Теоретические основы построения лемешно-отвальных поверхностей плужных корпусов

1. Теоретические основы построения лемешно-отвальных поверхностей плужных корпусов

1.Развитие косого трехгранного клина в
лемешно-отвальную поверхность корпуса
плуга
2.Построение лобового контура
поверхности отвала корпуса плуга
3.Построение лемешно- отвальной
поверхности движением горизонтальной
образующей по напраляющей кривой по
методу Н . В. Щучкина

2. 1.Развитие косого трехгранного клина в лемешно-отвальную поверхность корпуса плуга

1.РАЗВИТИЕ КОСОГО ТРЕХГРАННОГО КЛИНА
В ЛЕМЕШНО-ОТВАЛЬНУЮ ПОВЕРХНОСТЬ
КОРПУСА ПЛУГА
Простой трехгранный клин, положенный в
основу создания плужного корпуса,
способен отрывать пласт почвы от дна и
стенки борозды, но не может оборачивать
его. Работа плуга характеризуется главным
образом тем, что он переворачивает пласт
нижней стороной вверх. Пласт может быть
перевернут вращением его около
некоторой оси OA, наклоненной к
направлению движения плуга (рис. 1).

3.

Рисунок 1.- Схема вращения пласта при вспашке

4.

Трехгранный косо поставленный клин
работает одновременно всеми тремя
углами. На рис.2 для иллюстрации действия угла оборота фактически изображен
трехгранный клин, так как этот угол
должен оборачивать уже оторванный от
массива поля пласт. Чтобы показать
действие всех углов на трехгранном клине,
изобразим его в пространственной
системе координат (рис. 13).

5.

-угол подъема; - угол сдвига, − угол
оборота.
Рисунок 2. -Схема действия косо
поставленного трехгранного клина.

6.

Академик В.П. Горячкин , защищая свой
тезис о том, что любой
почвообрабатывающий орган – это в
сущности клин, предложил рассматривать
лемешно-отвальную поверхность, или
просто отвал, как развитие трехгранного
клина. Если рассечь клин горизонтальной
поверхностью, поставить на это сечение
другой клин с увеличенными углами и так
продолжать много раз, то получиться
прототип отвала (рис.3)

7.

2
2
2
1
0
1
0
1
0
Рисунок 3. -Развитие трехгранного клина в
отвал.

8.

Если наращивать клин с углом ,
получается винтовая поверхность —
геликоид (рис. 4, б). Если же сзади клина с
углом
поставить ряд таких же клиньев,
но с постепенно возрастающим углом
,
получится цилиндрическая поверхность с
параллельными образующими. Изменяя
при этом постановку клиньев также с
возрастающими углами
, получим
поверхность цилиндроида (рис. 4, в).

9.

n
а-простой трехгранный клин; б - винтовая поверхность – геликоид; в –
цилиндрическая поверхность с // образующими.
Рисунок 4.- Схема развития клина в различные рабочие поверхности
отвала корпуса плуга

10.

Эмпирическая закономерность изменения
углов образующих со стенкой борозды
для культурного отвала предложил Н.В.
Щучкин по параболе
6,2 х
у 2
( х 100)
2
1
где х- абсциссы, определяющие
расстояние от начала координат вверх до
очередной образующей , см ;

11.

maх 48
0 420
0
0
Z 0 Z1 5
а
maх 50
0
0 380
min 40
35
0
Z П , см
30
0
min 350
Z 0 Z1 7,5 Z П , см
б
а - для культурной поверхности отвала ;
б - для полувинтовой поверхности отвала
Рисунок 3 .- Закономерность изменения
угла
с высотой Z

12.

у - соответствующие координаты,
определяющие приращения углов
в
масштабе, условно выраженном в см .
Для полувинтовых отвалов изменения
углов
наклона образующих
рассчитывается по уравнению параболы
у х
2
2

13.

Таким образом, закономерность
изменения угла по высоте = f(Z)
определяет тип отвала: цилиндрический,
культурный или полувинтовой.
Однако надо иметь в виду, что у трехгранного
клина можно менять произвольно только два
угла из трех, потому что они связаны зависимостью (рис.4,а):
OB OCctg tg
tg
OA OCctg tg
3

14. 9.Способы построения лемешно-отвальных поверхностей

9.СПОСОБЫ ПОСТРОЕНИЯ ЛЕМЕШНООТВАЛЬНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ
Известно несколько способов построения лемешно-отвальных поверхностей, отличающихся
техникой выполнения чертежа и
предпосылками, которые при этом
принимаются. Последние во многом
предопределяют качество работы поверхности и
поэтому представляют интерес не только для
конструирования плуга, но и для выявления
причин тех или иных недостатков,
обнаруженных во время его работы.

