АНАЛИЗ РАБОТЫ РЕЖУЩЕГО АППАРАТА
Цель анализа – изучить процесс резания стеблей режущими аппаратами с различными типами механизмов привода. Для этого необходимо:
а) установить закономерности изменения скорости перемещения сегмента режущего аппарата;
б) определить рабочие скорости резания хлебной массы лезвием сегмента и сравнить с допустимой;
в) построить графики траекторий перемещения сегментов режущих аппаратов и графики пробега активной части лезвия;
г) построить диаграммы высоты стерни для стеблей, расположенных:
− по линии m – m −у кромки противорежущей пластины пальца (рисунок 6.4);
− по линии m1– m1, смещенной относительно этой кромки на некоторое расстояние (рисунок 6.5).
Современные зерноуборочные комбайны снабжены однопробежными режущими аппаратами нормального резания с одинарным ходом ножа, у которых шаг сегментов t и шаг пальцев tо равны между собой, т. е. t = to = 76,2 мм. При этом ход S ножа равен
S = k t = k t0, (6.1)
где k = 1 – для комбайнов типа СК-5А «НИВА»;
k = 1,115 – для комбайнов КЗС-7 и «ЛИДА-1300»;
k = 1,155 – для комбайнов «ДОН-1200» и «ДОН-1500».
Параметры сегментов и противорежущей части (пластины) пальца режущего аппарата приведены в таблице 6.1.
Для комбайнов «ДОН» активная кромка лезвия сегмента
h = b − (f + m), (6.2)
где m – неактивная часть кромки лезвия сегмента.
Таблица 6.1 − Размерные характеристики сегментов и противорежущей
части (пластины) пальца режущего аппарата
Марка комбайна | Размеры, мм | ||||||||
t | l | b | f | b2 | b1 | h | S | m | |
СК-5М | |||||||||
«ДОН-1500», «ДОН-1200» | |||||||||
КЗС-7, «ЛИДА-1300» |
а) б)
Рисунок 6.1 – Детали режущей пары:
а – сегмент; б – противорежущая пластина пальца
На комбайнах установлены различные по конструкции механизмы привода ножа:
− СК-5А «НИВА» – кривошипно-шатунный;
− «ДОН-1200» и «ДОН-1500» – механизм качающейся шайбы;
− КЗС-7 и «ЛИДА-1300»– механизм Шумахера.
Каждый из этих механизмов привода имеет отличительные особенности в закономерности скорости перемещения ножа.
Исходные данные:
− размеры сегмента и противорежущей пластины пальца;
− шаг сегментов t, шаг пальцев tо и ход S ножа;
− рабочая скорость машины Vм , м/c, определенная из условия обеспечения максимальной загрузки рабочих органов;
− частота вращения вала кривошипа nн, частота вращения или колебаний вала соответствующего механизма привода ножа (приложение В);
− закономерность изменения скорости движения ножа.
6.1 Режущий аппарат с использованием кривошипно-шатунного механизма (КШМ) привода (СК-5А «НИВА»).
Для этого типа привода ножа k = 1. Тогда:
−ход ножа
S = t = t0 = 76,2 мм. (6.3)
− скорость перемещения ножа
uн = ω √ r2 – x2 = ω y. (6.4)
6.1.1 Определение скорости начала и конца резания (рисунок 6.2).
Так как процесс резания происходит по принципу ножниц, то начало резания осуществится в момент встречи точки A лезвия АВ с противорежущей пластиной пальца в точке A1 (лезвие займет положение А1В1). При дальнейшем движении сегмента вправо режущая кромка, соприкасаясь с противорежущей пластиной пальца, будет защемлять растения и перерезать их. Резание закончится, когда точка B лезвия сегмента встретится с противорежущей пластиной пальца в точке B2, а лезвие сегмента АВ займет положение А2B2 .
Скорость начала и конца резания:
− в принятом масштабе на расстоянии S по оси x нанести оси симметрии пальцев и сегментов (рисунок 6.2);
− согласно данным, приведенным в таблице 6.2, нанести противорежущие пластины пальцев и сегменты режущего аппарата;
− обозначить режущие кромки AB и A3B3 сегментов;
Рисунок 6.2 –Определение скорости резания
для режущего аппарата с кривошипно-шатунным приводом
− обозначить положение точек А – начала координат xAy и 0 – центра полуокружности;
− радиусом r = S / 2 провести полуокружность;
− переместить режущую кромку AB в положение A1B1.
