Определение рабочих характеристик режущего аппарата

 

Сегмент ножа режущего аппарата участвует в сложном движении. Оно складывается из относительного движения по уравнению x=r(1-coswt) и переносного движения по уравнению y=vt

где:r-радиус кривошипа, м;

w-угловая скорость кривошипа, рад/с;

v-скорость движения машины, м/с;

По заданной площади нагрузки fн на лезвие сегмента определим перемещение L режущего аппарата за один ход ножа по формуле:

 

L=

 

где, fн - площадь подачи

S-ход ножа

Площадь подачи связана с площадью нагрузки выражением:

 

fн=к*fп

 

Для аппарата нормального резания с одинарным пробегом ножа к=1,т.к. в комбайнах применяются нормальный режущий аппарат с одинарным пробегом ножа.

 

b=75мм; f=21мм; l=16мм; t=76,2мм; h=57мм; b1=b2=22мм

 

Следовательно

 

 

По формуле находим угловую скорость вала кривошипа:

 

рад/с

 

Находим тангенс угла наклона касательной:

 

tg =

 

где:

-угол наклона касательной в точке перегиба синусоиды,

r- радиус кривошипа, м

 

tg =

По исходным данным строим график изменения рабочей скорости резания, для чего поступаем следующим способом. Вычерчиваем положение вкладыша и лезвие соседнего сегмента для аппарата нормального резания с одинарным пробегом ножа.

Радиусом r проводят полуокружность так, чтобы крайняя нижняя точка активной части лезвия а₀ совпадала с началом координат (началом дуги полуокружности). Ординаты полуокружности в масштабе w изображают скорости ножа (резания), соответствующие его перемещению.

Процесс резания растений осуществляется по принципу ножниц, поэтому срезание растений начнется в тот момент, когда лезвие сегмента а₀с₀ встретится с лезвием вкладыша пальца и закончится, когда точка с₀ лезвия коснется вкладыша пальца. Через точки встречи лезвий сегмента и вкладыша проводят линии, параллельные лезвию а ₀ с₀,до пересечения с осью абсцисс. Ординаты точек а_н и а_к являются искомыми скоростями начала vн и конца vк резания.

Таким же образом находят скорости и при обратном ходе ножа.

Численное значение всех скоростей резания получают умножением величины соответствующей ординаты y графика на масштаб, т.е.

 

Vн=|yн|w м/с, Vк=|yк|w м/с.

 

Изменение скорости резания в процессе работы режущей пары характеризуется отрезком дуги полуокружности, заключенным между ординатами yн и yк.

 

Vн=0,037*48.2=1.78 м/с >1,5м/с

Vк=0,033*48,2=1,59 м/с>1,5м/с

 

Условие резания выполняется.

По данным из условия и по расчётным данным строим график пробега активной части лезвия и график высоты стерни. Выбираем масштаб построения 1:1 и вычерчиваем положение сегмента и противорежущей пластины пальца. Высота сегмента h’=b-f=75-21=54мм. Из точки пересечения оси сегмента и основания лезвия проводим полуокружность радиусом r и делим её и подачу L на шесть равных частей. Точка пересечения горизонталей и вертикалей проведённых с одноимённых точек подачи и полуокружности, являются точками синусоиды, по которой движется любая точка сегмента при его перемещении из одного крайнего положения в другое. Во время пробега при прямом ходе активным является отрезок лезвия а0с0, а при обратном ходе – а0’c0’. Вычертим положение вкладышей пальцев и заштрихуем площадки на которых активные части лезвия захватят и срежут стебли при прямом и обратном ходе.

График изменения высоты стерни строим для стеблей, расположенных вдоль кромки противорежущей пластины. Для этого нанесём ширину вкладышей, приняв её постоянной b0=22мм.

Проводим линию одной из кромок вкладыша (m,m) и отмечаем группу стеблей, которые срезаются без отгиба (1), с поперечным отгибом (2) и с продольным отгибом (3). Высота стерни в группе (1) на отрезке а,с, будет равна заданной высоте среза hср. Для определения высоты стерни 2-ой группы стеблей поступаем следующим образом. Стебли группы 2 не попадают под лезвие при его прямом ходе. Все они откланяются на кромке противоположного вкладыша и срезаются у неё при обратном ходе ножа. Приближённо считаем все растения этой группы будут отклоняться по касательной к синусоиде, имеющей минимальный угол наклона. Отрезок q2, заключённый соседними вкладышами, будет величиной отгиба q2.

