2. Анализ технологического процесса кошения растений

2.1. Обоснование скорости ножа при резании растений

Резание является одним из самых распространенных технологических процессов, производимых уборочными машинами. Перерезание растений осуществляется ножами, рабочие элементы которых представляют собой плоский или пространственный (трехгранный) клин с острым лезвием. Сила, приложенная к клину, вызывает значительное давление на материал, что приводит к разрушению связей между клетками растения. Вообще говоря, процесс резания может быть осуществлен за счет как статического, так и динамического воздействия ножа на растения. Но поскольку стебли хлебных злаков, и особенно трав, оказывают незначительное сопротивление изгибу, то резание при статическом действии силы возможно лишь очень острым режущим инструментом. Обычно резание стеблей происходит при динамическом действии ножа, а основной характеристикой процесса становится скорость, при которой происходит срез растений, Условие среза стебля при действии на него режущего с некоторой скоростью инструмента можно записать в общем виде:

R < P_из + P_ин + P_в + P_с, (1)

где R ‑сила, необходимая для перерезания стебля;

Р_из ‑ сопротивление стебля изгибу;

Р_ин ‑ сила инерции стебля;

Р_в ‑ сила, учитывающая сопротивление воздуха;

Р_с ‑ сопротивление отклонению стебля со стороны рядом стоящих растений.

Составляющие Р_в и Р_с при аналитическом исследовании процесса кошения обычно не учитывают.

При резании стебля возможны различные случаи взаимодействия стебля с рабочими элементами режущего аппарата. Так, обыкновенная ручная коса и ножи ротационных режущих аппаратов осуществляют безопорное резание, когда противорежущая часть отсутствует (рис. 1а). У аппаратов с возвратно-поступательным движением ножа стебель дополнительно опирается на вкладыш пальца (рис. 1б) или на перо и вкладыш (рис. 1в).

Рис. 1. Схема перерезания стебля

Результаты расчета необходимой величины скорости резания одиночных растений при опоре стеблей у пальца в двух точках (о противорежущую пластину и кромку пера) показывают, что при зазоре между лезвием и противорежущей пластиной в пределах от 0,5 до 2 мм скорость ножа не превышает 3 м/с, что находится на границе возможного для современных косилок. При больших зазорах резание становится затруднительным, так как величина необходимой скорости возрастает до 4...5 м/с. Опытные механизаторы в случаях некачественного среза прибегают к подгибу пера пальца. Действительно, если расстояние между ножом и пером уменьшить до 5...10 мм, то резание возможно даже при зазорах 2,5...3 мм.

Если резание производится при опоре стеблей у пальца в одной точке - о кромку противорежущей пластинки, то зазоры между режущими лезвиями приходится уменьшать до 0,5...1,0 мм и рекомендовать работу на низком срезе.

Безопорное резание травы возможно при скорости ножа 30...41 м/с. Необходимо заметить, что высокая скорость ножей в этом случае приводит к сильным ударам по растениям, что недопустимо для зерновых культур, так как увеличивает вероятность потерь зерна. Вследствие этого ротационные режущие аппараты, осуществляющие безопорный срез, на жатках обычно не применяются.