15.

Наиболее известны следующие три
способа построения лемешно-отвальных
поверхностей.
Первый способ. Плужная поверхность
строится движением горизонтальной
образующей KL по двум направляющим
параболам 1—1 и 2—2 (рис. 1,а),
расположенным соответственно в
плоскости стенки борозды и в плоскости,
параллельной ей на расстоянии ширины
захвата корпуса.

16.

Рисунок 1.-Схем построения лемешно – отвальной
поверхности корпуса плуга движением горизонтальной образующей KL по двум направляющим
параболам 1—1 и 2—2 , расположенным
соответственно в плоскости стенки борозды и в
плоскости, параллельной ей на расстоянии ширины
захвата корпуса.

17.

Преимущества этого способа заключаются
в его наглядности. Однако для выбора
параметров кривых 1—1 и 2—2 трудно
найти достаточно убедительные
предпосылки. В результате этого многими
исходными данными приходится
задаваться или находить опытным путем.

18.

Второй способ. Построение лемешноотвальной поверхности ведется по одной
направляющей кривой — параболе 1—1
(рис. 2), лежащей в ортогональной
(перпендикулярной лезвию лемеха) плоскости проекций N, и по закону изменения
углов
образующих KL с плоскостью
стенки борозды. При этом рекомендуется
располагать плоскость N направляющей
кривой так: при проектировании отвалов

19.

Рисунок 2.-Схема построения лемешно-отвальной
поверхности ведется по одной направляющей
кривой — параболе 1—1 , лежащей в ортогональной
(перпендикулярной лезвию лемеха) плоскости
проекций N, и по закону изменения углов
образующих KL с плоскостью стенки борозды.

20.

культурного типа — на расстоянии 2/3 длины
лезвия лемеха от его носка, для полувинтовых —
на правом конце лемеха. По этому методу радиус
R кривизны направляющей кривой
рассчитывается , а закономерность изменения
угла по высоте находится опытным путем. На
рисунке 3 рекомендуемая закономерность
изменения углов для культурных (рис. 3, а) и полу
винтовых (рис. 3, б) отвалов изображена
графически.

21.

maх 48
0 420
0
0
Z 0 Z1 5
а
maх 50
0
0 380
min 40
35
0
Z П , см
30
0
min 350
Z 0 Z1 7,5 Z П , см
б
а - для культурной поверхности отвала ;
б - для полувинтовой поверхности отвала
Рисунок 3 .- Закономерность изменения
угла
с высотой Z

22.

На этих графиках в произвольном масштабе
по оси абсцисс отложены высота Z
образующих от дна борозды (обычно их
располагают через 5 см по высоте), а по оси
ординат — углы
этих образующих с
плоскостью стенки борозды и
рекомендуемые их значения для отвалов:
0
0
культурных - 0 40...45 0 25...30
0
полувинтовых - =35…40; 0 20...25
При расчетах угол для культурных
рекомендуется 42 0
, а полувинтовых = 38030

23.

Как видно из графиков, углы
в начале
поверхности уменьшаются от 0 при Z0=0
до min на высоте
, а затем
1
возрастают по выпуклой или вогнутой
кривой . Эмпирическая закономерность
изменения углов образующих со
стенкой борозды для культурного отвала
предложил Н.В. Щучкин
Z
6,2 х
у 2
( х 100)
2
1

24.

где х- абсциссы, определяющие расстояние
от начала координат вверх до очередной
образующей , см ; у - соответствующие
координаты, определяющие приращения
углов
в масштабе, условно выраженном
в см . Для полувинтовых отвалов
изменения углов
наклона образующих
рассчитывается по уравнению параболы
у х
2
2

25.

На высоте Z1 5...7,5 см от дна борозды, близко
к ее стенке, пласт почвы оказывает на отвал
наибольшее удельное давление, что легко
обнаружить по износу отвала в этом месте.
Чтобы уменьшить удельное давление, угол min
на высоте Z1 берут на 2—4° меньше, чем угол 0
У культурных поверхностей точка Z1 ниже, чем у
полувинтовых, так как из-за большего угла
нарастание давления пласта на отвал у них
происходит быстрее.