− из точки A1 восстановить перпендикуляр до пересечения с окружностью в точке k1;
− обозначить ординату yн и соответствующее ей перемещение xн – начало резания;
− переместить режущую кромку A1B1 в положение A2B2;
− из точки A2 восстановить перпендикуляр до пересечения с окружностью в точке k2;
− обозначить ординату yк и соответствующее ей перемещение xк – окончание резания;
− нанести перемещение xн ножа до начала резания, xк – в конце резания и xр – в течение процесса резания;
− замерить ординаты yн и yк, определить скорости начала и окончания резания
Vр н = ω yн и Vр к = ω yк. (6.5)
Сравнить полученные значения скорости резания Vр н и Vр к с допустимыми (Vр ≥ 1,5 м/с).
6.1.2 Построение траектории абсолютного движения точек ножа. Сегменты ножа режущего аппарата во время движения комбайна участвуют в двух видах движения – относительном по отношению к пальцам жатки и переносном вместе с комбайном.
Для построения:
− разделить полуокружность на части (не менее 6) и обозначить точки 1; 2; 3…6 (рисунок 6.3);
− определить величину перемещения машины за один ход ножа – подачу на нож
L = (π Vм) / ω = (30Vм) / n; (6.6)
Рисунок 6.3 – Построение траектории абсолютного движения точек сегмента режущего аппарата с кривошипно-шатунным приводом
− отложить на оси ординат A2z (по направлению движения комбайна)величину подачи L на нож и разделить ее на 6 частей (что и полуокружность), обозначив соответственно точки 1¢; 2'; 3'...6';
− провести из точек 1; 2; 3…6 на полуокружности вертикальные линии, а из точек 1¢; 2'; 3'...6' – горизонтальные до их взаимного пересечения в точках, которые и будут промежуточными точками траектории;
− соединить точки кривой, которая представляет собой траекторию перемещения точек активной части лезвия сегмента ножа (А–А1);
− соединить этой траекторией точки В и В1.
Траекторию использовать при построении графика пробега режущей кромки сегмента с кривошипно-шатунным приводом (рисунок 6.4).
6.1.3 Построение графика пробега активной части лезвия сегмента и диаграммы высоты стерни.
Для кривошипно-шатунного привода ножа шаг сегментов t , шаг пальцев tо и ход S ножа равны между собой – 76,2 мм (таблица 6.1). Величина перемещения L машины за один ход ножа определяется по формуле 6.5.
Вычертить график пробега активной части лезвия сегмента:
− на расстоянии S провести осевые линии перемещения двух соседних пальцев режущего аппарата и ширину противорежущей пластины;
− вычертить четыре (I, II, III, IV) положения сегмента на расстоянии L друг от друга;
− используя шаблон траектории абсолютного перемещения точексегмента (рисунок 6.3), соединить крайние точки соответствующих режущих кромок сегмента;
− определить графически величину угла θ (направление отгиба стеблей), для этого отложив по горизонтали πR, а по вертикали – L;
− отметить точки a, b, c, d, e пересечения траекторий с линией m – m;
− предполагая, что срезаются стебли, растущие по линии m – m, графически определить отгибы: поперечный – q2 и максимальный продольный – q3.
Рисунок 6.4 – Построение графика пробега активной части лезвия сегмента
и диаграммы высоты стерни для стеблей, растущих по линии m – m
Из графика пробега активной части лезвия сегмента следует, что стебли, которые расположены на отрезках ab и de срезаются режущей кромкой AB сегмента без отгиба у противорежущей пластины правого пальца при прямом ходе ножа (слева направо − соответственно из положения I в положение II и из III в IV). Стебли, расположенные на отрезке bc, отгибаются режущей кромкой CD сегмента при обратном ходе ножа (справа налево − из положения II в положение III) и срезаются с поперечным отгибом q2 у левого пальца.
Стебли, расположенные на отрезке cd, отгибаются пальцевым брусом вперед по ходу комбайна и срезаются в точке d с разным по величине продольным отгибом, максимальная величина которого равна q3. При каждом последующем ходе ножа картина изменения высоты стерни будет циклически повторяться.
Построение диаграммы высоты стерни (рисунок 6.4). Для этого:
− провести линию, соответствующую поверхности поля;
− из точек a, b, c, d и e провести линии до пересечения с поверхностью поля;
− на участках ab и de высота среза соответствует высоте установки режущего аппарата – h (срез осуществляется без отгиба – q = 0);
− для определения высоты стерни при срезе стеблей с отгибом, расположенных на участке bc, отложить величину поперечного отгиба q2 и определить высоту стерни;
− для определения величины отгиба на участке cd отложить величину продольного отгиба q3, разделив на несколько равных по величине частей, и определить высоту стерни с учетом переменной величины отгиба.
