Трубилин Е.И., Абликов В.А. Машины для уборки сельскохозяйственных культур ?конструкции, теория и расчет)

Подождите немного. Документ загружается.

В другом случае, когда срезающее устройство

встречает в начале резания прямостоящий стебель

(положение 2), последний в процессе срезания на-

клоняется в положение 3. При этом происходит

уменьшение высоты стебля по вертикали на величи-

ну Δh' и на все связанные элементы (сегмент, сте-

бель и почва) действуют силы обратного направле-

ния.

Рисунок 1.28 К освобождению параметров жаток

Для определения величины Δh в качестве приме-

ра воспользуемся рисунком 1.26, полагая, что АА

путь комбайна, на протяжении которого перерезает-

ся стебель. Из ΔОАА

hShh



или, подставляя в эту формулу значения S

, получим:

Vhh



















cos



Подставим численное значение S

= 41,5 мм,

h = 100 мм:

91005.41100

h

Во втором случае, т.е. при уменьшении высоты

стебля по вертикали, Δh’ имеет такую же величину,

но с обратным знаком.

Для работы срезающего устройства имеет важное

значение деформация сегмента (изгиб) под влиянием

вертикальных сил, возникающих при рассмотренных

нами явлениях, в первом случае, когда стебель пере-

мещается из положения 1 в положение 2, на сегмент

действует сила P

, направленная вверх. Во втором

случае при перемещении стебля из положения 2 в

положение 3 на сегмент действует сила Р

, направ-

ленная вниз.

При экспериментальных исследованиях этих сил

было установлено, что они лежат в пределах: P

=60-

70 кг - сила вдавливания стебля в почву, Р

= 90-100

кг - сила выдергивания стебля из почвы.

В работе сегмент находится под непрерывным

воздействием усилий, меняющих направление и ве-

личину в вертикальной плоскости. Вследствие этого

основным видом опасных деформаций сегментов

при скашивании толстостебельных культур является

их изгиб.

Помимо рассмотренных сил, действующих в вер-

тикальной плоскости, на сегмент действуют силы в

горизонтальной плоскости. Это силы реакции среза

(рис. 1.27). Реакцию Q от перерезаемого стебля

можно разложить на составляющие:

нормальную к лезвию сегмента, Q

- вдоль

лезвия.

Сила Q

зависит от угла α и вызывает в процессе

резания скольжение стебля по лезвию, что снижает

усилие резания. С увеличением угла α Q

увеличи-

вается, т.к. Q

= Q sinα, следовательно, будет умень-

шаться энергоемкость процесса резания, что особен-

но важно при резании толстостебельных культур.

Однако сила Q

направлена наружу из режущей па-

ры, т.е. при определенном ее значении стебель нач-

нет выскальзывать из раствора режущей пары.

Обычно считают, что пределом увеличения угла α

является угол, при котором общий угол между кром-

кой сегмента и вкладыша (угол защемления) окажет-

ся равным сумме углов трения стебля об эти кромки:

ψ=α+β=φ

+φ

(1.30)

при ψ<φ

стебель удерживается в растворе

«сегмент-вкладыш»;

при ψ>φ

+φ

стебель выскальзывает.

Однако нужно иметь в виду, что специфичным

для срезания толстых стеблей является возникнове-

ние значительных сил, удерживающих стебли в рас-

творе режущей пары. Эти силы возникают вследст-

вие сопротивления стеблей продольному изгибу, вы-

званному фронтальным движением жатки Величина

же силы сопротивления отгибу зависит от диаметра

и влажности стебля и состояния почвы.

Учитывая это, сопротивление в срезающих уст-

ройствах для толстостебельных культур принимают

углы защемления несколько больше (на 10-15 %),

чем в аппаратах зерновых жаток. В результате за

счет скольжения улучшаются условия резания.

Критический угол защемления, т.е. угол, выше

которого снижает работоспособность режущей пары,

в значительной степени зависит от состояния режу-

щих кромок. Достаточно сказать, что в зависимости

от остроты лезвий критический угол защемления из-

меняется в пределах 20-80°.

Обоснование параметров режущей пары ручь-

евых жаток комбайнов

Расчетным расстоянием между лезвиями проти-

ворежущих пластин является расстояние t

у основа-

ния сегмента (рис. 1.28), которое определяют исходя

из необходимости входа в него диаметра стебля.

В качестве расчетного диаметра принимают мак-

симальный диаметр d

max

стебля.

Из рисунка 1.28 следует:



cos

max

t 

(1.31)

где γ – угол наклона стебля.

Раствор противорежущей пластины t

. Если рас-

тения отклонены от линий рядка на величину

, то

захват стеблей будет обеспечен:

cos







(1.32)

Пример: d

max

50 мм, H = 100 мм, t

= 200 мм.

Пo формулам (1.32) и (1.31) получим:

Cos

y = 0,7;t

= 71 мм.

