Уравновешивание плуга в горизонтальной плоскости

Основные показатели плугов с изменяемой шириной захвата

Показатели	ПНИ-3-40	ПНИ-4-40	ПНИ-5-40	ПНИ-8-40
Производительность за 1 час, га	0,64-1,05	0,7-1,44	1,22-2,1	2,24-2,88
Рабочая ширина захвата, м	1,05-1,35	1,4-1,8	1,75-2,25	2,8-3,6
Глубина пахоты, см	до 30	до 30	до 30	до 30
Агрегатируется с трактором	МТЗ-80/82 МТЗ-100/102	ДТ-75 ДТ-75М	Т-150 Т-150К Т-1750	К-700А К-701 К-701М

Применение плугов с изменяемой шириной захвата обеспечивает повышение производительности на 15…20% и снижение расхода топлива на 12%.

Сила R_xy стремится развернуть плуг в горизонтальной плоскости (рис. 3.9). Для уравновешивания этой силы на корпус плуга укрепляют полевую доску, которая во время работы опирается на стенку борозды и удерживает плуг от поворота. Размеры полевой доски должны быть достаточными для обеспечения устойчивости хода плуга.

В.П. Горячкиным предложено длину полевой доски выбирать таким образом, чтобы направление равнодействующей R_xy проходило через ее конец (рис. 3.10).

В самом деле, условием статического равновесия считают равенство нулю суммы проекций сил на оси координат или суммы моментов действующих сил. Можно считать, что сила Р, действующая на полевую доску со стороны стенки борозды, приложена к ее концу (точка D), так как полевая доска установлена под некоторым углом к стенке борозды. Износ полевой доски в основном происходит в зоне пятки, что подтверждает предположение о месте приложения силы Р. Но если направления Р и R_xy пересекутся в точке D, то сумма моментов этих сил относительно D будет равна нулю при любой величине сил.

Иными словами, в этом случае обеспечивается устойчивая работа плуга. Сила R_xy направлена под углом трения φ к нормали NN, и чем больше трение почвы по поверхности лемеха, тем сильнее она отклоняется от NN. Расчетная длина полевой доски равна стороне AD треугольника ACD. В этом треугольнике можно легко определить сторону AC, так как известно расстояние ЕС=b/2 и угол ν треугольника АСD. Угол при вершине А равен ν, а при вершинах С и D соответственно (90°+φ) и [180° - ν – (90°+φ].

Искомую сторону АD треугольника АСD в таком случае можно определить с использованием теоремы синусов, т.е.

,

тогда

.

Но

.

Рис. 3.9. Схема сил, действующих на корпус плуга в горизонтальной плоскости	Рис. 3.10. Определение площади смятия почвы полевой доской

Следовательно,

.

Расчеты по данной формуле длины полевой доски современных корпусов плугов обычно дают завышенные результаты. Длинные полевые доски требуют увеличения расстояния между корпусами плуга, а это влечет за собой нежелательное увеличение габаритов орудия. Поэтому у многокорпусных плугов полевые доски стремятся сделать короче, но для повышения несущей способности увеличивают их ширину, которую определяют по допускаемому давлению полевой доски на стенку борозды. Допустимую глубину смятия почвы принимают обычно не более с = 5…10 мм, чтобы не произошло разрушения стенки борозды.

Если учесть, что полевая доска установлена к стенке борозды под углом ψ, то давление ее на стенку борозды составит

,

где q₀ – объемный коэффициент смятия почвы в зависимости от типа и состояния почвы; q₀=10…25 Н/см³.

Площадь смятия почвы (рис. 3.13)

,

где h – ширина полевой доски;

l _см – длина полевой доски, вдавленной в стенку борозды.

Сила давления почвы на полевую доску тогда составит:

.

Если учесть, что l =с/sinψ, то

.

Поскольку для сохранения устойчивости хода необходимо, чтобы R_y=P_y, то есть сила Р_y должна уравновешивать реакцию R_y, то

.

Высота полевой доски h тогда равна:

.

Значения угла ψ невелики и находятся в пределах 2…3˚.

Полевые доски изготовляют из полосово й стали и подвергают термической обработке – закалке с отпуском. Твердость в закаленной зоне должна быть в пределах 47…59 HRC.

В результате стирания полевой доски плуг теряет устойчивость. Для устранения этого явления полевую доску (особенно заднего корпуса) снабжают сменной пяткой, положение которой регулируют, в результате чего точка опоры сохраняет свое первоначальное положение.

На многокорпусных плугах могут быть установлены полевые доски двух типов – удлиненные (расчетной длины) и укороченные. Длинные доски устанавливают на заднем корпусе, а короткие – на передних, чтобы сократить расстояние между корпусами и обеспечить свободный проход отваливаемых пластов.

Уширенными полевыми досками оборудуют скоростные корпусы и плуги для безотвальной вспашки.

Устойчивость плуга в горизонтальной плоскости зависит и от способа соединения его с трактором.

Считают, что для прямолинейного хода навесного плуга в горизонтальной плоскости необходимо, чтобы мгновенный центр вращения плуга (точка π, рис. 3.11) находился на продольной оси трактора, а направление линии тяги совпало с направлением его поступательного движения.

Рис. 3.11. Схема сил, действующих на навесной плуг в горизонтальной плоскости

Первое условие обеспечивается согласованием размеров колеи трактора с шириной захвата плуга, а второе – размещением полюса π над стенкой борозды среднего корпуса или чуть левее ее.

В горизонтальной плоскости проекций на плуг действуют: сила R_xy, приложенная к среднему (или условно среднему) корпусу; Q_x – сопротивление перекатыванию опорного колеса; F – реакция стенок борозды на полевые доски и P – сила тяги плуга, действующая со стороны трактора. Векторное сложение сил R_xy и Q_x дает результирующую R₁, приложенную в точке пересечения направлений этих сил. Суммой сил R₁ и F является равнодействующая R₂, приложенная в точке 2, которая найдена пересечением направлений F и R₁. Если равнодействующая всех сил сопротивлений R=R₂ проходит через π, то она вполне может быть уравновешена силой тяги трактора P. На практике чаще точку π путем перестановки навески относительно осевой линии трактора смещают вправо. Это создает небольшой момент сил P и R, который несколько разгружает полевые доски и уменьшает тем самым тяговое сопротивление плуга.

Контрольные вопросы

1. Как определяют осевые составляющие R_x, R_y и R_z от воздействия плуга на почву.

2. Как обеспечивают устойчивость движения плуга в вертикально-продольной плоскости.

3. Какими способами можно уменьшать нагрузку на опорное колесо навесного плуга и уменьшить буксования ведущих колес трактора при пакете.

4. Как используют метод Н.Е. Жуковского при силовом анализе механизмов пахотного агрегата.

5. Назовите устройства и способы обеспечения устойчивости движения плуга в горизонтальной плоскости.

6. Обоснуйте основные размеры полевой доски, при которых обеспечивается устойчивый ход плуга.

Литература

1. Синеоков Г.Н., Панов И.М. Теория и расчет почвообрабатывающих машин. М. Машиностроение, 1977.

2. Горячкин В.П. Собрание сочинений. Т 2. М.: Колос, 1965.

3. Кошурников А.Ф. Анализ технологических процессов, выполняемых сельскохозяйственными машинами, с помощью ЭВМ. Пермь, 1995, - 272 с.

Дата добавления: 2015-06-04