лаб 5а реж аппар

5

Работа №5

РАСЧЁТ ПАРАМЕТРОВ СЕГМЕНТНО-ПАЛЬЦЕВОГО РЕЖУЩЕГО АППАРАТА

Общие сведения. В сегментно-пальцевых аппаратах режущая пара состоит из сегмента и противорежущей пластины пальца. Они характеризуются следующими параметрами (рис. 1б): t - шаг режущей части, равный расстоянию между осевыми линиями соседних сегментов; t₀ - шаг противорежущей части, равный расстоянию между осевыми линиями соседних пальцев; S - ход ножа – перемещение ножа с одного крайнего положения в другое. По соотношению этих параметров различают аппараты нормального резания с одинарным пробегом ножа (S=t=t₀=76,2 мм или 90 мм) нормального резания с двойным пробегом ножа (S=2t=2t₀=152,4 мм или 101,6 мм), низкого резания (S=t=2t₀=76,2 мм или 101,6 мм), среднего резания (S=t=kt₀=76,2 мм или 101,6 мм), где 1,2<k<1,4.

Сегментно-пальцевые аппараты менее энергоёмки, чем аппараты безподпорного резания. Они нашли широкое применение в косилках и жатках. Однако возвратно-поступательное движение вызывает знакопеременные инерционные нагрузки на его привод, что ограничивает рабочие скорости перемещения машин. Опытами установлено, что для качественного среза растений необходима скорость резания для зерновых культур не менее 1,5 м/с, для трав 2,15 м/с.

Для привода ножа используется как плоские, так и пространственные механизмы. Кривошипно-шатунные механизмы уборочных машин дезаксиальные, поэтому ход ножа больше величины двух радиусов кривошипа. Однако размеры кривошипов в сравнении с длинной шатуна небольшие и составляют 0,1-0,04. При таких соотношениях без большой погрешности можно допустить, что в относительном перемещении нож совершает колебательное движение, описываемое уравнением:

x = r (1 – cos t). (1)

Переносное движение ножа выражается уравнением:

Z = V  t (2)

где r- радиус кривошипа, м; - угловая скорость кривошипа, рад/с; V- скорость движения машины, м/с.

Траектория абсолютного движения точек сегмента может быть получена графически сложением относительного и переносного движения.

Содержание работы. Построить абсолютную траекторию движения любой точки сегмента и, используя её как шаблон, определить границы участков, с которых срезаются стебли за один ход ножа. Построить диаграмму высоты стерни; определить скорость начала и конца резания сегментом и сравнить их с наименьшей допустимой.

В работе расчёт параметров производится только для аппаратов нормального резания. Основные размеры сегментов и вкладышей (рис. 1) приведены в табл. 1.

Р ис.1. Параметры режущей пары и траектория абсолютного движения точки ножа.

Оборудование, приборы и инструмент. Режущий аппарат косилки КС-2,1, рулетка мерная, миллиметровая бумага (формат А-4 или А-3), чертёжный инструмент. Для выполнения работы задаются одним из вариантов табл. 2.

Таблица 1. Параметры режущей пары

Вари- ант	Аппарат нормального резания	Величина А-Ао	Размеры, мм
			t	l	В	f	b1	b2	h1
1 2 3 4	S = t = to = 76,2 мм S = t = to = 76,2 мм S = t = to = 80,2 мм S = t = to = 86,2 мм	8 9 10 11	76 76 80 86	16 16 12 14	75 80 85 82	21 25 34 30	32 36 37 35	19 21 22 20	57 58 60 59

Таблица. 2. Условия работы режущего аппарата

Вариан	Скорость движения машины, м/с	Угловая скорость кривошипа, с-1	Высота среза, см	Вариант режущего аппарата (табл.1)	Вариант	Скорость движения машины, м/с	Угловая скорость кривошипа, с-1	Высота среза, см	Вариант режущего аппарата (табл.1)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15	1,2 1,3 1,4 1,5 1,4 1,5 1,8 2,0 1,9 1,7 1,6 1,55 1,45 1,35 1,25	48 50 52 54 50 70 80 55 60 65 75 67 57 53 55	15 20 14 20 18 13 16 10 15 17 18 9 8 12 11	1 1 2 2 3 3 4 4 1 1 2 2 3 3 4	16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30	1,5 1,2 2,1 2,5 2,3 2,2 2,4 2,0 1,95 1,85 1,75 1,65 2,15 2,25 2,35	51 52,5 62 75 72 68 78 58 56 54 52 49 67 69 79	16 19 13 11 9 7 12 14 10 15 17 20 18 11 19	4 1 1 2 2 3 3 4 4 1 1 2 2 3 3

Порядок выполнения работы:

1) Построить траекторию абсолютного движения точек ножа. За время поворота кривошипа на 180⁰ сегмент из крайнего левого положения переместится крайнее правое на величину S = 2r.

За это время машина пройдёт путь

(3)

где L – величина подачи машины, м; V_м - скорость движения машины, м/с;  - угловая скорость кривошипа, с^-1 .

На графике (рис.1в) из точки А, расположенной на лезвии сегмента, в выбранном масштабе откладывают отрезок, равный величине 2r, а по оси z- отрезок L. Через точку A проводят полуокружность радиусом r. Окружность и отрезок делят на одинаковое число равных частей (8, 10, 12 и т. д.) и обозначают их соответствующими цифрами. Затем из точек 1, 2, 3 … n на окружности проводят вертикальные линии до пересечения их соответствующими горизонтальными прямыми, проведенными из точек 1^/, 2^/, 3^/…n^/.

