2.4.3. Вихідні дані для проектування і розробки конструкції машини

2.4.3.1. Відомості про природнокліматичну зону

Вказується, у яких зонах і для механізації яких робіт призначена машина, що проектується. Цей розділ повинен включати у загальному випадку:

- назву природнокліматичної зони;

- об’єм робіт, що виконується в зоні використання машини;

- види бур’янів;

- характеристику рельєфу;

- тип ґрунтів;

- агротерміни проведення робіт із застосуванням проектованої машини;

- кількість опадів та днів протягом яких вони випадають в агротермінах.

2.4.3.2. Відомості про технологічні процеси

Зазначається для виконання яких технологічних операцій призначена машина. Тобто вказуються технологічні операції, що виконуються лемішним плугом та призначення цих операції.

2.4.3.3. Властивості оброблюваного матеріалу. Ці відомості є вихідними даними для вирішення задач проектування розмірів робочих органів машини. Тому тут слід вказати ті відомості про грунт та рослинні рештки, які у вигляді факторів входять у формули для розрахунку розмірів робочих органів та режимів їх роботи.

2.4.3.4. Аналіз конструкції машин аналогів та машин, що агрегатуються з проектованою

2.4.3.4.1. Аналіз машин аналогів. Результати аналізу конструкцій, показників роботи та інших властивостей машин-аналогів повинні розкривати сучасні тенденції розвитку сільськогосподарських машин аналогічного призначення. Аналізу передує збір і систематизація відомостей про машини аналоги та їх робочі органи.

2.4.3.4.2. Відомості про машини, що агрегатуються із проектованою. В основному лемішні плуги агрегатуються із тракторами, тому тут слід навести таку інформацію:

- марка трактора;

- маса;

- координати центра ваги, колія, база;

- тиск на грунт;

- кількість передач, швидкість та тягове зусилля на них;

- характеристики навісного чи причіпного пристрою: довжина поздовжньої та центральної тяг, їх координати, конструктивні розміри приєднувальних елементів;

- розміри рушія: ширина гусениць чи коліс;

- межі зміни колії;

- межі зміни кліренсу;

- габаритні розміри трактора.

Наводяться відомості про трактор, який підбирається відповідно до тягового зусилля, наведеного у завданні на проектовану машину.

2.5. Побудова робочої поверхні корпусу лемішного плуга

При проектуванні основного робочого органу плуга будуються вертикальна проекція робочої поверхні, проекції твірної у вертикальній та горизонтальній площинах, горизонтальна проекція робочої поверхні, криві перерізів поверхні поперечно-вертикальними та поздовжньо-вертикальними площинами, криві ортогональних перерізів і розгортка поверхні.

Побудова виконується олівцем у масштабі 1:2 або 1:2,5 на аркуші А1 графічної частини проекту.

2.5.1. Побудова поперечно-вертикальної (лобової) проекції циліндроїдальної (гвинтової) робочої поверхні

Побудова починається із проведення осей креслення. Вертикальна вісь проводиться на відстані 2,5b (з врахуванням вибраного масштабу) від лівого краю аркуша листа, горизонтальна – на відстані 1,65b нижче верхнього краю аркуша, де b – ширина захвату корпусу плуга (рис. 1.).

Рис. 1. Побудова поперечно-вертикальної (лобової) проекції циліндроїдальної робочої поверхні

У верхньому лівому квадраті аркуша будується переріз шару ABCD за заданими параметрами а і b (а – глибина оранки). Викреслюється умовна схема переміщення шару під дією корпуса плуга, припускаючи, що переріз шару спочатку повертається відносно ребра D, а після того як прийме вертикальне положення, повертається відносно ребра С₁. Будується кінцеве положення шару, при цьому він обертається до суміщення ребра В₁ з горизонтальною лінією на відстані а від дна борозни (рис. 1). За положенням ребра В₁ проводиться сторона шару В₁С₁ і на ній будується прямокутник А₁В₁С₁D₁.

Контури робочої поверхні корпуса у вертикальній проек­ції наносяться з міркувань, що у міру руху корпуса плуга у борозні скиба переміщується полицею і його реброВ описує дугу радіусом DB, що рівна діагоналі шару (рис.1). Через верхню точку полиці Р, яка знаходиться на продовженні сторони DС вище дуги на20...30 мм, проводиться горизонтальна пряма PS. Польові обрізи лемеша і полиці розташовані в одній площині, яка майже співпадає з профільною лінією стінки борозни і лише трохи відхилена вбік борозни у верхній частині обрізу для виключення задирання стінки ребром полиці. Верхня точка К польового обрізу розміщується на висоті, що дорівнює ширині шару b, відступивши від стінки борозни (сторона АВ шару) на 10...15 мм. Ряд літературних джерел рекомендують польовий обріз полиці проводити від точки А до точки К похилою лінією, але для спрощення побудови вона проводиться паралельно АВ (рис.1), тобто без нахилу. Точка К з'єднується з верхньою точкою полиці Р дугою кола, центр якого розташовують на перетині продовження вертикальної лінії PD і перпендикуляра до РК опущеного з його середини. Лінія KPS буде верхнім обрізом полиці.

