Проектирование дополнительных рабочих органов плуга

1.

ПРОЕКТИРОВАНИЕ
ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ
РАБОЧИХ ОРГАНОВ ПЛУГА

2.

ПЛАН ЛЕКЦИИ
1. Расчет черенкового ножа.
2. Расчет дискового ножа.
3. Расчет предплужника.
4. Расчет почвоуглубителя.
5. Расчет полевой доски.
6. Расстановка рабочих органов на раме плуга.
7. Размещение плуга относительно трактора.

3.

1. Расчет черенкового ножа

4.

Черенковые ножи применяют преимущественно на плугах специального
назначения: кустарниково-болотных, лесных плантажных, а также на плугах для
вспашки минеральных почв, имеющих каменистые и древесные включения.
Назначение ножа – подрезать пласт в вертикальной плоскости с надрезом
на 70-100 мм, а в однокорпусных кустарниково-болотных плугах с перерезом
пласта на 40-50 мм, (б). Два способа крепления – одноопорное консольное (рис. а)
и двухопорные крепления (рис. б).
а – при консольном креплении; б – при жестком креплении (на двух опорах)
Параметры черенковых ножей

5.

В кустарниково-болотных плугах используют двухопорные ножи с
криволинейным лезвием. Второй опорой является носок корпуса плуга, что
способствует выкорчевыванию крупных погребенных древесных остатков,
которые остаются неперерезанными.
Размер черенкового ножа L и длину его лезвия l1 определяют по
формулам:
при консольном креплении
H h a
L
l,
Sin
a a
l1
l1 ;
Sin
при жестком креплении
L1 H h a L,
/

6.

длина лезвия, соответственно
a a
l1
l1
Sin
где
а – глубина вспашки;
Н – вертикальный просвет плуга;
h – высота рамы;
Δа – недорез пласта;
Δа΄ - превышение глубины хода ножа относительно глубины хода
корпуса плуга (7,0-10,0 см);
Δl1 – запас длины лезвия (10-15 см);
ΔL – запас в длине ручки (10 см);
β – угол наклона лезвия к горизонту, β=65-70°;
в – толщина ножа, в=10-15 мм;
δ=30° – угол заточки.
Тяговое сопротивление
где
RH Ка1 ,
а – глубина хода ножа, равная а1=а-Δа и а1=а+Δа
К – коэффициент удельного сопротивления, К=50 Н/см (на 1 см
глубины хода ножа).

7.

2. Расчет дискового ножа

8.

На плугах общего назначения, садовых орудиях дисковые
самоустанавливающиеся ножи размещают перед последним корпусом, а на
кустарниково-болотных перед каждым корпусом, и крепят их к раме жестко.

9.

Диаметр дискового самоустанавливающегося ножа определяют по
формуле
D=2a1+dc+2Δl,
где
a1 – глубина хода диска;
dс – диаметр фланца ступицы, dс=100мм;
Δl – зазор между фланцем ступицы и поверхностью поля, Δl=50
мм.
Толщина дискового ножа определяется в зависимости от диаметра
и принимается равной δ=0,01D. Угол заточки лезвия 20±2° при D≤450 мм и
30±2° при D>450 мм, глубина хода диска а1=(1/3–1/2)а в плугах общего
назначения, садовых и ярусных, где а – глубина вспашки, и а1=а+(2-3)см –
в кустарниково–болотных и лесных плугах.
При расчете параметров коленчатой оси, оси диска и тяги
принимают Rx=700-900 Н при удельном сопротивлении почвы К0=4 Н/см2;
Rx=1200-1500 Н при К0=6 Н/см2 и Rx=1800-2200 Н при К0=8 Н/см².
Вертикальную составляющую принимают равной Ry=1,2Rx.

10.

3 Расчет предплужника

11.

Толщина пласта, снимаемого предплужником, зависит от глубины
залегания корневой системы растений и обычно равна а1=8…12 см. Ширина
захвата в1=2/3в, где в – ширина захвата корпуса.
γ0=20-30°; θ0=40-45°; Δθ=θmax–θ0=3…5°.
Закон изменения угла θ
x2
y
2p
Отвальная поверхность – полувинтовая, порядок проектирования тот же,
что и для основного корпуса.

12.

4. Расчет почвоуглубителя

13.

Глубина хода а=5…15 см (ниже дна борозды). Ширина захвата
лапы в1=3/2в (в - ширина захвата корпуса). Чтобы избегать обволакивания
лапы корнями растений, угол раствора лапы 2γ ≤ 2(90°-φ),
где
φ – угол трения стали о почву
2 55...70
Почвоуглубители обычно устанавливаются позади каждого
корпуса.
Лучшей формой рабочей части почвоуглубителя является
двусторонний лемешок. Угол подъема поверхности лемешка от носка к
стойке α = 21°, а угол наклона лапы ко дну борозды, т.е. угол крошения
β = 35-40°.

