Совершенствование технологического процесса вспашки с модернизацией плуга ППО-5-40 (курсовой проект)

Содержание

Введение..............................................................................5
1. Анализ технологического процесса вспашки...........6
1.1 Краткий анализ условий работы...............6
1.2. Особенности технологического процесса вспашки..................6
1.3. Агротехнические требования к качеству выполнения процесса вспашки..............8
2. Краткий обзор машин и рабочих органов...........10
Обзор конструкций...........................................................10
3. Модернизация плуга ППО-5-40..................17
3.1. Обоснование предлагаемой модернизации...........17
3.2. Устройство и рабочий процесс модернизированного плуга
ППО 5-40............18
3.3 Расчёт основных параметров плуга ППО-5-40...........20
Выводы...25
Литература....................................................................26


3. Модернизация плуга ППО-5-40.

3.1. Обоснование предлагаемой модернизации.


Для повышения качества вспашки применяют углосним с плоскостями, перпендикулярными направлению движения корпуса, в виде плавных кривых с выпуклостью в сторону полевого обреза корпуса, при этом кривизна каждого сечения в зоне верхнего обреза углоснима меньше, чем в зоне его нижнего обреза. Предлагаемый корпус отличается новой формой углоснима, сечения которого плоскостями, перпендикулярными направлению движения корпуса, выполнены в виде плавных кривых с выпуклостью в сторону полевого обреза корпуса, при этом радиус кривизны каждого сечения в зоне верхнего обреза углоснима меньше, чем в зоне его нижнего обреза. Корпус с новой формой углоснима проявляет новые свойства, что устраняет забивание корпуса растительными остатками. Корпус с углоснимом работает следующим образом. При движении плуга пласт, отделяемый лемехом и полевым обрезом, вступает на отвал, при этом верхний левый (по направлению движения корпуса) угол пласта встречается с поверхностью углоснима и перемещается вдоль него. Так как сечения поверхности углоснима представляют собой кривые с выпуклостью в сторону полевого обреза корпуса, то почва вместе с растительными остатками будет смещаться по выпуклости поверхности к нижнему обрезу углоснима. Дойдя до конца углоснима, почва будет сбрасываться на дно борозды и укрываться сверху почвой, сходящей с отвала. Так как кривизна каждого поперечного сечения в зоне верхнего обреза углоснима меньше, чем в зоне его нижнего обреза, то в нижней части углоснима растительные остатки сходят тем быстрее, чем больше кривизна. Повышенная скорость схода растительных остатков по нижнему обрезу углоснима позволит полностью устранить обволакивание углоснима растительными остатками и забивание почвой. Устранение забивания корпуса позволяет повысить качество вспашки за счет устранения растительных остатков, находящихся на поверхности поля, что в конечном счете способствует повышению урожайности.











3.2. Устройство и рабочий процесс модернизированного плуга ППО-5-40.


Рис.6 Плуг пятикорпусный полунавесной оборотный ППО-5-40 (вид сверху).
1 – рама; 2 – балка тяговая; 7 – навеска 8 – механизм оборота рамы; 9 – предохранитель; 10 – рама; 11 – механизм регулировки глубины пахоты; 12 – ход колёсный; 13 – гидросистема; 14 – талреп; 15 – колесо; 16 – ось; 17 – гидроцилиндр; 18 – болт; 19,20 – трубопровод; 21 – шланг высокого давления; 22 – клапан запорного устройства.



Рис.7 Рис. Плуг пятикорпусный полунавесной оборотный ППО-5-40 (вид сбоку).
3 – корпус правооборачивающий; 4,6 – углосним; 5 – корпус левооборачивающий; 7 – навеска; 8 – механизм оборота рамы; 10 – ход колёсный; 15 – колесо; 16 – ось.

