Отличие центра вращения орудия трактора и мотоблока

Отличие центра вращения орудия трактора и мотоблока

На тракторе (рис.1.) конструируют шарнирную навеску так, чтобы результирующая сила от почвы и веса плуга S приходилась ниже задней оси трактора, а мгновенный центр вращения орудия находился между передними и задними колесами для того чтобы под действием силы S пригрузить передние и задние колеса. Наличие у орудия опорного колеса отрицательно влияет на сцепные качества колесного трактора, так как с увеличением нагрузки на опорное колесо уменьшается прирост сцепного веса трактора от воздействия орудия.

При высотном регулировании заглубление прекращается от появле­ния реакции УК на опорном колесе, заглубляющий момент сохраняется во время работы и время заглубления невелико.

с

1. На мотоблоке (рис.2В.),нет шарнирной навески орудия, градиль соединен намертво с мотоблоком (имею виду по вертикали ) и если при вспашке мотоблок отпустить полностью (не воздействовать на ручки) при нервностях подошвы почвы или при попадание на камень плуг будет реагировать (ходить) отноительно оси колес по дуге АВ радиусом ρо .

Центром вращения плуга на мотоблоке является ось мотоблока

2. Заглубление и устойчивость хода плуга зависят от размеров H и L (фиг. 34), веса G, гостроты лемеха (фиг.40) и реакции почвы R (рис.3).

Для достижения самозаглубления, результирующая сила S должна проходить чуть выше центра вращения орудия, создавая плечо K, уменьшающееся по мере заглубле­ния орудия (рис.2.).

Чем больше плечо K, тем больше сила S придавливает плуг, увеличивается давление на пятку, следовательно, и увеличивается тяговое сопротивление плуга

Чем меньше плечо, тем больше КПД

Наиболее высоким к. п. д. обладает система, когда сила S во время работы приходится на центр вращения орудия --- ось колес мотоблока (рис.2.), в которой заглубление рабочих органов и равновесие их в рабочем положении обеспечиваются только под действием равнодействующей силы S без дополнительных вертикальных нагрузок, вызывающих вредные сопротивления.

Но так как направление силы R меняется в зависимости от состояния почвы, система с наибольшим КПД, не есть устойчива, могут быть случаи, когда под действием момента Sk рабочие органы будут выглубляться (рис.3 а) или переглубляться (рис.3 б).

Для предотвращения выглублеиия параметры H и L подбирают такими, чтобы момент Sk

оставался положительным даже при минимальных значениях угла ψ

Для этого величина H должна быть наименьшей, а величина L — наибольшей

Если нельзя обеспечить нужный заглубляющий момент изменением разме­ров H и L. то добавляют вертикальную нагрузку, так чтобы момент Sk > 0. Но при этом тоже увеличивается давление на пятку и на опорное колесо, что увеличивает тяговое сопротивление плуга это нежелательно

путь заглубления плуга --удаляя плуг от центра вращения О увеличивается длина S на котором происходит заглубление плуга в почву в начале борозды. Для определения S Служит формула

при α=20см равен S ~ 2,8 м.

где α — глубина пахоты;

ε — угол зазора плужного корпуса; характеризует наклон к горизонтальной плоскости прямой, соеди­няющей нос лемеха с концом полевой доски. У стандартных корпусов, снабженных долотообразным лемехом, нос которых опушен на 10 мм ниже дна борозды, угол ε= 1град. Но так как в процессе заглублении плуга происходит вдавливание в почву конца полевой доски примерно на 10 мм. угол ε можно принимать ~ 2град.

ε0 — угол наклона грядиля плуга к горизонту в момент соприкосновения с почвой

носа лемеха.

