Библиографическое описание:

Косов П. А. Теоретическое исследование условия защемления стеблей зерновых культур при работе режущего аппарата, расположенного под углом относительно направления движения жатвенного агрегата // Молодой ученый. — 2010. — №12. Т.2. — С. 213-216.

Общеизвестно, что для чистого среза стеблей необходимо, чтобы они не скользили по лезвию к меньшему основанию сегмента в процессе подвода стеблей к противорежущей пластине [1].

Боковые стороны сегмента наклонены к оси его симметрии под углом α (рисунок 1). В процессе среза стеблей скорость абсолютного движения любой точки сегмента (VАБ) переменна как по численному значению, так и по направлению. В зависимости от ее направления угол защемления стебля в режущей паре (δ) между линией вектора скорости сегмента (VАБ) и линией режущей кромки сегмента (линия ma), может быть как меньше 90º (рисунок 1 а), так и больше 90º (рисунок 1 б) [1].

а                                                                      б

а, б – с возможным проскальзыванием стебля к нижнему или верхнему основанию сегмента соответственно

Рисунок 1. – Схема действия сил сегмента на стебель в процессе подвода к линии резания

Математически два этих условия можно записать в виде следующих неравенств [1]

δ = α + θ < 90º,

(1)

δ = α + θ > 90º,

(2)

где δ – угол защемления стебля в режущей паре, град.;

α – угол наклона режущей кромки сегмента к оси его симметрии, град.;

θ – угол между вектором скорости жатвенного агрегата (VЖ) и вектором абсолютной скорости сегмента (VАБ), град.

Если угол защемления стебля в режущей паре (δ) менее 90º (неравенство (1)), то вектор силы трения (Т) направлен к нижнему основанию сегмента, если же угол защемления стебля в режущей паре (δ) более 90º (неравенство (2)), то вектор силы трения (Т) направлен к верхнему основанию сегмента. В первом случае не наблюдается выскальзывание стеблей из раствора режущих кромок сегментов при срезе. Во втором случае будет наблюдаться выскальзывание стеблей из раствора режущих кромок сегментов.

Рисунок 2. – Схема определения условия защемления стебля между сегментами режущего аппарата, развернутого на угол β относительно направления движения жатвенного агрегата при движении сегмента справа налево

В конструкции прицепной жатки-накопителя с прямоугольной формой платформы [2] режущий аппарат расположен под углом β относительно направления движения жатвенного агрегата. Определим при таком расположении режущего аппарата условие защемления стебля в режущей паре.

В случае, когда сегмент ножа движется справа налево (рисунок 2) и вектор силы трения (Т), проведенный из конца вектора результирующей силы (Q) в конец вектора силы нормальной реакции (N), направлен к нижнему основанию сегмента, обеспечивается выполнение условия защемления стебля.

Математически условие защемления стебля в режущей паре, как видно из схемы, приведенной на рисунке 2, будет описано следующим неравенством

δ = α + β + θ < 90º,

(3)

где β – угол поворота режущего аппарата относительно направления движения жатвенного агрегата, град.

Из представленной на рисунке 2 схемы видно, что угол (θ) между вектором скорости жатвенного агрегата (VЖ) и вектором абсолютной скорости сегмента (VАБ) определиться по выражению

θ = arc tan (VX / (VЖ + VY)),

(4)

где VX и VY – проекция вектора относительной скорости сегмента (VC) на оси Х и Y (ось Y направлена параллельно вектору движения жатвенного агрегата, ось Х направлена перпендикулярно оси Y), как видно из схемы, представленной на рисунке 2, данные составляющие выражения (4) определятся по следующим формулам

VX = VC cos β,

(5)

VY = VC sin β,

(6)

где VC – вектор относительной скорости сегмента, м/с;

VЖ – вектор скорости движения жатвенного агрегата.

Анализируя выражения (4), (5) и (6) можно прийти к следующему выводу. Величина угла θ зависит от значения скорости движения жатвенного агрегата (VЖ), значения относительной скорости сегмента ножа (VC) и величины угла поворота режущего аппарата (β) прицепной жатки накопителя с прямоугольной формой платформы.

Угол наклона режущей кромки сегмента к оси его симметрии (α), исходя из схемы представленной на рисунке 2, можно определить по следующему выражению

α = arc tan (((B – b) / 2) / h′),

(7)

где B и b – ширина нижнего и верхнего оснований сегмента соответственно; м;

h′ – высота режущей части сегмента, м.

Из выражения (7) видно, что угол наклона режущей кромки сегмента к оси его симметрии (α) при постоянном значении высоты режущей части сегмента (h′) может изменяться в зависимости от значений величин нижнего и верхнего оснований сегмента (В и b).

После всех преобразований составляющих неравенства (3) с учетом выражений (4)…(7) условие защемления стеблей в режущей паре при движении сегмента справа налево можно представить в виде следующего неравенства

δ = arc tan (((B – b) / 2) / h′) + β +

+ arc tan (VC ∙ cos β / (VЖ + VC ∙ sin β)) < 90º.

(8)

Далее рассмотрим случай, когда сегмент ножа движется слева направо (рисунок 3) и вектор силы трения (Т), проведенный из конца вектора результирующей силы (Q) в конец вектора силы нормальной реакции (N), направлен к нижнему основанию сегмента, при этом обеспечивается выполнение условия защемления стебля.

Из схемы, приведенной на рисунке 3 видно, что математически условие защемления стебля в режущей паре будет описано следующим неравенством

δ = α – β + θ < 90º.

(9)

Угол α определится также по выражению (7)

При рассмотрении схемы, представленной на рисунке 3 видно, что угол (θ) между вектором скорости жатвенного агрегата (VЖ) и вектором абсолютной скорости сегмента (VАБ) определится из следующего выражения

θ = arc tan (VX / (VЖ – VY)).

(10)

Проекции вектора относительной скорости сегмента (VC) на оси Х (VX) и Y (VY) определяться также по выражениям (5) и (6).

После всех преобразований неравенства (9) с учетом выражений (5)…(7) и (10) угол δ, при котором обеспечивается защемление стеблей в режущей паре при движении сегмента слева направо, можно вычислить следующим образом:

δ = arc tan (((B –b) / 2) / h′) – β +

+ arc tan (VC ∙ cos β / (VЖ – VC ∙ sin β)) < 90º.

(11)

Аналитические зависимости выражений (8) и (11) свидетельствуют о том, что угол защемления стеблей в режущей паре (δ) режущего аппарата, зависит от конструктивных параметров сегмента: нижнего (В) и верхнего (b) оснований, высоты режущей части (h′), а также угла поворота режущего аппарата относительно направления движения жатвенного агрегата (β), относительной скорости движения сегмента (VC) и скорости движения жатвенного агрегата (VЖ).

 

Рисунок 3. – Схема определения условия защемления стебля между сегментами режущего аппарата, развернутого на угол β относительно направления движения жатвенного агрегата при движении сегмента слева направо

 

При работе режущего аппарата, расположенного под углом (β) относительно направления движения жатвенного агрегата на условие защемления стебля в значительной степени будет влиять именно этот угол. Влияние угла (β) расположения режущего аппарата относительно направления движения жатвенного агрегата велико, так как помимо того, что значение этого угла в чистом виде входит в неравенства (3) и (9) он также опосредовано является составляющим в выражениях (4) и (10) при определении значения угла (θ) между вектором скорости жатвенного агрегата (VЖ) и вектором абсолютной скорости сегмента (VАБ), так как входит в состав выражений (5) и (6) при определении проекций вектора относительной скорости сегмента (VC) на оси Х (VX) и Y (VY).

 

Литература:

1.    Кленин Н.И. Сельскохозяйственные и мелиоративные машины: Элементы теории рабочих процессов, расчет регулировочных параметров и режимов работы / Н.И. Кленин, В.А. Сакун. – М.: Колос, 1980. – 671 с.

2.    Валковая жатка. Патент Р.Ф. № 2242858 2003 г. Воцкий З.И., Пермяков А.Ф., Боровинских Н.П., Грохотов А.С.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle