Модернизация плуга ПЛН-3-35 (конструкторский раздел дипломного проекта)

4.КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ

4.1. Обоснование применения и краткое описание конструкторской разработки

Плуг ПЛН-3-35 плуг лемешный навесной трехкорпусной. ПЛН-3-35 относится к серии унифицированных плугов и предназначен для отвальной пахоты с удельным сопротивлением до 0,088 МПа на глубину до 30 см в агрегате с тракторами класса 1,4 , ширина захвата плуга 1,05 м. Производительность чистой работы до 1,1 га/ч. В зависимости от удельного сопротивления почвы, глубины пахоты и наличия тракторов в хозяйстве он может быть переоборудован ПЛН-3-30 и тогда ширина захвата составит 0,9 м. На плуг могут устанавливаться скоростные корпуса, обеспечивающие вспашку в соответствии с агротребованиями на скоростях 9 - 12 км/ч. Плуг оснащается прищепкой для борон и автосцепкой
Плуг состоит из рамы, навески, корпусов, предплужников, и опорного колес, прицепок для борон, догружателя, продольной балки и стойки.
Рама плуга плоская, сварена из главной, продольной и поперечной балок с помощью косынок. К главной балке приварены уголки, к которым двумя болтами крепятся полосы для установки корпусов и предплужников. К поперечной балке монтируются два кронштейна с пальцами для соединения с навеской трактора. Эти кронштейны могут устанавливаться в разные положения в зависимости от марки трактора, с которым агрегатируется плуг. Для этого в поперечной балке имеется шесть пар отверстий. В кронштейнах выполнено три отверстия для перестановки пальцев в зависимости от глубины вспашки.
Навеска плуга состоит из двух стоек, между которыми закреплен передний конец телескопического догружателя. Задний конец догружателя имеет шток, соединенный пальцем с кронштейном. Длина бруса догружателя регулируется посредством гайки и контргайки. Догружатель обеспечивает равномерность глубины вспашки при продольных колебаниях трактора на неровностях поля.
Корпус плуга состоит из сварной стойки переменного прямоугольного сечения, литого башмака, лемеха, груди отвала, крыла отвала и полевой доски. Между крылом отвала с тыльной стороны и стойкой установлена распорка. Лемех самозатачивающийся, наплавленный с тыльной стороны твердым сплавом. Полевая доска принимает боковое усилие, действующее на корпус плуга в горизонтальной плоскости, устраняя разворот плуга и улучшая устойчивость его хода по ширине захвата.
Предплужник представляет собой небольшой плужный корпус с шириной захвата 230 мм и предназначен для подрезания верхнего слоя почвы и укладки его на дно борозды. Состоит из лемеха, отвала и стойки. Хомутом и державкой стойка предплужника крепится к раме плуга. Положение предплужника на нужную глубину пахоты фиксируется выступом державки, вставленным в одно из отверстий стойки предплужника. Лемех предплужника самозатачивающийся.
Опорное колесо служит для установки и регулировки глубины пахоты. Состоит из диска, стойки с кронштейном, сварной державки и ступицы, в которую входит полуось. В ступицу запрессованы два конических подшипника и резиновые уплотнители.
Поле после викоовсяной смеси имеет поверхность, сильно засоренную сорняками о также корневой системой вики, поэтому при вспашке плугами поля без предплужников увеличивается удельное сопротивление поля на 30%, а с предплужниками на 18% в связи с этим теряется производительность пахотного агрегата за час сменного времени, а также увеличивается расход топлива.
В данной конструкторской разработке, для предотвращения поломок связанных с нахождением в земле камней различного диаметра , был установлен предохранительный (пневмо-гидроцилиндр) механизм, который обеспечит наиболее безопасные условия работы для деталей плуга.
Для расчета параметров предлагаемого предохранительного механизма корпуса плуга описанного в предыдущее разделе необходимо определить силу действующую на корпус плуга. Силы, действующие на корпус плуга, и место ее приложения показаны на рисунке 7.

Рисунок 7 – Силы, действующие на корпус плуга



4.2. Расчёт детали приспособления (болта) на прочность

Удельное сопротивление приходящееся на 1 корпус плуга по рациональной формуле академика В.П. Горячкина можно определить по формуле: /4/
, кН.   (31) 
где - коэффициент трения корпуса плуга о дно и стенку борозды;
- вес корпуса плуга, кН;
- коэффициент удельного сопротивления почвы, на территории хозяйства составляет 40 кН/м2;
а - глубина вспашки, для условий хозяйства принимаем 0,22 м;
b - ширина захвата плужного корпуса, для плуга ПЛН-3-35 ширина
захвата плужного корпуса составляет 0,35 м;
- коэффициент учитывающий усилие необходимое для отбрасывании пласта в сторону (принимаем =3,9 кН·с2/м4);
- скорость движения, принимаем скорость движения 3,0 м/с (по агротехническим требования скорость движения находиться в пределе 9-11 км/ч, что составляет 2,5-3,05 м/с).
Коэффициент трения корпуса плуга о дно и стенку борозды принимаем равным 0,4.
Подставив числовые значения в формулу получим:
кН.
Произведём расчет параметров болта предохранительного устройства.
При движении по полю на корпус плуга действует сила F, примем равной силе удельного сопротивления приходящегося на 1 корпус плуга R = 6,8 кН.
При наезде на препятствие, на корпус плуга действует сила больше нормально действующей в 1,2-1,5 раза, т.е.:
, кН.

При этом на 1 болт действует сила Fсдв , которая при определенном значении разрывает болт и, таким образом, предохраняет корпус плуга от поломки.
Проведем расчет болта на растяжение.
Тогда:
(31)
Где Н-высота от носка лемеха до крепления корпуса (680мм)
h-расстояние от рамы плуга до болта (560мм)
Fсдв - сила действующая на болт на растяжение при срабатывании предохранительного механизма, Кн;
Fmax - сила действующая на срез болта при срабатывании предохранительно механизма, кН;

Отсюда выразим Fсдв:

Определим диаметр болта из условия прочности на растяжение.
Тогда:
, (32)
где -допускаемая сила, действующая на болт, кН;
- предельное напряжение материала болта на растяжение, МПа;
n - количество элементов;
d - диаметр болта, см.
Поскольку материал, из которого изготавливают такие элементы, в основном- качественная конструкционная сталь, то предельное напряжении материала болта на растяжение принимаем для стали 35, =12,5 МПа.
Определим силу при диаметре болта М12:
кН.    
Исходя из определенной ранее кН, Окончательно принимаем болт М12, который выдерживает силу на разрыв .