Возможность увеличения прочности навесного устройства трактора

Как видно из предыдущих разделов, создание навесных агрегатов является прогрессом в механизации сельского хозяйства.

Навесное устройство, являющееся важной частью трактора, и схема конструкции навесок значительно влияют на работу агрегатов, что подтверждается созданием множества разработок.

Работа элементов навесных устройств подвержена динамическим знакопеременным нагрузкам. При пахоте верхняя тяга сжимается, препятствуя повороту плуга, опрокидывающегося на трактор. В транспортном положении она растягивается, удерживая плуг на весу.

По данным исследователей АзЧИМСХ [5], сжатие верхней тяги при пахоте трактором класса тяги 30 кН достигает — 20 кН. В транспортном положении верхняя тяга растянута осевым усилием и в 3−4 раза превышает усилие сжатия при пахоте.

Практика эксплуатации навесных плугов подтверждает их частые поломки. Чаще всего наблюдается смятие резьбы на наконечниках верхней тяги и резьбовых пар раскосов механизма подъема из-за больших динамических и знакопеременных усилий в навеске, а также из-за несвоевременного подтягивания контргайки.

Резьбовая пара в верхней тяге и в раскосе навески состоит из винта (тяги) — 1, гайки (серьги) — 2 и контргайки — 3 (рис. 3).

Рассмотрим случай, когда плуг находится в транспортном положении, и к тяге приложена осевая сила, которая уравновешивается на серьге реакцией со стороны трактора (рис. 3).

Принято считать [1], что равнодействующая от затяжки контргайки приложена по оси тяги и действует от плоскости стыка контргайка-серьга. Сила контргайки растягивает тягу, а реакция винта сжимает стык.

Рисунок 3 — Существующая конструкция тяги.

При нагрузке тяги внешней силой стык (контргайка-серьга) разгружается усилием, a тяга получает дополнительное растягивающее усилие [1]. Таким образом, суммарная нагрузка на тягу в месте стыка ;

(1).

где: ч — коэффициент внешней нагрузки, для стальных деталей [1].

Остаточная сила затяжки стыка ;

. (2).

Контргайка будет выполнять свою функцию при условии отсутствия зазора в стыке, то есть:

> 0. (3).

Преобразовав правую часть уравнения (2), имеем:

(4).

где k — коэффициент затяжки, при переменной нагрузке k=2…4 [1].

Подставляя в уравнение (1), имеем:

. (5).

Тягу необходимо рассчитывать на разрыв с учетом крутящего момента предварительной затяжки по расчетной силе [1]:

. (6).

Для резьбы М 36 и указанных ранее исходных величин имеем:

.

Тогда значения напряжений будут большими, в пределах (181…462) МПа, что явно недопустимо.

Известно [1], что усилие на стандартном ключе в 70…80 раз меньше создаваемого осевого усилия. Поэтому при затяжке контргайки до усилия необходимо приложить к стандартному ключу усилие. Это невозможно как физически, так в силу недостаточной прочности ключа.

Мы видим, что причиной выхода соединения из строя является недозатяжка контргайки до требуемой величины, а реализация требуемой расчетной величины затяжки ведет к разрушению соединения.

Рассмотрим случай установки контргайки с противоположной стороны серьги (изнутри, рис. 4). Сила затяжки контргайки, создавая напряжение на неработающем участке тяги, своей реакцией прижимает серьгу и контргайку друг к другу. Рабочая осевая нагрузка тяги, так же, как и сила затяжки контргайки, воспринимается в основном первыми витками серьги [1], которые в этом случае расположены с разных сторон серьги.

Рисунок 4 — Предлагаемая конструкция крепления тяги.

Поэтому силы и практически не влияют друг на друга, и контргайка будет выполнять свою функцию при значительно меньшем, т.к. согласно (2) и (3), при, имеем:

> 0.

Сила затяжки подготавливает контргайку к восприятию части тягового усилия, которое уже будет распределяться и на контргайку, увеличивая число витков резьбы винта, участвующих в работе, уменьшая этим нагруженность соединения винт-серьга.