Определение скорости резания стеблей

Сопоставление выражений 2 и 5; 3 и 6; 4 и 7, показывает, что скорость движения ножа в любой точке, в пределах хода S, может быть определена как произведение текущей координаты у и постоянной величины w (w_н), т. е. U_н = yw или U_н = уw_н. Следовательно, дуга окружности радиуса r, либо lsin , либо (r₁ + r₂), является графиком изменения скорости относительного движения ножа как функции его перемещения (U_н = f(x)). Масштаб графика m_u = w (m_u = w_н).

С учетом этой зависимости, определение скорости резания становится простой графоаналитической задачей. Для ее решения необходимо начертить в масштабе 1:1 контуры сегмента (рис. 3) и противорежущих пластин, причем сегмент должен находиться в одном из двух крайних положений (левом или правом).

Для Р. А. нормального резания с одинарным и некратным ходом ножа достаточно изобразить контуры двух противорежущих пластин (рис. 3 а, 3 г), а для аппаратов нормального резания с двойным пробегом ножа (2t = 2t₀ = S – рис. 3 б) и низкого резания (t = 2t₀ = S – рис. 3 в) – контуры трех пластин.

Из точки А (начало лезвия сегмента) проведем оси координат (ХАУ) и отложим вдоль оси абсцисс величину хода ножа S = 2r, либо S = 2lsin , либо S = 2(r₁ + r₂). Из центра этого отрезка проводим дугу окружности радиуса r – график U_н = f(х), [либо окружности радиусов lsin или (r₁ + r₂)].

Поскольку сегмент срезает стебли только на кромке противорежущей пластины, начало резания наступает тогда, когда точка А лезвия переместится в положение А₁ (достигнет кромки противорежущей пластины), а все лезвие в положение А₁В₁. Скорость любой точки ножа в этот момент, в том числе и точки А, которой лезвие начинает срез стеблей, и есть скорость начала резания.

Ее величина равна произведению ординаты у₁ = А₁К₁ в метрах, восстановленной из точки А₁ до пересечения с кривой графика U_н = f(х) – дугой окружности соответствующего радиуса, и масштабного коэффициента m_u = w, т. е.

U_н1 = у₁w, м/с. (8)

При ограничении рабочей высоты лезвия hр начало резания наступит когда точка лезвия достигнет кромки противорежущей пластины. Проведя через точку пересечения лезвия (т. ) и кромки противорежущей пластинки линию, параллельную АВ найдем положение лезвия А₁В₁ в момент начала резания, ординату у₁ = А₁К₁ и скорость начала резания U_н1 = у₁w (U_н1 = у₁w_н).

Значение угловой скорости w определяют по соотношению

, где n – частота вращения кривошипного вала, мин^-1.

Или , где n – число двойных ходов ножа, мин^-1

Лезвие сегмента при дальнейшем движении будет срезать стебли другими участками (точками) своей длины вплоть до крайней точки В. Поскольку скорость движения ножа меняется от 0 в начале хода до максимального значения (U_{н мах} = rw) в середине и снова до 0 в конце хода, скорости резания будут непрерывно меняться от найденной начальной U_н1 до конечной U_н2. Момент окончания резания наступит тогда, когда точка В лезвия сегмента достигнет кромки противорежущей пластины (точка В₂), а само лезвие расположится по линии В₂А₂. Скорость движения сегмента в данный момент – скорость конца резания – определим по графику U_н2 = y₂w (y₂ = А₂К₂), (или U_н2 = y₂w_н).

Рис. 3. К определению скоростей резания:

а) t = t₀ = S; б) 2t = 2t₀ = S; в) t = 2t₀ = S; г) ″n″t = ″n″t₀ = S.

Из графика видно, что лезвие сегмента срезает растения только на участке А₁А₂ своего хода. Этот участок хода является рабочим и обозначается х_р.

До него и после нож совершает холостой ход.

У Р. А. нормального резания с двойным пробегом ножа (2t = 2t₀ = S – рис.3б) лезвие сегмента за один ход срезает растения у двух пальцев (1 и 2). По аналогии с рассмотренным выше, начало резания у первого пальца соответствует положению лезвия А₁В₁, а конец резания – А₂В₂. Скорость резания у первого пальца будет изменяться от U_н1 = y₁w до U_н2 = y₂w. Момент начала резания у второго пальца будет соответствовать положению лезвия А₃В₃ и конца резания – А₄В₄. Скорость резания у второго пальца будет изменяться от U_н3 = y₃w в начале до U_н4 = y₄w в конце резания. Из всего хода S нож совершает полезную работу на участках х_р1 у первого и х_р2 у второго пальцев, причем х_р1 = х_р2.

Особенности соотношения параметров Р. А. низкого резания (t = 2t₀ = S – рис. 3в) обусловливают отсутствие участка холостого хода сегмента х_н1 до начала резания стеблей у первого пальца, так как в крайних положениях сегмента часть его лезвия перекрывается противорежущей пластиной. Следовательно, участок лезвия вблизи точки А будет подходить к кромке противорежущей пластины первого пальца со скоростью U_н, близкой к нулю (начало хода ножа). Попадание стеблей на эту часть режущей пары будет приводить к повышенным силовым нагрузкам на элементы режущей пары и забиванию режущего аппарата.

