2.4. Определение сил, действующих на навесной плуг во время работы.
На навесной плуг во время работы действуют следующие силы:
в продольно - вертикальной плоскости: сила тяжести Gп, реакция почвы на рабочие поверхности корпусов Rxz, сила трения полевых досок о стенки борозд Fx, реакция почвы на опорное колесо Rk и сила тяги R3.
в горизонтальной плоскости: реакция почвы на рабочие поверхности корпусов Rxy, реакция почвы на опорное колесо Rkx, реакция стенок борозд на полевые доски Rб и сила тяги R5.
Для определения реакции почвы на рабочие поверхности корпусов Rxz и Rxy рассчитывают тяговое сопротивление плуга по формуле
(2.11)
где К - удельное сопротивление почвы, кH/м2; а - глубина пахоты, м; В - ширина захвата плуга, м.
кН.
Вертикальная составляющая сила Rz равна
кН.
Боковая составляющая Ry равна:
кН.
Направления действия сил Rxz и Rxy находят по следующим зависимостям:
Реакцию почвы на рабочие поверхности корпусов рассчитывают по формулам:
кН,
кН.
Сила трения полевых досок о стенки борозд зависит от боковой составляющей силы сопротивления корпуса Ry и коэффициента трения f:
кН.
Реакцию Rк на опорное колесо плуга, реакция стенок борозд на полевые доски Rб и сила тяги Fxz и Fxy определяем графическим способом.
Определяем точки приложения всех сил:
Точка 1 – точка приложения силы тяжести плуга Gп. Ее координаты соответствуют координатам центра масс плуга.
Точка 2 – точка приложения реакции почвы на рабочие поверхности корпусов. Реакция почвы прикладывается к среднему корпусу на расстоянии 0,5а от дна борозды.
Точка 3 – точка приложения реакции Rб стенки борозды на полевые доски. Сила Rб приложена к концу полевой доски среднего корпуса под углом трения к нормали.
Точка 4 – точка приложения реакции Rк на опорное колесо, отклоненной от нормали на угол =arctg и проходящей через центр колеса. Точка 4 расположена на ободе колеса.
К выбранным точкам 1, 2, 3, 4 прикладываются все найденные аналитическим путем силы и силы Rк и Rб. Отдельно для вертикальной и горизонтальной проекции схемы пахотного агрегата строятся силовые многоугольники.
В выбранном масштабе из точки Ов (на свободном месте листа) проводят вектор силы Gп, из его конца – вектор силы Rxz. Соединяя начало вектора Gп с концом вектора Rxz, получают значение и направление равнодействующей этих сил R1. На схеме плуга через точку 5 пересечения линий действия сил Gп и Rxz проводят прямую параллельную силе R1 до пересечения ее с направлением силы Fx в точке 6.
На многоугольнике сил из конца вектора R1 откладывают вектор силы Fx. Их сложение дает равнодействующую R2.
На схеме плуга через точку 6 проводят линию, параллельную силе R2, до пересечения ее с линией действия силы Rк в точке 7. Точка 7 – это точка приложения равнодействующей все сил сопротивления плуга: Gп, Rxz, Rб и Rк. Она уравновешивается силой тяги Fxz, которая проходит через точку 7 и мгновенный центр вращения плуга . Соединив точки 7 и прямой, получим линию действия сил R3 и Fxz.
Значения сил Rк и Fxz определяют по многоугольнику сил. Для этого, из конца вектора R2 проводят прямую, параллельную линии действия силы Rк, а из начала вектора Gп – прямую, параллельную линии - 7. Точка их пересечения даст отрезки, которые в принятом масштабе определяют силы Rк и Fxz.
Если нужно найти усилия в звеньях механизма навески трактора (Рв и Рн), то их получают разложением силы Fxz по направлениям NД и ОС.
Для горизонтальной проекции полюс силового многоугольника выбирается в точке Ог. Из полюса в принятом масштабе откладывают вектор силы Rxy и суммируют с силой Rкx, определяемой по формуле:
.
На схеме плуга из точки 8 Rxy и Rкx, параллельно их равнодействующей R4, проводят прямую до пересечения с линией действия силы Rб в точке 9. Точку 9 соединяют с точкой О’, определяя таким образом линию действия силы тяги Fxy. В многоугольнике сил через начало и конец силы R4 проводят линии, параллельные направлениям О’ - 9 и Rб на схеме плуга. Точка их пересечения определит значения сил Rб и Fкx. Разложив силу Fкx по направлениям О’Д’, О’Сп и О’Сл получим усилия Рв, Рнл и Рнп в звеньях механизма навески.
После построения силовых многоугольников проверяем условие.
Проекции сил Fxz и Fxy на ось Х должны быть равны. В противном случае следует сделать корректировку за счет силы Fx . В нашем случае проекции сил Fxz и Fxy равны.