Лабораторная работа N 2.3.31

Определение показателей работы мотовила

1. Цель и содержание работы.
2. Лабораторное оборудование.
3. Постановка задачи.
4. Порядок выполнения работы.
5. Содержание отчета.
6. Приложение.
   • Рис 1. Схема рабочего процесса мотовила.

1. Цель и содержание работы.

Целью лабораторной работы является определение экспериментальным путем и расчетом показателей работы мотовила. Для этого необходимо на лабораторной установке получить запись траектории точек планки мотовила, при заданной высоте установки режущего аппарата установить диапазон возможных изменений показателя режима работы мотовила, а так же определить число ударов K планки мотовила о стеблестой и показатели работы мотовила совместно с ножом. На основании полученных данных следует построить графики показателей работы мотовила в функции коэффициента режима работы мотовила. Составить вычислительный алгоритм и написать программу для расчета показателей работы мотовила на ЭВМ.

2. Лабораторное оборудование.

Для определения основных показателей работы мотовила используется лабораторная установка, представляющая макет мотовила, выполненная таким образом, что показатели не зависит от скорости перемещения вала мотовила.

Поступательное движение вала и вращение мотовила достигается за счет сменных звездочек переменного радиуса, установленных на валу мотовила.

Поступательная скорость вала мотовила равна:

где

_i - угловая скорость вращения звездочки, c^-1;

r_i - радиус звездочки.

Окружность скорость наружной точки планки мотовила равна:

где

R - радиус мотовила, м.

Таким образом, равен:

и при постоянном радиусе R зависит только от величины r_i звездочки, которая проводит в движение вал мотовила.

Для измерения необходимых параметров траекторий и звездочек используется линейка и штангенциркуль.

3. Постановка задачи.

При работе планка мотовила совершает сложное движение: переносное вместе с машиной со скоростью V_М и относительное с угловой скоростью (Рис. 1).

Координаты крайней точки планки мотовила в абсолютном движении записываются уравнениями циклоиды в виде:

где

H - высота установки вала мотовила над режущим аппаратом;

h - высота установки режущего аппарата.

Перемещение X_Z машины за время поворота мотовила на угол = 2 / Z между двумя соседними планками называется шагом мотовила:

где

T - время одного оборота мотовила;

z - число планок мотовила.

Число ударов K планкой мотовила по стеблям на 1 м пути движения машины определяется выражением

Правильная совместная работа мотовила и режущего аппарата обеспечивается при подводе планкой стеблей к ножу и установке вала мотовила по высоте так, чтобы планки не отклоняли стебли в сторону движения машины, а стебли не переваливались через планку.

Для этого необходимо выполнить следующие условия:

1. Планка мотовила будет подводить стебли к режущему аппарату, когда горизонтальная составляющая абсолютной скорости V_X планки будет направлена в сторону режущего аппарата, т.е. будет отрицательна V_X < 0 :
   

   откуда

   

   При

   > 1 - мотовило работоспособно, а при

   < 1 - мотовило неработоспособно, так как оно отклоняет стебли от режущего аппарата.

   Принимают = 1,3...2,1.

2. В момент входа планки в стеблестой надо иметь V_X = 0.

   Тогда

   

   где

   ₁ = t₁ - угол поворота планки мотовила в момент входа в стеблестой.

   При выполнении этого условия высота установочного вала мотовила под режущим аппаратом будет

   

   где

   l - высота стеблестоя.

3. Вал мотовила по высоте H относительно режущего аппарата устанавливают так, чтобы стебли не переваливались через планку и не перебрасывались через ветровой щит жатки
   

   где

   b_П - ширина планки мотовила,

   l_Ц - расстояние от центра тяжести растения до его вершины.

   При работе планки мотовила необходимо учитывать вынос вала мотовила по отношению к режущему аппарату.

Если вал мотовила установлен над линией резания, то в момент, когда планка придет в точку A₂ (Рис. 1), режущий аппарат будет находиться в точке C₂ и на полоске mn начнется срезание первого ряда стеблей nC₂A₂.

Срезание всех стеблей на полоске mn будет завершено в момент, когда линия резания переместиться в точку C₃. При этом стебель mA₁ займет положение mA₃ и радиус планки мотовила отклониться от вертикали на угол .

Из рисунка следует, что ширина полоски, отделяемая планкой от стеблестоя, определяется выражением:

где

₁ = arcsin (1/)

При перемещении машины на расстояние ₁ режущий аппарат срезает уплотненный пучок стеблей, растущий на полоске mn = X, а на расстоянии ₂ режущий аппарат работает вхолостую. На расстоянии ₃ до воздействия на стеблестой следующей планки происходит срезание стеблей без воздействия на них мотовила.

Степень полезности мотовила в совместной работе с режущим аппаратом оценивается следующими показателями:

• ₁ = ₁ / X_Z - коэффициент полезности мотовила;
• ₂ = ₂ / X_Z - коэффициент холостого хода режущего аппарата;
• ₃ = ₃ / X_Z - коэффициент пропусков мотовила.