Для исключения возможности резания стеблей участком лезвия около точки А со скоростями ножа U_н, близкими к нулю, и тем самым предотвращения технологических и технических отказов в Р. А. низкого резания на стадии проектирования (разработки конструкции) предусматривают специальные конструктивные элементы, ограничивающие длину рабочей части лезвия участком А′В. Положение точки А′ по длине лезвия АВ устанавливают из условия

U_н1 0,5 м/с. При такой скорости начала резания стеблей лезвием у первого пальца ордината у₁ на графике скоростей может быть определена по выражению

y₁ , м.

Положение лезвия А₁В₁, соответствующее моменту начала резания у первого пальца, найдем следующим построением. Отложим вдоль оси У от оси Х ординату у₁ и проведем из полученной точки прямую, параллельную оси абсцисс, до пересечения с восходящим участком кривой графика U_нА = f(х) в точке К₁. Опустим из точки К₁ перпендикуляр К₁А₁ на ось абсцисс. Проведем из полученной точки А₁ линию, параллельную лезвию АВ, и отложим на ней отрезок А₁В₁, равный длине лезвия. Это и будет искомое положение лезвия, а точка А′ пересечения линии А₁В₁ и кромки противорежущей пластины будет началом рабочего участка лезвия. Следовательно, конструктивные элементы, ограничивающие минимальную скорость начала резания U_н1 и длину рабочего участка лезвий сегментов, располагаются на расстоянии l₀ от оси абсцисс (основания противорежущей пластины), а рабочая высота сегмента будет равна h_p = h₀ – l₀.

Моменту конца резания у первого пальца будет соответствовать положение лезвия А₂В₂. Скорость конца резания у первого пальца U_н2 = у₂·w.

Резание стеблей у второго пальца начинается в момент, когда точка А′ достигнет кромки второй противорежущей пластины и лезвие займет положение А₃В₃, а закончится при достижении точкой В положения В₄ (положение лезвия А₄В₄). Скорости резания стеблей у второго пальца будут изменяться от U_н3 = y₃ в начале до U_н4 = у₄·w в конце резания.

Из графиков видно, что скорости резания стеблей лезвиями сегментов зависят не только от основных конструктивных (t, t₀, S) и кинематических параметров (U_н), но и от взаиморасположения сегментов и пальцев в крайних положениях ножа. Полученные скорости резания для всех типов Р. А. соответствуют совпадению в крайних положениях осей сегментов с осями пальцев после тщательного выполнения одной из основных регулировок – центрирование ножа или установки одинакового перебега (+Dх) ножа в обоих крайних положениях для аппаратов ″n″t = ″n″t₀ = S. На практике эту регулировку выполняют с большой погрешностью или не выполняют вовсе и оси сегментов в крайних положениях не совпадают (рис. 4) с осями пальцев на величину ±Dх (+Dх – перебег влево от оси пальца; –Dх – недобег до оси пальца), у Р. А. ″n″t = ″n″t₀ = S величины перебега сегмента различны у правого и левого пальцев.

Рис. 4. Варианты расположения осей сегментов и пальцев в крайнем левом положении ножа а – совпадение осей; б – перебег (+Dх) влево от оси пальцев; в – недобег (–Dх) до оси пальцев.

Величина перебега увеличивает, а недобега уменьшает холостой ход х_н до начала резания и соответственно увеличивает (+Dх) и уменьшает (–Dх) скорость начала резания у первого пальца.

С другой стороны, перебег (+Dх) приводит к уменьшению, а недобег (–Dх) к увеличению холостого хода после окончания резания.

Следовательно, скорость конца резания у Р. А. t = t₀ = S и скорость резания у вторых пальцев Р. А. 2t = 2t₀ = S и t = 2t₀ = S снижаются при +Dх и возрастают при –Dх. Особенно велико влияние перебега или недобега на изменение скоростей резания и надежность технологического процесса у Р. А. низкого резания.

1.3. Построение траектории абсолютного движения точки А лезвия сегмента

При работе Р. А. любая точка ножа и в том числе точка А лезвия сегмента совершает сложное движение: относительное возвратно-поступательное по закону х = r∙(1 – cos t), х = lsinα∙(1– cos t), либо х = (r₁ + r₂)∙(1– cos _нt) и переносное поступательное прямолинейное равномерное вместе с машиной с законом у = υt.

Траекторию абсолютного движения проще всего получить графическим суммированием перемещений в двух названных движениях (рис.5).

Для этого необходимо в масштабе 1:1 начертить контур сегмента и нанести оси координат с началом в точке А (начало лезвия). Относительное движение осуществляется вдоль оси абсцисс, а переносное – со скоростью поступательного движения машины v вдоль оси ординат. Отложим на оси абсцисс величину хода ножа S = 2r либо S = 2lsinα либо S = (r₁ + r₂). За время перемещения ножа из крайнего (точка А) левого положения в правое (точка А_к) в относительном движении каждая его точка переместится вместе с машиной в переносном движении (вдоль оси ординат) на величину L, называемую подачей режущего аппарата.