26.

По мере подъема образующей от
высоты Z1 до верхней точки отвала Z n
углы изменяются по параболе: у
культурных отвалов по выпуклой
кривой, а у полувинтовых — по
вогнутой. Поэтому полувинтовые отвалы лучше оборачивают пласт почвы,
а культурные — лучше его крошат.

27. Третий способ.

ТРЕТИЙ СПОСОБ.
Третий способ. Плужная поверхность
образуется равномерным вращением и
скольжением кривой линии, лежащей в
плоскости, перпендикулярной стенке
борозды, вдоль прямолинейной
образующей, параллельной стенке
борозды (рис. 4). При этом приходится
задаваться кривой, ее начальным углом ,
углами поворота 0 на груди и на крыле
отвала.

28.

0
Рисунок 4.- Схема способа образования
поверхности отвала вращением и скольжением
кривой линии , лежащей в плоскости ,
перпендикулярной стенке борозды

29.

По данному методу образующая
подбирается из условия получения
требуемого развития угла ,
характеризующего оборачивающую
способность отвала. Этим методом можно
строить любые поверхности, в том числе и
винтовые. Однако получаемые при этом
поверхности нелинейчатые.

30. 2.Построение лобового контура поверхности отвала корпуса плуга

2.ПОСТРОЕНИЕ ЛОБОВОГО КОНТУРА ПОВЕРХНОСТИ
ОТВАЛА КОРПУСА ПЛУГА
Исходными данными для построения
рабочей лобовой поверхности отвала
являются глубина пахоты и ширина пласта.
Номинальную ширину захвата b корпуса
по лемеху принимают (рис.1)
b b b
1
для обеспечения перекрытия между
соседними корпусами, причем для корпусов тракторных плугов общего назначения
b 2...4 см.

31.

С 3...8 мм
Рисунок 1.- Схема к определению лобовой
проекции отвала корпуса плуга

32.

для корпусов с культурной рабочей
поверхностью рекомендуется b = 25
мм и с полувинтовой — b = 35 мм.
Полевой обрез поверхности отвала и
лемеха (линия DK)располагают в
вертикальной плоскости с отклонением
в сторону пашни верхней части обреза
с зазором с = 3…8 мм . Это зазор
предохраняет стенку борозды от
задирания полевым обрезом.

33.

Высота Н полевого обреза (по Н. В.
Щучкину) в среднем равна ширине захвата
корпуса b.
Н b ,
Для мелкой пахоты а<17,5 см высоту
полевого обреза рекомендуют делать
больше ширины захвата на величину
=1…3см, так как при мелкой пахоте
пласт почвы сильнее крошится и
вспушивается. Поэтому не исключено
пересыпание пласта через отвал.

34.

Бороздной обрез отвала намечается по
направлению грани отваленного пласта,
определяемого теоретическим углом
наклона его к горизонту (рис. 1).
a
arcsin
b
2

35.

Отклонения действительного угла от
теоретического по выражению (2)
допускается (по Н. В. Щучкину) в пределах
от — 3° до + 6°. Практически направление и
положение бороздного обреза отвала
относительно плоскости отваленного пласта
получают геометрическим построением
теоретического профиля борозды для
заданного пласта сечением а х b с
увеличенной глубиной— сечением а= (а +
25 мм) .

36.

Для построения бороздного обреза отвала
через середину Е грани утолщенного
пласта проводят линию, параллельную
грани A1 D1 заданного пласта, до
пересечения с линией стыка лемеха с отвалом; при этом получается необходимый
зазор между обрезом и отваленным
пластом.

37.

Что касается бороздного обреза лемеха и линии
стыка его с отвалом, то они полностью
определяются формой и размерами лемеха.
Контур обреза лемеха и положение точки N (z b)
стыка его с бороздным обрезом определяется
после выбора и построения направляющей
кривой, на которую накладывается ширина
лемеха в натуральную величину.
Верхний обрез отвала намечается в поперечновертикальной проекции по верхней точке С

38.

полевого обреза, наивысшей точке и точке
пересечения бороздного обреза с гранью
отваленного пласта сечением (а + 25 мм) .
Верхняя точка полевого обреза располагается,
как уже указывалось, на высоте Н от дна
борозды. Наивысшая точка верхнего обреза
определяется траекторией движения конца
диагонали пласта точки С сечением a x b и
располагается на высоте
Н maх а b Н
2
2
2
Н - Н. В. Щучкин рекомендует до 20мм

39.

