Проектирование плуга с культурным отвалом

   Плуги делят по назначению  на плуги общего назначения  и специальные; по конструкции корпусов различают лемешные, дисковые, чизельные, ротационные и комбинированные плуги; по числу корпусов - на одно-, двух-, трех-, четырех-, пяти-, шестикорпусные; по способу соединения с трактором (агрегатирования) на прицепные, полунавесные и навесные; по технологическому процессу - на плуги для свально- развальной гладкой вспашки; по форме отвалов на плуги, корпуса которых оборудованы культурными, цилиндрическими, полувинтовыми и винтовыми отвалами.

 

   Рис.2 Типы корпусов плуга: а-культурный; б-полувинтовой;г-вырезной; в- безотвальный; д–с накладным долотом; е-с почвоуглубителем; ж-дисковый; з- комбинированный; 1,10 – лемеха; 2, 9 – отвалы; 3- стойка; 4-перо отвала; 5-полевая доска; 6-грудь отвала; 7-щиток; 8-уширитель; 11-углосним; 12-нож; 13-долото; 14-почвоуглубительная лапа; 15-диск; 16-шпиндель; 17-корпус ротора; 18-вал; 19-ротор;20- лопатки

 

   Рис.3 Схема культурного корпуса плуга:

1- лемех, 2- отвал,3-стойка, 5- полевая доска, 6- грудь отвала

 

   Плуги общего назначения используют для вспашки почв на глубину до 35 см, плуги специального назначения для обработки почвы под виноградники, садовые культуры и лесные насаждения на глубину до 60 см.

  Плуги с лемешными корпусами оснащают отвалами винтовой, цилиндрической, полувинтовой и культурной формы.

     При вспашке плугом с винтовой формой отвала пласт оборачивается на  180 °, но плохо крошится. Такой способ пахоты называют оборотом пласта. Он применяется на задернелых почвах: целинных, залежных, пастбищных и лугах. Если при вспашке пласты оборачиваются на 135; то такой способ называют взметом.

    У  отвала с цилиндрической формой  изгиб поверхности более крутой, чем у винтового отвала. При  работе плуга с таким отвалом  пласт хорошо крошится, но плохо  оборачивается. Если используют на легких по гранулометрическому составу почвах, а также на задернелых полях.

    У  лемешных плугов с полувинтовой  формой отвала передняя часть  -цилиндрическая, задняя - близка к  винтовой. При вспашке этим плугом  пласт круто поднимается и  отбрасывается в сторону борозды. Он хороню крошится, но плохо оборачивается.

    У  лемешных плугов с культурной  формой отвала передняя часть  -цилиндрическая, задняя - винтовая. Крошение  и оборачивание пласта в данном  случае лучше, чем у плугов  с цилиндрическим отвалом.

По конструкции  различают лемеха: трапецеидальные, долотообразные, с выдвижным долотом  и вырезные. В целях продления  срока службы на обратную сторону  лезвия лемеха наплавляют износостойкий  слой.

    Плуги  с безотвальными корпусами используют  для безотвальной вспашки, т.е. обработки почвы без оборачивания пахотного слоя. В данном случае применяют безотвальные плуги со стойками обтекаемой формы. Они позволяют пахать без оборачивания пласта на глубину до 30 см.

  Дисковые  плуги используют для плоскорезной обработки. При этом почву обрабатывают плоскорежущими орудиями без ее оборачивания, сохраняя на поверхности большую часть растительного покрова, препятствующего эрозии почвы, так как он значительно снижает скорость ветра у поверхности почвы и способствует лучшему накоплению снега на полях.  

  Комбинированные  плуги по способу оборота пласта  занимают среднее положение    между    культурными    и    полу винтовыми.    Отечественная промышленность выпускает плуги преимущественно с культурными и комбинированными формами отвалов.

 Чизельные   плуги   при   работе   производят   не   оборот   пласта,   а интенсивность рыхления почвенного  пласта.

 

Технологические характеристики плугов.

