Автор: Косов Павел Анатольевич

Рубрика: Сельское хозяйство

Опубликовано в Молодой учёный №12 (23) декабрь 2010 г.

Статья просмотрена: 163 раза

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.

Основные термины (генерируются автоматически): жатвенного агрегата, движения жатвенного агрегата, скорости сегмента, защемления стебля, направления движения жатвенного, основанию сегмента, режущей паре, режущего аппарата, абсолютной скорости сегмента, относительной скорости сегмента, скорости жатвенного агрегата, arc tan, вектором абсолютной скорости, вектором скорости жатвенного, нижнему основанию сегмента, режущей кромки сегмента, условие защемления стебля, вектор силы трения, движении сегмента, угол защемления стебля.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle
Задать вопрос