С рис 2 видим что при соединении грядиля и стойки под углом 90° происходит нормальное заглубление плуга так как ε ,ε0 больше 0

Увеличивать угол для заглубления больше чем 90° рис 5 потребуется в случае затупления или не правильной заточкой лемеха, или забитой целины

При любом угле ,заглубления будет происходить до тех пока стойка плуга примет вертикальное

положение при этом ε ,ε0=0 и плуг займет рабочее положение Грядиль плуга во время работы должен быть в горизонтальном положении. Длительная работа двигателя наклоном состоянии снижает експлуатационный срок двигателя

Глубину оранки на мотоблоке регулируют высотой стойки H1 а уже потом при необходмости взависимости от плотности почвы подрегулируют наклоном стойки

2. Равновесия системы Пригрузка и увеличение сцепной массы

В мотоблоке для пригрузки и увеличение сцепной массы участвуют вес плуга, развесовка МБ и заглубляющий момент Sk.

Обычно развесовка МБ с плугом такова, что перед намного тяжелее зада. Делается это для того чтобы после подсоединения орудия система уравновесилась. Вовремя работы возникает ряд сил которые нарушают равновесие системы в сторону плуга (реакция почвы ) Балластные грузы, навешиваются на штырь в передней части рамы и служат для тонкой регулировки равновесия в поле взависимости от почвы.

Принцып пригрузки колес МБ в том что с одной стороны оси колес -- вес МБ + балластный груз, а с другой стороны оси колес-- вес орудия(рис.4).

Этот метод хорош тем, что в пригрузке колес участвует вес плуга (вредное составляющие орудия которые увеличивают тяговое сопротивление плуга), а балластный груз уравновешивает вес плуга до 0. И вес плуга переходит в розряд полезных составляющих для пригрузки колес

Приходится считаться ище с тем, что для очень тяжелой пашни и для ра­боты с переменным сопротивлением необходимы до­статочный запас прочности и инерция плуга, не позволяющий быстро выводить его из рабочего положе­ния.

Заглубление рабочих органов и равновесие их в рабочем положении должно обеспечиваются только под действием равнодействующей силы S без дополнительных вертикальных нагрузок, вызывающих вредные сопротивления. Величина усилий для человека средней физической силы работающего на МБ не должна превышать допустимых эргономичтеких норм — 6—10 кгс и лишь изредка может достигать 30 кгс.

Но так как направление силы R меняется в зависимости от состояния почвы, то могут быть случаи, когда под действием момента Sk рабочие органы будут выглубляться или переглубляться.

Для того чтобы плуг не выглублялся длину грядиля делают такой чтобы результирующая сила S должна проходить чуть выше центра вращения орудия, создавая минимальный заглубляющий момент S K (рис.2.).

При переглублении надо пропорционально увеличить балластный груз или плечо и плуг возратится в нормально положение Сделать эту релировку автоматической –вот поле деятельности для рационализаторов

Фиг37(в) мотоблок идёт на 2-х колёсах, а плуг как бы является третьей точкой опоры. Чем больше плечо k тем больше сила S пригружает плуг относительно точки О и наоборот чем меньше плечо k тем больше сила S пригружает колесо но уже относительно плуга

Вертикальная составляющая R z в зависимости от остроты лемеха, плотности и влаж­ности почвы может быть направлена и вниз и вверх.

Когда леме­хи тупые, сила R z направлена вверх и равна R z = — 0,2 Rx(плуг выглубляется) тогда нужно увеличить усилие на ручки G чтобы усилие Q на ободе колеса однокорпусного плуга было не менее 25 кГ .

При работе с острыми леме­хами сила R z направлена вниз и равна R z = 0,2 Rx тогда на ободе опорного колеса плуга возникает махсимальное усилие Q

Увеличение догрузки достигается уменьшением реакции Q на опорном колесе плуга. При пра­вильной установке опорного колеса давление на колеса должно быть настолько неболь­шое, что например вращение коле­са легко остановить на ходу рукою даже на тракторном плуге. Если же колесо опушено слишком низко возникает сила которая будет да­вить на колеса и вызывать излишний взнос осей и втулок.

