Calculul parametrilor principali pentru ansamble - plug

Calculul parametrilor principali pentru ansamble

1 Trupita

Trupita este organul principal de lucru al plugului, care prin deplasarea sa in sol, executa taierea, desprinderea, comprimarea, incovoierea, rasucirea, rasturnarea si deplasarea laterala a brazdelor de sol, realizand astfel lucrarea propriu-zisa de aratura, brazdele fiind bine maruntite. Maruntirea brazdelor este determinata de: comprimarea, incovoierea, rasucirea, rasturnarea si deplasarea lor. De forma si calitatea trupitei depinde calitatea araturii.

Tupitele plugurilor de constructie, recenta sunt alcatuite conform figurii 1 din brazdarul (1), cormana (2), antecormana (3), plaz (4), barsa (5), prelungitorul cormanei (6), calcaiul plazului (7).

Figura 1

1.1 Calculul brazdarului

Brazdarului constituite partea inferioara a suprafetei de lucru a trupitei avaand rolul de a taia brazda de sol in plan orizontal si a o ridica pe suprafata cormanei. Brazdarul contribuie in buna masura, in procesul de lucru, la maruntirea si afinarea brazdei. El este construit din otel cu mangan si siliciu pentru a avea o rezistenta mai mare la uzura.

Pozitia de montaj a brazdarului este caracterizata de doua unghiuri (fig. 2).

- unghiul γ₀ , de asezarea a brazdarului fata de peretele vertical al brazdei, cu valori de 35-50⁰

- unghiul θ de asezare al brazdarului fata de fundul brazdei, reprezinta unghiul diedru format de planul tangent la suprafata masurata in planul vertical P, perpendicular pe taisul brazdarului. (fig. 2)

Fig 2

In tabelul 1 sunt indicate valorile acestor unghiuri pentru diferite tipuri de suprafete active ale trupitei.

Tabel 1

Valoarea maxima a unghiului γ₀ este limitata de faptul ca, la depasirea unghiului γ₀≥0,78-0,87 rad(45-50⁰), deplasarea brazdei pe suprafata cormanei este ingreunata. Aceasta deoarece, pe lama brazdarului ia nastere o forta de frecare, care, la o valoare a unghiului de frecare φ=0,43-0,52 rad (25-30⁰), unghiul total γ₀+φ va ajunge la 1,30-1,39 rad (75-80⁰), ceea ce va ingreuna deplasarea solului si-l va aglomera pe suprafata cormanei. Valoarea minima a unghiului γ₀ (γ₀≤0,52) rad (30⁰) este limitata de cresterea lungimii brazdarului, ceea ce va conduce la un consum marit de otel si, totodata. La aparitia posibilitatii de rupere a acestuia. Alegerea valorilor unghiului γ₀ in limitele necesare se face in functie de destinatia cormanei, si anume de maruntire si de deplasare laterala a brazdei de catre cormana este proportionala cu unghiul γ₀.

Plugurile destinate lucrarilor de arat de viteze marite sunt echipate cu cormane unde valoarea unghiului γ₀ trebuie micsorata sub 30⁰. Astfel, pentru viteze obisnuite de 1,52 m/s, γ₀ este de 0,69-0,73 rad (40-42⁰), iar pentru viteze marite de inaintare a plugului de 3-4 m/s, γ₀≤0,52 rad (30⁰).

Capacitatea de maruntire si afanare a brazdei este dependenta de valoarea unghiului θ de asezare a brazdarului fata de fundul brazdei. De asemenea rezistenta la tractiune a plugului creste direct proportional cu valoarea unghiului θ. De aceea, la alegerea valorilor acestui unghi, este necesar sa se tina seama de acesti factori.

Ca forma, brazdarele pot fi trapezoidale si trapezoidale cu varf in forma de dalta (fig. 3). La unele pluguri se prevad brazdarele trapezoidale cu varf detasabil.

Fig. 3

Brazdarul trapezoidal (fig. 3.a) are forma de trapez a carui baza mare o formeaza taisul, iar baza mica o formeaza lini de imbinare intre brazdar si cormana. Forma suprafetei de lucru a brazdarului este determinata de forma cormanei, cea mai frecventa fiind forma cilindrica. Suprafata brazdarului trebuie sa se racordeze perfect cu cea a cormanei, fara discontinuitate la locul de imbinare. Acest tip de brazdar se foloseste cu prioritate in soluri afanate care opun rezistenta mica.

Brazdarul trapezoidal cu varf tip dalta se caracterizeaza prin varful anterior prelungit in forma de dalta, inspre partea din camp (fig. 3.b). Se foloseste cu precadere in soluri tari, argiloase, care opun o rezistenta mare la arat, iar in timpul lucrului imprima plugului tendinta de iesire din sol. Dalta patrunzand in peretele si in fundul brazdei, retine bine plugul in brazda, imprimandu-i o buna stabilitate in lucru.

Ambele aceste tipuri de brazdare au prevazute pe partea dorsala o rezerva de material care se foloseste la reconditionarea lor, cand acestea s-au uzat. Prin forjare la cald, brazdarele se aduc la dimensiunile initiale, consumandu-se in acest scop rezerva de material.

La brazdarele trapezoidale cu varf dalta detasabil (fig. 3.c), in timpul lucrului, pe masura uzarii daltii, acesta se deplaseaza inainte si se fixeaza in pozitia corespunzatoare.

Marirea duratei de exploatare a brazdarelor, in prezent, se tinde a se rezolva incarcarea brazdarului cu un strat de material cu rezistenta mare la uzura(sormalit, relit), creandu-se astfel brazdare cu autoascutire, taisul se autoascute in timpul lucrului, ca urmare a uzurii mai rapide a materialului de pe partea anterioara. (fig. b)

Grosimea taisului brazdarului trebuie sa fie de 0,5-1 mm, iar unghiul de ascutire i=25-40⁰. Dupa forjare pentru reascutire. Taisul brazdarului, pe o latime de 20-25 mm, se supune unui tratament terminc de calire si revenire obtinandu-se pe zona tratata termic o duritate de 450-650 HB.

Brazdarele fabricate in tara sunt din otel carbon de calitate. Brazdarele cu grosime constanta se executa din tabla groasa STAS 437-73 si din OLC60 STAS 880-66. Brazdarele cu grosimea variabila, avand sectiunea ingrosata la partea anterioara, se executa din OLC65 STAS 880-66. Brazdarele plugurilor cu cormana se executa in constructie normala, avand zona taisului calita si revenita, cu duritatea an zona tratata termic de 440-653 HB, iar in zona netratata termic3025 HB.

Compozitia chimica a otelului de brazdare este: C=0,60-0,70%; Mn=0,30-0,60%; Si=0,15-0,40%; S si P maximum admise 0,05%.

Suprafata de lucru trebuie sa fie fara denivelari, cojiri sau crapaturi; sunt admise rizuri cu adancimea maxima de 0,1 mm.

Brazdarul se ascute pe partea suprafetei de lucru.

Fig. 4

Rezistenta intampinata de brazdar in timpul desprinderii brazdei reprezinta 50-60% din rezistenta in lucru opusa trupitei. Pe masura uzarii taisului, rezistenta opusa se mareste. Concomitent cu marirea rezistentei in lucru a plugului cu brazdare neascutite (cu 30-50%) se micsoreaza atat tendinta de patrundere a trupitelor in sol cat si stabilitatea in lucru a plugului.

Lungimea brazdarului este proportionala cu latimea de lucru a trupitei si in raport invers cu valoarea unghiului γ₀ :

unde: l este lungimea br[ydarului; b este latimea de lucru a trupitei; Δb - zonade acoperire intre trupite, egala cu 2-3 cm. Pentru cormanele elicoidale aceasta marime se recomanda sa se adopte negativ.

Zona de acoperire Δb este prevazuta pentru asigurarea unei taieri totale a brazdei pe toata latimea de lucru a plugului. Pentru cormanele elicoidale, se prevede o valoare negativa a zonei de acoperire, in scopul asigurarii unei rasturnari mai bune a brazdei, fasia netaiata servind ca articulatie in jurul careia se efectueaza intoarcerea brazdei.

Δb=0 , b=38 , γ₀=42⁰

deci   

Conditia de asezare a brazdarului in plan orizontal.

Brazdarul, im functie de tipul cormanei, se monteaza sub diferite unghiuri γ₀ determina intr-un anumit grad deplasarea laterala si capacitatea de maruntire ti afanare a brazdei de catre cormana, in acelasi timp influenteaza si asupra stabilitatii plugului in brazda. Pentru a determina acest lucru, se considera doua trupite cu aceeasi latime de lucru b (fig.5) si care lucreaza in aceleasi conditii de sol si adancime, insa cu unghiuri γ₀ diferite γ₀₁> γ₀₂.

Fig. 5

Materiale folosite la fabricarea cormanelor. In conformitate cu STAS 1600/1-79, cormanele plugurile de tractiune mecanica destinate araturilor normale se executa din:

tabla speciala laminata triplex, din otel placat in trei straturi, la care otelul straturilor exterioare are urmatoarea compozitie chimica: C=0,..0,48%; Si=maximum 0,35%; Mn=11,2%; S plus P=maximum 0,07%.

De asemenea se mai poate executa din:

tabla de otel siliciu-crom-vanadiu, cu urmatoarea compozitie chimica: C=0,35%; Si=1,51,8%; Mn=0,70,9%;Cr=0,..0,5%; V=0,150,25%; S plus P=maximum 0,05%.

tabla din otel OLC 10 sau OLC 16 conform documentatiei tehnice de executie.

Cormanele se trateaza termic si se slefuiec pe toata suprafata de lucru (STAS 1600/1-79). Grosimea stratului de cementare pe suprafata de lucru a cormanelor din tabla de otel groasa de 7-8 mm va fi de 1,80,3mm.

Cormanele executate din tabla de otel cementabil sau din tabla de otel triplex vor avea duritatea de 55050 HB, iar cele executate din otel siliciu-crom-vanadiu de 50050 HB.

Microstructura stratului suprafetei cormanei tratat termic este de martensita din aciculara, in faza de descompunere. Prezenta retelei de cementita nu este admisa. Structura stratului de mijloc este feritica si soorbitica.

1.2 Plazul

Plazul este o piesa componenta a trupitei, realizat de obicei sub forma unei placi dreptunghiulare, care asigura stabilitate in timpul lucrului permitand sprijinirea trupitei pe peretele verticalsi pe fundul brazdei. Ajuta la echilibrarea in planul orizontal al trupitei. Se monteaza in partea de jos a barsei.

Reactiunile laterale ale solului, ce se exercita pe suprafata de lucru a cormanei, sunt anulate in peretele brazdei cu ajutorul plazului, echilibraand trupita in plan orizontal. Deoarece trupita se sprijina pe sol numai pe taisul brazdarului, pentru o stabilitate buna, are nevoie si de al treilea punct de sprijin, acesta fiind considerat la capatul posterior al plazului, celelalte doua sunt formate de varfuri anterior si posterior ale brazdarului.

Lungimea plazului se determina ca fiind egala cu distanta de la varful 0 al brazdarului si pana la punctul B de intersectie a suportului fortei R_N cu peretele brazdei (fig. 11).

Reactiunile solului, distribuite pe taisul brazdarului, se considera concentrate intr-una singura R_N, la jumatatea lungimii acestuia, in punctul A. Datorita fortei de frecare F_f, reactiunea R_N se abate cu unghiul de frecare φ, in R^'_N.

Aplicand teorema sinusurilor in triunghiului OAB, se determina marimea lungimii L a plazului:

de unde:

dar:

deci

unde: φ=0,43-0,52 rad (25-30⁰), adopt φ=30⁰

b=0 m

deci:

Fig. 11

Plazul se executa din platbanda de otel. Dimensionarea lui se face, avandu-se in vedere efortul de incovoiere la care este solicitat, atat in planul orizontal XOY cat si in planul vertical ZOX. Astfel:

unde

K fiind rezistenta solului la arat, in N/m²;

a*b - dimensiunile brazdei

a=30 cm

b=38 cm

k=1 daN/cm²

φ=30⁰

deci

Momentul de incovoiere maxim ce actioneaza in planul ZOY este dat de expresia:

Mi_max=R_z*l [Nm] (8)

in care R_z este reactiunea pe verticala a solului ce se exercita pe calcaiului plazului, in N. (fig. 12.a)

Dimensiunea plazului se face tinandu-se seama numai de momentul Mi_max ce apare in planul orizontal. Astfel:

unde W_z este modulul de rezistenta pentru sectiunea dreptunghiulara. La stabilirea lui W_z se va tine seama si de orificiile prevazute in plaz, necesare montarii lui pe barsa.