Точка пересечения бороздного обреза с
гранью утолщенного пласта ограничивает
длину бороздного обреза и определяет
длину крыла отвала. Сильно развивать
крыло в длину не рекомендуется, поэтому
эту точку располагают обычно вблизи
точки Е (рис. 1). У полувинтовых отвалов
для лучшего оборота пласта вместо
удлинения крыла предусматривается возможность установки пера с регулируемым
наклоном.

40.

По указанным трем точкам намечается
ориентировочно криволинейный (для
корпусов тракторных плугов) верхний
обрез в поперечно-вертикальной
плоскости проекции. Действительная
конструктивная форма верхнего обреза
устанавливается при вычерчивании
развертки рабочей поверхности.

41. 3.Построение лемешно- отвальной поверхности движением горизонтальной образующей по методу Н . В. Щучкина

3.ПОСТРОЕНИЕ ЛЕМЕШНО- ОТВАЛЬНОЙ ПОВЕРХНОСТИ
ДВИЖЕНИЕМ ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ ОБРАЗУЮЩЕЙ ПО
МЕТОДУ Н . В. ЩУЧКИНА
Отвал плужного корпуса предназначен для
дополнительного крошения, оборота и
смещения почвенного пласта в сторону
обработанной части поля. Получили
распространение культурный и полувинтовой
отвалы с цилиндроидальной рабочей поверхностью.
Такая поверхность образуется (по методу Н. В.
Щучкина) перемещением образующей KL(рис. 1)

42.

n
3
2
1
0
Рисунок 1.- Схема построения лемешно- отвальной
поверхности перемещением горизонтальной
образующей К L по направляющей кривой DB.

43.

1 2
0 1
0
(00,DD) — образующие;
— угол сдвига (угол между образуi
ющей и стенкой борозды по высоте );
i— угол подъема; i —
угол оборота пласта;
-угол установки лемеха ко дну борозды
0
Рисунок 1.5.3- Характерные элементы и углы плужного корпуса:

44.

по направляющей кривой ВD,
расположенной в перпендикулярной к
лезвию лемеха BА вертикальной
плоскости N. Образующая KLменяет свое
положение с заданной закономерностью
изменения углов образующих КL со
стенкой борозды, лежащей в плоскости
XOZ.

45.

При проектировании поверхности плужного
корпуса теоретически можно обосновать только
радиус и длину дуги окружности, на основании
которой строится направляющая кривая —
парабола BD.
Парабола принимается за направляющую
кривую потому, что ей можно придать любую
вогнутость с тем, чтобы пласт лучше приспосабливался к поверхности при переходе с лемеха
на отвал, и нормально оборачивался верхней
частью (крылом) отвала.

46.

Радиус R окружности, на основании
которого строится парабола, может
изменяться в пределах:
Rmaх R Rmin
1
Максимальный радиус кривизны
направляющей кривой определяется из
условия, что бороздной обрез отвала не
задирает отваленного пласта.

47.

Задира пласта не будет, если линейный
угол i (рис. 2, а) между касательной
плоскостью к отвалу на уровне ребра
пласта и поверхностью отваленного пласта
будет меньше 90°.
Ввиду сложности вывод R max из этого
условия нами не будет приводится.
Минимальный радиус направляющей
окружности R min определяется из

48.

Рисунок 2.-Схема к обоснованию наибольшего
радиуса направляющей кривой

49.

Минимальный радиус направляющей
окружности R min определяется
из условия, когда пласт, поднимаемый
отвалом, целиком помещается на нем, не
пересыпаясь через отвал. Это условие будет
соблюдено, если длина прямой ВС ВС
(рис. 3 ).

50.

Рисунок 3.-Схема к определению
радиуса направляющей кривой

51.

Прямая ВС представляет собой след
вертикальной секущей плоскости,
проведенной через конец лемеха (точку В)
перпендикулярно лезвию. Если
отсеченную этой плоскостью часть пласта
развернуть на горизонтальную плоскость,
то он будет иметь форму заштрихованного
треугольника. При этом кривая ВС
выпрямится и ее длина будет равна ВС

52.

