Анализ силового взаимодействия механизма навески трактора с плугом

Министерство образования  Российской Федерации

Иркутская государственная сельскохозяйственная академия

 

Кафедра механизации сельскохозяйственных процессов и гидравлики

 

 

 

Расчетно-графическая работа

Анализ силового взаимодействия механизма  навески трактора с плугом

 

Пояснительная записка

 

 

 

Выполнил:

Студент 4-го курса

Инженерный факультет

1 группа

Чубарев А.В.

 

Проверил:

Орлов Б.Н.

 

 

Иркутск 2012 г 

В данной работе проводится анализ силового взаимодействия навесного  устройства трактора и плуга только в продольно-вертикальной плоскости ZOX, хотя в реальных условиях при  трехточной системе навески плуг имеет относительно трактора две  степени свободы в плоскости ZOX и в плоскости XOY.

1.Вычерчиваем схему по заданным параметрам схемы агрегата в рабочем положении и прикладываем действующие на плуг силы ().

1.1. Сила тяжести плуга прикладывается к раме. Вектор этой силы проходит через носок лемеха условно среднего корпуса.

 

1.2. Результирующая элементарных сил сопротивления почвы деформации  .

Величина и направление  её определяются путем построения силового многоугольника.

Находим некоторые составляющие силового многоугольника:

 

где k – коэффициент удельного сопротивления почвы;

a – глубина вспашки;

b – ширина захвата корпуса плуга;

n – число корпусов плуга;

* – КПД плуга.

 

Многоугольник строится в  масштабе, поэтому принимаем масштаб для всех силовых построений М 1:100

 

Графически 

 

Проверим, используя теорему  Пифагора

 

Точка приложения силы на условно среднем корпусе располагается на расстоянии от дна борозды, а направление определяется углом ψ из силового многоугольника.

1.3. Сила трения полевых досок о стенку борозды

 

где  N – сила нормального давления;

f – коэффициент трения; f=0,5

Графически:   

Суммарную силу прикладываем к концу полевой доски условно среднего корпуса.

1.4. Реакция почвы на опорное колесо. Вектор реакции всегда проходит через центр опорного колеса. При движении колеса по почве происходит смятие и деформация, в результате вектор отклоняется от вертикали на угол ε. Величина угла определяется по коэффициенту перекатывания колеса μ. В нашем случае μ=0,175.

 

Таким образом, точка приложения силы к ободу опорного колеса плуга находится в точке пересечения вектора силы и обода колеса, на схеме т.10.

2.Определение силы сопротивления  плуга, её горизонтальной составляющей  и сил, действующих в тягах  механизма навески трактора.

2.1. Для определения сил воспользуемся методом силового многоугольника. За масштаб построения принимаем масштаб ранее принятый М 1:100 т.е. . Построение силового многоугольника начинается со сложения сил тяжести плуга и результирующей сил сопротивления почвы деформации .

Длина вектора силы тяжести  составит  

, а длина вектора силы 
 

 После того как из  полюса  откладывается вектор силы и из конца вектора проводится вектор силы , соединив полюс с концом отрезка получаем результирующую двух слагаемых сил . Определяем величину силы . Точка приложения силы на схеме плуга находится на пересечении направлений слагаемых сил и (т.11), через которую проводим линию, параллельную силе многоугольника.

Аналогично определяем результирующую сил и которую прикладываем к т.12 на схеме пахотного агрегата.  .

Для определения величины силы воспользуемся методом рычага Жуковского: если механизм под действием системы сил, приложенных к нему, находится в равновесии, то повернутый на (в любую сторону) план скоростей механизма, рассматриваемый как твердое тело вращающееся вокруг полюса и нагруженное теми же силами, приложенными в соответствующих точках плана скоростей, также находится в равновесии.

Для определения величины составляем уравнение моментов при условии равновесия системы:

 

Величина  и из чертежа, решаем уравнение относительно неизвестной силы :

 

 

Из конца вектора силы откладываем отрезок по направлению действия этой силы. Соединив полюс с концом отрезка силы равнодействующую силу сопротивления плуга: . Сила сопротивления плуга преодолевается при работе пахотного агрегата звеньями 2 – 9 и 1 – 5 механизма навески. В результате в них возникают напряжения, узнав величину которых можно провести расчет звеньев на прочность. Величины этих сил определяются разложением силы сопротивления плуга по направлению звеньев 1 – 5 и 2 – 9 механизма навески. Усилие S действует в центральной тяге регулируемой длины 2 – 9 , а в нижних продольных тягах. Величины сил определяются:

 работает на сжатие.

; работает на растяжение.

2.2. Определение крюкового усилия трактора, рабочей передачи, скорости движения . Расчет сменной производительности агрегата.

Если разложить силу сопротивления  плуга  на, горизонтальную и вертикальную , составляющие. Величина преодолевается крюковым усилием трактора . Движение агрегата вперед будет возможно, если . Для устойчивой работы агрегата необходимо, чтобы: . При известной следует:

 

Зная тяговые, характеристики трактора, выбираем:

Вторая передача; ; ; ; ; ;

.

Сменная производительность пахотного агрегата определяется:

 

где - коэффициент использования смены;

- конструктивная ширина  захвата плуга;

- коэффициент использования конструктивной  ширины захвата;

- рабочая скорость движения;

- продолжительность времени  смены.

 

 

Пользуясь тяговыми характеристиками можно также определить часовой  расход топлива на вспашке, сменный  погектарный расход топлива, количество смен для проведения пахоты, общее  количество топлива на пахоту и т.д.

2.3. Определение усилия на штоке  гидроцилиндра, необходимого для  перевода плуга из рабочего  положения в транспортное.

При подъеме плуга во время  движения необходимо преодолеть силу тяжести плуга , приложенную к носку лемеха условно – среднего корпуса, вес почвы, лежащей на корпусах и составляющую силу сопротивления почвы .

Так как система находится  в равновесии, составляем уравнение  моментов:

 

 

 и  определим графически из рычага Жуковского ; .

 ; .

 

Из приложения по, наибольшему  усилию по штоку при ходе на втягивание, выбираем гидроцилиндр марки Ц – 80х200х24, диаметр штока – 40мм, внутренний диаметр цилиндра – 80мм, полный ход штока – 200 мм, наибольшее усилие по штоку на втягивание – 60,2 кН.

 

2.4. Перевод плуга в транспортное  положение.

Графически.

 

2.5. Определение продольной устойчивости  пахотного агрегата.

Продольная устойчивость характеризуется коэффициентом  продольной устойчивости

 

где - опрокидывающий момент, Н*м

       - стабилизирующий момент, Н*м

 

 

где

 

 

Агрегат считается устойчивым.