. Заказ № _______ .

Издательство Башкирского государственного аграрного университета.

Типография Башкирского государственного аграрного университета.

Адрес издательства и типографии: 450001, г.Уфа, ул. 50 лет Октября, 34