Лабораторная работа N 2.3.32
Часть 2.

Расчет основных параметров режущего аппарата безопорного резания

• Цель работы.
• Краткие сведения из теории.
• Лабораторное оборудование.
• Порядок выполнения работы.
• Содержание отчета.
• Контрольные вопросы.
• Литература.
• Приложение.
  • Рис 1. Технологическая схема косилки КРН-2,1.
  • Рис 2. Схема технологического процесса косилки КПРН-3,0.
  • Рис 3. Характеристика режущего аппарата.
  • Рис 4. Траектория движения ножа одного ротора.

Цель работы.

Целью лабораторной работы является расчет основных параметров дискового режущего аппарата, построение траектории движения ножа.

Краткие сведения из теории.

Основной задачей при расчете ротационных косилок является определение минимальной скорости, необходимой для перерезания растительного материала.

При безподпорном срезе, кроме энергии, расходуемой непосредственно на разрушение материала стебля, энергия расходуется на его изгиб, трение стерни о нижнюю поверхность диска и на отбрасывание срезаемой части растений, поэтому энергоемкость ротационных косилок больше, чем косилок с возвратно-поступательным движением ножа.

Для кошения с наименьшими потерями скорость резания должна быть равна или больше верхней минимальной, значения которой для различных культур приведены ниже:

Культура	Клевер	Люцерна	Костер	Пшеница, овес
VP, м/с	13	15	24	32

Сила перерезания одного стебля определяется зависимостью:

P_C = f(V_P)

и выражается эмпирической формулой:

P_C = a + (b / V_P^C_min) (1)

где

a, b и с - коэффициенты, характеризующие физико-механические свойства материала.

Сопротивление и работа резания уменьшаются по мере увеличения скорости резания. Усилие на режущей фаске лезвия ножа складывается из двух составляющих: силы смятия, вызванной раздвиганием материала фасками лезвия, и усилия защемления в следствии изгиба стебля. На сопротивление резанию также влияет расположение фасок на режущей части ножа. Минимальная скорость резания при нижней заточке на 8-12% меньше, чем при верхней заточке лезвия.

При затуплении лезвия до 100-120 мкм удельная сила резания увеличивается на 12-18%.

Рассмотрим ротор режущего аппарата диаметром D = 2R с лезвиями высотой L. Так как рабочая скорость косилки меньше окружной скорости лезвий, то все точки ротора в абсолютном движении описывают циклоидальные траектории. Уравнения точек 1 и 2 лезвия в параметрической форме имеют вид:

Перекрытие режущих элементов в многороторных косилках. При работе многороторных косилок необходимо, чтобы траектория режущих элементов соседних роторов несколько перекрывали одна другую, во избежание пропуска несрезанных участков травы.

Формула для определения перекрытия:

где

q - показатель;

Z_n - число ножей на роторе.

Окружная скорость ротора. Вектор абсолютной скорости точек лезвия V_абс = R + V изменяется в процессе резания по направлению и по значению от наименьшего до наибольшего. Как было показано, для безподпорного среза растений необходимо чтобы значение V_абс превосходило значение V_min.

Приближенная формула для определения наименьшего значения окружной скорости при различном числе лезвий имеет вид:

где

- угол между соседними ножами, рад;

_min - угол при котором скорость резания минимальная, рад;

R - радиус ротора.

Лабораторное оборудование

Макет косилки КРН-2,1; ротор в сборе (от КРН-2,1); измерительный инструмент.

Программа выполнения работ.

1.Исходные данные (таблица 1).

2. Агротехнические требования:

• Сбор урожая следует проводить в оптимальные сроки. Злаковые травы собирают в период колошения.
• Скашивать необходимо без огрехов и пропусков, естественные травы на высоте 4...5 см, сеяные на высоте 5...7 см.
• Косилка должна обеспечивать заданную высоту среза, срезать стебли без разрыва, смятия и теребления, хорошо копировать рельеф местности, укладывать скошенную траву в покосы, чтобы она не попадала под колеса трактора.

3. Физико-механическая характеристика некоторого травостоя (таблица 2).

4. Технологическая схема машин и характеристики режущего аппарата (рис. 1, 2, 3).

5. Технологические характеристики машин.

6. Расчет

6.1. Снять размеры с образца ротора косилки КРН-2,1:

• радиус ротора до конца ножа R_k, мм;
• радиус ротора до отверстия соединения с ножом R_c, мм;
• длина лезвия ножа L_н^о, мм;
• ширина ножа h_н, мм.

Измеренные величины заносятся в таблицу 4:

Опытные				Расчетные
Rk	Rc	Lнo	hн	D	min	n	Lн	S	R1	Pc	Mсум	Nсум	Vmрасч

6.2. Диаметр ротора D = 2 R, м

D = B / K_P

6.3. Угол между соседними ножами , рад.

6.4. Угол при котором минимальная скорость резания у_min, рад.

6.5. Минимальная скорость угловая _min, рад/с

6.6. Частота вращения ротора n, об/мин

6.7. Длина лезвия ножа L_н, м

6.8. Показатель q

6.9. Суммарная рабочая длина лезвия L_p, м

L_p = K_p q D

6.10. Коэффициент максимального использования лезвия

6.11. Площадь скашиваемая лезвием за один оборот S, см²

6.12. Необходимое перекрытие ротора , м

6.13. Конструктивный радиус ротора R₁, м

6.14. Коэффициент использования зоны среза К_н

6.15. Удельная сила резания Р_с, кН

P_с = a + (b / Vp^с_min)

6.17. Суммарный момент, приведенный к ВОМ М_сум, Н.м

М_сум = К_р М n / n_вом

6.18. Мощность привода одного ротора N, кВт

6.19. Суммарная мощность привода N_сум, кВт

N_сум = К_р N

6.20. Расчетная скорость машины V_m^расч, м/с

7. Траектория движения ножа (рис. 4)

Для построения траектории движения точки лезвия ножа необходимо:

1. Построить окружность, радиус которой равен расстоянию от центра ротора до точки на ноже.
2. Разбить окружность на произвольное количество равных частей.
3. Определить величину подачи

   где

   D - расстояние от центра ротора до точки на ноже, и отложить от центра окружности. Разбить отрезок L на такое-же число частей.

4. Обозначить точки деления окружности по направлению вращения диска.
5. Отложить от первой точки окружности одно деление подачи, от второй точки - два деления подачи и т.д.
6. Соединить полученные точки плавной кривой. Чтобы построить траектории последующих оборотов диска, надо от найденных точек траектории отложить по направлению движения машины ее путь за, два и т.д. оборотов.
7. Расчет основных параметров ротационного режущего аппарата может быть выполнен на ПЭВМ с использованием программы "DISK", написанной на языке TURBO BASIC в диалоговом режиме с пользователем.
   Программа позволяет получить распечатку основных параметров ротационного режущего аппарата, построить траектории движения одного и двух ножей роторов.

Содержание отчета.

1. Технологическая схема косилки;
2. Таблица исходных данных;
3. расчет;
4. Таблица опытных и расчетных данных (табл. 4);
5. Траектория движения ножа;
6. Выводы.

Контрольные вопросы.

1. Какие факторы влияют на скорость резания?
2. Какие факторы влияют на силу резания?
3. Зачем нужно перекрытие роторов?
4. Какими основными параметрами характеризуется косилка?
5. Как построить траекторию движения ножа?

Литература.

Особов В.И., Васильев Г.К. "Сеноуборочные машины и комплексы"-М.: Машиностроение. 1983 г.

astets@karelia.ru
Создано 26 Августа 1997
Отредактировано 20 Октября 1997