Построение фронтальной проекции лемешно-отвальной поверхности корпуса плуга

УДК 631.312.4

ПОСТРОЕНИЕ ФРОНТАЛЬНОЙ ПРОЕКЦИИ ЛЕМЕШНО-ОТВАЛЬНОЙ ПОВЕРХНОСТИ КОРПУСА ПЛУГА

П.Г. СВЕЧНИКОВ, кандидат технических наук, доцент

Челябинская ГАА

Резюме. Впервые с помощью программы MathCAD, построена фронтальная проекция лемешно-отвальной поверхности корпуса плуга, на основе анализа процесса оборота пласта в поперечной плоскости.

Ключевые слова: фронтальная проекция, построение, профиль борозды, пласт почвы, параметры плуга, координаты лемешно-отвальной поверхности, траектория движения, программа MathCAD.

Создание рабочих поверхностей почвообрабатывающих рабочих органов, позволяющих получить заданные агротехнические показатели работы - важная и актуальная задача. К сожалению, ее до сих пор проводят вручную, несмотря на наличие мощных ЭВМ с хорошим программным обеспечением. Начальный этап проектирования лемешно-отвальной поверхности на ЭВМ - построение ее фронтальной проекции. С помощью этой проекции, учитывая теоретические траектории движения пласта, возможно создание рабочих органов плуга, которые позволяют управлять агротехническими показателями работы.

Построение проекции начинается с построения профиля борозды для классической схемы оборота пласта. Пласт abcd вращается вначале относительно точки d. затем - относительно точки с', и занимает положение с^"а"Ъ" с углом 5 к горизонту (рис. 1). Фронтальную проекцию корпуса плуга необходимо вписать в образовавшийся профиль. При этом нужно учитывать следующие ограничения:

высота верхнего обреза поверхности равна ^а2 + ь2 полевой обрез отвала должен иметь зазор от стенки борозды, равный в верхней части 2 см;

высота полевого обреза равна глубине обработки почвы;

перекрытие корпусов 2,5 см.

Расчет начинается с обозначения параметров плуга: ширина захвата корпуса - h1, мм.

В нашем примере пусть h1 = 350 мм. В расчетах сЪ".

Ь0, Ь1 = Ьс

Рис. 1. Классическая схема оборота пласта в поперечной плоскости.

Достижения науки и техники АПК, №06-2011 —

Параметры корпуса плуга ф, у, в, ц - это углы, измеряемые в радианах либо в градусах.

Решение задачи

Максимальная высота корпуса:

^=^а2 +^ ,

где а - глубина вспашки, мм.

В нашем примере а = 250 мм, то есть максимальная высота корпуса h2 = 442 мм.

Максимальная ширина крыла отвала (Ътах = 0-Укон): Ьтах=а+^  ^(5) + АЬ : где ДЪ = 25 мм - перекрытие корпусов.

Максимальная ширина крыла отвала Ътах = 517,4 мм (рис. 2).

Алгоритм проведения расчетов:

Ъ1=100 z0 = b1  sin

Х1=5^;, Х2=5.

1х) = х tan

Координаты точки 3 (Х3, Z3) находятся из следующих уравнений:

x3Q=10; z3Q=10, f;(x)=z0;

-^-Ь0)

z3Q-z2

х^-Х2 z3Q = ^Jh22-(x3Q-b0);

f2(x) = Z2 + (x-X2) (Z3-Z2)|(X3-X2) (от Х2 до Х3, с шагом 0,05);

f4{x) = (a + W)/cos(S)-(b0 + а-х)  tan(S) в точке максимум (Х=Ътах).

Находятся точки пересечения, и строится график. Х6^1 Z6=0.

f6(x) = [(z - Z5)(Z6 - ^5]\  (Х6 - Х5) + Х5

z6=Z6...Z5;

до пересечения с f (4х) f (7х)=0 , где х меняется от нуля до h1.

^23(х)--

Щх)

f2

т)

если Х<Х2 если Х2<х< Х3 если х> Х3

f46(z) =

f4(z) если z>Z5

f6(z) если z>Z5

Вычисление координат точек лемешно-отвальной поверхности:

угол наклона нижней грани пласта к горизонту, рад.; радиус вращении точек пласта, мм.

у(х^) =

Ь(х,г) =

а  ґап(^(Ь,-х)) если х<И1 п-а- іап(^(Ь1-х)) если х>ґі1

к1-4(й1-Х)+7

к2-,]

y(x,z) = s(x,z)|2 п-у(х,г) + х^п(у) - уравнение лемешно-отвальной поверхности.

77

N=25, у...Л/, 1=0...И- формирование массива точек (443^15. лемешно-отвальной поверхности.

Дх = Ъ /N; Дz = h2/N;

тах ’ 2 }

х=Дхч+0,1; z=Дzi+0,1 Исключение точек за пределами фронтальной проекции: если Zu>f123

500г

если X>f46(Zu) в остальных случаях

0,1

0,1

X

0,1 если

0,1 если Z

Z,j>f123(X,j) X и >f46(Z ) в остальных случаях

ГЗСхЗ)

<г4) б

гб 2K#

£

1ГС>р

.0.

о

А

На рис. 2 представлены результаты расчетов в графическом виде, проведенные в программе MathCAD по данному алгоритму.

Выводы. Путем аналитического проектирования лемешно-отвальной поверхности и учитывая наличие теоретических траекторий движения пласта в двух плоскостях ДОХ и Х0У), впервые построена фронтальная проекция лемешно-отвальной поверхности корпуса плуга с помощью программы

200 4СС

xl,0.x3.f4(s<).*5.f6<r«).x7

60С

.5Г.419,

Рис. 2. Построение фронтальной поверхности с помощью программы MathCAD.

MathCAD.

Использование предложенной методики дает возможность создавать проекции любых лемешно-отвальных поверхностей в MathCAD по заданным траекториям движения пласта почвы.

Литература.

1. Бледных В.В., Худяков С.Я. Математическая модель рабочей поверхности корпуса плуга.//Техника в сельском хозяйстве, 1989, № 5, с.32.

2. Бледных В.В. Основные закономерности силового взаимодействия трехгранного клина с почвой.//Достижения науки и техники АПК, 2008, № 8, с.33 - 36.

3. Бледных В.В. Устройство, расчет и проектирование орудий для обработки почвы. - Челябинск, ЧГАА, 2010.

4. Бледных В.В. Уравнение выкройки лемешно-отвальной поверхности корпуса плуга. Почвообрабатывающие машины и динамика агрегатов.//Труды ЧГАУ, Челябинск, 1991.

5. В.В. Бледных. Проблемы обработки почвы//Достижения науки и техники АПК, 2010, № 10, с. 5354

CONSTRUCTION OF THE FRONTAL VIEW OF THE PLOUGHSHARE-MOULDBOARD SURFACE

OF THE PLOUGH CASE

P.G. Svechnikov

Summary. For the first time using MathCAD the frontal view of the ploughshare-mouldboard surface of the plough case was constructed, based on the analysis of layer turn process in a diametral plane.

Key words:Frontal view, construction, furrow profile, soil layer, plough parameters, coordinates of ploughshare-mouldboard surface, mechanical trajectory, MathCAD

xx

zz

f----------------------------------------------------------------------------Л

ВНИМАНИЮ СОИСКАТЕЛЕЙ УЧЕНЫХ СТЕПЕНЕЙ И ДРУГИХ ЗАИНТЕРЕСОВАННЫХ ЛИЦ!

Редакция журнала «Достижения науки и техники АПК» издает монографии и другую книжную продукцию с редактированием и всеми выходными данными.

Цены договорные.

Заявки отправлять по адресу: 1O1OOO, г. Москва, Моспочтамт, а/я 166.

Тел.: (495) 557-13-O1, (916) 241-63-43. E-mail: agroapk@mail.ru

78 ---------------------------- _________ Достижения науки и техники АПК, №06-2011