![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Определение сил, действующих на нож P. A., и мощности на привод ножа. Построение диаграмм сил и мощности. ⇐ ПредыдущаяСтр 7 из 7
При работе режущего аппарата на его нож (рис. 13) действует сила сопротивления движению ножа Т и движущая сила R, приложенная к головке ножа от механизма привода через шатун (а), колебательный рычаг (б), или шейку кривошипа вала сателлита (в). Для устойчивой работы ножа и всего режущего аппарата необходимо постоянное соблюдение условия равновесия
где Сила сопротивления движению ножа Т складывается из трех составляющих:
где Рср – среднее значение силы сопротивления стеблей срезу, Н; Среднее значение силы сопротивления растений срезу определяют по зависимости
где Для зерновых колосовых культур Для трав Количество сегментов Z на ноже определяют по выражению
где В – ширина захвата режущего аппарата; t – шаг режущей части. а
б в Рис. 13 (а, б, в). Схема сил, действующих на нож режущего аппарата с механизмами привода ножа: а – кривошипно-ползунным; б – МКШ; в – планетарным.
Путь хр (перемещение), проходимый ножом от начала до конца резания, необходимо взять из диаграммы скоростей резания (рис. 3) – расстояние А 1 А 2 и А 3 А 4. Поскольку в уравнение для определения Рср не входит независимая переменная х график этой силы – отрезок прямой линии, параллельной оси абсцисс (ОХ), в пределах рабочего перемещения сегмента (хр). Для режущих аппаратов 2 t = 2 t 0 = S и t = 2 t 0 = S, у которых каждый сегмент при одном ходе срезает растения у двух пальцев с площадей fн 1, и fн 2, необходимо определять две силы сопротивления растений срезу: - у первого пальца - у второго пальца На графике обе силы представлены отрезками прямых, параллельных оси абсцисс, в пределах рабочего хода хр 1 (Рср 1) и хр 2 (Рср 2). Силу инерции ножа в функции его перемещения
где mн = mн 0 В – масса ножа, кг (mн 0 = 2…2, 4 кг/м – масса одного метра длины ножа – удельная масса); В – ширина захвата режущего аппарата, м; r – радиус кривошипного вала механизма привода ножа, м; Так как независимая переменная х входит в уравнение в первой степени и со знаком минус, функции
либо Рj0 = mн ∙ (r 1 + r 2) wн2 х = 2(r 1 + r 2) Рjк = – mн ∙ (r 1 + r 2)∙ wн 2
Сила трения ножа о элементы пальцевого бруса при кривошипно-ползунном механизме привода складываются из двух составляющих: Fтр = Fтр 1 + Fтр 2. (21) Составляющая Fтр 1 возникает от силы тяжести ножа между соприкасающимися нижними поверхностями элементов движущегося ножа и верхними поверхностями неподвижных элементов пальцевого бруса. Ее величину находят по выражению Fтр 1 = Gн f ′, (22) где Gн = mнg – сила тяжести ножа, Н; f ′ – коэффициент трения ножа по элементам пальцевого бруса. Значение коэффициента трения необходимо выбирать в пределах f ′ = 0, 50…0, 75 (трение стали по стали в абразивной среде и в условиях неучтенных защемлений от деформации ножа и пальцевого бруса). График силы Fтр 1 – прямая линия, параллельная оси абсцисс. Составляющая Fтр 2 возникает от прижатия головки ножа к направляющей корпуса жатки шатуном с силой N (рис. 13). Fтр 2 = Nf, (23) где f = 0, 2…0, 3 – коэффициент трения (сталь по стали в абразивной среде). Сила N прижатия головки ножа к направляющей
где В развернутом виде зависимости для нормальной силы имеют вид
а силы трения