При мощности двигателя мотоблока 5,1 кВт (7 л. с.) для вспашки надо применять плуг с найменшим тяговым сопротивление. Тяговое сопротивление плуга складывается из полезных и вредных сопротивле­ний его рабочих и вспомогательных органов.

Сопротивления почвы, преодолевае­мые рабочей поверхностью корпусов и предплужников, причисляют к категории по­лезных

Сопротивление почвы перекатыванию колес, трение полевых досок о стенку борозды и сопротивления, обусловленные смятием почвы затылком затупленного лезвия лемеха, относят к категории вредных.

Величина полезных сопротивлении зависит от размеров и формы рабочих орга­нов и скорости поступательного движения плуга, физико-механических свойств почвы и глубины обработки.

Величина вредных сопротивлении зависит от веса плуга, направления линии тяги, значения коэффициентов трения и перекатывания и от ост­роты лезвия лемехов.

Увеличение массы и скорости движе­ния плуга, неправильная регулировка, нарушение технического состояния и неправильная установка прицепа приводят к росту тягового сопротивления плуга.

Теоретически плуг должен иметь наименьшие вес, в целях удешевления и уменьшения тяговых усилий, а практически приходится считаться с тем, что для очень тяжелой пашни и для ра­боты с переменным сопро­тивлением необходимы до­статочный запас прочности и инерция плуга, не позволяющий быстро выводить его из рабочего положе­ния.

В американских как конных, так и тракторных плугах полевая доска разгружается в значительной степепи нак­лонно поставленным задним транспортным колесом а, что уменьшает тяговое усилие (фиг. 45).

Задаваясь шириной захвата b=18 см определяем глубину подкопа пласта а =15 см.

Тяговое усилии мотоблока для вспашки :

тяжелых почв Р тв = Кт b а =2.43 kH, К тв - удельные сопротивления тяжелых почв 90 кПа

средних почв Р ср = Кс b а = 1.62 kH К ср - удельные сопротивления средних почв 60 кПа

легких почв Р лег = Кл b а =0,81 kH К лег -удельные сопротивления легких почв 30 кПа.

Для реализации тягових усилий необходимо чтобы при вспашке екслуатационный вес мотоблока соответственно составлял: G =Р / (γ φс — ξf ) кН.

Где γ=1 — коэффици­ент нагрузки шиновых колес мото­блока;

φс=0.5...0.7 — коэффициент сцепления их с почвой;

ξ=1 —коэф­фициент, учитывающий внутрение потери в ходовой системе;

f =0,1...0,12 —коэффициент сопротивления передвижению

G тв = Р тв / (γ φс — ξf ) =4.06 кН.

G ср = Р ср / (γ φс — ξf ) =2,7 кН

G лег= Р лег / (γ φс — ξf ) =1,5 кН

Дли мотоблока с металическимы колесами, снабженными шпорами: . G тв —2.7 кН.

G ср -1.8 кН.

G лег —0.9 кН

Элементарные силы сопротивления почвы, действующие во время пахоты на рабо­чую поверхность плужного корпуса, сводятся к результирующей силе и паре. Эту пространственную силовую характеристику плужного корпуса можно заменить тремя эквивалентными составляющими суммарного сопротивления почвы Rx R z и R у, действующими во взаимно-перпендикулярных плоскостях и не проходящими через одну точку.

Продольная горизонтальная сила Rx равна

Rx = Кп ∙ а ∙b ,

где Кп — удельное сопротивление почвы; а и b — размеры пласта.

Сила Rx проходит на расстоянии 0,5 ∙ а от дна борозды и 0,4∙ b от стенки борозды.

Поперечные и вертикальные составляющие зависят от величины продольной силы и для культурного корпуса они принимаются равными R у ≈ 0,3 Rx и R z ≈ ±0,25 Rx.

Вертикальная составляющая R z в зависимости от остроты лемеха, плотности и влаж­ности почвы может быть направлена и вниз и вверх.