Бічний (борозний) обріз полиці (рис.1) проводиться паралельно стороні A₁D₁ відваленої скиби із зазором у 15...20 мм, з метою уникнення задирання шару полицею.

Виліт крила полиці обмежується дугою кола, яка перебуває від площини грані А₁В₁ на відстані (1/6...1/8)b.

Лезо лемеша розміщується в площині дна борозни. Ширина захвату ле­меша приймається такою, що дорівнює ширині шару, збільшеній на величину перекриття корпусів Δb (Δb – перекриття корпуса, яке знаходиться в межах 25–75 мм) в сторону зораного поля мінус зазор 10...15 мм з боку польового обрізу, тобто b+∆b-(10…15).

Перш ніж перейти до побудови горизонтальної проекції полиці, справа будується напрямна крива, яка є перерізом робочої поверхні полиці та лемеша вертикальною площиною, перпендикулярною до леза лемеша. Напрямною кривою може бути коло або парабола. Для спрощення побудов за напрямну криву приймаємо дугу кола, центр якого розміщується на ви­соті діагоналі шару () від дна борозни (рис.1).

Для побудови дуги кола справа від вертикальної проекції (рис.1) вибирається на лінії дна борозни точка О і з неї проводиться пряма ОТ під заданим кутом ε₀ до дна борозни. Потім проводиться перпен­дикуляр з точки О до прямої ОТ і продовжується до перетину з горизонталлю, яка проведена на висоті діагоналі шару. Точка перетину є центром О₁ напрямної кривої. Радіусом О₁О описується дуга ко­ла з центром у точці О₁ і на ній відкладається ширина лемеша Оn, яка становить 122 мм.

Через точку п (рис.1) проводиться горизонтальна лінія, яка на вертикальній проекції робочої поверхні є лінією стику полиці з лемешем. Кінець лінії стику знаходять у точці її перетину з лінією борозного обрізу полиці. Борозний обріз лемеша обмежується прямою, яка з'єднує кінець лінії стику з кінцем леза лемеша.

Побудова вертикальної проекції гвинтової поверхні здійснюється за таких же розмірів аркуша, масштабу та розміщення проекцій, як і при побудові циліндроїдальної.

Кут повороту скиби в момент сходження її з поверхні крила приймається рівним 140-150 (рис.2).

Контури поверхні у вертикальній проекції будуються по крайньому положенню шару так само, як для циліндроїдальної поверхні (крім борозного обрізу та лінії стику лемеша з полицею).

До побудови борозного обрізу та лінії стику лемеша з полицею будуються проекції твірних гвинтової поверхні.

Для зачистки дна борозни та зміщення в сторону ріллі ґрунту, що осипається з полиці, борозний край поверхні в її середній частині доводиться до дна борозни із зазором 20...25 мм.

2. Побудова проекції твірної циліндроїдальної (гвинтової) робочої поверхні у вертикальній та горизонтальній площинах

Для побудови проекції твірної циліндроїдальної робочої поверхні необхідно намітити положення твірної у вертикальній площині, провівши горизонтальні прямі, які є проекціями твірної в її різних положеннях. Характерними ділянками тут є: лезо лемеша, лінія стику лемеша з полицею, точка К перетину лінії польового зрізу з кривою верхнього об­різу полиці, центр напрямної кривої, верхня точка обрізу полиці. У разі необхідності горизонтальні лінії проводяться і в про­міжках між вказаними вище прямими. Проекції твірної продовжуються вліво і вправо до рам­ки креслення і позначаються цифрами 0-0; 1-1; 2-2; ...7-7 (рис. 3).

Рис. 2. Побудова гвинтової робочої поверхні

Для побудови проекцій твірної у горизонтальній площині потрібно зна­ти закон зміни кутів γ твірної із стінкою борозни. Цей закон ілюструється на кресленні діаграмою тангенсів кутів γ, яка будується в пра­вій частині креслення на продовжених вертикальних проекціях твір­ної за значеннями tgγ₀, tgγ_min і tgγ_max в деякому масштабі (наприклад, tg45° = 100 мм). Кут γ_min= γ₀ - 2°.

Побудова горизонтальної проекції починається з леза лемеша. Носок лемеша розміщується на 15...20 мм вище нижнього краю листа креслення на продовженні лінії польового обрізу полиці. Із носка лемеша проводиться нульова проекція твірної під кутом γ₀ до стінки борозни (до вертикалі). На цю твірну зноситься з вертикальної проекції бо­розний кінець лемеша й одержується горизонтальна проекція його леза (0d).

Оскільки проекціями твірної у різних її положеннях є прямі, то для побудови кожної з них слід знати дві точки. Одна з них знаходиться за допомогою вертикальної площини проекцій. Тут продовження проекцій твірної у різних її положеннях перетинаються з напрямною кривою (дугою кола) в точках, проекції яких на площину дна борозни (лінія 0-0) є відповідними горизонтальними проекціями точок перетину твірної. Позначаються вони відповідно 0,1,2,3,4,5,6,7.