14.

Длина стойки почвоуглубителя
где
Ln=hp+a1+hб+ΔLn
hб – толщина бруса рамы;
hp – высота рамы плуга над поверхностью почвы;
ΔLn – запас в длине стойки глубокорыхлителя при максимальном
заглублении, Ln=50 мм.
Поперечное сечение стойки – прямоугольное. Расчет обычный.
Выбирается материал – марка стали. Устанавливается допустимое напряжение
при изгибе и определяется изгибающий момент, момент сопротивления. Затем
определяют толщину и находят ширину стойки.

15.

Нагрузка на стойку достаточно велика и определяется по формуле
Rny 0,6 R,
где R – сопротивление плуга при вспашке без почвоуглубления.
При расчете применяют
Rny(расчет) 1,7 Rny .

16.

5. Расчет полевой доски

17.

Полевая доска опирается о дно и стенку борозды и способствует
устойчивому ходу плуга.
Методика определения длины полевой доски
Результирующая нормального сопротивления и сил трения Rk,
отклоненная от нормали на угол трения φ, может быть приложена в средней части
длины лезвия лемеха АВ.
Для равновесия плуга необходимо, чтобы направляющая Rk пересекала
стенку борозды на длине полевой доски. В этом случае реакция стенки борозды
будет воспринята полевой доской и равновесие плуга не нарушается. Опасной для
устойчивости плуга будет нагрузка, сосредоточенная на заднем конце лемеха.

18.

Прикладываем Rk в точке В, отклонив ее на угол φ от нормали, и
продолжаем до пересечения с направлением стенки борозды (точка С).
Из ΔАВС по теореме синусов имеем
L
в cos
sin 0 cos( 0 )
При таком расчете полевая доска получится очень длинной и будет
мешать работе поставленного сзади корпуса. Поэтому расчет надо вести
из того, что Rk приложена в точке D. В этом случае
L
в cos
2 sin 0 cos( 0 )
Ширина полевой доски рассчитывается по допустимому удельному
давлению на стенку борозды. Допустимая глубина смятия почвы от
давления доски не должна превышать 5-10 мм. Для этой величины смятия
допустимое удельное давление полевой доски можно определить по
формуле
h
q q0 ,
2
где
q0 – объемный коэффициент смятия почвы в Н/см2 (q0=1…2,5);
h - глубина вдавливания, см.
Поперечная сила, приминающая плуг к стенке борозды, будет:
Ry Rk* cos( 0 )

19.

После соответствующих преобразований получаем:
h
RП qb
sin
где
δ – угол отклонения полевой доски при вдавливании на 5…10 мм.
Отсюда находим ширину полевой доски
hП
Ry sin
qh
В многокорпусных плугах обычно ставят полевые доски двух
размеров: укороченную для передних корпусов и несколько удлиненную –
для заднего корпуса. Это дает возможность расставить корпуса на
минимально допустимом расстоянии один от другого и избежать
излишнего удлинения всего плуга. Удлиненная задняя полевая доска
придает плугу требуемую устойчивость.

20.

6. Расстановка рабочих органов на раме плуга
Исходные данные: в – ширина пласта; Δв – перекрытие корпусов; а –
глубина вспашки; с – дорожный просвет; z – количество корпусов.
Для расстановки рабочих органов плуга в поле чертежа на горизонтальной
проекции проводят z+1 параллельных линий на расстоянии «в» друг от друга. На
линии 2-2 из произвольно выбранной точки А1 под углом θ0 проводят направление
лезвия лемеха А1В1 до пересечения с линией 1-1.
Для более полного подрезания пласта почвы и корневой системы
растений ширину захвата лемеха корпуса увеличивают на величину перекрытия
Δв. Для плугов общего назначения Δв=25…30 мм, для плугов-лущильников Δв
=50…70 мм.
На плугах лесных и кустарниково-болотных с винтовыми отвалами корпуса
рекомендуется устанавливать с недокрытием Δв=25…30 мм, т.е. лемех делают
несколько короче. Неподрезанная лемехом бровка пласта при недокрытии служит
как бы шарниром, вращаясь вокруг которого пласт более полно оборачивается и
не сдвигается в сторону.
Увеличив на Δв/cosθ0 длину А1В1, получают длину лезвия лемеха в
принятом масштабе.

21.

22.

Проводят перпендикуляр А1Е к лезвию лемеха через его носок, а под углом
φ к А1Е - направление результирующей R΄ сил сопротивления. Продолжая
направление R΄ пересекают остальные параллельные линии 3-3, 4-4… в точках А2,
А3 и т.д., которые определяют местоположение носков лемехов остальных
корпусов. Из каждой полученной точки под углом θ0 проводят линии лезвия
лемехов и полевых обрезов в проекции на горизонтальную плоскость. Затем
откладывают длину полевой доски.
Расстояние между корпусами определяют по формуле:
L вtg ( 0 )
или графически.
Для плугов общего назначения при глубине вспашки а=20…30 см корпуса
необходимо устанавливать на расстоянии не меньше 700…750 мм, иначе
произойдет забивание плуга. При установке почвоуглубителей расстояние L
увеличивают до 800…850 мм.
Выбрав величину L, проверяют возможность размещения предплужников
и ножей перед корпусами плуга и почвоуглубителей за ними.

