ВВЕДЕНИЕ
Главная задача сельскохозяйственного машиностроения заключается в комплексной механизации сельскохозяйственного производства, что означает применение машин и орудий не только на основных, но и на всех промежуточных операциях при возделывании различных культур.
Земледелие, и в частности выращивание зерновых культур, - древнейшее занятие человека, а его орудия труда имеют многовековую историю развития и совершенствования. Однако наука о сельскохозяйственных машинах и орудиях зародилась сравнительно недавно. Возникновение этой новой прикладной дисциплины связано с именем выдающегося русского ученого, академика В. П. Горячкина (1868-1935).
Современные технологии возделывания культур, основанные на многократных проходах все более тяжелых машинно-тракторных агрегатов, ведут к распылению верхнего и уплотнению нижнего слоев почвы и, следовательно, к расширению зоны ветровой и водной эрозии, снижению вносимых минеральных удобрений и урожайности. Поэтому необходимо пересматривать технологию возделывания культур в направлении создания оптимального взаимодействия системы машина - почва.
плуг трактор гидросистема продольный устойчивость
1.ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
Эксплуатационный вес трактора (Gтр
) - 58500Н.
Длина опорной поверхности гусеницы – 1,740 м.
Расстояние от оси ведущего колеса до центра тяжести трактора - 1,205 м.
Наружный радиус заднего колеса - 0,375 м.
Координаты опорных подшипников: точка 1 (0,170;0); точка 2 (0,240;0,650); точка 3 (0,240; 0,650); точка 4 (0,170; 0).
Длина звеньев 1-5 = 0,815 м; 1-6 = 0,430 м; 3-7 = 0,400 м; 3-8 = 0,200 м;
4-8макс. - 0,810 м; 4-8 мин = 0,560 м; а=17°; 6-7 = 0,620 м.
Теоретическая производительность насоса (Qт
) =10∙10-4
м3/с.
Диаметр силового цилиндра (d) = 0,11 м.
Высота стойки плуга 5-9 = 0,88 м.
Высота расположения оси подвеса над дном борозды - 0,635 м.
Диаметр опорного колеса (Dк
)- 0,500 м.
Расстояние от оси подвеса - 0,920 м.
Координаты центра тяжести плуга:
-от оси подвеса по горизонтали - 0,1020 м
-от опорной поверхности корпуса по вертикали - 0,470 м.
Расстояние от оси подвеса до «среднего» корпуса в горизонтальной
плоскости - 0,1310 м.
Вес плуга- 5800Н.
Число корпусов - 4
Ширина захвата одного корпуса - 0,85 м.
2. СИЛЫ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ НА ОРУДИЕ
В процессе работы на навесной плуг действуют следующие силы:
-горизонтальная составляющая сил, действующих на рабочие органы
 , (кН)
где к - удельное сопротивление почвы, кН/м ; а - глубина обработки, м; b - ширина захвата рабочего органа, м; n - число рабочих органов.
 (кН)
Rz
- вертикальная составляющая
Rz
= ± δ ∙RХ
(кН).(2)
где δ - коэффициент пропорциональности. Для рабочих органов составляет- 0,2.
Rz
=0,2 ∙ 15,12= 3,024 (кН).
-составляющая, действующая в плоскости, перпендикулярной движению агрегата Яу
 (кН) (3)
Складывание векторов сил RX
и RZ
даст силу RХ
Z
:
 (кН)(4)
Так же на плуг действуют:
-сила тяжести, приложенная к центру тяжести орудия:
G =5,8 кН; - сила трения полевых досок о стенку борозды:
F=f∙Rx
, кН
где f- коэффициент трения почвы о сталь, f = 0,5.
F = 0,5 ∙ 15,12 =7,56 (кН)
-усилие на ободе опорного колеса Q;
-усилие в верхней тяге механизма навески S.
Для дальнейших расчетов нам необходимы силы R1
и R2
. Для этого построим план сил (смотри рисунок 1.1). В масштабе (1 мм = 100 Н) отложим (начиная от полюса Р) всем известные силы: G, Rz
, Rх
, F. Проведем вектор R1
соединив конец вектора Rх и полюс. Проведем вектор R2
, соединив конец вектора F и полюс. Далее из полученных размеров возможно определить R1
= 17,5 кН и R2
= 24,3 кН.
Рисунок 1.1- План сил
Чтобы определить усилие Q нам поможет метод Жуковского. План скоростей, повернуты на 90°, совместим с механизмом навески. За полюс плана скоростей примем точку 1 крепления нижних тяг на тракторе. Масштаб зададим таким образом, чтобы длина вектора скорости точки 5 равнялась длине звена 1-5.
Чтобы определить скорость точки 9, на плане скоростей необходимо провести линию 1-9', параллельную звену 2-9, так как вектор скорости, точки 9, повернутый на 90 , будет располагаться именно по направлению звена 2-9.
Далее необходимо построить векторы точек приложения сил Q и R2
. Для этого на плане скоростей провести линию 5-В и линию 9'-В', параллельно 9-В. Точка пересечения этих линий позволит определить, конец вектора скорости точки В. Аналогично находим и вектор скорости точки Е.
Так как активные силы приложены к одному звену, то получим
 кН.(6)
Где 1' - плечо силы R2
относительно полюса π, м;
h’ - плечо силы Q относительно полюса π, м.
Q= 4.139 (кН)
Получив числовое значение силы откладываем вектор. Значение угла μ =9°...12°, принимаем μ = 12°. Достроив план сил получим числовые значения силы Р=27,89 кН.
3. АНАЛИЗ ПРОЦЕССА ПЕРЕВОДА ПЛУГА ИЗ РАБОЧЕГО В
ТРАНСПОРТНОЕ ПОЛОЖЕНИЕ
Процесс перевода плуга из рабочего в транспортное положение, осуществляется гидросистемой трактора. Если считать, что объёмный коэффициент полезного действия насоса в процессе подъёма - величина неизменная, то продолжительность подъёма в секундах можно рассчитать следующим образом:
Q= 10∙10-4 - производительность насоса, м3/с
Определим действительную производительность:
 , м3
/c
Зная действительную производительность можно определить скорость выдвижения штока гидроцилиндра:
 м
/с
I
Зная скорость и длину штока гидроцилиндра можно определить время подъема навесного орудия:
 c.
Усилие S, возникающее на штоке гидроцилиндра при подъёме машины, вычисляют по выражению:
где Мс - момент сопротивления от сил, действующих на плуг при подъёме (относительно мгновенного центра вращения плуга); L - плечо силы относительно оси вращения звена 4- 3, к которому приложена сила; η- КПД механизма (в приближённых вычисленьях η = 1); u - передаточное отношение механизма
u = u1∙u2;
u1 = а' / b' - передаточное отношение четырёхзвенника 1- 6 - 7- 2;
u2 = λ' /l' - передаточное отношение четырёхзвенника 1-5 -9-2.
Если же мгновенный центр вращения машины на чертеже не располагается, то значение S удобнее определить, пользуясь методом Жуковского.
Чтобы разгрузить чертёж, план скоростей построен вновь вне механзма навески.
Скорость точки 5 в произвольном масштабе изображена отрезком V - 5' (вектор скорости проведён из полюса V параллельно звену 1- 5). Затем из полюса плана проведена линия v- 9', параллельная звену 2- 9, а из точки 5' линия 5' - 9', параллельная звену 5-9. Точка 9' пересечения этих линий определяет конец вектора скорости точки 9 механизма навески. На отрезке 5' - 9' построен треугольник, подобный треугольнику 5 - 9 - М. Вектор УМ1
представляет собой скорость центра тяжести плуга.
Вектор скорости точки 6 будет меньше вектора скорости точки 5 настолько, насколько звено 1-6 меньше звена 1 -5.
Скорость точки 7 можно рассматривать как составляющую:
V7 = V6 + V7- 6
потому из полюса плана скоростей проведена линия V-7', параллельная звену 3- 7, до пересечения с линией 6' - 7', проведённой из точки 6 параллельно звену 6- 7. На отрезке V- Т построен треугольник, подобный треугольнику 3-7-8. так определён вектор скорости точки 8, к которой приложена сила 8.
Без учёта сопротивления пластов
SМу = SL'- GН' = О
Откуда
S = (GН) / L, кН.
Мощность, потребная на привод насоса
N = (Qт
∙Р)/(η∙η0
),Вт,
где Р - давление в гидросистеме, Па;
Р = (4S)//(р d2
).
Далее подсчитаем необходимые величины
а'=72,5; b’=27,03
λ'=114,9·l'=160
Передаточное отношение механизма:
u=u1·u2 = 1,93
Сила S в начале подъема (метод Жуковского):
H=281,43
L=31,57
кН.
Давление в гидросистеме:
Мощность потребляемая на привод насоса:
 
Сила S в конце подъема (аналитический метод):
H’=171,34
L’=15,28
Мс = G·Н' – момент сопротивления
S=Мс/η·u·L’=37,1 кН.
4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОДОЛЬНОЙ УСТОЙЧИВОСТИ АГРЕГАТА
Устойчивость навесного агрегата оценивается коэффициентом запаса продольной устойчивости X который представляет из себя отношение опрокидывающего момента, создаваемого весом навесного орудия, поднятого в транспортное положение к моменту, способному вызвать отрыв от земли передних колес трактора, находящегося в горизонтальном положении.
где Gм
- сила тяжести навесного агрегата;
Gт
- сила тяжести трактора;
а" - вылет центра тяжести трактора относительно оси задних колес;
b" - вылет центра тяжести навесной машины относительно оси задних
колес.
Коэффициент запаса продольной устойчивости равен χ= 0.15.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Методическое указание к курсовой работе «Обоснование конструктивных схем и параметров почвообрабатывающих и посадочных машин» / А.И. Любимов, Р.С. Рахимов, В.А. Стрижов, А.Ф. Кокорин. Учеб. пос/ ЧГАУ. - Челябинск, 2004. - 40с. :ил.
2. Справочник технолога-машиностроителя: Т.1/ Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1985.
3. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1979. -Т.1 - 3.
|