Для построения графиков У аппаратов нормального резания с двойным пробегом ножа (2 t = 2 t 0 = S) и низкого резания (t = 2 t 0 = S) их шесть (рис. 3б, в). К отмеченным четырем добавляются две: – начало (х3 = хн2) и конец (х4 = хк2) резания у второго пальца (A 3 и A 4). Значения сил Рср, Рj и Fmp 1 в каждой из характерных точек по ходу ножа берут из соответствующих графиков или рассчитывают, подставляя в зависимость Величину угла При построении схем механизмов привода ножа необходимо самостоятельно выбрать величину дезаксиала h = (2…3)∙ r, либо h = (5…7)∙ r. В зависимости от выбранного дезаксиала определить длину шатуна l: l = (9…10) ∙ r и l = (15...25) ∙ r Построение начинают с нанесения горизонтали (проекция плоскости режущего аппарата) и центра (0) кривошипного вала на выбранной высоте (дезаксиале h) от нее (рис. 14). Масштаб построения от 1: 2, 5 до 1: 5. Из центра 0 провести окружность радиуса r. Определить вспомогательный радиус R′ = l – r и им из центра 0 сделать засечку на горизонтали справа от центра. Полученная точка А 0 будет левым крайним положением ножа. Соединяя полученную точку А 0 с центром 0 прямой линией и продлив линию за центр до пересечения с дугой окружности (точка к 0) найдем положение всех звеньев механизма привода ножа (кривошип Ок 0 и шатун к 0 А 0 расположены по одной линии, но направлены в противоположные стороны) и угол наклона шатуна От точки А 0 отложить вправо в выбранном масштабе величину хода ножа S = 2 r и расстояние до точек начала и конца резания (А 1 и А 2 для аппарата t = t 0 = S или А 1, A 2, A 3, A 4 – 2 t = 2 t 0 = S и t = 2 t 0 = S), используя диаграммы скоростей резания (рис. 3). Соединив центр 0 с точкой конца хода ножа (А 3 – аппарат t = t 0 = S или А 5 – 2 t = 2 t 0 = S и t = 2 t 0 = S), найдем положение механизма привода в крайнем правом положении ножа (кривошип Ок 3 или Ок 5 и шатун к 3 А 3 или к 5 А 5 расположены по одной линии и направлены в одну сторону) и величину угла Рис.14. Схемы механизма привода ножа
Затем вспомогательным радиусом R " = l из точек А 1 и А 2 (t = t 0 = S) или из точек А 1, A 2, A 3 и A 4 (2 t = 2 t 0 = S и t = 2 t 0 = S), как из центров, сделать засечки на дуге окружности радиуса r. Соединив найденные точки к 1, к 2 (к 1, к 2, к 3 и к 4) прямыми линиями с центром кривошипного вала (0) и точками А 1, A 2 (А 1, A 2, A 3, A 4), получим положения механизма привода в точках начала и конца резания ножа, а также искомые значения угла Поскольку силы сопротивления растений срезу возникают в начале и перестают действовать в конце резания значение силы Fmp 2 в каждой из точек А 1 и А 2 (аппарат t = t 0 = S) или А 1, A 2, A 3 и A 4 (аппараты 2 t = 2 t 0 = S и t = 2 t 0 = S) необходимо считать по два раза – бесконечно близко слева и бесконечно близко справа от точки.
ПРИМЕР. Режущий аппарат t = t 0 = S.
Таким образом, для аппаратов t = t 0 = S силу трения Fmp 2 необходимо считать минимум шесть, а для 2 t = 2 t 0 = S и t = 2 t 0 = S – десять раз. Алгебраическая сумма сил ( Отрицательное значение суммы сил означает, что привод не толкает, а тормозит нож, движущийся под действием силы инерции (– Pj).
Последовательное соединение нанесенных точек значений Fmp 2 прямыми линиями даст график
Рис. 15. Схема сил, действующих на нож: а – в начале хода; б – в конце хода; 1 – шатун; 2 – головка ножа; 3 – направляющая
У Р. А. с МКШ силой Fтр 2 можно пренебречь, а при планетарном механизме привода она просто не возникает, что упрощает расчет. Силу сопротивления движению ножа Т определяем алгебраическим суммированием значений всех составляющих в тех же характерных точках. Для аппаратов t = t 0 = S и ″ n ″ t = ″ n ″ t 0 = S ее необходимо определить минимум 6 раз, а для 2 t = 2 t 0 = S и t = 2 t 0 = S – 10 раз. По полученным значениям силы Т и ее составляющих строим диаграмму сил, действующих на нож (рис. 16). Масштаб изображения графиков сил должен быть таким, чтобы максимальная ордината ( Мощность на привод ножа находят по зависимости
N = TUн (22)
Значения силы Тi берут для каждой характерной точки в пределах хода ножа из диаграммы сил (рис. 16), а скорости Uнi – из диаграммы скоростей резания (рис. 3). По данным расчетов построить диаграмму изменения мощности на привод ножа в функции его перемещения (рис. 17).
