1.3 Определение рабочих скоростей резания

Для определения скорости резания в масштабе 1:1 вычерчивают положение лезвий ас сегмента и противорежущей пластины. От точки а₀ откладывают r = S/2=76 мм и из центра О проводят им полуокружность. Через точки а и с проводят линии, параллельные лезвию сегмента ас до пересечения с осью абсцисс. Ординаты у₁ и у₂ точек а_н и а_к умноженные на масштаб ω=48,8 рад/с, дадут численные значения скорости в начале и в конце резания, т.е.

Рисунок 3 – График рабочих скоростей резания

1.4 Определение слагающей скорости ножа вдоль лезвия

Абсолютная скорость V_a точки слагается из переносной скорости V_м движения машины и относительной скорости движения ножа в пальцевом брусе. Слагающая скорость V_л вдоль лезвия определяется путём проектирования переносной V_м и относительной V_x скоростей на лезвие сегмента, α - угол наклона лезвия сегмента к направлению скорости машины.

Приняв масштаб λ=ω∙sinα для построения графика слагающей скорости ножа вдоль лезвия, будем иметь:

В этом выражении в координатах х и у первый член представляет собой окружность радиуса r, а второй - прямую линию параллельную оси абсцисс. При построении графика откладывают координаты х и у. Очерчивают полуокружность радиуса r и проводят прямую, параллельную оси x, на расстоянии:

r = 76 мм> 57 мм

В этом случае слагающая скорости вдоль лезвия за один ход ножа будет направлена к верхнему основанию сегмента ( знак -), потом - к нижнему (знак +) и опять к верхнему (знак -). Стебли будут скользить вдоль лезвия сначала к нижнему основанию сегмента, затем к верхнему и снова к нижнему. К моменту срезания они более равномерно распределятся по всей длине лезвия.

Рисунок 4 – График изменения слагающей скорости вдоль лезвия

1.5 Силы, действующие на нож

Во время работы на нож действуют: сила сопротивления среза Q_ср, сила инерции ножа Р и сила трения F (см. рисунок 6).

Сила сопротивления срезу:

где к=0,02 - работа на срез растений с 1 см² площади, Дж

f_H =65 см²- площадь нагрузки на лезвие сегмента, f_H=h∙S, см²

z =52 - число сегментов

х_р=0,031 м - перемещение ножа от начала до конца резания, м

Сила инерции ножа равна:

где m – масса ножа

m=2,25∙B=2,25∙4=9 кг

Максимальное значение силы инерции будет при х=0 и x=2r.

при х=0 Р = 9∙48,8²∙0,076∙(1-0/0,076)=1629 H

при х=2r Р = 9∙48,8²∙0,076∙(1-2∙0,076/0,076)=-1629 H

Сила трения состоит из силы трения от веса ножа F₁ и силы трения F₂ от действия шатуна.

Сила трения от веса G_H ножа:

F₁=f∙G_H, H

где f =0,3 - коэффициент трения

G_H=m∙g=9∙9,81=88,2 H;

F₁ =0,3∙88,2 = 26,46 Н

Сила трения F₂ зависит от нормальной силы и коэффициента трения. Задаваясь α = 30°, находим силу F₂ при различных перемещениях ножа и наибольшее её значение по формуле:

F = F₁ + F₂ = 26,46+2751 = 2777,46 H

Результирующая сила сопротивления движению ножа:

R = Q_ср + P + F = 2253 + 1629 + 2777,46 = 6659 H

Значением этой силы пользуются при расчёте пальца кривошипа, механизма передач и потребной на привод мощности.

Мощность, необходимая для преодоления сил сопротивления движению ножа:

N = R∙V_м/1000, кBт

N = 6659∙3,66/1000= 24,3 кВт

где V_x = V_max =3,66 м/с

Рисунок 5 – Схема сил действующих на нож

2 Расчёт технологических параметров эксцентрикового мотовила

2.1 Определяем окружную скорость планки мотовила

U=λ∙V_м

где U - окружная скорость планки, м/с;

V_м=1,3 м/с – скорость движения машины;

λ=l,2...2,2 - показатель кинематического режима мотовила;

U=l,5∙l,3=1,95 м/с

2.2 Определяем радиус мотовила

где l=0,75 м - длина срезаемой части стебля;

В соответствии с техническими данными комбайна «Дон-1500Б» принимаем R=0,565 м.

2.3 Определяем число оборотов мотовила и время одного оборота t

2.4 Определяем предел установки мотовила по вертикали (высоте)

H_min ⁼ (L_min – h_min + R) / λ_max; Н_max = (L_max - h_max + R) / λ_min

где L_min и L_max - минимальная и максимальная высота стебля, м

L_min=0,7м; L_max= 0,8м.

h_min и h_max - минимальная и максимальная высота среза, м

h_min=0,065 м; h_max =0,2 м

λ_min =1,2; λ_max =2,2;

H_min = (0,7 – 0,065 + 0,565) / 2,2=0,54 м;

H_max = (0,8- 0,2 + 0,565) / 1,2=0,97 м;

2.5 Подсчитаем диапазон необходимых перестановок

Δ₁=H_max - H_min=0,97 – 0,54=0,43 м

2.6 Определяем шаг мотовила, который зависит от числа планок и радиуса мотовила

где z_п = 5 - число планок мотовила

2.7 Определяем пучок стеблей, захватываемый планкой мотовила

где φ₁ - угол начала входа планки в растения;

φ₁ = arcsin (1/λ) = arcsin (1 /1,5)=0,73 рад;

2.8 Определяем степень воздействия мотовила на стебли или к.п.д. мотовила

На редком прямостоящем стеблестое B_g равно теоретической ширине (в) полосы стеблей, захватываемой одной планкой. При густом и длинном хлебостое B_g >в за счёт взаимодействия стеблей, поэтому:

B_g=ε∙b

где ε - коэффициент, учитывающий взаимодействие стеблей

Теоретическая ширина (в) полосы стеблей, срезаемых при воздействии планки определяется на полученной схеме (см. рисунок 6), где в=0,1 м поэтому при:

1. B_g = b = 0,1 м;

2. B_g = ε∙b=1,7∙0,1=0,17 м;

Коэффициент воздействия мотовила на стебли (η) повышается с увеличением выноса мотовила C вперёд относительно режущего аппарата, однако это имеет место до определённого значения С_mах, после которого воздействие планок на стебли прекращается до подхода к ним режущего аппарата. С учётом вышеуказанного коэффициент воздействия мотовила определяется по формуле:

при С =0,39

На основании полученных данных можно заключить, что при выносе оси мотовила вперёд относительно режущего аппарата коэффициент воздействия мотовила на стебли возрастает, однако это имеет значение до определённого значения C_max, после которого воздействие планок на стебли прекращается до подхода к ним режущего аппарата.

При короткостебельном хлебостое вал мотовила устанавливают так, чтобы траектория конца граблины была расположена как можно ближе к режущему аппарату, режущий аппарат лучше очищается и масса равномерно подаётся к шнеку. При полеглом хлебостое вал мотовила выносят вперёд и опускают ниже, при этом коэффициент η необходимо увеличить, повысив значение λ.

Рисунок 6 - Схема подвода растений планкой мотовила