Стебли, растущие в треугольнике cdk, срезаются в точке d с разными отгибами при перемещении сегмента из положения III в положение IV.
Для определения величины отгиба стеблей, расположенных на линии m1 – m1 (рисунок 6.5), необходимо:
− на графике пробега активной части лезвия сегмента между режущими кромками левого и правого пальцев провести линию m1 – m1;
Рисунок 6.5 – Построение графика пробега активной части лезвия сегмента
и диаграммы высоты стерни для стеблей, растущих по линии m1 – m1
− обозначить точки a1, b1, c1, d1, e1 пересечения траекторий с линией m1 – m1;
− графически определить отгибы этих стеблей при срезе: поперечные – q21 и q22 и максимальный продольный – q3.
Стебли, которые растут на отрезках a1b1 и d1e1, отгибаются режущей кромкой AB сегмента и срезаются с поперечным отгибом q21 у противорежущей пластины правого пальца при прямом ходе ножа. Стебли с отрезка b1c1 отгибаются режущей кромкой CD сегмента при обратном ходе ножа и срезаются с поперечным отгибом q22 у левого пальца. Стебли с отрезка c1d1 срезаются в точке d с разным по величине продольным отгибом, максимальная величина которого равна q3.
6.1.4 Большинство стеблей срезаются с некоторым отгибом от вертикального положения. В результате высота стерни получается больше высоты установки режущего аппарата над поверхностью поля.
Потери возможны, если высота стерни больше или равна минимальной длине стеблестоя
Lmin ≤ lст max, (6.7)
где lст – высота стерни (определить из диаграммы (рисунки 6.4, 6.5) или аналитически по нижеприведенным выражениям);
Lmin – минимальная длина стеблестоя.
Высота стерни для второй и третьей (максимальное значение) зон отгиба
lст2 = √h2 + q22 и lст3 = √h2 + q32max , (6.8)
где h – высота установки режущего аппарата относительно поля;
q2 и q3 max – соответственно значение поперечного и максимального продольного отгиба стеблей (рисунки 6.4 или 6.5).
Сравнить полученные расчетные значения lст3 и lст3 с построением.
Предельная высота hпр установки режущего аппарата должна соответствовать условию: минимальная длина (lср min) срезанных стеблей должна быть больше или равна максимальной высоте стерни
lср min ≥ lст max. (6.8)
Предельно допустимый отгиб qпр (приняв lст = Lmin)
qпр= √L2min − h2. (6.9)
Сравнить полученный результат с величиной отгиба q2 и q3 max, сделать заключение об их соответствии и, при необходимости, дать предложения по выполнению необходимых условий для выполнения технологического процесса работы рабочих органов жатки.
6.2 Режущий аппарат с использованием в приводе механизма качающейся шайбы («ДОН-1200» и «ДОН-1500»).
В зерноуборочных комбайнах типа «ДОН» ход S ножа больше шага сегментов t и пальцев tо:
S = 1,155 t =1,155 t0 = 88 мм, (6.10)
где t = to = 76,2 мм.
Согласно [8] и [9], закон изменения скорости перемещения ножа с механизмом качающейся шайбы отличается от используемого в комбайне СК-5А «НИВА».
Для привода с механизмом качающейся шайбы
uн кш = μ ω r sinωt = μ ω √r2 − x2, (6.11)
где μ – параметр, учитывающий отличие в изменении скорости ножа с приводом через механизм качающейся шайбы от кривошипно-шатунного привода.
μ = (1 / cosα) [1 – (x2 / r2) sin2α]. (6.12)
6.2.1Определение скорости начала и конца резания(рисунок 6.6):
– на расстоянии t = to = 76,2 ммпровести осевые линии перемещения двух соседних пальцев режущего аппарата и отметить ширину противорежущей пластины;
− определить величину относительного смещения осей симметрии сегментов по отношению к осям симметрии пальцев
∆S = (S − t) / 2 = (88 − 76) / 2 = 6 мм;
− вычертить сегменты согласно рисунку 6.6;
Рисунок 6.6 – Определение скорости резания
для режущего аппарата с приводом качающейся шайбы
− обозначить режущие кромки AB и A3B3 сегментов;
− провести ось ординат 0y;
− по приведенным в таблице 6.2 результатам расчетов [по формулам (6.11) и (6.12) для S = 88 мм] отложить значения ординат yi = μiyi в зависимости от значений аргумента xi;
− соединить точки 1, 2, 3, …, 6 плавной кривой и 6–13;
− переместить режущую кромку АВ сегмента в положение А1В1 и из точки А1 провести ординату А1k1 = yн до пересечения с левой частью параболы.
− переместить режущую кромку А1В1 сегмента в положение А2В2 и из точки А2 провести ординату А2k2 = yк до пересечения с правой частью параболы;
− показать перемещение xн ножа до начала резания, xк – в конце резания и xр – в течение процесса резания;
− определить скорости начала и окончания резания
Vр н = ω yн и Vр к = ω yк.
Таблица 6.2 − Значения изменения скорости перемещения
ножа с приводом качающейся шайбы в зависимости от угла поворота качающей шайбы
i | μi | xi | yi | μiyi | μiω | μiωyi |
0,951 | 47.11 | |||||
π/12 | 0.713 | 42,5 | 11,4 | 47.44 | 0.54 | |
π/6 | 0,976 | 38,1 | 21,5 | 48.35 | 1.06 | |
π/4 | 1.001 | 31,1 | 31,1 | 31.1 | 49.60 | 1.54 |
π/3 | 1,026 | 38,1 | 39,1 | 50.84 | 1.94 | |
π/2.4 | 1.045 | 11,4 | 42,5 | 44.4 | 51.77 | 2.21 |
π/2 | 1,051 | 46,2 | 52.08 | 2.29 |
Ординаты yн и yк представляют собой скорость перемещения ножа в масштабе ω. Видом кривой изменения скорости резания с приводом качающейся шайбы является парабола, однако использовать ее для определения скоростей резания в зависимости от перемещения ножа неудобно. С целью повышения точности определения примем полуокружность радиуса r = S / 2 = 44 мм. Тогда ординаты yн и yк будут представлять собой скорость резания в масштабе μω;
– сравнить полученные значения скорости резания Vр н и Vр к с допустимыми (Vр ≥ 1,5 м/с).
6.2.2 Построение траектории абсолютного движения точек сегмента (рисунок 6.7).
Вычертить взаимное расположение сегментов и пальцев согласно рисунку 6.7. Затем:
− для удобства дальнейшего построения провести радиусом r = S / 2 полуокружность с центром в точке 0;
− разделить полуокружность на шесть частей и обозначить точки 1; 2; 3…6;
− определить величину перемещения машины за один ход ножа – подачу на нож по выражению 6.6;
Рисунок 6.7 – Построение траектории абсолютного движения сегмента режущего аппарата с приводом качающией шайбы
− из точки D провести ординату z, отложить на нейвеличину подачи L на нож и разделить на части, как и полуокружность, обозначив соответственно точки 1¢; 2'; 3'...6';
− провести из точек пересечения лучей-радиусов с параболой вертикальные линии, а из точек 1¢; 2'; 3'...6' – горизонтальные – до их взаимного пересечения в точках, которые и будут промежуточными точками траектории;
− соединить эти точки кривой А – А1, которая представляет собой траекторию абсолютного движения сегмента режущего аппарата с приводом качающейся шайбы, а также В и В1.
6.2.3 Построение графика пробега активной части лезвия сегмента и диаграммы высоты стерни.
Вычертить график пробега активной части лезвия сегмента для стеблей, растущих по линии m – m (рисунок 6.8) или m1 – m1 (рисунок 6.9) согласно методике, приведенной в п. 6.1.3.
Рисунок 6.8 – График пробега активной части лезвия сегмента
и диаграммы высоты стерни для стеблей, растущих по линии m – m
Рисунок 6.9 –Построение графика пробега активной части лезвия сегмента
и диаграммы высоты стерни для стеблей, растущих по линии m1 – m1
6.3 Режущий аппарат с использованием в приводе механизма Шумахера.
В зерноуборочных комбайнах КЗС-7 и «ЛИДА-1300» ход S ножа превышает шаг сегментов t и пальцев tо:
− ход ножа:
S = 1,115 t =1,115 t0 = 85 мм,
где t = to = 76,2 мм;
− скорость перемещения ножа
uн ш = (30 ω Vр) / π nш.