Так как в плане форма кривой ВС , лежащей
в вертикальной плоскости, не видна,
необходимо спроектировать ее на плоскость в
стороне от плана. Для этого проведем линию
В"С",- параллельную ВС, а затем из точки В"—
линию B"L под углом постановки лемеха
0
ко дну борозды.
Угол 0 находится опытным путем. Для
плугов с культурной поверхностью он равен
30°, а с полувинтовой — в среднем 20° (от 18
до 25 ).

53.

Высота отвала H должна быть равна или
больше диагонали сечения (ахb) пласта, где а
— глубина пахоты. Высоту направляющей
кривой h рассчитывается из выражения
h R cos 0
2
найдем точку С , а по ней центр О
окружности радиусом R min. Для этого
проведем из точки С прямую, параллельную
В"С" До пересечения с линией В"К,
перпендикулярной к B"L.

54.

Выполнив эти построения, можно выразить
радиус направляющей окружности, через
известные величины т.е.
3
B C Rmin 0 BC
2
Из прямоугольного треугольника ВСD
b
ВС
cos 0
4
,
Подставляя значение ВС в выражение(3)

55. расчет минимального радиуса

РАСЧЕТ МИНИМАЛЬНОГО РАДИУСА
Получим
b
Rmin 0
2
cos 0
5
Из соотношения (5) получим выражение
для расчета минимального радиуса
направляющей кривой
Rmin
b
0 cos 0
2
6

56.

Горизонтальную проекцию длины
направляющей кривой lназывают
вылетом отвала и рассчитывается из
выражения
l Rmin (1 sin 0 )
7

57. 4. Силы, действующие на корпус плуга Босойс.97

4. СИЛЫ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ НА КОРПУС ПЛУГА
БОСОЙС.97
Силы сопротивления почвы, преодолеваемые
при работе корпусом плуга, представляют собой
пространственную систему сил и не могут быть
приведены к одной равнодействующей. Однако в
каждой плоскости проекции, т. е. в
горизонтальной ХОУ (рис. 1) и вертикальной ZОХ
(рис.2)и поперечной ZОУ (рис.3) , суммарное
действие элементарных сил сопротивления
почвы можно представить одной
результирующей силой определенной величины
и направления.

58.

Значение этих сил определяют
пространственным динамометрированием
плужного корпуса .
В горизонтальной плоскости проекции
(рис. 1) на корпус действует сила Rxy,
образующая с направлением движения
(осью х) угол 15...250 (пределы
наиболее часто встречающихся значений).

59. действие сил на корпус в горизонтальной плоскости

ДЕЙСТВИЕ СИЛ НА КОРПУС В
ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ ПЛОСКОСТИ
а
б
Рисунок 1.- Схема корпуса плуга в
пространственной системе координат (а)и
действие сил на корпус в горизонтальной
плоскости -б

60.

Точка приложения силы определяется
расстоянием l 0,4b , где b — ширина
захвата корпуса.
Проекцию силы R xy на ось х определяют
из выражения
где
RХ k a b,
— КПД плуга, =0,6….0,8;
k — удельное сопротивление почвы:
а— глубина пахоты.

61.

Для определения проекции R xy на ось у
используют соотношение между силами R y
и Rx , т. е.
RУ
tg
или
Rх
RУ RХ tg 0,27...0,47 RХ
Приближенно RУ R Х / 3

62.

В вертикальной плоскости ZОХ (рис. 2) на
корпус действует сила RZХ , образующая с
направлением движения (осью х) угол
.
Значение угла
, в основном зависит от
свойств почвы, остроты лезвия лемеха и от
глубины пахоты и колеблется в пределах от
+18° до —23°, причем отрицательное
значение угла
имеет место при работе
корпуса с затупленными лезвиями лемехов
и иногда достигает своего максимального

63. действие сил на корпус в продольно - вертикальной плоскости

ДЕЙСТВИЕ СИЛ НА КОРПУС В ПРОДОЛЬНО ВЕРТИКАЛЬНОЙ ПЛОСКОСТИ
1
2
Рисунок 2.- Схема действие сил на корпус в
продольно - вертикальной плоскости ZOХ

64.

отрицательного значения —23° при работе
с затупленными лезвиями на очень
тяжелых почвах. В качестве расчетного
следует принимать 12 0 .
Для определения проекции RZХ на ось z
используют соотношение между силами
RZ и Rx:
RZ
tg , или RZ RХ tg 0,2 RХ
RХ

65.