Практически t

= 70/90 мм.

Величина максимального поперечного отгиба

стебля диаметром d

min

ровна:

 

min21

dtt





(1.33)

где d

min

= 8 мм и q = 131,5 мм.

165

 qHl

, т.е. на 65 мм больше Н.

Это значительная высота, увеличивающая поте-

ри. Потому при возделывании толстостебельных

культур стремятся уменьшить разброс стеблей отно-

сительно линии рядка, а в конструкциях режущих

аппаратов не завышать значение t

Резание толстостебельных культур дисково-

роторным срезающим устройством

Опыт эксплуатации сегментных режущих аппа-

ратов на уборке толстостебельных культур свиде-

тельствует о несовершенстве конструкции и рабоче-

го органа. Недостатки конструкции сегментных ре-

жущих аппаратов достаточно освещены в литерату-

ре [3, 4, 7, 17, 22]. Следует только добавить, что при

уборке толстостебельных культур возникают допол-

нительные неравномерные нагрузки на сегменты

срезающих устройств, в результате плохое качество

среза стеблей, частые поломки сегментов, увеличе-

ние энергоемкости. Большие конструктивные недос-

татки срезающих устройств вызвали необходимость

создания дискового (ротационного) аппарата. Не-

смотря на некоторые недостатки (сложность привода

и др.), ротационные режущие аппараты в последнее

время находят все большее распространение.

Рассмотрим некоторые вопросы теории резания

дисковым аппаратом (рис. 1.29).

Величину и направление абсолютной скорости

любой точки лезвия диска можно определить графи-

чески, если задаться величиной





(1-34)

где U - окружная скорость диска, м/с;

- поступательная скорость машины, км/ч.

Мгновенный центр вращения π располагается на

осевой линии дисков OO

на расстоянии оπ=r





rVV

мм



т.к.





(1.35)

Следовательно,







Рисунок 1.29 К определению условия срезания

Чем больше λ, тем ближе к центру 0 располагает-

ся мгновенный центр π. Скорость точки А будет

равна:

·ω (1.36)

где r

- мгновенный радиус вращения.

Если принять масштаб скорости µ

=ω, то π-с, π-d,

π -е, π -f и т.д. будут изображать векторы скоростей

этих точек, но повернутые на 90

против вращения

диска.

Из рисунка 1.29 видно, что

max

= π·M', V

min

= π M

Величину скорости любой точки лезвия диска

можно подсчитать аналитически из треугольника

О·π·А:

,cos21cos2

222











rrrrr

Но





aа

.cos21





мaa

VrV

Из рисунка 1.29

,)cos(cossin





rrrVV 

.sincos





 rVV

Коэффициент поперечного перемещения ножа

равен:

sin

cos

sin

)cos(

























sin

cos











Следовательно, коэффициент τ зависит от поло-

жения точки на лезвии диска (угол δ) и величины λ.

Если λ =1 и δ = 0 или λ



arccos1  и

, то τ=0

Если λ>1 и τ>1, тогда τ

min





и δ=arccos



Таким образом, зная положение мгновенного

центра вращения π можно легко определить направ-

ление и величину абсолютной скорости любой точки

режущей кромки диска.

Если абсолютная скорость точки лезвия диска V

находится вне угла трения φ, между стеблем и дис-

ком, отложенного от нормали в этой точке, то в этой

точке лезвия будет скольжение материала и начнется

процесс резания. Если скорость V

находится в пре-

делах угла φ, то стебель будет сминаться без перере-

зания. Имея это в виду, можно сделать анализ любо-

го режущего диска на наличие процесса срезания

стеблей.

Срезание толстостебельных культур комби-

нированным дисково-сегментньим срезающим

устройством

Комбинированное срезающее устройство для

толстостебельных культур представляет собой диск

(или два) с укрепленными на нем сегментами. При

вращении диска лезвие сегмента встречает стебель

растения и на большой скорости перерезает его. Та-

кие аппараты предназначены для без опорного среза.

В настоящее время эти аппараты находят все боль-

шее распространение.

На рисунке 1.30 представлен комбинированный

диск режущего аппарата. Во время работы диск с

сегментами вращается в горизонтальной плоскости,

а машина перемещается поступательно слева напра-

во в направления оси X. Каждая точка лезвия сег-

мента при этом сложном движении описывает цик-

лоиду (трохоиду).

Рисунок 1.30 Схема работы дисково-сегментного сре-

зающего устройства

Принимая всю длину лезвия аа

за активный

элемент сегмента, получим площадку, ограниченную

двумя трохоидами 1 со срезанными растениями. Из

рисунка 1.30 видно, что соседний сегмент с лезвием

вв

; срежет растения на площадке, ограниченной

трохоидами 2.

Верхняя заштрихованная площадка, ограничен-

ная трохоидами обоих сегментов, определяет пло-