3 Последовательность расчета механизмов навесного культиватора

Задача 1. Определить силы сопротивления рабочих органов в соответствии со схемой их расстановки.

3.1 Порядок выполнения:

3.1.1 По культуре и глубине обработки в соответствии с вариантом определить вид обработки и ширину междурядья, выбрать марки сеялки и культиватора. Далее, применять схему размещения лап и определить необходимое количество n рабочих секций культиватора.

3.1.2 Вычертить в масштабе в правой верхней части листа, схему расстановки стандартных лап (таблица 3) в крайних и стыковых междурядьях, заменив средние многоточием (разрывом). На схеме обозначить размеры защитных зон c, перекрытый Δ, ширину захвата лап переднего b₁ и заднего b₂ рядов, а также число секций n и общую ширину захвата культиватора B.

Таблица 3 Характеристики стандартных лап культиваторов

Ширина (b) мм					Удельное сопротивление (q)*, н/см при глубине (a) см
Полольные		Универсальные	Рыхлительные
Односторонние	Двухсторонние
					а	q
85	-	-	50		8…10	6
120	-	-	-		9…13	8
150	145	-	-		11…17	10
165	150	-	-		15…24	12
250	260	220	-		19…31	15
-	-	250	-
-	-	270	-
-	-	330	-
-	-	380	-

Независимо от типа и размеров лапы

3.1.3 Подсчитать силы сопротивления лап переднего R′_ZX и заднего R″_ZX ряда в каждой секции, приняв сопротивление одной лапы R_ZX по данным таблицы 3.

Задача 2 Определить опорные реакции и усилия в звеньях механизмов для рабочего положения культиватора.

3.2 Порядок выполнения:

3.2.1 Построить в левой верхней части листа в удобном масштабе исходную схему культиватора (рисунок 1) с заданными по варианту размерами звеньев (таблица 1).

Построение элементов удобно вести в следующем порядке (в скобках указаны используемые при построении каждого элемента координаты из таблицы 1):

• выбрать положение т. D и провести линию поверхности почвы (Y_D);

• построить и соединить последовательно шарниры механизмов подъема и навески: С (Х_С; Y_С); E (X_E;Y_E); A (X_A;Y_A); M (DМ;Y_M); F (DF); B (AB;FB); B₁ (AB₁;ψ); K (MK – вертикально);

• построить и соединить последовательно элементы опор и секций H (X_H;MH); O (X_О; D); S (r′; Y_r); Q (вершина параллелограмма HMTQ), грядиль (горизонтально из т. S), О_С (ℓ; D_С);

• разместить лапы на грядиле (X₁; X₂; a).

3.2.2 Нанести на схему в масштабе известные силы и направления искомых N; N_С; P′; P″; P_В; P_Н (рисунок 3). При этом силу веса рамы G_Р направить от рамы по линии KM, силу веса секций G_С = 300H приложить к градилю на расстоянии 3/5 его длинны от т. S. Сопротивления R′_ZX и R″_ZX приложены к лапам соответствующего ряда на высоте 0,2a от дна борозды на продолжении линии стойки и под углом к горизонту β=9…10⁰ для полольных, β=25…40⁰ для рыхлительных и β=16…20⁰ для универсальных лап. Направление опорных реакций N и N_С определяются углом сопротивления при tg φ = 0,2. Усилия P направлены вдоль соответствующих звеньев навески.

Для удобства выбора масштаба на схему нанести вектора сил как сумму соответствующих сил, действующих на секции (с учетом общего количества секций n, установленных в принятой (п. 3.1.2) схеме).

3.2.3 Определить реакции связей секции (N_С; P′ и P″)

Задача первоначально решается последовательным сложением сил на плане механизма (рисунок 3). При необходимости силы перемещают вдоль линий их действий. Поочередно находим (в скобках указаны соответствующие точки пересечения т. Т_i ):

Рисунок 3 Определение усилий в звеньях PH и Pв и штоке Q для культиватора.