Плуг ППО-5-40 состоит из следующих сборочных единиц: рамы 1, тяговой балки 2, корпусов правооборачивающих 3 с углоснимами правыми 4, корпусов левооборачивающих 5 с углоснимами левыми 6, навески 7, механизма оборота рамы 8, предохранителей 9, рамки 10, механизма регулировки глубины пахоты 11, хода колесного 12, гидросистемы 13, талрепа 14 и колеса опорного 15 (рис.6 и 7).
Рама плуга представляет сварную конструкцию и состоит из основной несущей балки 1, к которой приварен швеллер 2 и опорной балки 3. В передней части основная балка имеет кронштейн (кулису) 4, а в средней части - кронштейн 5. Опорная балка имеет два кронштейна 6 для соединения с рамкой, к которой шарнирно крепится колесный ход.
Основная и опорная балки изготавливаются из трубы квадратного сечения 160 х 160 х 8 мм.
Кулиса 4 и кронштейн 5 предназначены для крепления тяговой балки плуга. Кронштейн 5 имеет фланец 7, к которому может крепиться опорное колесо, поставляемое по особому заказу (рис.3).
Тяговая балка соединяет раму плуга с корпусами с механизмом оборота, навеской и служит тяговым звеном плуга при агрегатировании с трактором. Балка изготавливается из трубы квадратного сечения 150x150x8 мм и усили-вается в передней части и сбоку накладками из листового металла. Спереди к балке приварен фланец для соединения с фланцем механизма оборота.
Корпус правооборачивающий с полувинтовой лемешно-отвальной по-верхностью состоит из стойки 1 башмака 2, лемеха 3, отвала 4, боковины 5, до-лота 6, распорки 7 и деталей крепления (болты, гайки, шайбы), (рис 4).
На корпусе правооборачивающем устанавливается углосним правооборачивающий, предназначенный для лучшего оборота пласта и заделки растительных остатков.

























3.3 Расчёт основных параметров плуга пятикорпусного полунавесного оборотного ППО-5-40.

СИЛОВЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РАБОЧИХ ОРГАНОВ ПЛУГА

Сопротивления почвы, возникающие при работе плужного корпуса на его рабочей поверхности и на лезвии лемеха, не приводятся к одной равнодействующей силе. Однако в каждой плоскости проекции суммарное воздействие на корпус элементарных сил сопротивления почвы может быть представлено одной результирующей силой определенной величины и направления. Значения этих сил определяют пространственным динамометрированием плужного корпуса при работе последнего без полевой доски.
В горизонтальной плоскости проекций (рис. 8) на корпус действует сила Rxy, образующая с осью х угол η. Величина угла η у стандартного корпуса культурной формы в зависимости от свойств почвы может изменяться в пределах 15—25o. Сила Rxy пересекает лезвие лемеха на расстоянии l, равном 0,4 ширины захвата корпуса.
Проекция силы Rxy на ось х равна

Rx =ηnлkabk  (1)

Где k–0.6кг/см 2 η–0,7 a–25см bk–35см

Rx=0,7•0,6•25•35=367,5 Н

Где ηnл– к. п. д. плуга, среднее значение которого равно 0,7; k — удельное сопротивление почвы, полученное обычным (линейным) динамометрированием плуга.


Для определения проекции Ry используют зависимость [5]:

Ry = Rxtg η = (0,25÷0,45) Rx.    (2)
или
Ry≅Rx/3    (3)

Ry=367,5/3=122,5 Н


Рис. 8. Схема действия.

В вертикальной плоскости проекций на корпус действует сила Rxz образующая угол ψ с осью х (рис. 9,а).
На плотных почвах при работе плуга с затупленными лемехами угол ψ может иметь отрицательный знак (рис. 9,б). При расчетах угол ψ принимают равным ±12o.
Вертикальная сила равна [5]:

Rz = Rxtgψ=±0,2Rx.    (4)

Rz=0,2•367,5=±73,5

Расстояние pxz от носа лемеха до прямой, являющейся продолжением силы Rxz, равно примерно 1/2 глубины пахоты при положительных и 1/3 глубины при отрицательных значениях угла ψ


Рис. 9. Схема действия силы Rxz при значениях угла ψ: а – положительных: б – отрицательных
Сила Ryz, действующая на корпус в поперечной плоскости проекций (рис. 3.4.), равна геометрической сумме сил Rz и Ry т.е. [5]:

Rzy=Rx√(tgη^2+tgΨ^2 )  (5)

Rzy=367,5√(〖tg20〗^2+〖tg12〗^2 )=123,3 Н
Направление силы Ryz характеризуется величиной угла ε, тангенс которого равен:
tgε=tg η /tgψ    (6)

tgε= tg20/ tg12=1,7o

Расстояние pyz от носа лемеха до прямой, являющейся продолжением силы Ryz, равно примерно 1/3 глубины пахоты при положительных (рис. 10, а) и 3⁄4 глубины при отрицательных значениях угла ε (рис. 10. б).


