Рабочая поверхность плуга – развитие косого трехгранного клина.

Простой трехгранный клин, положенный в основу создания плужных корпусов, способен отрывать пласт почвы от дна борозды и стенки, но не может оборачивать его. Работа плуга характеризуется главным образом тем, что пласт переворачивается нижней стороной вверх около некоторой оси ОА, наклоненной к направлению движения плуга. При этом для работы на разных почвах меняются либо углы оси ОА с осями координат, либо непрерывно меняется направление этой оси в пространстве.

Рисунок 11 – Схема вращения пласта при вспашке.

Вращение пласта можно разложить на три слагающих:

- около горизонтальной оси Х, параллельной направлению движения плуга, при этом пласт поворачивается нижней стороной вверх;

- около горизонтальной оси Y, перпендикулярной стенке борозды, при этом пласт перегибается вперед и разрыхляется;

- около вертикальной оси Z, перпендикулярной дну борозды, при этом частицы почвы сдвигаются в сторону без оборачивания пласта.

В зависимости от свойств почвы пласту сообщается различный поворот по каждому из этих направлений.

На практике встречаются отвалы различного типа. Все их можно рассматривать, как развитие трехгранного клина с углами α, β, γ.

Если такой клин разложить на три простых клина I, II, III, а затем каждый из них наращивать, можно получить ту или иную поверхность

Рисунок 12 – Развитие клина в рабочую поверхность плуга.

Если наращивать клин с углом β, получается винтовая поверхность – геликоид. Если сзади клина с углом α поставить ряд таких же клиньев, но с постепенно возрастающим углом α, получится цилиндрическая поверхность с параллельными образующими, изменяя же при этом постановку клиньев γ, получим поверхность цилиндроид.

Однако нужно иметь ввиду, что у трехгранного клина можно менять произвольно только два угла из трех, так как они связаны ранее выведенной зависимостью.

Наиболее распространенными рабочими поверхностями плужных корпусов являются цилиндрические, культурные, полувинтовые и винтовые. Они подразделяются по степени и характеру воздействия поверхности на почвенный пласт. Так, цилиндрические поверхности, обеспечивают хорошее крошение пласта, но слабо оборачивают его. Винтовая поверхность, наоборот, обладая значительной оборачивающей способностью, плохо крошит пласт. Поэтому эти поверхности используются для обработки почв, резко отличающихся по своим механическим свойствам; цилиндрические - для малосвязных, сыпучих; винтовые - для связных, задернелых. Культурные и полувинтовые рабочие поверхности по крошащей и оборачивающей способности занимают промежуточное положение и предназначены для обработки средних по связности почв, причем поверхности культурного типа по своим свойствам приближаются к цилиндрическим поверхностям и применяются для обработки старопахотных малосвязных почв. Полувинтовые поверхности способны лучше оборачивать пласт, чем культурные, и поэтому используются для вспашки связных и задернелых почв.

2.Математические поверхности для построения лемешно-отвальных поверхностей.

Теоретическая задача проектирования лемешно-отвальной поверхности может быть решена двояко: либо задается деформация почвы и по ней определяется поверхность, либо наоборот, поверхность, а по ней деформация. И та и другая задачи весьма сложны для решения и чаще для плугов выбирают поверхность из числа уже известных путем их теоретического анализа. По его результатам строится поверхность, которая проверяется экспериментально.

Из анализа существующих поверхностей наиболее подходящими для лемешно-отвальных считаются линейчатые, т.е. образованные путем перемещения прямой линии в пространстве.

Преимущества линейчатой поверхности в том, что их легче изготовить технически и к ним меньше всего прилипает почва.

Из всего многообразия линейчатых поверхностей наиболее подходящие для плугов общего назначения считаются цилиндроиды, коноиды, гиперболические параболоиды и геликоиды.

Чаще всего при проектировании плунжерных корпусов в качестве теоретической поверхности принимается параболоид. У него парабола является направляющей кривой. Ей можно придать любую вогнутость, приспосабливая поверхность к пласту для лучшего его перехода с лемеха на отвал с последующим оборотом.

Гиперболический параболоид образуется если за направляющие взять две непараллельные прямые, лежащие в параллельных плоскостях и перемещать по ним образующую КL.

Рисунок 13 – Схема образования гиперболического параболоида.

Максимальный радиус R_maxокружности, на основании которого строится парабола, определяется из условия отсутствия задира оборачивания пласта бороздным обрезом отвала. Вывод весьма сложен и не всегда дает желаемые результаты из-за разности физико-механических свойств почвы. Минимальный радиус направляющей параболы R_minобычно определяют из условия исключающего пересыпание пласта через верхний обрез отвала.