Напрямна крива на­лежить січній ортогональній площині, яка проходить у культурних по­лиць через 2/3 довжини леза лемеша, а в напівгвинтових - через бо­розний кінець лемеша. Тому в горизонтальній площині проекції перпен­дикулярно до леза лемеша проводиться пряма АА (на відстані 2/3 довжини леза лемеша від носка) і на неї з вертикаль­ної площини проекції (де отримали проекції точок перетину напрямної кривої твірною на лінію 0-0) переносяться точки 0,1,2,3,4,5,6,7, проводячи ви­міри щоразу від точки 0 (0-1, 0-2, 0-3, 0-4, тощо) (рис.3). Отримані нові точки позначаються відповідними номерами із штрихом (0'1' = 01; 0'2' = 02; і т.д.).

Через кожну відмічену точку на прямій АА проводиться лінія під відповідним кутом γ, який визначають із діаграми тангенсів.

У горизонтальній проекції точки перетину твірної в її положеннях 5, 6, 7 із напрямною кривою розміщують­ся близько і можуть навіть збігатися, утворюючи пучок прямих, що пе­ретинаються. Тому кожну проекцію твірної слід позначити відповідним номером.

Твірна гвинтової поверхні в усіх своїх положеннях розміщується у вертикальних площинах, перпендикулярних стінці борозни. Тому форма і розміщення твірної в любій точці робочої поверхні корпуса визначаються слідом січної вертикальної площини, яка проходить перпендикулярно стінці борозни.

Поверхня лемеша та грудей полиці близька до косого клина, тому нижня частина твірної поверхні в межах лемеша буде прямою лінією, яка утворює з дном борозни кут ₀, що дорівнює 20...22. Після переходу в гвинтову частину полиці кут нахилу прямолінійної частини твірної, який позначається через , постійно зростає.

Вертикальна проекція леза лемеша розділяється на чотири рівні частини і через точки поділу проводяться прямі під кутом ₀=20...22 до дна борозни. Пряма, що проведена через борозний кінець леза лемеша, плавно переводиться в увігнуту криву так, щоб крайній кінець цієї кривої пройшов через верхню точку польового обрізу або верхнє ребро шару В. Ця крива буде твірною, а її положення – початком гвинтової поверхні. Інші три прямі, проведені через лезо лемеша, також плавно переводяться в увігнуті криві, що проводяться до польового обрізу.

Рухаючись уздовж гвинтової поверхні, скиба повертається спочатку навколо ребра D, а потім відносно ребра С₁. Для забезпечення цього з точки D проводиться пучок прямих, що є послідовним положенням твірної через 10 повороту. Перша твірна складає з дном борозни кут ₁=30, друга ₂=40 і т.д. Пучки будуються до кута =90 і поступово переводяться в увігнуті криві.

З моменту, коли шар АВСD, стане на бокову грань СD після повороту на 90, він повертається відносно ребра С₁ під дією іншої частини гвинтової поверхні.

Для цього будується дуга з точки С₁ радіусом С₁D та пучок прямих через 10 в секторі DС₁D₁ і проводяться до них дотичні твірні. Ці твірні 12,13,14 і т.д., зумовлюючи переміщення шару, будуть розміщуватись до дна борозни послідовно під кутами 100, 110, 120, 130, 140 і 150 (рис.2). Крайня твірна обмежує борозний обріз крила і положення скиби в момент сходу з поверхні. Ці твірні також поступово переводяться в увігнуті криві, окрім останньої.

Горизонтальні проекції різних положень твірної між її початковим і крайнім положеннями, визначаються залежно від кроку гвинта. Під кроком гвинта розуміється переміщення твірної по осі гвинта за час повороту її на 10.

Значення кроку твірної може бути визначене шляхом побудови кривої переміщення твірної вздовж осі гвинтової поверхні залежно від кута повороту твірної, яку будують у боковій проекції прямокутної системи координат ХОY (рис.2).

Для побудови вісь ординат ОY проводиться дещо правіше лінії дна борозни, а вісь абсцис ОХ - дещо вище проекції носка лемеша та відкладаються на ній кути повороту твірної від 0 до 150.

Початком кривої переміщення буде точка Р, яка визначається координатами: Х=20, а Y буде початковим положенням твірної лінії №4; кінцем кривої буде точка Т, яка визначається координатами: Х=140...150, Y дорівнює номеру лінії, що відповідає кінцевій твірній (№16). Віддаль між кінцевою твірною та твірною №4 визначається довжиною гвинтової частини полиці L (див. п. 2.5.3). При сталому кроці гвинта точки Р і Т з’єднуються прямою лінією, а при змінному кроці - параболою або іншою плавною кривою.

Побудувавши плавну криву або пряму, на ній відмічаються точки, які відповідають кутам повороту твірної у вертикальній проекції, що дорівнюють 30, 40, 50 ... 150, які відкладені на осі ОХ. Провівши через точки, отримані на кривій, горизонтальні лінії, визначається положення твірних у плані (із змінним або постійним кроком відповідно до кривої переміщення). Це будуть лінії 5, 6, 7,...