4.1.10. Ротационные почвообрабатывающие рабочие

органы с активным приводом

Рабочие органы фрез совершают сложное движение: поступательное со скоростью υ_м агрегата и вращательное со скоростью ω вокруг оси барабана:

(4.42)

где R – радиус барабана, м.

Кинематический показатель режима работы фрезы определяют по формуле:

(4.43)

Подача на нож фрезы представляет собой путь, пройденный машиной за время поворота фрезерного барабана на угол между соседними ножами

, (4.44)

где z – число ножей, вращающихся в одной плоскости.

При работе фрезы на дне борозды образуются гребни (см. рисунок 4.20), высота с которых зависит от величины подачи x_z и режима работы фрезы λ. Теоретически можно для фрезы при допустимой величине с определить значение λ по формуле

, (4.45)

где z – число ножей, вращающееся в одной плоскости.

Приближенно наибольшую толщину стружки δ можно вычислить по формуле [7,8]:

, (4.46)

где - отношение глубины обработки к радиусу фрезбарабана. Практически для получения качественного рыхления рекомендуется величину m принимать m=0,7…0,8.

Пример 45. Определить абсолютную скорость υ_а ножа в момент входа его в почву, если известны скорость перемещения машины υ_м, радиус фрезерного барабана R, глубина обработки a и кинематический показатель режима работы λ. Решение сопроводить расчетной схемой.

Решение: Приведем расчетную схему (рисунок 4.20).

Рисунок 4.20 - Траектория движения точки рабочего органа фрезы

Координаты точки А₁ по отношению к неподвижным осям x и y будут:

(1)

Продифференцируем уравнение (1) по времени t

(2)

Отсюда абсолютная скорость, т.е. скорость резания

(3)

С учетом формулы (4.43) выражение (3) перепишется

(4)

Из второго уравнения системы (1) можно получить

. (5)

Подставив (5) в выражение (4) получим:

(6)

Из полученного выражения (6) следует, что абсолютная скорость υ_a ножа в момент его входа в почву зависит от поступательной скорости υ_м машины, кинематического режима работы фразы λ, радиуса фрезерного барабана R и глубины обработки а.

Ответ:

Пример 46. Определить основные конструктивные параметры фрезы, которая комплектуется жесткими Г-образными ножами, если подача на нож фрезы x_zmax=0,1 м, а глубина обработки до 0,15 м.

Решение: Расчет ведем по максимальной глубине обработки а_max=0,15 м. Принимаем из конструктивных соображений [8, с. 298]:

R=1,5 а_max,с=0,2 а_max.

Поскольку на каждом диске поочередно установлены левые и правые ножи, а в формулах (4.44) и (4.45) подразумевается под z число ножей, вращающихся в одной плоскости, то при общем числе ножей, равным четырем число ножей будет z =2, при шести – соответственно z =3. Для предотвращения чрезмерно большой подачи x_z примем z =3.

Подставляя в выражение (4.45) значения R=1,5а_max , с=0,2а_max и z=3, находим

λ=3,14.

Для определения подачи x_z воспользуемся выражением (4.44), подставив в нее λ=3,14; R=1,5а_max=0,225 м и z=3, имеем:

.

Найденная величина x_z превышает заданную x_zmax=0,1 м. Следовательно, принятое значение λ=3,14 должно быть изменено.

Из выражения (4.44) определим λ при x_z=0,1 м, z=3 и R=1,5а_max=0,225 м:

.

Поскольку увеличение λ при постоянных значениях z=3 и R=1,5а_max вызывает уменьшение высоты гребня с, то есть повышает качество производимой работы, то найденное значение λ=4,71 может быть принято для дальнейших расчетов.

Определим высоту с гребня, соответствующую новому значению λ по формуле (4.45), методом последовательных приближений:

с=0,06∙0,15=0,009 м.

Принимая υ_м=1,5 м/с, определим окружную скорость фрезерного барабана

м/с

Отсюда частота вращения барабана

мин^-1.

Ответ: R=0,225 м; λ=4,71; с=0,009 м; υ=1,5 м/с; z=3.

Упражнения

1.71. Для кустарниково-болотной фрезы определить кинематический показатель режима работы λ, подачу на нож x_z и высоту гребней дна борозда с при следующих данных: а_max=0,2 м; D=640 мм; z=4; υ_м=5,4…5,6 км/ч; n=290 мин^-1.

1.72. Определить скорость, с которой должна двигаться фреза, обеспечивающая подачу на нож фрезы x_z=0,05 м, если на каждом диске барабана установлено z ножей и угловая скорость вращения барабана ω.

Варианты	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
z, шт	3	4	6	8	3	4	6	8	3	4
ω, рад/с	4	5	6	4	5	6	4	5	2	3

1.73. Определить подачу x_z на нож пропашной фрезы, построить траекторию абсолютного движения последовательно работающих друг за другом ножей. Определить расчетную толщину δ стружки, снимаемой ножом, при следующих условиях: диаметр барабана D, частота вращения его n, число ножей на секции z (с левым и правым загибом соответственно z/2), глубина обработки почвы а, скорость перемещения машины υ_м. Указание: для определения толщины стружки δ использовать формулу (4.46).

Варианты	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
D, мм	350	360	370	380	340	350	360	370	380	390
n, мин-1	200	210	220	230	240	250	240	230	220	210
z, шт	6	8	6	8	6	8	6	8	6	8
a, м	0,1	0,12	0,14	0,1	0,12	0,14	0,1	0,12	0,14	0,12
υм, м/с	1,0	1,1	1,2	1,3	1,4	1,5	1,5	1,4	1,3	1,2

1.74. Определить частоту вращения n [мин^-1] фрезерного барабана диаметром D при скорости перемещения машины υ_м и глубине обработки почвы а. В момент входа ножа в почву абсолютная скорость его направлена вертикально вниз. Решение сопроводить расчетной схемой.

Варианты	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
D, мм	350	360	370	380	340	350	360	370	380	390
υм, м/с	1,0	1,1	1,2	1,3	1,4	1,5	14,6	1,0	1,1	1,2
а, м	0,10	0,12	0,14	0,10	0,12	0,14	0,10	0,12	0,14	0,10

1.75. Определить наклон касательной к абсолютной траектории ножа в любой точке. Решение сопроводить расчетной схемой. Указание: использовать формулу (2) примера 45.

1.76. Доказать, когда траектории соседних ножей, расположенных в одной плоскости не пересекаются, а касаются одна другой.