Плуги с пневмогидравлическими системами защиты корпусов

Современные высокопроизводительные плуги, безаварийно работающие на почвах, засоренных камнями, должны иметь пневмогидравлические устройства для индивидуальной защиты корпусов. Основные узлы такой системы – корпус, грядиль, связанный системой рычагов со штоком, поршень и газогидроаккумулятор.

До встречи корпуса плуга с препятствием за счет энергии запряженного пневмогидроаккумулятора обеспечивается постоянная глубина вспашки. Условие равновесия корпуса плуга;

 

М= Fh ₀ = πd²p₁h₀/4=Rl₀+Ne – Gr₀ – M _тр,

 

где F – сила на штоке гидроцилиндра; d – диаметр плунжера (поршня) гидроцилиндра; р – давление в полости гидроцилиндра; R – тяговое сопротивление корпуса плуга; G – сила от веса корпуса и находящейся на нем почвы; N – реакция упора Д; l ₀, e, r ₀, h ₀ – плечи приложения сил; М _тр – момент, создаваемый силами трения в шарнирах.

Сила сопротивления корпуса плуга R изменяется в широких пределах вследствие непостоянства физико-механических свойств почвы, а при встрече с препятствием возрастает в два раза и более, в этом случае срабатывает предохранители. Сила R, приложенная к носку корпуса и направленная горизонтально с плечом l₀, выглубляет корпус, который обходит препятствие, вытесняя рабочую жидкость плунжером из гидроцилиндра в пневмогидроаккумулятор, и сжимает газ.

Сжатие газа представляет собой политропный процесс, который может быть описан уравнением;

 

 

где s и s _max – текущее и максимальное перемещение плунжера; р ₁ и р ₂ – текущее и расчетное давление в пневмогидроаккумуляторе; χ = 1…1,4 – показатель политропы сжатия; V ₁ – объем газа.

 

После обхода препятствия корпус плуга заглубляется, так как сопротивление значительно уменьшилось и текущее значение момента, создаваемого гидроцилиндром предохранителя, превышает момент сопротивления. При заглублении корпуса происходит расширение газа, представляющее собой политропный процесс. Пневмогидроаккумулятор используют в качестве накопителя энергии, который периодически необходимо заряжать. При изотермическом процессе зарядки и разрядки давление предварительной зарядки должно соответствовать минимальному рабочему давлению в системе, а камера аккумулятора должна быть полностью освобождена от рабочей жидкости.

Давление предварительной зарядки пневмогидроаккумулятора:

 

,

 

где р _зар, р _раз – давление в конце зарядки и в конце разрядки; k = 1,4 – показатель адиабаты. Объем газа в пневмогидроаккумуляторе при рабочем давлении р _2:

 

V _г = ∆ V- (p ₂ / p _min)^1/k,

 

где ∆ V – приращение объема жидкости в аккумуляторе; p _min – минимальное давление в процессе работы.