РАМА ПЛУГА Российский патент 1998 года по МПК A01B15/14 

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к многокорпусным плугам общего назначения для работы в различных почвенно-климатических условиях.

Известен навесной многокорпусный плуг типа ПЛН-5-35, состоящий из трех брусьев: поперечного, продольного и диагонального, соединенных между собой без каких-либо дополнительных элементов жесткости [1, с. 127]. У такого плуга при вспашке сухих твердых почв последние корпуса скручивают и изгибают консольную часть диагонального бруса, в результате чего плуг становится неработоспособным.

Известен навесной многокорпусный плуг типа ПЛН-4-35 [2, с. 20], рама которого состоит поперечного, диагонального и нескольких продольных брусьев.

У существующей конструкции для повышения прочности консольной части диагонального бруса установлен элемент жесткости в виде образного стержня, соединяющего крайний левый продольный брус с задней частью диагонального бруса.

Во время работы плуга с такой рамой на сухих твердых почвах, последние корпуса, по причине значительных величин силы реакции почвы, скручивают и изгибают брус, на котором они установлены. Это возникает по причине того, что нагрузки с корпусов передаются сначала только на брус, и только затем, через него, на элемент жесткости. В этом случае элемент жесткости, по причине того, что он в 1,5-2,5 раза длиннее, чем консольная часть диагонального бруса и закреплен только в двух концевых точках, деформируется в меньшей мере, чем диагональный брус. В силу этого при экстремальных нагрузках в консольном брусе наблюдаются пластические деформации. Он скручивается и изгибается, в то время как в брусе жесткости наблюдаются только упругие деформации. Пластические деформации в элементе жесткости проявляются только после того когда консольная часть диагонального бруса будет изогнута и скручена сверх допустимых пределов.

Задачей настоящего изобретения является повышение прочности консольной части диагонального бруса рамы многокорпусного плуга общего назначения, исключение случаев поломок хвостовой части рамы при вспашке сухих твердых почв.

Поставленная задача решается за счет того, что на раме многокорпусного плуга, содержащем соединенные между собой поперечный, продольный и диагональный брусья, при этом диагональный брус, имеющий в задней части консольный участок, соединен с продольным брусом элементом жесткости, согласно изобретению, элемент жесткости выполнен из Г, или или или Н, или образного профиля, причем наружные продольные грани элемента жесткости прикреплены к горизонтальным и, или к вертикальным поверхностям соединяемых брусьев.

Поскольку эпюра изгибающего момента, действующий на консольную часть диагонального бруса, со стороны корпусов, закрепленных на нем, достаточно точно апроксимируется строфоидой, то продольный брус, элемент жесткости и консольный участок диагонального бруса соединены между собой таким образом, что их боковые поверхности касательны к этой кривой.

Для обеспечения по всей длине консольной части диагонального бруса достаточной прочности ширина горизонтальных полок элемента жесткости выполнена уменьшающейся в обе стороны от места стыка продольного и диагонального брусьев, а протяженность участка соединения элемента жесткости с консольной частью диагонального бруса в 1,2-3,0 раза больше, чем протяженность участка соединения элемента жесткости с продольным брусом.

Такое расположение элемента жесткости относительно продольного и диагонального брусьев обусловило необходимость изготовления ребра жесткости на виде в плане в форме треугольника или трапеции. В том случае, когда элемент жесткости на виде сверху имеет форму трапеции, то кратчайшее расстояние s от вертикальной линии стыка продольного и диагонального брусьев до поверхности элемента жесткости определяется соотношением s = (0,05-0,29)B, где B - ширина захвата корпуса плуга.

Высота поперечного сечения h диагонального бруса прямо пропорционально связана с величиной сопротивления почвы, обрабатываемой корпусом и поэтому определяется соотношением: h = (0,29-0,37)B.

Прочность консольной части диагонального бруса зависит от высоты поперечного сечения, поэтому ее длина определяется соотношением: L = (22-38)h.

Высота поперечного сечения элемента жесткости в месте стыка продольного и диагонального брусьев зависит от удельного сопротивления обрабатываемых почв и поэтому определяется соотношением: h1 = (0,7-1,2)h.

Толщина стенок профиля в поперечном сечении диагонального бруса зависит от расстояния между корпусами по длине диагонального бруса L1 и определяется соотношением: t= (0,007-0,015)L1.

В целях достижения надежной связи элемента жесткости с продольным и диагональным брусьями его длина определяется соотношением: L2 = (0,4-1,1)L.

На фиг. 1 изображен общий вид рамы плуга - вид в плане. На фиг. 2 изображены поперечные сечения диагонального бруса с закрепленными на нем элементами жесткости, выполненными из профилей различных вариантов.

Рама плуга состоит из соединенных между собой поперечного 1, продольного 2, диагонального 3 брусьев и элемента жесткости 4. На диагональном брусе 3, в том числе и на его консольной части 5, закреплены корпуса плуга.

В месте соединения продольного бруса 2 с диагональным 3, с наружной стороны, на уровне плоскости рамы, размещается элемент жесткости 4 таким образом, что его наружные продольные грани 6 прикреплены к горизонтальным и, или, вертикальным поверхностям брусьев 2 и 3.

Элемент жесткости 4 выполнен из Г, или или или Н, или образного профиля и предназначен для обеспечения стабилизации по всей длине консольной части 5 диагонального бруса 3 величины механических напряжений, возникающих под действием изгибающих, крутящих моментов и растягивающих усилий.

Продольный брус 2, элемент жесткости 4 и консольный участок 5 диагонального бруса 3 соединены между собой таким образом, что их боковые поверхности касательны к кривой - строфоиде.

Протяженность участка соединения k1 элемента жесткости 4 с консольной частью 5 диагонального бруса 3 в 1,2-3,0 раза больше участка соединения k2 с продольным брусом 2.

Элемент жесткости 4 на виде рамы в плане имеет форму треугольника или трапеции. Кратчайшее расстояние s от вертикальной линии стыка продольного и диагонального брусьев до поверхности элемента жесткости, имеющего в плане форму трапеции, определяется соотношением s = (0,05-0,29)B, где B - ширина захвата корпуса плуга. Причем, элемент жесткости 4 может быть прикреплен как к горизонтальным, так и к вертикальным поверхностям соединяемых брусьев 2 и 3.

Высота поперечного сечения диагонального бруса 3 определяется соотношением: h = (0,29-0,37)B.

Длина консольной части 5 диагонального бруса 3 определяется соотношением: L = (22-38)h.

Толщина стенок профиля в поперечном сечении диагонального бруса 3 определяется соотношением: t = (0,007-0,015)L1, где L1 - расстояние между корпусами по длине диагонального бруса 3.

Длина элемента жесткости 4 определяется соотношением: L2 = (0,4-1,1)L.

Высота поперечного сечения элемента жесткости 4 в месте стыка продольного 2 и диагонального 3 брусьев определяется соотношением: h1 = (0,7-1,2)h.

Рама плуга работает следующим образом. Растягивающее усилие, изгибающий и крутящий моменты, действующие на консольную часть 5 диагонального бруса 3 со стороны последнего корпуса, вызывают, на участке от места закрепления последнего корпуса до места соединения продольного бруса 2 с диагональным 3, равномерно распределенные по длине консольной части 5 диагонального бруса 3 напряжения деформации.

Продольный брус 2, элемент жесткости 4 и консольный участок 5 диагонального бруса 3, установленные касательно по отношению к строфоиде, которой достаточно точно апроксимируются напряжения, возникающие в консольную часть 5 диагонального бруса 3 обеспечивают достаточную прочность консольный участок 5 диагонального бруса 3.

Равнопрочность по всей длине консольной части 5 диагонального бруса 3 достигается за счет выполнения ширины горизонтальных полок элемента жесткости 4 уменьшающейся в обе стороны от места стыка продольного 2 и диагонального 3 брусьев и протяженности участка соединения элемента жесткости 4 с консольной частью 5 диагонального бруса 3 в 1,2-3,0 раза большей, чем протяженность участка соединения элемента жесткости 4 с продольным брусом 2.

Форма элемента жесткости 4 в виде треугольника или трапеции обеспечивает достижение необходимой прочности конструкции без излишнего ее веса. Это достигается за счет обеспечения кратчайшего расстояния s от вертикальной линии стыка продольного 2 и диагонального 3 брусьев до поверхности элемента жесткости 4 s = (0,05-0,29)B, где B - ширина захвата корпуса плуга.

Высота поперечного сечения h = (0,29-0,37)B диагонального бруса 3 прямо пропорционально связана с величиной сопротивления почвы, обрабатываемой корпусом, а длина консольной части 5 диагонального бруса 3 определяется соотношением: L = (22-38)h. Такие соотношения обеспечивают достаточную прочность консольной части 5 диагонального бруса 3.

Высота поперечного сечения элемента жесткости 4 в месте стыка продольного 2 и диагонального 3 брусьев h1 = (0,7-1,2)h, толщина стенок профиля в поперечном сечении диагонального бруса 3, зависящая от расстояния между корпусами по длине диагонального бруса 3 L1 и определенная соотношением: t = (0,007-0,015)L1 и длина элемента жесткости 4, определенная соотношением: L2 = (0,4-1,1)L являются достаточными для обеспечения условий работы рамы без остаточных деформаций.

Настоящим изобретением предусмотрено изготовление элемента жесткости 4, обладающего закономерностью изменения момента сопротивления, идентичной закономерностям изменения эпюр напряжений - растяжения, изгиба, кручения, что с достаточной степенью точности выражается уравнением строфоиды.

Источники информации
1. Сельскохозяйственная техника: Каталог, в 3 т. , т. 1. /Под ред. член-кор. ВАСХНИЛ В.И. Черноиванова. - М.: Информагротех, 1991, с. 364.

2. Сабликов М.В. Сельскохозяйственные машины, ч. 1. Устройство и работа. - М.: Колос, 1968, с. 343.

Рама плуга предназначена для почвообрабатывающих орудий для основной обработки почвы и может быть использована в сельскохозяйственном машиностроении. Рама плуга содержит соединенные между собой поперечный, продольный и диагональный брусья коробчатой в поперечном сечении формы. Диагональный брус имеет в задней части консольный участок, связанный элементом жесткости с продольным брусом. Элемент жесткости выполнен в виде профиля Г, или или или Н, или образного поперечного сечения. Наружные продольные грани элемента жесткости прикреплены к горизонтальным и/или к вертикальным поверхностям соединяемых брусьев. Ширина горизонтальных полок элемента жесткости уменьшается в обе стороны от места стыковки продольного и диагонального брусьев. Продольный брус, элемент жесткости и консольный участок диагонального бруса соединены между собой так, что их боковые поверхности касательны к кривой - строфоиде. Протяженность участка соединения элемента жесткости с консольной частью диагонального бруса в 1,2 - 3,0 раза больше, чем протяженность участка соединения элемента жесткости с продольным брусом. Элемент жесткости в плане имеет форму треугольника или трапеции. Предлагаются также соотношения, определяющие параметры некоторых элементов конструкции. Такая конструкция обеспечит повышение прочности консольной части диагонального бруса рамы и исключение поломок ее хвостовой части при вспышке сухих твердых почв. 10 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Рама плуга, содержащая соединенные между собой поперечный, продольный и диагональный брусья, при этом диагональный брус, имеющий в задней части консольный участок, соединен с продольным брусом элементом жесткости, отличающаяся тем, что элемент жесткости выполнен из Г, или или или Н, или образного профиля, причем наружные продольные грани элемента жесткости прикреплены к горизонтальным и/или к вертикальным поверхностям соединяемых брусьев. 2. Рама по п. 1, отличающаяся тем, что ширина горизонтальных полок элемента жесткости уменьшается в обе стороны от места стыка продольного и диагонального брусьев. 3. Рама по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что продольный брус, элемент жесткости и консольный участок диагонального бруса соединены между собой так, что их боковые поверхности касательны к кривой - строфоиде. 4. Рама по любому из пп. 1 - 3, отличающаяся тем, что протяженность участка соединения элемента жесткости с консольной частью диагонального бруса в 1,2 - 3,0 раза больше, чем протяженность участка соединения элемента жесткости с продольным брусом. 5. Рама по любому из пп. 1 - 4, отличающаяся тем, что элемент жесткости в плане имеет форму треугольника или трапеции. 6. Рама по любому из пп. 1 - 5, отличающаяся тем, что кратчайшее расстояние S от вертикальной линии стыка продольного и диагонального брусьев до поверхности элемента жесткости, имеющего в плане форму трапеции, определяется соотношением
S = (0,05 ... 0,29) B,
где B - ширина захвата корпуса плуга. 7. Рама по любому из пп. 1 - 6, отличающаяся тем, что высота поперечного сечения h диагонального бруса определяется соотношением
h = (0,29 ... 0,37)B. 8. Рама по любому из пп. 1 - 7, отличающаяся тем, что длина консольной части диагонального бруса определяется соотношением
L = (22 ... 38)h. 9. Рама по любому из пп. 1 - 8, отличающаяся тем, что высота элемента жесткости на уровне места стыковки продольного и диагонального брусьев определяется соотношением:
h1 = (0,7 ... 1,2)h. 10. Рама по любому из пп. 1 - 9, отличающаяся тем, что толщина элементов в поперечных сечениях диагонального бруса определяется соотношением
t = (0,007 ... 0,015)L1,
где L1 - расстояние между корпусами по длине диагонального бруса. 11. Рама по любому из пп. 1 - 10, отличающаяся тем, что длина элемента жесткости определяется соотношением
L2 = (0,4 ... 1,1)L.