2.2.3 Выбор основных размеров плуга

Высота рамы Н (рисунок 2.7) и расстояние по ходу между носами лемехов сосед­них корпусов l должны обеспечивать работу плуга без забивания. Многолетний опыт применения плугов показал, что плуги с плоской рамой при высоте Н≈560 мм работают без забивания, если у рамы отсутствуют элементы, располо­женные над лемехами и отвалами. У рам, имеющих брусья или распорки, распо­ложенные над корпусами, высота Н этих элементов рамы над опорной плоско­стью лемехов должна быть не менее 650 мм.

Расстояние l между носками со­седних лемехов должно быть равно 750—800 мм, так как при меньших значениях l пространство между кор­пусами оказывается недостаточным для беспрепятственного прохода стерни, навоза и сорняков, находя­щихся на поверхности поля. Умень­шение размера l затрудняет также свободу движения пласта, вырезае­мого предплужником. Кроме того, приближение конца полевой доски переднего корпуса к лемеху заднего корпуса препятствует нормальной работе последнего.

Расстояние по ходу плуга от носка лемеха основного корпуса до носка ле­меха предплужника l₁ должно быть равно 250—300 мм.

Рисунок 2.7 – Схема расстановки корпусов и предплужников

2.2.4 Расчет полуоси опорного колеса

Ось нагружена изгибающей нагрузкой, и следовательно её рассчитывают на изгиб.

После составления расчётной схемы и определения всех сил, действующих на ось, построим эпюру изгибающих моментов и по максимальному изгибающему моменту произведём расчёт самой оси.

Так как ось является основанием опорного колеса, с учётом её длины, произведём расчёт на статическую прочность по формуле:

где d – диаметр оси, мм;

М_экв – изгибающий момент в опасном сечении оси, Н·м;

[δ_и] – допускаемое напряжение на изгиб. Допускаемое напряжение определяем по справочным данным.

Рисунок 2.8 – Расчетная схема для вала

Диаметр оси определяем ориентировочно из расчёта на кручение поформуле:

м = 40 мм,

где V – скорость вращения колеса при работе плуга. При значении поступательной скорости агрегата v = 1,94 м/с имеем V = 33,5 с^-1.

[τ] – допускаемое напряжение на кручение. При проектировочном расчете принимаем [τ] = 20…25 МПа.

Определяем изгибающий момент.

Н·м.

М_экв = .

МПа.

По справочным данным для оси, изготовленной из материала сталь 45, с термической обработкой – закалка δ_в ≥ 850 МПа, δ_-1≥ 340 МПа, допустимое значение [δ_и] = 75 МПа. Таким образом условие прочности выполняется.

Для того, чтобы деталь (ось) не вышла из строя в процессе работы она должна быть достаточно жёсткой. Жёсткость на изгиб обеспечивает оси равномерное распределение давления по всей длине оси. Параметры характеризующие степень жёсткости на изгиб: θ_max – угол наклона поперечного сечения оси и y_max - наибольший прогиб оси.

Расчёт оси на жёсткость производится только после расчёта её на прочность, когда известны форма и размер.

Допустимое значение угла наклона для квадратного поперечного сечения составляет [ ] ≤ 0,0016.

Максимально допустимый прогиб определяем из соотношения:

,

где l = 124 мм – длина консоли.

мм.

Для обеспечения жёсткости на изгиб оси, необходимо чтобы действительные максимальные значения и не превышали допустимые и :

;

.

Угол наклона определяем по формуле:

где F – сила, действующая на полуось в данном сечении;

l –длина участка от плоскости приложения силы до жесткой заделки консоли;

E -модуль упругости материала, для стали Е = 2,1∙10⁵ МПа;

I – осевой момент инерции площади сечения оси:

мм⁴.

;

.

Следовательно, допустимое значение угла наклона для круглого поперечного сечения соответствует условию жёсткости.

Определяем наибольший прогиб оси по формуле:

мм.

мм;

мм.

Условие жёсткости выполняется.

Произведём расчет оси на сопротивление усталости. При расчётах на усталость учитываются все основные факторы, влияющие на прочность оси: характер напряжения в зависимости от абсолютных размеров оси, состояние поверхности и поверхностное упрочнение.

Сначала определим предел выносливости при изгибе оси, изготовленной из материала – сталь 45, из условия:

МПа,

где - предел прочности. Предел прочности стали 45 принимаем равным 600 МПа.

Рассчитываем неподвижную ось на сопротивление усталости, напряжение в которой изменяется по отнулевому циклу, по формуле:

где – предел выносливости при изгибе, МПа; – амплитуда цикла при изгибе. При отнулевом цикле , где – расчётное напряжение на изгиб в рассматриваемом сечении; – эффективный коэффициент концентрации напряжений при изгибе. Значение коэффициента принимаем в зависимости от состояния поверхности оси. При обточке поверхностей оси обеспечивается шероховатость Rz8, следовательно значение коэффициента при МПапринимает значение 1,05;

– коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения (масштабный коэффициент). Значение определяем для размера поперечного сечения оси в 40 мм, изготовленной из легированной стали 45, коэффициент принимает значение 0,7;

– коэффициент влияния поверхностного упрочнения. Определяем этот коэффициент по справочным данным. Поверхностная обработка оси – закалка, что обеспечивает предел прочности сердцевины до 800 МПа. Для гладкого вала принимает значение 1,5;

– коэффициент чувствительности к асимметрии цикла напряжений. Значение коэффициента принимаем на основании данных. Для стали 45 с пределом прочности в 600 МПа = 0,05.

Определяем напряжение на изгиб по формуле:

МПа,

где F – сила, действующая в сечении, Н;

l –длина от плоскости действия силы до жесткой заделки, мм;

d – диаметр сечения, мм.

Определяем сопротивление усталости:

МПа.

Полученные данные свидетельствуют о достаточной прочности оси, так как числовые значения не превышают допустимый предел прочности в 600 МПа.

Выводы по разделу:

Использование предлагаемого корпуса плуга позволит улучшить условия развития корневой системы сельскохозяйственных культур за счет отсутствия уплотненной "плужной подошвы". Минимальная величина оборачиваемого и регулируемого пласта, при рыхлении на глубину отзывчивости растений, способствует мобилизации биологических процессов, накоплению питательных веществ, регулированию почвенной влаги, что приводит к повышению продуктивности пашни при минимальных эксплуатационно-энергетических затратах.

Определены основные размеры плуга мм, =750…800 мм. Положение продольной оси трактора относительно стенки борозды определяется размером =270 мм. Расстояние от стенки борозды, оставленной плугом при предыдущем проходе, до стенки борозды среднего корпуса плуга определяют размером =184 мм. Определено тяговое значение плуга Р= 29740 Н.