                                                                                                   Таблица 1

Марка    плуга	Предель- ное удельное сопро- тивление почвы, Н/см2	Тяго- вый класс трактора	Глуби- на пахо- ты, см	Рабочая скоро-сть, км/ч	Число кор-пусов	Ширина захвата плуга, м	Мас- са, кг
ПН-35	8	0,6; 0,9	27	4…7	1	0,35	135
ПЛН-3-35	9	1,4; 2	30	7…9	3	1,05	492
ПЛН-4-40	9	3; 4	30	7…9	4	1,6	725
ПБ-5	6	3,4	35	7…9	5	2,75	810
ПН-3-30	9	0,9;1,4	22	7…9	3	0,9	380
ПЛ-5-40	13	3;4	40	6…9	5	1,75;2,3	1630
ППИ-6-40	9	3;4	30	7…10	6	2,1	850
ПЧН-4,5	9	5	45	7…9	1	4,5	1900
ПН-8-У	10	5	27	7…9	8	3,2	2300

 

 

1.2.Агротехнические  требования

 

     1. Вспашку проводят в агротехнические сроки на глубину не менее 20см, а на почвах с недостаточной толщиной пахотного слоя- на его полную глубину с постепенным углублением (для дерново- подзолистых почв по 4…5 см ежегодно) почвоуглубителями.

    2. В результате ежегодной вспашки плужная подошва уплотняется. Чтобы ее разрушить, периодически увеличивают глубину вспашки до 25…27 см или проводят рыхление чизельными плугами.

   3. Плуги должны:

       а) равномерно вспахивать почву (отклонение от установленной глубины не более ± 2 см при колебании ширины захвата в пределах ± 10% от конструктивной);

      б) полностью оборачивать, крошить и укладывать пласт без пустот и огрехов;

       в) полностью заделывать удобрения и пожнивные остатки на глубину 12-15 см;

      г) выравнивать поверхность пашни, гребни пластов должны иметь одинаковую высоту (не выше 5 см), высокие свальные гребни не допускаются;

       д) образовывать чистую борозду после прохода последнего корпуса.

    4. Разрывы между смежными проходами  плуга, скрытые и открытые огрехи  и незапаханные клинья не допускаются.

   5. Скорость движения пахотных агрегатов должна быть оптимальной для данного типа корпуса плуга и состояния почвы.  

   При оценке общей схемы плуга  следует проверить соответствие  ширины захвата и количества корпусов агротехническим требованиям и тяговых характеристикам тракторов, с которыми он может быть использован.

 

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. РАСЧЕТ ОБОРОТА ПЛАСТА

 

   Процесс воздействия лемеха и  отвала на пласт сводится к  следующим фазам. Лемех подрезает снизу пласт, имеющий размеры а (глубина пахоты) и b (ширина захвата корпуса). При этом пласт заходит на лемех и одновременно поворачивается в сторону борозды. Условно примем, что пласт не деформируется и его размеры а и b не изменяются. Тогда можно считать, что пласт в своем последовательном перемещении сначала поворачивается относительно ребра А (рис.4), а после того, как примет вертикальное положение, - относительно ребра Д'. Поворачиваясь, пласт доходит до ранее уложенных пластов и опускается на них.

   При расчете и построении схемы  оборота пласта используются следующие геометрические соотношения:

Ребра пластов Д' Д" и т.д. будут удалены  одно от другого на расстояние, равное ширине пласта b.

Грань А'  В'  отваленного  пласта,  продолженная  до  пересечения  с  дном борозды, отсечет на ней линию В Д₀, длина которой от стенки борозды равна глубине пахоты а.

Точки стыка отваленных пластов С' С" и т.д. лежат на уровне непаханого поля.

   Последнее вытекает из подобия  треугольников Д" С" Е  и А" Д" Д', у которых две стороны и угол δ равны. Учитывая эти соображения, для построения профиля борозды необходимо:

1 . Отложим  на линии дна борозды точку  Д₀ (сделаем засечку на дне борозды из точки В радиусом а);

2. Из точки Д₀, как из центра, сделаем засечку радиусом Д₀ С₀ = b на уровне непаханого поля;
3. Той же дугой, равной b, сделаем засечки Д',Д", а также С', С" и т.д. соответственно на линии дна борозды и на уровне непаханого поля;
4. Восстановим из этих точек перпендикуляры к соответствующим граням пластов, например, С' В', Д' А и т.д.

Угол  δ наклона отваленного пласта к горизонту определим из соотношения: 
            sin δ = a /b = 30 /45 = 0,67                                        (1)

                                              δ = 42º

Из  подобия прямоугольных треугольников  Д' А" Д" и Д" ЕС" вытекает, что С"Е = А"Д" = a. Из схемы видно, что высота точек В', В" и т.д. от дна борозды h = a ( 1+ соs δ ), откуда теоретическая вспушенность пашни

h  = a (1 + соs δ)  = 30( 1 + cos 42°)= 30(1+ 0,74) = 32 см         (2)

Длина S линии В' С' В" поверхности пашни, пропорциональная увеличению площади поверхности, будет:

S = В' С' + С' В" = b [соs ( 90 - δ ) + соsδ] ;           (3)

S = 45 [соs ( 90 - 42) + соs 42 ] = 42

Очевидно, S достигнет максимума при h = 42°.

Учитывая, что a = b sin δ, будем иметь:

b/a = 1 /sin 42° = 1,5                                           (4)

1,5 = 1,5

 

   В стандартных корпусах  b / a находится в пределах 1,14 - 1,5. Следовательно, максимальная площадь поверхности пашни будет в том случае, если ширина борозды примерно в 1,5 раза больше ее глубины. При этом выветривание пашни максимальное. Для борьбы с ним необходимо присоединять к плугу борону или устанавливать предплужники. В последнем случае пласт обернется полнее.

                                        Рис. 4 Схема оборота пласта корпусом  плуга

 

3.ОПРЕДЕЛЕНИЕ  ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ РАБОЧЕЙ ПОВЕРХНОСТИ КОРПУСА ПЛУГА

 

 

    Поверхность  лемеха и отвала, воздействующую  на пласт, принято называть  рабочей. Культурные корпуса имеют  цилиндроидальную рабочую поверхность.

    При  проектировании рабочих поверхностей плужных корпусов применяют графические приемы, основанные на теории этих поверхностей и основных соотношениях, установленных опытным путем. Аналитическое проектирование рабочей поверхности по заданным агротехническим показателям связано с большими затруднениями, так как еще недостаточно изучены зависимости между геометрическими параметрами поверхности и количественными характеристиками получаемой обработки. Наибольшее применение имеют цилиндроидальные поверхности с горизонтальными образующими. Эти поверхности применяют при проектировании корпусов с культурными отвалами.

    Рассмотрим  общий порядок проектирования  рабочей поверхности корпуса  плуга, где сначала строят фронтальную(лобовую)  проекцию контура корпуса и  проекции образующих на ней,  затем горизонтальные проекции образующих и контура корпуса, проекции вертикальных сечений поверхности корпуса, перпендикулярных направлению движения при вспашке, и вертикальных сечений, перпендикулярных лезвию лемеха.

    Построение  чертежа рабочей поверхности  корпуса плуга начинаем с выбора масштаба, расположения основных линий проекций и начальных точек.

    Высота  вертикальной проекции несколько  больше диагонали сечения пласта  и равна примерно (1,3÷ 1,4) b, горизонтальная проекция занимает по высоте чертежа у корпусов с культурными отвалами около (2,2 ÷2,5) b.

Таким образом, весь чертеж корпуса с культурным отвалом составит до 4,5 b. Если прибавить к этому необходимые зазоры на полях чертежа и между проекциями, то можно считать, что общая высота чертежа равна (4,5 - 5,5 )b.

 

    3.1 Построение фронтальной (поперечно - вертикальной) проекции контура корпуса

 

 

   Для этого предварительно изобразим  сечение борозды и ближайшего  к ней обернутого пласта по глубине вспашки а=20 см и ширине пласта b=45 см. Для этого от произвольной точки А (носок лемеха), расположенной в правой части чертежа (рис.5), откладываем влево по горизонтальной прямой, изображающей дно борозды, отрезки АВ= a, АС= b и АD= а +b=30+45=75 см               (5)

 

 

Рис.5 Построение фронтальной проекции контура рабочей поверхности корпуса плута.

 

    Проводим горизонтальную прямую, изображающую поверхность поля на высоте а над прямой АВ, и радиусом b делаем па ней засечку Е из центра В. Прямая ВЕ - линия наклона обернутого пласта. Из точки D - нижней -На продолжении прямой ВF откладываем FК = b. Ломаная DFК - контур части сечения пласта.