Параметры и режимы работы режущего аппарата

1. Анализ процесса работы сегментно-пальцевого режущего аппарата

Цель работы: изучить кинематику движения режущих элементов и выявить зависимость показателей работы от основных параметров и режимов работы режущего аппарата.

Входные данные:

Число оборотов карданного вала , об/мин - 545

Передаточное число от карданного вала к валу кривошипа  - 0.54

Шаг сегмента , мм - 76.2

Шаг пальцев , мм - 76.2

Отношение хода ножа к шагу сегментов - 1.1

Ширина переднего основания сегментов , мм - 12

Ширина сегментов на линии опорных выступов , мм - 73

Скорость движения машины, м/сек  - 1.25

Рабочая высота сегментов (от линии опорных выступов) , мм - 54

Ширина пальцевой пластинки по опорных выступов , мм - 24

Ширина пальцевой пластинки на линии переднего основания сегмента , мм - 22

Высота среза , см - 15.

Определяем перемещение машины за один ход ножа:

 (м) (1.1)

где    - скорость передвижения машины, м/с;

 - частота вращения кривошипа, об/мин.

2. Строим траекторию движения характерных точек сегмента графическим методом, рисунок 1

Для этого строим прямоугольник с основанием ( - ход ножа, рассматриваем режущий аппарат нормального типа, в котором ) и высотой .

На основании, как на диаметре, строим полуокружность радиусом . Делим полуокружность и высоту прямоугольника на 8 равных частей. Проводим вертикальные и горизонтальные линии через получившиеся точки () соответственно. Точки пересечения этих линий () дадут нам точки абсолютной траектории любой точки сегмента. Соединяем точки () плавной кривой и получаем абсолютную траекторию движения любой точки сегмента. Эта траектория будет являться шаблоном для построения траектории движения нужных точек сегмента.

Рисунок 1 - Построение абсолютной траектории движения точек сегмента графическим способом.

3. Строим диаграмму движения активных лезвий режущего аппарата

Для этого вычерчиваем сегмент в трех положениях: - в крайнем правом (исходное положение); - через пол оборота кривошипа, т.е. на расстоянии  влево и на расстоянии  вперед от предыдущего положения; - через один оборот кривошипа на расстоянии  впереди первого положения.

Проведем оси симметрии двух пальцев 01-01 и 02-02 на расстоянии to один относительно другого. Оси симметрии основных пальцев совпадут с осями симметрии вычерченных сегментов

(). Параллельно осевым линиям 01-01, и 02-02 проведем траектории движения m-m передних и n-n задних точек лезвий пальцевых пластинок.

Нанесем с помощью шаблона траектории движения крайних точек активных лезвий сегментов А1- А'1, А2- А'2 и B2- B''2.

Найдем положение крайних точек активных лезвий сегментов в моменты схода (точки схода) с лезвий и моменты их набегания (точки набегания) на лезвия пальцевых пластинок. Эти положения определяются точками пересечения траекторий А1- А'1, А2- А'2 для передних и и B2- B''2 для задних точек активных лезвий сегментов с траекториями передних m-m и задних n-n точек активных лезвий пальцевых пластинок. Определим положение линии набегания (линии перерезания), которая служит геометрическим местом точек, в которых лезвие сегмента набегает на лезвие пальцевой пластинки и переезает стебли. Проведем линии 1- 1', 2-2' 3-3' 4-4' 5-5', показывающие направление отгиба стеблей пальцами. Эти линии должны быть направлены к осям 01-01, и 02-02 симметрии пальцев от точек 1, 2, 3, 4, 5, ... перпендикулярно к лезвиям пальцевых пластинок и отклонены по ходу машины на угол трения от перпендикуляра.

4. Определим площадь подачи F, с которой стебли срезаются за один ход ножа

Для этого выявим форму и расположение участков с которых стебли срезаются сегментом за один ход Например, сегмент при движении справа налево срежет на первом пальце все стебли, расположенные ниже линии 1'-1-2- 2', а при движении слева направо стебли будут срезаны на втором пальце ниже линии 3'-3-4-4'.

Таким образом, границы участка срезанных на каждом из пальцев стеблей определяются траекториями передних и задних точек активных лезвий сегментов, линиями отгиба стеблей пальцами и осевыми линиями пальцев.

При сходе с первого пальца сегмент захватывает стебли, отогнутые пальцем с участка

-2'-3' - 3-2, и отгибает их вместе со стеблями с участка 5-К-2-3-4-5 к линии перерезания 5-4 по перпендикуляру к лезвию А2В2. На этой же линии будут перерезаны стебли, отогнутые вторым пальцем с участка 5'-5- 4- 4'-5'. Стебли с этих двух участков будут распределяться вдоль линии перерезания 5- 4 более или менее равномерно. С участка 1' - 1-К- 5-5'- 1 стебли будут отклонены вторым пальцем влево, а пальцевым брусом вперед и в точке 5 будут срезаны пучком.

