2.6. Обґрунтування побудови схем машини

2.6.1. Обґрунтування функціональної схеми машини

2.6.1.1. Розрахунок кількості робочих органів

На основі властивостей матеріалу, який обробляється, і тягового зусилля трактора, з урахуванням можливих витрат енергії проводиться розрахунок кількості робочих органів. При проектуванні плуга кількість корпусів n може бути визначена із залежності:

; (1)

де R_пл – тяговий опір плуга, Н;

 – к.к.д. плуга (він дорівнює 0,6-0,8);

k – питомий опір ґрунту, Па;

а і b – товщина і ширина шару (скиби), м.

Тягове зусилля плуга при його рівномірному русі дорівнює тяговому зусиллю трактора. За тягове зусилля трактора приймається клас тяги Р_т.

Наприклад при кН;=0,65; k=45 кПа, а=0,20 м; b=0,32 м

Заокруглюється ця цифра в бік зменшення, тому n=4.

2.6.1.2 Розрахунок ступеня завантаження двигуна енергетичного засобу

Для оптимізації режимів роботи ґрунтообробного агрегату використовують математичні моделі, які описують його функціонування. Наприклад, такою моделлю для оцінки витрати енергії при оранці буде раціональна формула акад. В.П. Горячкіна

; (2)

де f – коефіцієнт опору просуванню плуга у відкритій борозні;

G – вага плуга, Н;

 – коефіцієнт швидкісного опору, Нс²/м³;

 – швидкість руху плуга, м/с.

Значення величин f, G,  беруться з літературних джерел для машин аналогів, а швидкість оранки  рекомендується брати для розрахунків 7 км/год.

Використовуючи цю залежність, визначається ступінь завантаження двигуна трактора . Цей показник за умови, що тягове зусилля трактора дорівнює класу тяги трактора Р_т, знаходиться за формулою:

(3)

Якщо >1, то двигун перевантажений, якщо  значно менше 1, то двигун недовантажений; оптимальні значення  перебувають у межах: 0,96<<1. Розрахунок ступеню завантаження двигуна проводиться за формулою (3) на ПЕОМ для випадків, коли коефіцієнт k в даній формулі приймає значення не тільки у відповідності до завдання, але і змінюватись на ±20%.  також може змінюватись у вказаних межах відносно наведеного вище значення. Розрахунки проводяться з метою визначення умов, за яких

(4)

Для виконання цього завдання студентам рекомендується використовувати електронні таблиці Microsoft Excel. При цьому крок зміни питомого опору ґрунту k та швидкості  приймають рівним 5% від заданих значень. За отриманими результатами розрахунку необхідно побудувати графік та вказати область в якій двигун трактора буде працювати з оптимальним завантаженням (рис. 6). Результати розрахунку та графік наводяться у пояснюючій записці.

Рис.6. Графік ступеня завантаженості двигуна

2.6.1.3. Побудова функціональної схеми машини

З урахуванням одержаних вище результатів розрахунків розробляється декілька варіантів конструкції машини, проводиться їх аналіз і вибирається кращий. Функціональна схема кращого варіанту машини показується на листі №3 графічної частини проекту.

Для причіпних, начіпних та напівначіпних плугів застосовується одна конструктивна схема розташування робочих органів. Робочий орган на рамі плуга розташовують таким чином, щоб усунути втрати енергії на тертя по стінці борозни робочих органів, розташованих позаду. Для цього носки лемешів, встановлені під кутом до напрямку руху, повинні лежати на перетині поздовжніх ліній і лінії, яка відхилена від леза лемеша на кут тертя ґрунту по сталі. Поздовжні лінії умовно відображають гряділі рами, які розташовані одна відносно одної на віддалі ширини захватукорпусу із деяким перекриттяммм, прийнятим при побудові робочої поверхні плуга (рис. 7).

Рис. 7. Функціональна схема плуга

Рис. 8. Взаємне розташування корпусів плуга

Мінімальну віддаль між носками корпусів за довжиною плуга визначають з умови, щоб розташований спереду корпус не перешкоджав сколюванню і відвалюванню пласта заднім корпусом (рис8.). Цю величину можна розрахувати за формулою

, (5)

де - довжина польової дошки, що вимірюється від носка лемеша, м (див. п.2.7.1);

- кут сколювання, .

Розраховану за формулою (5) віддаль слід рахувати мінімальною. Реальну віддаль приймають з урахуванням умови не забивання плуга рослинними рештками. Наприклад: для плугів загального призначення з шириною захвату корпуса b=30см; l=700мм; при b=35см; l=750 cм; а при b=40мм; l=800мм.