Когда леме­хи тупые, сила R z направлена вверх и равна R z = — 0,2 Rx(плуг выглубляется) тогда нужно увеличить усилие на ручки G чтобы усилие Q на ободе колеса однокорпусного плуга было не менее 25 кГ .

При работе с острыми леме­хами сила R z направлена вниз и равна R z = 0,2 Rx тогда на ободе опорного колеса плуга возникает махсимальное усилие Q

Увеличение догрузки достигается уменьшением реакции Q на опорном колесе плуга. При пра­вильной установке опорного колеса давление на колеса должно быть настолько неболь­шое, что например вращение коле­са легко остановить на ходу рукою даже на тракторном плуге. Если же колесо опушено слишком низко возникает сила которая будет да­вить на колеса и вызывать излишний взнос осей и втулок.

Введение в систему мотоблок+плуг, опорного колеса тяговое сопротивление орудия увеличивается на величину силы трення F, возникающих под действием нагрузки на опорное колесо. Минимальная нагрузка на опорном колесе плуга определяется устойчивостью глубины вспашки

(фиг. 38 ).

Нагрузка Q на опорные колеса (пятки и другие ограничители глубины) опре­деляется из условия равновесия системы S К — Q lк — F h = 0. (1)

где S — равнодействующая сил сопротивления почвы R и веса системы G;

K— плечо силы относительно центра вращения системы;

H и lк — расстояния от центра вращения системы до опорного колеса, которое для лучшего

копирования рельефа располагается как можно ближе к рабочим органам;

F — сопротивление перекатыванию опорного колеса F = Q μ ,

где μ — коэффициент перекатывания, в упрощенных расчетах обычно принимаемый

равным 0,2.

S К — Q lк — Q μ h = 0.

S К — Q (lк —μ h) = 0.

S К = Q (lк —μ h).

Q = S К / (lк —μ h)

Q = М / (lк —μ h)

М - заглубляющий момент М = S К =m b

m- удельный заглубляющий момент

Необходимый удельный заглубляющий момент т = М/ b

зависит от плотности почвы (удельного сопротивления Кп кгс/см2) и степени затупления лемеха

Они же свою очередь меняют угол Ѳ наклона результирующей силы R к горизонту. Для почвы с сопротивлением Кп =0,65 кгс/см2 угол Ѳ будет 12°, удельный момент т — 3.3 кгс/см

Q = М / (lк —μ h)

Q = m b / (lк —μ h)

Q = 3.3 * 18 / (lк —0,2 h)

Задача найти: усилие Q на опорном колесе плуга и Fx

1. Находят Rx (тяговое сопротивление плуга), которое определяют путем измерения тягового усилия при вспашке или расчетным путем Rx = Кп a b 175,5 кгс

a - глубиной пахоты, см

b - ширина захвата, см

Кп - удельного сопротивления почвы кгс/см2

2.Определяют R z = 0,2 Rx 35,1 кгс.

3.Определяют силу R zx = Rx /сos Ѳ для угла Ѳ = 12°. 179,42 кгс

Необходимый удельный заглубляющий момент т = М/В зависит от плотности почвы (удельного сопротивления Кп кгс/см2) и степени затупления лемеха

Они же свою очередь меняют угол Ѳ наклона результирующей силы R к горизонту. Для почвы с сопротивлением Кп =0,65 кгс/см2 угол Ѳ будет 12°, удельный момент т — 3.3 кгс/см

Положение тяги может находиться графо­аналитически в следующем порядке.

1. Вычерчивают в масштабе схему агрегата

2. Находят тяговое сопротивление плуга, которое определяют путем измерения тягового усилия при вспашке или расчетным путем Rx = Кп a b 175,5 кгс

a - глубиной пахоты, см

b - ширина захвата, см

Кп - удельного сопротивления почвы кгс/см2

3. Определяют R z = 0,2 Rx 35,1 кгс.