Для определения высоты стерни для растений группы 3 поступаем следующим образом, т.к. эти растения отгибаются на различную величину, то и высота стерни для них будет различной. Отрезок bd вдоль кромки вкладыша разбиваем на несколько частей. Величина продольного отгиба стебля, оказавшегося на одной из частей отрезка (2-d,1-d и т.д.) откладываются перпендикулярно высоте установки ножа Hу, а другой - различным значением отгиба, определяют длины оставшихся после среза частей растений. Полученные величины высоты стерни переносим на участок графика, где эти стебли расположены. В результате построений получаем график изменения высоты стерни.

 

Шнек жатки

 

Выбираем диаметр шнека Д_н, принимаем во внимание, что зерноуборочные комбайны имеют наружный диаметр шнека от 468 до 525 мм. В новых моделях он увеличен до 600 мм.

Шаг спирали t_ш и Д_н находится в пределах 450…500 мм.,t_ш=450 мм.

Внутренний диаметр шнека у существующих машин Д_в=300 мм.

Определим частоту вращения шнека. Особенность работы шнека заключается в том, что при транспортировании стеблей их взаимное перемещение затруднено, поэтому масса должна подаваться к шнеку разреженно(в 2..3 раза меньше, чем при свободной укладке).

Если бы коэффициент заполнения пространства между спиралями был равен единице, то за 1с шнек переместил бы объём

 

V_о=

 

где U_ш—осевая скорость перемещения материала;

 

 

С учётом последнего выражения:

 

V_о=

 

За это время к шнеку подаётся объём хлебной массы

 

V_под=

 

где b—содержание зерна в хлебной массе;

 g=20…30 кг/м³—плотность хлебной массы;

С учётом разряжений в 2…3 раза подачи массы необходимо выполнить условие:

 

 

Откуда

 

=  рад/с

 

Молотильный аппарат

 

С учётом заданной пропускной способности q=5,6 кг/с выбираем ширину молотильного барабана – 1200мм.

Определяем суммарную длина всех бичей по выражению:

 

где:q_o=0,5 кг/с м—допустимая секундная нагрузка на единицу длины бича;

q-пропускная способность кг/с;

Определяем число бичей на барабане:

 

 

Принимаем Z=10

Определяем диаметр D молотильного барабана, обеспечивающий обмолот заданной культуры и определяем частоту вращения барабана:

 

D=

 

где: =28..32 м/с - окружная скорость барабана

Dt=0,0045…,00075-промежуток времени между ударами бичей;

Определяем скорость и частоту вращения барабана:

 

w= рад/с^-1

^{n= об/м}

Определяем длину подбарабанья:

L под=

a =120 ° -угол обхвата барабана деки

Определяем момент инерции I барабана по отношению:

 

 

где, I₀=8 кгм² –момент инерции барабана;

D₀=600 мм-диаметр молотильного барабана;

 

            кг/м²

 

Определим мощность на приводе молотильного барабана:

 

N=N₁+N₂

 

Где, f=0,75-коэффициент перетирания;

U₁=3…5 м/с-скорость массы в начале удара ;

a=0,88-коэффициент пропорциональности ;

Uб=30 м/с-скорость барабана;

U₂=aU_б=0,85*30=25,5 м/с - cкорость массы в конце удара;

 

N₁=q кВт

 

Определим мощность на преодоление трения в подшипниках и вентиляционный эффект:

 

N₂=(AU+BU³)10^-3=(1,7*30+0,078*30³)*10^-3=2,16 кВт

A₀=0,85Н на каждые 100 кг веса барабана.

 

m_б=m₀LD/L₀D₀=200*0,6*1,2/1,2*0,6=200 кг.