Рис. 10 Схема действии силы Pyz при значениях угла ε:
а — положительных; б — отрицательных

При работе с предплужниками тяговое сопротивление плуга в зависимости от условии работы возрастает или уменьшается примерно на 10%. Поэтому при проектировании значение Rx можно принимать одинаковым как при работе плуга с предплужниками, так и без них. Геометрическая форма рабочей поверхности предплужников подобна рабочей поверхности основных корпусов плуга, поэтому значения углов η, ψ, и ε и отрезков l, pxz и pyz можно использовать и для случая работы плуга с предплужниками.
Установка дисковых ножей впереди каждого корпуса плуга не изменяет заметным образом тяговое сопротивление, так как суммарное сопротивление дискового ножа и корпуса примерно равно сопротивлению Rx одного корпуса, но может нарушить устойчивость хода плуга, так как вертикальная составляющая Rz сопротивления дискового ножа, направленная снизу вверх, значительна по величине. При проектировании многокорпусных плугов сопротивление дискового ножа, установленного впереди заднего корпуса, может не учитываться.





Технологические и конструктивные расчеты усовершенствованной машины

В данном конструктивном решении при соединении кронштейна с рамой применяем болтовое соединение, при котором болт устанавливается с зазором. Схема данного соединения приведена на рис.11.
Основные параметры соединения определяем по следующей методике. Основываясь на том, что нам известна действующая нагрузка определяем усилие затяжки для болтового соединения по формуле

Fзат = ,      (7)

где F – значение нагрузки, принято F = 665740 Н;
f – коэффициент трения деталей в стыке, принимаем f = 0,15 ;

Рис. 11 Болтовое соединение.

i – число плоскостей среза, принимаем i = 1 исходя из того, что в соединении применяются две детали.

Fзат = = 665740 Н

Определение диаметра болта, которое необходимо установить, производим по формуле
d = ,    (8)

где z – число болтов в соединении, принимаем z = 4;
 [σр] – предел прочности при растяжении, принимаем [σр] = 900 МПа

d = = 17мм
Для обеспечения конструктивного исполнения, принимаем d=18мм.
Выполнив прочностные расчеты, мы проверили необходимые детали на прочность. Результаты доказывают, что детали ступицы и детали болтового соединения позволяют выполнять технологическую операцию длительное время.
При выполнении сборки швеллера с кронштейном, будем применять электродуговую сварку. Основываясь на конструктивных особенностях, принимаем вид сварного шва угловой нормальный. Эскизное изображение швеллера с кронштейном приведено на рис.12.









 

Рис.12 Эскиз сварного соединения швеллера с кронштейном.
Основные параметры углового шва – катет k и длина шва b.Катет шва принимается по условию k = 10мм, длина шва b = 12мм.
Данный тип сварного шва рассчитывают по опасной плоскости среза, совпадающего с биссектрисой прямого угла. При этом используется формула

τср = F / (0.7•k•b) ≤ [τср],     (9)

где τ – расчетное напряжение среза в сварном шве, МПа;
[τср] – допускаемое напряжение для углового сварного шва, МПа, принимаем по табл.
[τср] = 0,65 [σр], при ручной сварке электродами Э42А
 F – нагрузка на сварное соединение, принимаем F = 665740 Н.
[σр] – допускаемое напряжение при растяжении для основного метала, определяемое по условию для стали 45

[σр] = (0,5...0,6)•σт = (0,5...0,6)•570 = 285 МПа   (10)

[τср] = 0,65•285 = 185,25 МПа ≤ [τср]

τср = 665740 / (6•0,7•10•12) = 132,1 МПа ≤ [τср]
Произведя проверочный расчет, мы убедились, что швеллер обладает достаточным запасом прочности.
Выводы

Прежде, чем приступить к написанию курсовой работы, нами была поставлена задача:
Повышение эффективности процесса вспвшки путём модернизации плуга пятикорпусного полунавесного оборотного ППО-5-40. Предлагаемый нами корпус отличается новой формой углоснима, сечения которого плоскостями, перпендикулярными направлению движения корпуса, выполнены в виде плавных кривых с выпуклостью в сторону полевого обреза корпуса, при этом радиус кривизны каждого сечения в зоне верхнего обреза углоснима меньше, чем в зоне его нижнего обреза. Корпус с новой формой углоснима проявляет новые свойства, что устраняет забивание корпуса растительными остатками.
Для решения данной задачи я изучил требования, предъявляемые к процессу вспашки, определил место машины в данной технологической операции. Далее мной был произведён краткий анализ подобных, уже производимых машин, которые работают на полях хозяйств нашей страны. Затем мы провёли необходимые расчёты и описал основные технологические настройки.
Главный результат нашей работы – данная модернизация плуга пятикорпусного полунавесного оборотного ППО-5-40 позволит получить урожайность возделываемых культур выше (за счёт улучшения качества посевной обработки почвы), что , в свою очередь, повысит экономический эффект от возделывания с/х культур.