(Т1); (T2); (T3).

Здесь и - сопротивления передней и задней рядов лап всех секции.

В последнем случае величина неизвестна, однако известно ее направление. Эта сила уравновешивается усилиями в звеньях шарнирного параллелограмма навески секции, а, следовательно, параллельна им.

Наконец, для определения усилий в звеньях Р′ и Р″ воспользуемся соотношением и правилом разложения сил на параллельные составляющие.

3.2.4 Определить реакции связей рамы культиватора (N; P_В и P_Н).

Продолжаем последовательное сложение сил на плане механизма. Находим:

Здесь – суммарная реакция всех n секций, а – сумма реакций двух опорных колес.

При определении величина силы неизвестна, однако известно, что сила проходит через мгновенный центр вращения механизма навески (π), лежащий на пересечении направлений звеньев EK и DМ. Соединив этот центр (π) с точкой пересечения направлений сил и (Т₅) находим направление силы . После чего раскладываем по заданным направлениям.

Сила тяги трактора уравновешивает силу , т.е. , откуда находим и усилия в тягах и .

3.2.5 Для контроля результатов построить рядом с планом механизма многоугольник сил (см. рисунок 3)

Вычислить относительную погрешность определения сил и при разных вариантах построения:

где N₁ и P₁ – величины сил, найденные первым, а N₂ и P₂ вторым способом.

Величина ошибки δ не должна превышать 5%.

Задача 3. Определить величину и характер изменения усилия, возникающего в штоке гидроцилиндра при подъеме культиватора в транспортное положение.

3.3 Порядок выполнения:

3.3.1 Задача решается графоаналитическим способом с построением планов скоростей относительно точки D(π) для трех положений механизма: в начале подъема (исходное рабочее положение), при замыкании механизма навески секций (верхняя тяга параллелограмма HQ касается упора) и в транспортном (полный ход поршня) (рисунок 3).

При построении считается, что подъем происходит при неподвижном агрегате, силы инерции не учитываются, сила действует вдоль штока гидроцилиндра и преодолевает только силу веса. Все три схемы располагается по отдельности.

3.3.2 Первое положение соответствует исходному. При этом N=0 (считаем, что подъем рамы уже начался), а N_С ≠ 0 и уравновешивает вес секций G_С. Пренебрегая воздействиями секций на раму, считаем, что сила уравновешивает только силу .

3.3.3 Построение второго положения начинают с вычерчивания в тонких линиях исходного положения рамы и опущенного до упора состояния секций. При неподвижном звене МН вычерчивают параллелограмм MHQ′S′ при угле MHQ=65°. Затем переносят точки K; M; S′ на кальку рассматривая жесткий треугольник как шаблон.

Далее проводят траектории подъема тачек K и М в виде дуг c центрами в опорных шарнирах Е и М и с радиусами соответственно ЕK и DМ. Затем кальку с шаблоном накладывают на чертеж так, чтобы его точки K и М располагались на соответствующих дугах, а точка S на исходной линии грядиля (горизонталь на высоте Y_r над поверхностью почвы) при положении KМ близком к вертикальному. Отметив на чертеже новое положение точек K, М и S′ строят остальные звенья механизма. При составлении уравнения равновесия плана скоростей учесть суммарный вес секций nG_С.

3.3.4 Последнее (транспортное) положение механизма начинают строить с положения точки B″, определив его на пересечении дуг АВ₁ и (СВ₁)_max =1,5(СВ₁), где (СВ₁) – исходная длина звена CB₁. Если при данных условиях дуги не пересекаются, то подобрать другую длину (CB₁)_maх.

Далее строится полная схема механизмов, как в предыдущем случае (треугольник KMS′ -жесткий).

3.3.5 Построить график изменения усилия Q в зависимости от высоты подъема оси опорного колеса рамы (точка О). По значению Q_max и (CB₁)_max подобрать марку стандартного гидроцилиндра (таблица 4).