Точки пересечения лежат на траектории абсолютного движения точки А сегмента. Соединяя точки 1^//, 2^//, 3^//…n^// плавной кривой, получают траекторию абсолютного движения любой точки сегмента. По полученной траектории строят шаблон, который следует использовать при построении графика пробега активной части лезвия ножа.

2) Построить график пробега активной части лезвия и диаграмму изменения высоты стерни. Построение выполняется в следующем порядке (рис. 2): наносят оси пальцев режущего аппарата на расстоянии t_о одну от другой; наносят ширину пальцев, приняв её постоянной и равной:

(4)

где b₁ и b₂ – соответственно размеры верхнего и нижнего оснований вкладыша пальца; рассчитывают величину подачи L по формуле (3) и откладывают её на графике; вычерчивают положение сегментов за четыре последовательных хода ножа. Пользуясь шаблоном, строят траектории абсолютного движения крайних режущих точек лезвий ножа.

Лезвие сегмента при своем движении захватывает стебли, подво­дит их к противорежущей пластине и срезает. В процессе подвода стебли отгибаются, из-за чего высота стерни получается больше, чем расстояние от режущего аппарата до поверхности поля. Уве­личение высоты стерни приводит к тому, что часть урожая трав теряется, а при скашивании зерновых возможны потери колоса, особенно при срезе низкорослых и пониклых хлебов.

Рассмотрим отгиб стеблей, расположенных на осевой линии пальца 1. Стебли при движении будут отклоняться пальцем от осевой линии в сторону. Такой отгиб будет называться попереч­ным. Наибольший отгиб q₁ будет равен по значению половине ши­рины противорежущей пластины. Отклоненные пальцем стебли расположатся по линии КК лезвия противорежущей пластины. Дальнейший отгиб стеблей будет зависеть от зоны их расположе­ния. Стебли, расположенные в пределах линии ab, лезвие АВ сре­зает с отгибом q₁ (зона I - боковой вид поля со стерни - на ри­сунке справа). Высоту стерни h₁ для этих стеблей находят по высоте h_у установки режущего аппарата от поверхности поля и по от­гибу стеблей пальцем q₁ , т. е.

(5)

Растения, расположенные в пределах линии bс, отклоняются от линии КК пальца лезвием СD сегмента при движении ножа из положения ІІ в положение ІІІ (на рисунке слева). Эти стебли сре­жет то же лезвие у линии К₁К₁ противорежущей пластины пальца 2. Так как в период подвода стебли не проскальзывают по лезвию, то можно принять, что они движутся по таким же траекториям, как и точки лезвия сегмента. Отгиб стеблей зоны ІІ (на рисунке справа) принято называть поперечным. Отгиб q₂ - величина постоянная для всех стеблей, расположенных на линии bс. Пренебре­гая кривизной отогнутого стебля, можно принять отгиб q₂ равным расстоянию от первоначальногo положения (точка с) стебля до места его среза (точка n₂). Высота стерни h₂ определяется

Рис. 2. Диаграмма отгиба стеблей и высоты стерни для сегментно-пальцевого аппарата.

как гипо­тенуза треугольника, в котором один катет равен h_у, дру­гой q₂ , т. е.

(6)

Стебли, расположенные между точками с и с₁ не захватыва­ются сегментами при движении из положения ІІ в ІІІ. Пальцевый брус отклоняет их по направлению движения машины (на рисун­ке в точку d). Сегмент срезает эти стебли в точке d, перемещаясь из положения ІІІ в положение IV. Полученный отгиб стеблей на­зывается продольным (зона ІІІ на рисунке справа). Максимальное значение продольного отгиба q_3max равно расстоянию от первона­чального положения стебля (точка с) до положения, в котором его срежут (точка d). Другие стебли будут срезаны тоже в точке d,, но с меньшим отгибом. Для третьей зоны длина стерни h₃ не будет постоянной, так как q₃соnst. Высота стерни для любого стебля этой зоны может быть определена из выражения:

(7)

3 ) Построить график рабочих скоростей резания. Скорости резания определяют в следующем порядке. Вычерчивают контуры одного сегмента и одного пальца (рис. 3). От выбранной точки А на лезвии сегмента откладывают отрезок АО = r (r – радиус кривошипа) и из точки О радиусом r проводят окружность. Ординаты полуокружности в масштабе  изображают скорости ножа, отнесённые к перемещению. На графике отмечена точка А_о, обозначающая начало рабочей части лезвия. Когда эта точка встретится с лезвием противорежущей пластины, произойдёт начало резания. Конец резания соответствует положению лезвия сегмента В₂А₂.

Рис. 3. Схема к определению скоростей резания.

Численное значение скорости начала резания равно:

V_н = (A₁K₁)   (8)

Скорость конца резания: V_k = (A₂K₂)  . (9)

Содержание отчёта: Расчёты для определения подачи машины и скоростей резания, траектория абсолютного движения точек ножа, график пробега активной части лезвия и изменения высоты стерни, графики рабочих скоростей резания. Дать характеристику работы аппарата.

Контрольные вопросы:

1. Какие типы режущих аппаратов применяются на косилках и жатках?

2. Как определить величины подачи машины?

3. Как определить величину высоты стерни на разных участках резания?

4. Как определить скорость резания?

5. Как строится график пробега активной части лезвия ножа?

Литература

1. Практикум по сельскохозяйственным машинам. Под редакцией В.А.Скотникова. - Мн.: Урожай, 1984. - 375с.

2. Кленин Н.Н., Сакун В.А. Сельскохозяйственные и мелиоративные машины. – М.: Колос, 1980. - 671с.