23.

24.

Впереди каждого корпуса в плугах для вспашки культурных почв
располагают предплужники, смещая их в полевую сторону на l1=5-10 мм
относительно полевого обреза отвала. Расстояние между носками предплужника и
корпуса выбирают в пределах t=250-300 мм. Лезвия предплужников проводят к
стенке борозды под углом θ΄0 =θ0+(1…3°).

25.

В плугах общего назначения при вспашке культурных почв
дисковые ножи устанавливают перед последним корпусом, а на
задернелых почвах – перед каждым корпусом. Ось диска должна
находиться на одной вертикальной линии с носком предплужника,
допускается некоторое смещение центра ножа по ходу плуга до t1=40 мм.
Плоскость диска должна быть параллельна направлению движения и
отстоять на l2=10…30 мм от плоскости полевого обреза корпуса. Диаметр
дискового ножа определяется по формуле:
1
Dн 2 a2 l d c ;
2
где
а2 – глубина хода ножа; а2=12…13 см;
Δl – расстояние от ступицы ножа до поверхности поля, Δl =20…30
мм;
dс – диаметр ступицы ножа, dс=100 мм.
В кустарниково-болотных плугах дисковые ножи устанавливают
перед каждым корпусом, а в лесных двухотвальных плугах в плоскости
симметрии корпуса. Для этих плугов Δl = 30…50 мм и dс = 150…200 мм.
Почвоуглубители устанавливают с таким расчетом, чтобы во время
работы обеспечить свободный проход взрыхленного слоя между лапой
почвоуглубителя и корпусом.

26.

Принимают расстояние между носками основного корпуса и
почвоуглубителя tn=500 мм. В поперечном направлении почвоуглубитель
располагают на расстоянии h=0,5в+S от плоскости полевого обреза
корпуса, где S=20±5 мм.
В случае применения односторонней стрельчатой лапы стойку
глубокорыхлителя размещают так, чтобы ее левая сторона была в
плоскости полевого обреза корпуса. Ширина захвата лапы принимается
равной вn=(0,5-0,7)в. Меньшие значения вn принимают при большей
глубине рыхления, пределы которой составляют аn=6-16 см, а в
специальных плугах аn=25-50 см. Носок лапы располагают ниже крыльев
на m=10-20 мм.

27.

Дорожный просвет «С» принимают в зависимости от класса и
назначения плуга: для прицепных плугов общего назначения С=20-25 см
(расстояние от носков лемехов до опорной плоскости ходовых колес
плуга); для полунавесных плугов С=20-25 см (от носка лемеха заднего
корпуса до опорной поверхности заднего колеса); для навесных плугов
С=30-40 см (от носка лемеха переднего корпуса до опорной плоскости поверхности почвы).
Расположение опорного колеса навесных плугов находят с учетом
оптимальной нагрузки, передаваемой от плуга на трактор, и устойчивостью
хода плуга по глубине. Колесо рекомендуется располагать от носка лемеха
первого корпуса на расстоянии равном 1/3 расстояния между носками
лемехов переднего и заднего корпусов.
В поперечном направлении опорное колесо надо устанавливать
так, чтобы расстояние от осевой линии обода до стенки борозды в 1,2-1,5
раза было больше максимальной глубины вспашки. Это обеспечивает
равномерный ход корпусов по глубине и исключает деформирование
стенки борозды от давления обода колеса. Аналогичными требованиями
определяются установка опорного колеса на полунавесных плугах.

28.

Высоту расположения рамы плуга над опорной плоскостью корпусов
определяют из условия свободного подъема, оборота и прохода пласта
под рамой при проведении первой борозды по формуле
2
H в а
3
Обычно данный параметр для плугов с шириной захвата корпусов 30-35 см
принимают равным Н = 54 см, а для плугов с шириной захвата в=40см - Н = 64 см.

29.

7. Размещение плуга относительно трактора
Соответствие габаритных размеров трактора ширине захвата плуга –
условие прямолинейности движения пахотного агрегата.
LГТ – расстояние от стенки борозды до линии тяги трактора;
LП – расстояние от стенки борозды до линии сопротивления плуга;
ВГТ – ширина гусеницы трактора;
ВТ – ширина колеи трактора.
При работе гусеничного трактора идеальным является случай, когда
LГТ=LП. Ширина колеи трактора
ВТ вк (n 1) (2c ВГТ ),
где
вк – ширина захвата корпуса плуга;
n – количество корпусов;
«С» принимают равной глубине вспашки «а».