Величины ₁, ₂ и ₃ определяются из следующих выражений:

где

При расположении оси O вала мотовила над линией ножа фаза полезной работы ₁ мотовила составляет от ₁ не более 30%.

Увеличение значения ₁ достигается за счет выноса оси мотовила за линию резания ножа.

При этом ширина полоски X' может быть определена из выражения:

где

l' - расстояние C₃E на (Рис. 1), т.е. вынос вала мотовила
l' = R sin

Коэффициент полезного действия мотовила равен

где

- коэффициент, зависящий от густоты стояния растений, высоты стеблестоя, глубины погружения планки в стеблестой и жесткости стеблей.
Принимают = 1,0...1,7

4. Порядок выполнения работы.

1. Построить траекторию абсолютного движения наружной точки планки мотовила при различных значениях .

Для этого на откидной щит лабораторной установки прикрепляют бумагу. Не вводя в зацепление рейку (Рис. 1), ставят мотовило с блоком шестерен в исходное положение, например, когда штанга перемещения мотовила полностью выдвинута.

Подняв щит с бумагой в вертикальное положение, поворачивают мотовила на один оборот, не допуская перемещения мотовила вдоль направляющих. Полученная окружность представляет собой траекторию относительного движения наружной точки планки мотовила.

Затем рейку вводят в зацепление с первой звездочкой, имеющей радиус r₁. Плавно перемещают штангу вдоль направляющих до тех пор пока мотовило не сделает полный оборот. При этом закрепленный на планке мотовила карандаш вычертит траекторию ее абсолютного движения.

Затем отводят щит в сторону и с помощью штанги ставят мотовило в исходное положение. После чего вводят рейку в зацепление со второй звездочкой радиуса r₂, и записывают траекторию абсолютного движения планки мотовила для нового значения .

В той же последовательности записываются траектории планки мотовила с другими звездочками блока.

2. Вычертить таблицу 2 опытных и расчетных данных.

3. Измерить радиусы звездочек и радиус мотовила. Результаты записываются в таблицу.

4. По траекториям абсолютного движения планки мотовила графически определить ширину полоски X, отделяемую планкой мотовила от стеблестоя при расположении вала мотовила над линией резания ножа, и максимальную величину погружения h_max планки в стеблестой.

5. По заданным параметрам высоты стеблестоя l и высоты среза h (таблица 2) и определенным параметрам мотовила на рисунке 1, рассчитать величины , X_Z, K, X', ₁, ₂, ₃, и промежуточные выражения. Результаты записать в таблицу 2.

6. На основании полученных траекторий абсолютного движения планки мотовила построить графики зависимостей X = f() и h_max = f().

7. На основании расчетных данных построить графики зависимостей K = f(), X' = f(), ₁ = f(), ₂ = f(), ₃ = f(), = f().

В таблице 1 исходных данных высота стеблестоя l и высота среза h даны в истинном размере, а радиус мотовила лабораторной установки уменьшен в 14 раз. Поэтому при определении показателей работы мотовила необходимо либо уменьшить исходные данные в 14 раз или увеличить в 14 раз параметры, измеряемые на траектории движения планки мотовила.

Показатели	Радиус звездочек ri
i = R / ri
X(графич.)
hmax (графич.)
XZ = 2R / iZ
K = 1 / XZ
H = l - h + R /
2 = Xрасч. - 1
3 = XZ - Xрасч.
1 = 1 / XZ
2 = 2 / XZ
3 = 3 / XZ
= ( X') / XZ

5. Содержание отчета.

По выполненной работе составляется отчет, содержащий:

5.1. Цель работы.

5.2. Записи траекторий движения планки мотовила.

5.3. Схему рабочего процесса мотовила, когда вал мотовила расположен над линией срезания стеблей.

5.4. Таблицы опытных данных (свой вариант) и расчетных данных.

5.5. Графики опытных данных (X, h_max) = f(X) и расчетных данных (K, X', ₁, ₂, ₃, ) = f(X).

5.6. Выводы.

5.7. Решить задачи:

1. Определить пределы установки вала мотовила по высоте, если убираемый стеблестой колеблется от l = 0,6 м до l = 1,4 м при высоте среза соответственно от h = 0,10 м до h = 0,18 м. Принять радиус мотовила R = 0,67 м и коэффициент = 1,9.
2. Определить ширину полосы стеблей, которые срезает нож при воздействии планки мотовила, если радиус мотовила R = 0,7 м, частота мотовила n = 40 мин^-1 и скорость движения машины V_м = 2,3 м/с.
3. Мотовило R = 0,7 м вращается с частотой n = 36 мин^-1. Вал мотовила установлен на высоте H = 136 см над режущим аппаратом, высота резания h = 16 см, скорость движения машины V_м = 1,7 м/с. Определить при какой высоте стеблестоя горизонтальная составляющая абсолютной скорости планки в момент ее входа в стеблестой будет равна нулю.
4. На какую величину измениться ₃ пропусков мотовила, если у шестипланчатого мотовила радиусом R = 0,57 м увеличить коэффициент c 1,6 до 2,1.

astets@karelia.ru
Создано 4 Октября 1997
Отредактировано 11 Марта 1999