Расстояние от носка лемеха до вектора силы
RZХ равно:
1
положительном значении
1 а при
угла
;
2
1
2 а
3
при отрицательном значении угла
(на рис. 2 штриховое изображение силы R ).
zx

66.

а
1
б
2
Рисунок 3.- Схема корпуса плуга в
пространственной системе координат (а)и бдействие сил на корпус в поперечно –
вертикальной плоскости ZOУ

67.

В поперечной плоскости проекции z О у
(рис. 3) на корпус действует сила R z y ,
образующая с направлением силы R у угол
. Тангенс этого угла tg
tg
tg
Следовательно, угол может иметь как
положительное, так и отрицательное
значение. Значение силы R zy равно
геометрической сумме сил RZ и R y:

68.

RZY RХ tg tg
2
2
Расстояние
от носка лезвия лемеха до
вектора R z x равно:
1
при положительном
1 а
значении угла
2
,
3
при отрицательном
2 а
значении угла .
4

69.

Значение Rx принимают одинаковое
как при работе с предплужниками,
так и без них, значения углов , ,
и и размеров l , 1 и 2 —
такими же, как при работе плуга с
предплужниками.

70.

Рис.1.- Изменение слагающих Rx , Ry и RZ сопротивления плужного корпуса с увеличением глубины а вспашки.

71. 4. Силы, действующие на корпус плуга

4. СИЛЫ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ НА КОРПУС ПЛУГА
На каждый участок плужного корпуса действуют
нормальные и касательные силы, которые в
разных точках криволинейной поверхности
корпуса различны по значению и направлению.
Они не приводятся к одной равнодействующей.
Однако для решения практических задач, таких ,
как определение давлений на полевые доски,
устойчивости движения плуга по глубине и
ширине захвата и др., требуется знать силы в
трёх плоскостях проекций, их значение,
направление и точку приложения.

72.

Эти данные получают путём
пространственного
динамометрирования
плужных корпусов на специальных
установках, позволяющих
одновременно замерять
сопротивление в направлении
перемещения корпуса плуга в
горизонтальной плоскости -

73. Продолжение действия сил на корпус плуга

ПРОДОЛЖЕНИЕ ДЕЙСТВИЯ СИЛ НА КОРПУС ПЛУГА
Rх ,перпендикулярной перемещению
плуга- Rу и в вертикальной - Rz . Эти
силы принимаются за проекции главного
вектора элементарных площадок
сопротивлений почвы R x y, R y z, R x z.
Силы Rх , R у и Rz зависят от свойств
почвы, глубины вспашки , скорости
движения, вида корпуса, остроты лезвия
лемеха, наличия ножа и предплужника
(рис.6)

74. Рисунок 6.- Силы, действующие на корпус плуга

0
0
Рисунок 6.- Силы, действующие на корпус плуга

75. ПРОДОЛЖЕНИЕ СИЛ, ДЕЙСТВУЮЩИХ НА КОРПУС ПЛУГА

Главная изначальная сила - это сопротивление
ХУ . Точка приложения этой силы с
достаточной для расчетов точностью может быть
принята в середине лезвия лемеха, а ее направление проводится под углом трения почвы по
стали относительно перпендикуляра к лезвию,
исходящего из этой же точки (рис.6). Если
перенести эту силу по линии ее действия к точке
опоры, то есть к концу полевой доски, то там ее
можно разложить на два вектора - Rx и Ry.
R

76. ПРОДОЛЖЕНИЕ СИЛ, ДЕЙСТВУЮЩИХ НА КОРПУС ПЛУГА

Rx – тяговое сопротивление корпуса. Это
основная расчетная величина . Между тяговым
сопротивлением корпуса Rx И сопротивлением
плуга Рх существует зависимость
Рх
Rх
,
n
где -к. п . д. плуга , равный 0,6…0,8;
n - число корпусов плуга

77. Расчёт реакции стенки борозды и

РАСЧЁТ РЕАКЦИИ СТЕНКИ БОРОЗДЫ R у И Rz
Боковая составляющая (реакция стенки
борозды) R у , равна
Rу Rх ctg ( 0 ) 0,33Rх
где 0 - угол, образуемый лезвием лемеха со
стенкой борозды;
- угол трения почвы
Реакция в вертикальной плоскости R
z
приложена на груди отвала, ее величину и
даже направление определить трудно.