4. Определяют резуль­тирующую силу R zx = Rx /сos Ѳ для угла Ѳ = 12°. 179,42 кгс

5. Задаваясь удельным заглубляющим моментом т — 3.3 кгс/см, находят значения плеча K (м) заглублений: K = mB/ R 0,33 м

6.Проводят через центр вращения орудия (ось колеса) под углом Ѳ = 12° к горизонтали линию

Над этой линией на расстоянии K проводят параллельную линию (линию результирующей R)

Точка пересечения линии R с линией которая находится на высоте Z= 0,5 а от дна борозды даст центр сопротивления плуга.

На соответствующие проекции схемы плуга наносят силы R zx, G, а также направления искомых сил Q и Fx.

Если проекции сил Rх у и Рг х на ось х найденные построением силовых мно­гоугольников в вертикальной и горизонтальной плоскостях проекций, неодинаковы, что может явиться следствием неудачного выбора величины силы F x в начале расчета, то, изменив соответствующим образом величину силы F x, следует вновь повторить все расчеты в обеих плоскостях проекций.

Проектируя силы из вертикальной и горизонтальной плоскостей проекции на поперечную (фиг. 10, а), определяют величину и положение сил, действующих на плуг в этой плоскости.

Система сил О. Гу, Ргу. (}2, 5, /V, и Л',, приложенных к плугу в поперечной пло­скости проекции (см. фиг. 10,6), будет находиться в равновесии, если веревочный многоугольник, построенный для этих сил в поперечной плоскости проекций, будет замкнут. Однако у нанесны. х плугов такой случаи р? дко имеет место.* У плуга, нзобра-. денного на фиг. 10, «/, верево«шын многоугольник 1—7-не замыкается; "пересечение первого / и последнего»? лучей происходит не в точке О, являющейся началом по­строения, а в точке О,. Равновесие плуга может фыть обеспечено приложением к нему пары сил. создающей момент С/, стремящийся повернуть плуг против часовой стрелки. Этот момент создают тяги, связывающие нижние звенья 'механизма на­вески с рычагами грузового вала гидроподъемника (не изображенные на» фигуре) и передают его на трактор, что влечет перераспределение нагрузки на правые и левые! колеса последнего. • *

В тех случаях, когда рассматривается равновесие плуга с колесным трактором лишь в вертикальной плоскости проекций, наклон трактора ц поперечной плоскости можно не учитывать, но колеса трактора должны $ыть вычерчены опирающимися иа плоскость, находящуюся ниже поверхности П"оля и».расстоянии, равном 1/2 глу­бины пахоты. , * *•

Минимальная реакция на опорном колесе плуга определяется устойчивостью глубины вспашки,

равна Q = М / lк (1)

lк - растояние от опорного колеса до центра вращения плуга

для этого заглубляющий момент должен быть М = R K =m В

m- удельный заглубляющий момент

Необходимый удельный заглубляющий момент т = М/В зависит от плотности почвы (удельного сопротивления Кп кгс/см2) и степени затупления лемеха

Они же свою очередь меняют угол Ѳ наклона результирующей силы R к горизонту. Для почвы с сопротивлением Кп =0,65 кгс/см2 угол Ѳ будет 12°, удельный момент т — 3.3 кгс/см

Положение тяги может находиться графо­аналитически в следующем порядке.

1. Вычерчивают в масштабе схему агрегата

2. Находят тяговое сопротивление плуга, которое определяют путем измерения тягового усилия при вспашке или расчетным путем Rx = Кп a b 175,5 кгс

a - глубиной пахоты, см

b - ширина захвата, см

Кп - удельного сопротивления почвы кгс/см2

3. Определяют R z = 0,2 Rx 35,1 кгс.

