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, определяетсякак 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
Полный ход поршня
Диаметр штока
Пределы регулирования хода при втягивании штока	от 20 до 200
Расч. рабочее давление, кг/см^2
Наибольшее рабочее усилие по штоку при ходе на выталкивание, кг
Наибольшее рабочее усилие по штоку при ходе на втягивание, кг

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

Дата добавления: 2015-07-02