78. вертикальная Реакция

ВЕРТИКАЛЬНАЯ РЕАКЦИЯ Rz
Среднее её значение принимают
Rz 0,2 Rх
Считается, что при острых лемехах
положительна, то есть направлена
вниз, а при тупых лемехах она
отрицательна и препятствует
заглублению плуга.

79. 5.Условие Равновесия прицепного плуга в горизонтальной плоскости (Лекции)

5.УСЛОВИЕ РАВНОВЕСИЯ ПРИЦЕПНОГО ПЛУГА
В ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ ПЛОСКОСТИ
(ЛЕКЦИИ)
В качестве примера рассмотрим
схему сил, действующих на
прицепной трех корпусный плуг. Это
простая схема, и на ней можно
освоить метод графического анализа
условия равновесия плуга в
горизонтальной плоскости.

80.

Рисунок 1.-Схема сил, действующих на прицепной плуг
в горизонтальной плоскости.

81.

Исходная сила для анализа - это
равнодействующая R xy всех элементарных сил,
действующих на все корпуса в горизонтальной
плоскости (рис.1). Ее точка приложения находится
в середине лезвия лемеха на первом корпусе, и
направлена она под углом трения к нормали N,
проведенной к лезвию в этой же точке. Конечно,
эта сила рассредоточена по всем корпусам, но
поскольку корпуса располагаются по ее линии
действия, то для анализа ее можно сложить в один
общий вектор и перенести этот вектор по линии
действия до пересечения с линией действия силы
Qx.

82.

Сила Qx тоже суммарная - это сопротивление
качению всех опорных колес плуга,
приведенное к точке приложения их
равнодействующей.
Векторы Qx и R xy можно сложить в точке 1, в
результате получится вектор R.
R Rху Qх
Силы, действующие на полевые доски,
приведены к полевой доске среднего корпуса и
сложены в равнодействующую F. Она
направлена под углом трения к нормали по
отношению к полевой доске.

83.

Складывая силы R и F, сначала находят точку 2,
в которой пересекаются их равнодействующие,
переносят туда эти силы и проводят
построения по правилу параллелограмма. В
результате получается суммарный вектор
сопротивления плуга Rc .
Rc R F
Точка 2 называется горизонтальным центром
сопротивления плуга (ГЦС).

84. Нормальное положение прицепа

НОРМАЛЬНОЕ ПОЛОЖЕНИЕ ПРИЦЕПА
Если вектор силы тяги Рx трактора проходит
через ГЦС параллельно направлению
движения агрегата, то агрегатирование
плуга проведено правильно. На прицепной
серьге нет боковой нагрузки. У правильно
спроектированного плуга ГЦС находится в
зоне полевой доски среднего корпуса, и это
должно быть ориентиром при выборе точки
приложения силы тяги трактора при
агрегатировании плуга.

85. Сдвиг прицепа вправо

СДВИГ ПРИЦЕПА ВПРАВО
Сдвиг прицепа вправо соответствует силе тяги
P1x, которая все равно пройдет через ГЦС, но уже
под некоторым углом. Эту силу можно разложить
на продольную и поперечную. Очевидно, что на
серьге появляется боковая нагрузка, а
продольные силы (от сопротивления плуга и тяги
трактора) образуют крутящий момент, который
частично разгружает полевые доски. В результате
сила сопротивления несколько уменьшится, так
как уменьшается сила трения полевых досок, а
плуг может развернуться на уменьшение ширины

86. Сдвиг прицепа влево

СДВИГ ПРИЦЕПА ВЛЕВО
захвата, но плуг пойдет менее устойчиво,
так как полевые доски теряют опору. Этот
вариант присоединения плуга к трактору
на практике не применяется. Сдвиг
прицепа влево соответствует силе тяги Р2x ,
которая тоже пройдет через ГЦС и тоже
вызовет боковую нагрузку на прицепной
серьге. Теперь крутящий момент старается
повернуть плуг на увеличение ширины
захвата, полевые доски больше

87.

прижаты к стенке борозды, сила
сопротивления увеличилась.
К такому варианту агрегатирования
прибегают довольно часто, когда на
плуге, мало корпусов, захват невелик,
а трактор слишком широк для
выбранного плуга.

88.

Такой плуг надо сдвигать вправо по отношению
к трактору, чтобы гусеница (или колесо) шла по
непаханому полю, да еще и с дистанцией 15...20
см от борозды. В этом случае применяется
компромиссное решение: общее несогласование между вектором Rс и осью
симметрии трактора делят на три, на эту
величину смещают серьгу трактора вправо, а на
дне третьих части смещают прицепное
устройство плуга влево относительно пахотных
корпусов. Сила сопротивления плуга при этом
увеличивается.

89. Влияние центра тяжести плуга

ВЛИЯНИЕ ЦЕНТРА ТЯЖЕСТИ ПЛУГА
Если центр тяжести плуга (ЦТ) не совпадает
по месту расположения с ГЦС, то возникают
помехи в равновесии (рис.2). Эти помехи
возникают только при неустановившемся
движении, когда наблюдаются
положительные или отрицательные
ускорения движения. Для 5 - корпусного
плуга силы инерции доходят до 3000Н,
возникает крутящий момент, действующий
на плуг то влево, то вправо.

90.

Рисунок 2.- Схема к расчету влияния сил инерции
на равновесие плуга.

91.

Если ликвидировать плечо h , то есть
спроектировать плуг так, чтобы у него
совпадали центр тяжести и центр
сопротивления, то исчезнут моменты
инерции относительно ГЦС, и плуг будет устойчив всегда.

92. 6. Условие Равновесия прицепного плуга в вертикальной плоскости

6. УСЛОВИЕ РАВНОВЕСИЯ ПРИЦЕПНОГО ПЛУГА В
ВЕРТИКАЛЬНОЙ ПЛОСКОСТИ
При правильном проектировании прицепного
плуга его сила веса должна распределяться
равномерно на все три опорных колеса, когда
он стоит на месте. Однако во время работы
нагрузка па колеса может резко
перераспределиться из-за неправильного
присоединения тягового дышла на понизителях
рамы плуга. Рассмотрим способ графического
анализа действующих сил для определения
вектора силы тяги по величине, направлению и
точке приложения (рис.3).

93.

Рисунок 3.- Схема сил, действующих на
прицепной плуг в вертикальной плоскости.

94.

Этот вектор должен быть таким, чтобы во время
вспашки не нарушилось равномерное
распределение силы веса плуга по всем трем его
колесам.
Исходные силы:
G - cила веса плуга;
F- сила трения полевых досок;
R xz - реакция пластов в вертикальной плоскости;
Rб, Rп, Rз- реакция почвы на бороздное, полевое
и заднее колеса (опорная и на качение);

95.

Rк - равнодействующая реакция почвы на все
колеса, проходящая через центр тяжести
плуга;
P x z - сила тяги;
R c - суммарный вектор сопротивления.
Для рассматриваемого графического анализа
равновесия плуга надо вычертить схему плуга
в масштабе и расставить на ней все исходные
силы. Эти силы должны быть тоже в
определенном масштабе.

96.

Допускается сложение одинаковых сил,
действующих на каждый корпус, и перенос
суммарных векторов на средний корпус.
Чтобы получить суммарный вектор
сопротивления плуга, складывают векторно
силы Rxz и F, затем добавляют вектор G.
Полученный суммарный вектор исходит из
точки 1. Его линия действия пересекается с
линией действия вектора R, в точке 2, которая
является вертикальным центром сопротивления
(ВЦС).

97.

Если в этой точке сложить полученный
суммарный вектор и равнодействующую
реакций почвы на колеса, то получим общий
вектор сопротивления плуга Rc . Очевидно, что
сила тяги трактора должна быть такой же по
величине и обратной по направлению, то есть
она тоже проходит через точку 2 и показывает на
схеме плуга, на какой высоте должно быть
тяговое дышло. Если ошибочно дышло будет
поднято выше, то создается момент,
перегружающий передние колеса,
сопротивление плуга возрастает.

98.

Надо стремиться иметь одинаковые реакции на
всех колесах. При изменении угла наклона силы
тяги от 0 до 18° сила тяги изменяется на 20%, а
отношение нагрузок передних колес к заднему в 15 раз. На практике почти невозможно
определить силы Rzx и F, поэтому при
присоединении к трактору ориентируются на
след центра тяжести плуга или на его ГЦС. У
правильно спроектированных плугов все три
характерные точки - ЦТ, ГЦС и ВЦС должны
находиться в зоне полевой доски среднего
корпуса, и именно туда надо направлять тяговое
дышло при составлении пахотного агрегата.