Лекция 2 элементы теории мотовила и режущего аппарата уборочных машин

2.1. Теория мотовила

Мотовило жатвенных машин выполняет несколько функ­ций. Оно подводит стебли к режущему аппарату, удерживает их в момент среза, очищает режущий аппарат от срезанных стеблей и укладывает их на транспортер. По конструкции мотовила могут быть с жесткими планками и с граблинами, удерживаемыми в заданном положении эксцентриковым ме­ханизмом.

2.1.1. Траектория и скорость движения планки мотовила

Если рассмотреть работу мотовила в неподвижной систе­ме координат, связанной с полем, то концы планок мотовила будут совершать сложное движение - относительное вокруг центра и переносное вместе с машиной.

Обозначим:

υм - переносная скорость — скорость движения жатвен­ной машины;

U - относительная скорость — окружная скорость по кон­цам планок;

R - радиус мотовила по концам планок;

ω - угловая скорость вращения мотовила;

n - частота вращения мотовила;

- отношение скоростей.

В принятых обозначениях частоту вращения вала мотови­ла можно определить:

Тогда время одного оборота будет:

Путь, пройденный центром вала мотовила за время одного оборота:

L = vмT.

Траекторию движения конца планки мотовила (рис. 2.1) строят следующим образом. В выбранном масштабе откладывается путь L и с центром в точке О вычерчивается окруж­ность радиусом R, которые разбиваются на одинаковое коли­чество равных частей - 1, 2, ..., 12 и 1', 2', ..., 12'. Учитывая направления вращения мотовила и движения машины, за на­чальную точку траектории возьмем точку окружности 12,0. За 1/12 часть оборота мотовила центр его переместится в точку 1', а луч планки займет положение - 1", за 1/12 оборота центр мотовила переместится в точку 2', а луч займет поло­жение 2'- 2" и т. д. Соединив полученные точки 1", 2''..., 12'' плавной кривой, получим траекторию движения планки мотовила, представляющую собой трохоиду с петлей шири­ной 2Δх. Петля трохоиды будет получаться только в том случае, когда λ> 1. У жатвенных машин обычно λ = 1,2...1,9. Из всей траектории рабочим участком является только часть петли трохоиды, определяемая назначением мотовила.

Рисунок 2.1 Построение траектории движения планки мотовила

Как известно, вектор абсолютной скорости υa движения точки по криволинейной траектории направлен в каждой ее точке по касательной. Для выполнения своих функций — подведения стеблей к режущему аппарату — горизонтальная составляю­щая скорости конца планки vx должна быть направлена к режущему аппарату. Как видно из рис. 2.2, до точки 4" скорость v_x направлена от режущего .аппарата, в точке 4" v_x = 0, а ниже — направлена к режущему аппарату. Следо­вательно, начальной точкой рабочего участка петли трохои­ды может быть только точка 4". Если из этой точки радиу­сом R сделать засечку на траектории центра мотовила 00', то получится угол φ₁называемый углом вхождения планки в хлебную массу. При расположении

Рисунок 2.2 Активная часть трохоиды

центра вала мотовила над режущим аппаратом каждая планка будет подводить к режущему аппарату пучок стеблей с участка шириной Δх.

Для определения основных параметров мотовила необхо­димо знать не только направление векторов конца планки мотовила, но и их величину.

Для решения поставленной задачи рассмотрим движение конца планки мотовила в выбранной системе координат хОу (рис. 2.3). Направления вращения мотовила и движения машины указаны на рисунке.

Рисунок 2.3 Определение скорости планки мотовила

Для любого положения планки по прошествии времени t при перемещении ее конца из точки 1 в точку 2 можно записать:

υ_х = υ_м – Usinωt

υ_у = Ucosωt

Выразив окружную скорость U через угловую скорость и радиус мотовила R, получим:

υ_х = υ_м - ωRsinωt