4. Определяют резуль­тирующую силу R zx = Rx /сos Ѳ для угла Ѳ = 12°. 179,42 кгс

5. Задаваясь удельным заглубляющим моментом т — 3.3 кгс/см, находят значения плеча K (м) заглублений: K = mB/ R 0,33 м

6.Проводят через центр вращения орудия (ось колеса) под углом Ѳ = 12° к горизонтали линию

Над этой линией на расстоянии K проводят параллельную линию (линию результирующей R)

Точка пересечения линии R с линией которая находится на высоте Z= 0,5 а от дна борозды даст центр сопротивления плуга.

Построение силовых многоугольников дает более точные и наглядные резуль­таты, чем последовательное сложение на схеме плуга действующих на него сил. Построение силового многоугольника надо начать со сложения сил G и R zx. После определения направления равнодействующей этих сил (силы R G) на схеме плуга че­рез точку 1, являющуюся пересечением направления сил G и R zx, проводят прямую 1—2, параллельную силе R G. Сложение сил R G и Fx дает силу R1. параллельно направлению которой через точку 2 на схеме плуга должна быть нанесена прямая 2—3, пересекающая направление силы Q в точке 3. Соединяя прямой точки 3 и О, определяют направление линии тяги — направление силы P zx

Разложением в многоугольнике сил силы /?1 по направлению сил Рге и ^ опре­деляют величину последних.

Книга стр5

В вертикальной плоскости проекций на корпус действует сила R zx, образующая угол ψ с осью х (фиг. 6, а). На плотных почвах при работе плуга с затупленными лемехами угол ф может иметь отрицательный знак (фиг. 6, б). При расчетах угол ψ принимают ранным ±12°.

Расстояние ρ zx от носа лемеха до вектора силы R zx, равно примерно 1/2 глубины пахоты при положительных и 1/3 глубины при отрица­тельных значениях угла ψ.

Элементарные сопротивления почвы, возникающие на рабочей поверхности трапециевидного лемеха при остром лезвии, приводятся к одной результирующей силе Л, пересекающей поверхность в точке, отстоящей от стенки борозды на расстоя­ния, равном ~~ '/э ширины захвата, и от лезвия лемеха на расстоянии, равном «*Уа ширины лемеха.

Угол т|>, характеризующий направление силы Рху лемеха в горизонтальной пло­скости, при наличии залипання на ~-3' меньше, а при отсутствии залипання на -» 3° больше угла г|, характеризующего направление силы Рху плужного корпуса. Уголч)', характеризующий наклон силы Ргх лемеха к горизонту", на суглинистых почвах при отсутствии залипання равен 28 — 30°, в тех же условиях угол \р для плужного корпуса равен 6 — 8".

Силовые характеристики полувинтовых и цилиндроида л ьных культурных отва­лов аналогичны, поэтому при расчете плугов, снабженных полу винтовыми отвалами, можно принимать те же значения сил Рх. Рг и Ру.

Когда результирующая всех внешних сил. действующих на орудие, проходит через мгновенный центр вращения О1 навесной системы, догрузка задних колес трактора составляет

(58)

При наличии опорных колес на культиваторе и мгновенном центре вращения системы навески, лежащем ниже линии действия результирующей всех внешних сил. реакция почвы на опорные колеса равна (фиг.

и догрузка сцепного веса трактора в этом случае уменьшается

' (60)

Дизельный двигатель КМ178 выдаёт на валу во всём диапазоне частоты вращения максимальный момент 1.25 кГ-м. Учитывая коэфициент редуцирования КП+редуктор (на 1-й передаче) - 56, получим максимальный крутящий момент на колёсах 70кГ-м. При использовании колёс диаметром около55см - максимальная тяга развиваемая двигателем МБ на первой передаче около - 250кГ. Чистый вес МБ 105 кг. Нужно догружать МБ - иначе пробуксовка.

Балластный грузом нельзя вполной мере нагрузить колеса тому недостающий вес вешаем на колеса

Точка прицепа, должна быть расположена в вертикальной плоскости проекций так, чтобы заглубление плуга в почву происходило под действием собствен­ного веса на коротком (длиной 2-3 м) пути: