В процессе резания стеблей образуется их отгиб – это перемещение центра тяжести плоскости среза стебля под действием режущих и противорежущих элементов. Величина отгиба имеет допустимый предел, за границей которого срез становится невозможным. В этом случае наблюдается разрыв или выдергивание большей части стеблей вместе с корневой системой из земли, причем неравномерность высоты стерни достигает недопустимых с агротехнической точки зрения размеров [1, 2].
Согласно исследованиям И. Ф. Василенко отгиб бывает двух видов – это диагональный (q) и продольный (l) [3].
Продольному отгибу (l) подвергаются стебли, отклоняемые ножевой полосой, прижимом или верхним основанием неподвижного сегмента в направлении движения машины. Диагональный отгиб (q) осуществляет лезвие или верхнее основание подвижного сегмента в направлении абсолютной траектории ножа.
Максимальная величина стерни при отгибах стеблей определится из следующих выражений [3]
|
НДMAX = (qMAX2 + hРА2)(1/2); |
(1) |
|
НПР = (lMAX2 + hРА2)(1/2), |
(2) |
где НДMAX и НПР – высота стерни после среза диагонально и продольно отогнутых стеблей, м;
qMAX и lMAX – максимальный диагональный и продольный отгиб стеблей соответственно, м;
hРА – высота установки режущего аппарата над поверхностью поля, м.
Общеизвестно, что в беспальцевом двухножевом однопробежном режущем аппарате с двумя активными ножами максимальный диагональный отгиб (qMAX) получают стебли, первоначально расположенные в точке С (рисунок 1) встречи верхних оснований встречно движущихся сегментов, а максимальный продольный отгиб (lMAX) получают стебли, первоначально расположенные в точке D встречи нижних оснований встречно движущихся сегментов[3]:
|
qMAX =CA = (hРА 2 + t 2 / 4)1/2, |
(3) |
|
lMAX = DE = А · hРА – h′, |
(4) |
где
|
А = [π + arc cos (1 – 2 · b / t) + arc cos (2 · B / t – 1)] / π, |
(5) |
h′ – высота сегмента, м;
В и b – ширина нижнего и верхнего оснований сегмента соответственно, м;
t – шаг расстановки сегментов ножа, м.
h – величина подачи режущего аппарата
Рисунок 1. – Схема пробега активных лезвий сегментов в беспальцевом двухножевом однопробежном режущем аппарате с двумя активными ножами, который расположен фронтально
При расположении двухножевого однопробежного режущего аппарата с двумя активными ножами под углом (β) относительно направления движения жатвенного агрегата, например, при его использовании в прицепной жатке-накопителе с прямоугольной формой платформы [4], возникает необходимость в рассмотрении процесса отгиба стеблей сегментами, с целью установления наличия влияния угла расположения режущего аппарата (β) на величину, как диагонального, так и продольного отгибов стеблей. В связи с этим, построим схему пространственного перемещения сегментов беспальцевого двухножевого однопробежного режущего аппарата с двумя активными ножами, расположенного под углом (β) относительно направления движения жатвенного агрегата (рисунок 2), опираясь на теоретическое изыскание по построению диаграммы движения сегмента ножа при расположении режущего аппарата под углом (β) относительно направления движения жатвенного агрегата [5].
Из схемы, представленной на рисунке 2 следует, что при процессе резания данным режущим аппаратом образуется диагональный отгиб стеблей (отрезок АС), аналогично случаю представленному на схеме рисунка 1, и еще один отгиб стеблей (отрезок DЕ рисунок 2), который на первый взгляд можно назвать диагональным. Однако если провести аналогию со схемой, представленной на рисунке 1, он должен называться продольным, но он направлен не вдоль направления движения жатвенного агрегата, а под углом к нему. Исходя из выше сказанного, данный вид отгиба (отрезок DE рисунок 2) условно назовем «эквивалентом» продольного отгиба стеблей (l′ ).
Как видно из рисунка 2, максимальная величина «эквивалента» продольного отгиба стеблей (l′MAX) составит
|
l′MAX = DE = (XDE 2 + YDE2) 1/2, |
(6) |
где ХDE – величина отрезка DE («эквивалента» продольного отгиба стеблей), спроецированного на ось Х, м;
YDE – величина отрезка DE («эквивалента» продольного отгиба стеблей), спроецированного на ось Y, м.
Величина отрезка DE, спроецированного на ось Х (ХDE), согласно рисунку 2, определится из выражения
|
ХDE = (S – ХКР – ХНР) cos β + h′ sinβ, |
(7) |
где S – величина хода сегмента ножа при относительном его движении, м;
ХКР и ХНР – значение величины абсциссы перемещения сегмента ножа в конце и начале резания соответственно, м;
β – угол расположения режущего аппарата относительно направления движения жатвенного агрегата, град.
После всех преобразований и сокращений выражение (7) можно записать следующим образом
|
ХDE = h′ sinβ. |
(8) |
Согласно рисунку 2, величина отрезка DE, спроецированного на ось Y (YDE), определится из выражения
|
YDE = 2LMAX – YКРMAX – b sinβ – h′ cos(α – β) / cosα + YHРMIN, |
(9) |
V – вектор скорости движения жатвенного агрегата, VC – вектор скорости сегмента при относительном его движении
Рисунок 2. – Схема определения отгибов стеблей при срезе двухножевым однопробежным аппаратом с двумя активными ножами, расположенного под углом β относительно направления движения жатвенного агрегата
где LMAX – значение величины хода сегмента ножа в направлении движения жатвенного агрегата при движении сегмента справа налево, определяется по следующему выражению [5]
|
LMAX = h + S sinβ, |
(9) |
где h – величина подачи режущего аппарата, м;
YКРMAX – значение величины ординаты «эквивалента» продольного отгиба в конце резания сегментом ножа при его движении справа налево, м;
α – угол наклона режущей кромки сегмента к оси его симметрии, град.;
YHРMIN – значение величины ординаты «эквивалента» продольного отгиба в начале резания сегментом ножа при его движении слева направо, м.
После преобразований выражение (9) будет выглядеть следующим образом
|
YDE = LMAX [2 – arcos(b / S – 1) / π ] – b sinβ – h′ cos(α – β) / cosα + + LMIN arcos(B / S – 1) / π. |
(10) |
Подставив выражения (8) и (10) в уравнение (6) получим
|
l′MAX = DE = ( [h′ sinβ] 2 + [LMAX [2 – arcos(b / S – 1) / π ] – b sinβ – – h′ cos(α – β) / cosα + LMIN arcos(B / S – 1) / π] 2) (1/2). |
(11) |
Как видно из рисунка 2, величина максимально возможного диагонального отгиба (qMAX) составит
|
qMAX = AС = ( ХАС2+YAC2) 1/2 = (S′ 2 + LMAX 2 )1/2, |
(12) |
где ХАС – величина отрезка АС (диагонального отгиба стеблей), спроецированного на ось Х, м;
YАС – величина отрезка АС (диагонального отгиба стеблей), спроецированного на ось Y, м.
S′ – проекция величины хода сегмента ножа при относительном его движении на ось Х (рисунок 2), значение данной величины определяется по следующему выражению
|
S′ = S cos β. |
(13) |
В результате проведенного теоретического исследования отгиба стеблей в процессе их резания беспальцевым двухножевым режущим аппаратом, расположенным под углом (β) относительно направления движения жатвенного агрегата было установлено влияние этого угла (β) на величину, как диагонального (qMAX), так и «эквивалента» продольного (l′MAX) отгибов стеблей. Это очевидно при рассмотрении математических выражений((6) и (12)), определяющих значение данных отгибов, т.к. в состав каждого слагаемого этих выражений входит угол поворота режущего аппарата относительно направления движения жатвенного агрегата.
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. Горячкин В. П. Сочинения: В 3-х т. – 2-е изд. – М.: Колос, 1968. – Т. 3. – 250 с.
3. Иванцов В.И. Валковые жатки / В.И. Иванцов, О.И. Солошенко – М.: Машиностроение, 1984. – 200 с.
4. Валковая жатка. Патент Р.Ф. № 2242858 2003 г. Воцкий З.И., Пермяков А.Ф., Боровинских Н.П., Грохотов А.С.
5. Боровинских Н.П. Построение диаграммы движения сегмента режущего аппарата прицепных жаток / Н.П. Боровинских, П.А Косов // Вестник КрасГАУ. – 2007. - № 1 (16). – С. 187–191.
