ВВЕДЕНИЕ
Главнаязадача сельскохозяйственного машиностроения заключается в комплексноймеханизации сельскохозяйственного производства, что означает применение машин иорудий не только на основных, но и на всех промежуточных операциях при возделыванииразличных культур.
Земледелие,и в частности выращивание зерновых культур, — древнейшее занятие человека, аего орудия труда имеют многовековую историю развития и совершенствования.Однако наука о сельскохозяйственных машинах и орудиях зародилась сравнительнонедавно. Возникновение этой новой прикладной дисциплины связано с именемвыдающегося русского ученого, академика В. П. Горячкина (1868-1935).
Современныетехнологии возделывания культур, основанные на многократных проходах все болеетяжелых машинно-тракторных агрегатов, ведут к распылению верхнего и уплотнениюнижнего слоев почвы и, следовательно, к расширению зоны ветровой и воднойэрозии, снижению вносимых минеральных удобрений и урожайности. Поэтомунеобходимо пересматривать технологию возделывания культур в направлениисоздания оптимального взаимодействия системы машина — почва.
плугтрактор гидросистема продольный устойчивость
1.ИСХОДНЫЕДАННЫЕ
Эксплуатационныйвес трактора (Gтр)- 58500Н.
Длинаопорной поверхности гусеницы – 1,740 м.
Расстояниеот оси ведущего колеса до центра тяжести трактора — 1,205 м.
Наружныйрадиус заднего колеса — 0,375 м.
Координатыопорных подшипников: точка 1 (0,170;0); точка 2 (0,240;0,650); точка 3 (0,240;0,650); точка 4 (0,170; 0).
Длиназвеньев 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.
Теоретическаяпроизводительность насоса (Qт)=10∙10-4 м3/с.
Диаметрсилового цилиндра (d) = 0,11 м.
Высотастойки плуга 5-9 = 0,88 м.
Высотарасположения оси подвеса над дном борозды — 0,635 м.
Диаметропорного колеса (Dк)-0,500 м.
Расстояниеот оси подвеса — 0,920 м.
Координатыцентра тяжести плуга:
-отоси подвеса по горизонтали — 0,1020 м
-отопорной поверхности корпуса по вертикали — 0,470 м.
Расстояниеот оси подвеса до «среднего» корпуса в горизонтальной
плоскости- 0,1310 м.
Весплуга- 5800Н.
Числокорпусов — 4
Шириназахвата одного корпуса — 0,85 м.
2. СИЛЫ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ НАОРУДИЕ
Впроцессе работы на навесной плуг действуют следующие силы:
-горизонтальнаясоставляющая сил, действующих на рабочие органы
/>, (кН)
гдек — удельное сопротивление почвы, кН/м; а — глубина обработки, м; b- ширина захвата рабочего органа, м; n- число рабочих органов.
/> (кН)
Rz — вертикальнаясоставляющая
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)
Складываниевекторов сил RXи RZ даст силу RХZ:
/> (кН)(4)
Также на плуг действуют:
-силатяжести, приложенная к центру тяжести орудия:
G =5,8 кН; — сила трения полевыхдосок 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 ободеопорного колеса Q;
-усилие в верхней тягемеханизма навески S.
Для дальнейших расчетовнам необходимы силы R1и 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 R1соединив конец вектора Rхи полюс. Проведем вектор R2,соединив конец вектора Fи полюс. Далее из полученных размеров возможно определить R1= 17,5 кН и R2= 24,3 кН.
/>
Рисунок 1.1- План сил
Чтобы определить усилиеQ нам поможет метод Жуковского. Планскоростей, повернуты на 90°, совместим с механизмом навески. За полюс планаскоростей примем точку 1 крепления нижних тяг на тракторе. Масштаб зададимтаким образом, чтобы длина вектора скорости точки 5 равнялась длине звена 1-5.
Чтобы определитьскорость 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 необходимопостроить 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 точкиВ. Аналогично находим и вектор скорости точки Е.
Так как активные силыприложены к одному звену, то получим
/>
/> кН.(6)
Где 1' — плечо силы R2относительно полюса π, м;
h’- плечо силы Q относительно полюса π,м.
Q=4.139 (кН)
Получив числовоезначение силы откладываем вектор. Значение угла μ =9°...12°, принимаем μ= 12°. Достроив план сил получим числовые значения силы Р=27,89 кН.
3. АНАЛИЗ ПРОЦЕССАПЕРЕВОДА ПЛУГА ИЗ РАБОЧЕГО В
ТРАНСПОРТНОЕ ПОЛОЖЕНИЕ
Процессперевода плуга из рабочего в транспортное положение, осуществляетсягидросистемой трактора. Если считать, что объёмный коэффициент полезногодействия насоса в процессе подъёма — величина неизменная, то продолжительностьподъёма в секундах можно рассчитать следующим образом:
Q=10∙10-4 — производительность насоса, м3/с
Определимдействительную производительность:
/>,м3/c
Знаядействительную производительность можно определить скорость выдвижения штокагидроцилиндра:
/>
/> м/сI
Знаяскорость и длину штока гидроцилиндра можно определить время подъема навесногоорудия:
/> c.
УсилиеS, возникающее на штокегидроцилиндра при подъёме машины, вычисляют по выражению:
/>
гдеМс — момент сопротивления от сил, действующих на плуг при подъёме (относительномгновенного 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.
Еслиже мгновенный центр вращения машины на чертеже не располагается, то значение Sудобнее определить, пользуясь методом Жуковского.
Чтобыразгрузить чертёж, план скоростей построен вновь вне механзма навески.
Скоростьточки 5 в произвольном масштабе изображена отрезком V- 5' (вектор скорости проведён из полюса Vпараллельно звену 1- 5). Затем из полюса плана проведена линия v-9', параллельная звену 2- 9, а из точки 5' линия 5' — 9', параллельная звену5-9. Точка 9' пересечения этих линий определяет конец вектора скорости точки 9механизма навески. На отрезке 5' — 9' построен треугольник, подобныйтреугольнику 5 — 9 — М. Вектор УМ1 представляет собой скоростьцентра тяжести плуга.
Векторскорости точки 6 будет меньше вектора скорости точки 5 настолько, насколькозвено 1-6 меньше звена 1 -5.
Скоростьточки 7 можно рассматривать как составляющую:
V7 = V6+ V7- 6
потомуиз полюса плана скоростей проведена линия V-7',параллельная звену 3- 7, до пересечения с линией 6' — 7', проведённой из точки6 параллельно звену 6- 7. На отрезке V-Т построен треугольник, подобный треугольнику 3-7-8. так определён векторскорости точки 8, к которой приложена сила 8.
Безучёта сопротивления пластов
SМу = SL'-GН' = О
Откуда
S = (GН)/ L, кН.
Мощность,потребная на привод насоса
N = (Qт∙Р)/(η∙η0), Вт,
гдеР — давление в гидросистеме, Па;
Р= (4S)//(р d2).
Далееподсчитаем необходимые величины
а'=72,5;b’=27,03
/>
λ'=114,9·l'=160
/>
Передаточноеотношение механизма:
u=u1·u2= 1,93
СилаS в начале подъема (методЖуковского):
H=281,43
L=31,57
/>
/>
кН.
Давлениев гидросистеме:
/>
/>
Мощностьпотребляемая на привод насоса:
/>/>
СилаS в конце подъема (аналитическийметод):
H’=171,34
L’=15,28
Мс= G·Н' – момент сопротивления
S=Мс/η·u·L’=37,1кН.
4.ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОДОЛЬНОЙ УСТОЙЧИВОСТИ АГРЕГАТА
Устойчивостьнавесного агрегата оценивается коэффициентом запаса продольной устойчивости Xкоторый представляет из себя отношение опрокидывающего момента, создаваемоговесом навесного орудия, поднятого в транспортное положение к моменту,способному вызвать отрыв от земли передних колес трактора, находящегося вгоризонтальном положении.
/>
гдеGм — сила тяжести навесного агрегата;
Gт — сила тяжести трактора;
а"- вылет центра тяжести трактора относительно оси задних колес;
b" — вылет центра тяжестинавесной машины относительно оси задних
колес.
/>
Коэффициент запасапродольной устойчивости равен χ= 0.15.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.Методическое указание к курсовой работе «Обоснование конструктивных схем ипараметров 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. идоп. — М.: Машиностроение, 1979. -Т.1 — 3.