6.3.1 Определение скорости начала и конца резания(рисунок 6.10):
− на расстоянии t = to = 76,2 ммпровести осевые линии перемещения двух соседних пальцев режущего аппарата и отметить ширину противорежущей пластины;
− определить величину смещения осей симметрии сегментов относительно осей симметрии пальцев
∆S = (S − t) / 2 = (85 − 76) / 2 = 4,5 мм;
− провести оси симметрии сегментов) и вычертить сегменты согласно данным таблицы 6.1;
− обозначить режущие кромки AB и A3B3 сегментов;
− провести ось ординат Сy .
Рисунок 6.10 – Определение скоростей резания
для режущего аппарата с приводом Шумахера
Закономерность изменения скорости перемещения ножа с механизмом Шумахера отличается от закономерностей рассмотренных выше приводов. Изменение скорости перемещения ножа с механизмом Шумахера происходит по трапеции, скорость ножа в пределах среза стеблей по величине постоянна.
В связи с отсутствием информации по теории движения ножа с применением механизма Шумахера в первом приближении высоту (ординату yш) трапеции следует определять исходя из допустимой скорости резания ([Vр] = 1,5…3,0 м/c) для зерновых культур и с учетом частоты вращения ведущего вала механизма привода режущего аппарата для комбайнов КЗС-7 и «ЛИДА-1300»
yш = Vр / ωш.
Частота вращения ведущего вала механизма
ωш = (π nш) / 30,
где – частота вращения ведущего вала механизма (приложение В).
Высота трапеции с учетом скорости резания Vрш:
yш = (30 Vр) / π nш;
− отметить положение точек А – начала координат xAy и 0 – центра полуокружности;
− радиусом r = S/2 = 42,5 мм провести полуокружность с центром в точке 0;
− на высоте yш, провести горизонтальную линию до пересечения с полуокружностью в точках E и F;
− провести наклонные линии СЕ и DF.
В системе координат xCy ломаная линия CEFD представляет собой закономерность изменения скорости перемещения ножа;
− переместить режущую кромку АВ сегмента в положение А1В1 и из точки А1 провести ординату А1k1 = yн = yш;
− переместить режущую кромку А1В1 сегмента в положение А2В2 и из точки А2 провести ординату А2k2 = yк = yш;
− нанести перемещение xн ножа до начала резания, xк – в конце резания и xр – в течение процесса резания;
− замерить ординаты yн и yк, определить скорости начала и окончания резания
Vрн = ωш yн = ωш yш и Vрк = ωш yк = ωш yш.
6.3.2 Построение траектории абсолютного движения точек ножа (рисунок 6.11).
Вычертить положение сегментов и пальцев, как показано на рисунке 6.11, используя закономерность скорости резания (рисунок 6.10), построить траектории абсолютного движения точек режущего аппарата с приводом Шумахера.
Для этого:
− радиусом r = S / 2 провести полуокружность с центром в точке 0;
− разделить полуокружность на несколько равных частей (не менее 6) и обозначить точки 1; 2; 3…6;
− определить величину перемещения машины за один ход ножа по выражению (6.6);
− из точки D провести ординату z, отложить на нейвеличину подачи L на нож и разделить на шесть частей, как и полуокружность, обозначив соответственно точки 1¢; 2'; 3'...6';
Рисунок 6.11 – Траектория перемещения сегмента ножа
режущего аппарата с приводом Шумахера
− провести из точек пересечения лучей-радиусов с трапецией вертикальные линии, а из точек 1¢; 2'; 3'...6' – горизонтальные – до их взаимного пересечения в точках, которые и будут промежуточными точками траектории (рисунок 6.11);
− соединить эти точки кривой, которая представляет собой траекторию перемещения точек активной части лезвия сегмента ножа;
− соединить этой траекторией точки А и А1, а также В и В1.
6.3 Построение графика пробега активной части лезвия сегмента и диаграммы высоты стерни.
Для привода ножа с механизмом Шумахера исходными данными являются: шаг сегментов и пальцев – t = t0 = 76,2 мм; ход ножа – S = 85 мм; ∆S = 4,5 мм.
Вычертить график пробега активной части лезвия сегмента и диаграммы высоты стерни для стеблей, расположенных по линии m – m (рисунок 6.12) или m1 – m1 (рисунок 6.13), используя методику, приведенную в пункте 6.1.3.
Рисунок 6.12 – График пробега активной части лезвия сегмента
и диаграмма высоты стерни для стеблей, растущих по линии m – m
Рисунок 6.13 – График пробега активной части лезвия сегмента
и диаграмма высоты стерни для стеблей, растущих по линии m1 – m1
Дата добавления: 2017-02-13; просмотров: 3128;