A=A₀m_б/100=0,85*200/100=1,7Н

 

где: А- коэффициент, учитывающий сопротивление трения в опорах вала барабана, Н;

 

B₀=0,065

B=B₀

 

Следовательно:

 

N=N₁+N₂=14,5+2,16=16,66 кВт

 

Определение основных параметров соломотряса

 

Соломотряс предназначен для выделения из соломы мелкого вороха (зерна, половы), направления его на очистку и удаление соломы из молотилки. В комбайнах получил распространение двухвальный клавишный соломотряс, все точки которого совершают движение по окружности.

Количество клавиш Z выбираем в зависимости от показателя кинематического режима к. Т.к. к=2,7, то Z=4. Так же исходя из того, что ширина молотильного барабана lб=1200мм.

Определим ширина соломотряса:

 

В=1,1*L_б=1,1*1200=1320 мм

 

Определяем скорость вращения коленчатого вала:

 

= =22,14 рад/с

 

Определяем скорость S соломы за одно подбрасывание. Для этого необходимо выбрать начало координат в точке О и направить ось Х вдоль клавиш. Тогда фаза подбрасывания определяется из условия:

 

wt₀=35,82⁰

 

где, с=1,6—коэффициент, учитывающий запаздывание подбрасывания, обусловленное упругостью слоя соломы.

После подбрасывания солома будет совершать свободный полёт. Траектория её движения вдоль осей Х и Y будет:

 

X= wrsinwt₀*t-(gt²/2)sina

Y= wrcoswt₀t-(gt²/2)cosa

 

Задаёмся значениями t=0,04 и рассчитываем x и y. Расчёты сводим в таблицу 1

 

Таблица1

T	t1=∆t	t2=2∆t	t3=3∆t	t4=4∆t	t5=5∆t	t6=6∆t	t7=7∆t	t8=8∆t
	0,03	0.06	0.09	0,12	0.15	0.18	0.21	0.24
-rcoswt0	-0.042	-0.042	0.042	-0.042	0.042	-0.042	0.042	-0.042
wrsinwt0*t	0.022	0.044	0.067	0.089	0.111	0.133	0.156	0.178
	-0.0007	-0.0027	-0.0062	-0.011	-0.017	-0.025	-0.034	-0.048
X	-0.0208	-0.0008	0.0187	0.035	0.052	0.066	0.080	0.087
rsinwt0	0.033	0.033	0.033	0.033	0.033	0.033	0.033	0.033
wRcoswt0 t	0.028	0.056	0.084	0.122	0.14	0.167	0.196	0.233
	-0.004	-0.017	-0.039	-0.069	-0.109	-0.150	-0.210	-0.300
Y	0.057	0.072	0.078	0.078	0.064	0.05	0.019	-0.034
j=wt	38.0	76.1	114.2	152.2	190.2	228.3	266.4	317.2

 

По полученным значениям x и y строим траекторию движения соломы. Клавиша будет совершать круговое движение и ось коленвала будет занимать положения 1’,2’,3’ и т.д. Эти точки можно определить откладывая угол  от положения коленвала в момент подбрасывания. Когда ординаты одновременных точек, в которых находится солома и клавиша будут одинаковы точки 5’ и 5, произойдёт встреча соломы с клавишей.

Если ординаты одноимённых точек не совпадает, то момент встречи можно уточнить методом интерполяции.

Соединив соответствующие точки 6 и 7 получили точку пересечения прямых. Через эту точку проводим прямую параллельную оси х. Расстояние S на чертеже представляет в масштабе дальность перемещения соломы за одно подбрасывание.

Определяем среднюю скорость перемещения соломы по соломотрясу:

 

 м/с

Определяем толщину слоя соломы на соломотрясе:

 

м.

 

Определяем коэффициент сепарации:

 

см^-1

 

Определяем длину соломотряса:

 

L=  см.

 

Литература

 

1. Сташинский Р.С., Липский Н.Ю., Галинский Т.П. "Лабораторные работы и домашние задания по основам теории и расчёта рабочих процессов сельскохозяйственных машин." БИМСХ 1982.

2. Сташинский Р.С., Липский Н.Ю., Радишевский Г.А. "Расчёт параметров рабочих органов и построение схемы зерноуборочного комбайна" БАТУ Минск, 1998.