Площади, стебли с которых срезаются сегментом при движении слева направо, на рисунке заштрихованы. Направление линий штриховки со стрелками на концах условно показывает направление отгиба стеблей к линии перерезания. За ход ножа слева направо сегмент срезает стебли на втором пальце с площади. Графический метод:

 (1.2)

где    и  - площади, с которых стебли отгибаются к линии перерезания пальцем и сегментом;

 - площадь, с которой стебли срезаются пучком в начале линни перерезания - точке 5.

Аналитически площадь, с которой стебли срезаются сегментом за один ход ножа,

(м2) (1.3)

5. Определим максимально возможные поперечный q1 и продольный q2 отгибы по диаграмме движения и рассчитаем высоту стерни, соответствующую данном отгибам

Высота стерни после среза стеблей получивших наибольший поперечный отгиб

 (мм) (1.4)

Высота стерни после среза стеблей получивших наибольший продольный отгиб

 (мм) (1.5)

6. Определим скорость сегмента при срезании стеблей

График изменения скорости сегмента в зависимости от его перемещения представляет собой полуэллипс

Построим график изменения скорости для точки В2 в масштабе

 (1.6)

Расположим его в нижней части диаграммы на прямой, параллельной основанию сегмента. Проектируя на эту прямую точку В2 в начале и конце рабочего хода, получим отрезок, равный ходу сегмента s. На этом отрезке радиусом s/2 сроим полуокружность, которая представляет собой график изменения скорости в масштабе. Положение точки В2 в начале резания на втором пальце определяется точкой 5. Найдем положение точки В2 в конце резания. Если через точку 4 провести прямую, параллельную лезвию сегмента, тогда линия 4- В'2 будет соответствовать положению правого лезвия сегмента в конце резания на втором пальце. Проектируем на график изменения скорости сегмента точки 5 и В'2, соответствующие началу и концу резания. На диаграмме получаем отрезки lн и lк, пропорциональные скоростям резания в указанные моменты. Эти скорости равны:

В начале резания на втором пальце:

(м/с), (1.7)

В конце резания на втором пальце

(м/с) (1.8)

Анализ процесса работы мотовила

Цель работы: изучить взаимодействие планок со стеблевой массой, обосновать регулировки мотовила и определить показатели его работы.

Входные данные:

Число оборотов мотовила , об/мин - 35

Диаметр мотовила , мм- 1132

Число планок , шт - 5

Скорость машины , м/с - 1.50

Технологический процесс мотовила выполняется постердством планок или граблин в зависимости от состояния стеблестоя. Закономерности их движения идентичны.

Движение планок мотовила складывается из переносного и относительного движений. Переносное движение - это движение вместе с машиной со скоростью .

Относительное движение - вращение планок относительно оси мотовила по окружности со скоростью:

 (2.1)

где    - угловая скорость движения мотовила;

 - радиус мотовила.

Угловая скорость равна:

(рад/с) (2.2)

Тогда:

Строим траекторию движения планки.

Строим окружность радиусом  и делим ее на 16 равных частей. Полученные точки обозначаем номерами 0,1…16, центр окружности - О1.

Откладываем отрезок, равный перемещению  машины за оборот мотовила, делим его на такое же число равных частей и обозначаем номерами 1', 2', 3' и т. д. Значение s определяем по формуле:

(м) (2.3)

Из точек 1, 2, 3 и т. д. на окружности проводим горизонтальные прямые (линии, параллельные траектории движения оси мотовила), а из точек 1', 2' 3' и т.д. линии 1-1", 2-2" и т д., параллельные соответствующим положениям 01-1, 02-2, 03,-3 и т. д. радиуса мотовила.

Точки 1", 2", 3" и т.д. будут точками абсолютной траектории планки мотовила. Соединяя их плавной кривой, получаем траекторию абсолютного движения планки.

Замеряем наибольшую ширину петли MN = 2В = 155.44 и Hmax=156 и сравниваем их с расчетными результатами.

 (2.4)

где    - угол поворота планки.

Угол поворота планки при наибольшей ширины петли MN

 (2.5)

Тогда

(м) (2.6)

Определяем глубину h погружения планок в стебли

 (2.7)

где    l - длина срезанной части стебля, м

(м)

Находим максимально допустимый вынос мотовила аmах (определяется графически). Для этого проводим следующие построения:

от нижней точки петли откладываем размер h и находим точку К, определяющую положение верхушек стеблей;

от точки К перпендикулярно линии движения оси мотовила откладываем длину стебля L и отмечаем точку 02. В данной точке стебель считается закрепленным в почве. Длину стебля принимаем

(мм)

где    100 мм - высота стерни;

Находим точку т, которая определяет момент выскальзывания стеблей из-под планки. Ввиду значительной сложности определения этой точки (с учетом изгиба стеблей) процесс наклона стеблей планкой упрощают и принимают, что стебли закреплены в почве шарнирно. Описав дугу из точки 02 радиусом, равным L находим положение точки т;

из точки т радиусом, равным радиусу r мотовила, делаем засечку на линии движения его оси и определяем точку 03. Она показывает положение оси мотовила в момент, когда планка находится в точке т;

Следует учесть, что в действительности стебли закреплены в почве жестко и при воздействии на них планок мотовила изгибаются. Поэтому, чтобы устранить возможность выскальзывания стеблей, принимают, что в момент, когда планка находится в точке т, то режущий аппарат должен располагаться в точке n2. Вынос мотовила замеряем по горизонтали между его осью (точка 03) и режущим аппаратом (точка n2). Этот вынос считают максимальным, так как увеличение его приведет к выскальзыванию стеблей из-под планки мотовила.

Ширину участка b стеблей, срезаемых режущим аппаратом под действием планки мотовила, рассчитываем по формуле

режущий мотовило аппарат движение

 (2.9)

где    а - допустимый вынос мотовила (расстояние между осью мотовила и режущим аппаратом по горизонтали), а=-0.192. и сравниваем ее с результатом графического построения. Графически участок b находим следующим образом:

на линии движения оси мотовила от центра 01 откладывают отрезок 01-С1, равный а, - выносу мотовила с учетом знака;

проектируем точку С1, на окружность и отмечаем точку С2. Когда мотовило вращается, а машина стоит, точка С2 показывает положение планки на траектории относительного движения в момент, когда планка оказывается расположенной на одной вертикали с ножом;

проектируем точку С2 траекторию абсолютного движения и отмечаем точку С, которая показывает положение планки на траектории абсолютного движения, когда планка и нож оказываются на одной вертикали при движении машины

Ширина b - расстояние по горизонтали от вертикали О2К до точки С.

Для выявления движения планки и ножа от момента вхождения планки в стебли до их срезания определяем положение режущего аппарата в момент погружения планки в стебли. Для этого из точки К радиусом r мотовила выполняют засечку и определяем центр мотовила О4. Отложив вынос а и спроектировав полученную точку на линию движения ножа, находим искомое положение n1 режущего аппарата. Планка мотовила и режущий аппарат движутся следующим образом: перемещаясь из точки К в точку С, планка захватывает стебли на участке b. В течение этого же времени режущий аппарат пройдет путь n1-n3 и окажется на одной вертикали с точкой С. За период перемещения планки из точки С в точку т режущий аппарат пройдет участок n2-n3=b. Следовательно, на участке траектории С-т планка будет поддерживать стебли с участка b.

Определим степень воздействия мотовила по формуле

 (2.10)

Изучение процесса перемещения вороха на клавишном соломотрясе

Входные данные:

Число оборотов коленчатого вала в 1 мин, n - 196

Угол наклона поверхности клавишей к горизонту, ° - 18

Радиус колена вала r, мм - 50.

. Определим показатель кинематического режима соломотряса k по формуле (3.2).

Вычислим:

(1/сек) (3.1)

 (3.2)

Вычислим угол поворота  коленчатых валов относительно оси Х, при котором частица вороха, лежащая в точке М, отрывается от поверхности клавиши:

 (3.3)

Подсчитаем координаты точек траектории полета частицы вороха по формулам (3.4) и (3.5) и ординаты Y, и Y2 рабочих поверхностей I и II клавиш по формулам (3.6) и (3.7) и занесем их в таблицу 3.1.

 (3.4)

 (3.5)

 (3.6)

 (3.7)

Построим траекторию движения любой точки клавиши соломотряса. Она будет представлять окружность радиусом r с центром в точке О. Через точку О проведем горизонталь и под углом  к ней рабочие поверхности двух смежных клавишей MN в исходном состоянии. Примем, что точка М определяет исходное положение для первого клавиша, а точка N для второго клавиша. Построим оси координат с началом в точке О. При этом ось X совпадает с исходным положением клавиш - линией MN. Под углом  к оси X будет находиться точка К - показывающая положение первого клавиша в момент отрыва пороха от его поверхности.

На продолжении горизонтали построим оси координат. На этих осях координат по данным таблицы 3.1 построим кривые  и , определяющие расстояние рабочих поверхностей первого и второго клавиша от оси Х. В этих же координатах  построим также траекторию полета частиц вороха, вычисленную по формуле (3.5).

Найдем точки пересечения I и II этих кривых. Эти точки спроектируем па ось Х и найдем искомые значения углов  и

Откладываем от оси Х угол и находим точку Е, показывающую положение первых клавишей в момент подхватывания крупного вороха вторыми клавишами в точке С. Положение кривошипа вторых клавишей в этот момент определяется точкой А, смещенной на 180° по дуге окружности.

Замеряем перемещение крупного вороха по направлению к выходу из молотилки за одно подбрасывание -  

 мм

Откладываем угол  для первых клавишей и находим точку В, определяющую положение их кривошипа в момент встречи с мелким ворохом и точке Д.

Перемещение мелкого вороха за одно подбрасывание по отношению к рабочей поверхности клавиши, подбросившей этот ворох, обозначаем

 мм

Таблица 3.1 - Данные расчетов