Для уточнения вида диаграммы необходимо подсчитать значения N минимум в двух дополнительных точках: С целью упрощения процедуры расчетов и построения графиков, повышения наглядности и исключения ошибок диаграммы скоростей резания, сил, действующих на нож, и мощности на привод ножа желательно размещать друг под другом с расположением одноименных характерных точек на общих для трех диаграмм вертикалях. Результаты силовых и мощностных расчетов являются исходными данными для прочностных расчетов элементов механизма привода ножа, определения момента инерции маховика, подбора энергосредства или трансмиссии от источника энергии (трактор, двигатель) к механизму привода ножа.
1.7. Дополнительное задание к вариантам с Т. Р. А. № 6, № 7, № 1**, №2**
В вариантах № 6, №1** и №2** с приводом ножа – механизм качающейся шайбы (МКШ) необходимо вычертить схему механизма и произвести анализ необходимого регулирования положения качающейся шайбы 2 на наклонной шейке ведущего вала 1 при заданном биении торца колебательного вала 3(Рис. 18 и 19).
Рис. 18. Схема МКШ закрытого типа с горизонтальным колебательным валом: 1– ведущий вал с наклонной шейкой; 2 – качающаяся шайба; 3 – колебательный вал с вилкой и рычагом; 4 – соединительное звено; 5 – нож; 6 – корпусные элементы
Главной задачей регулирования МКШ является обеспечение прохождения оси АВ цапф качающейся шайбы 2 через точку пересечения ″ О ″ оси вращения ведущего вала 1 и оси его наклонной шейки (под углом α). Если это условие выполняется (все три оси пересекаются в точке ″ О ″), то биение качающейся шайбы (круговое) и колебательного вала (осевое) отсутствует и размер ″ К ″ от торца колебательного вала до корпуса МКШ во всем диапазоне колебаний (2 α) остается постоянным. Смещение оси АВ цапф качающейся шайбы на величину +Δ х в положении А ′ В ′ приведет к смещению центра качающейся шайбы от оси вращения вала 1 на радиус r ′ э. Аналогично смещение оси АВ на величину –Δ х в положении А ″ В ″ приведет к смещению центра качающейся шайбы на величину r ″ э. Рис. 19. Схема МКШ открытого типа с горизонтальным колебательным валом: 1– ведущий вал с наклонной шейкой; 2 – качающаяся шайба; 3 – колебательный вал с вилкой и рычагом; 4 – соединительное звено; 5 – нож; 6 – корпусные элементы; 7 – подвеска
Величина rэ может быть определена как: rэ = Δ х ∙ sin α. Появление радиуса эксцентриситета r ′ э или r ″ э приведет к круговому биению качающейся шайбы с амплитудой А = 2 rэ и осевому биению колебательного вала с такой же амплитудой. Смещения +Δ х и –Δ х устраняют изменением толщины комплекта прокладок λ между торцом наклонной шейки вала 1 и внутренней обоймой конического подшипника. Увеличивая толщину λ комплекта прокладок уменьшают смещение –Δ х, а уменьшая λ – уменьшают смещение +Δ х. Направление смещения оси АВ определяют следующим образом. Устанавливают, поворачивая ведущий вал (по ходу вращения), колебательный вал с рычагом в крайнее левое положение (рис. 18) и замеряют с точностью до 0, 1 мм. расстояние ″ К ″. Затем поворачивают в том же направлении ведущий вал на угол ω t = π /2.(рычаг колебательного вала должен находиться в среднем положении) и снова замеряют расстояние К ′ или К ″. Если К ′ = К или К ″ = К; +Δ х = –Δ х = 0, то МКШ регулировать не нужно. При К ′ > К радиус эксцентриситета r ′ э = К ′ – К, а смещение оси АВ от точки ″ О ″ +Δ х = r ′ э /sin α. При К ″ < К радиус эксцентриситета r ″ э = К – К ″ и смещение оси АВ от точки ″ О ″ –Δ х = r ″ э /sin α. В первом случае (К ′ > К) необходимо демонтировать из корпуса МКШ ведущий вал вместе с колебательным валом. Демонтировать с наклонной шейки качающуюся шайбу с обоими коническими подшипниками и колебательным валом и уменьшить толщину λ комплекта прокладок на величину r ′ э /sin α (т. е. оставить комплект прокладок толщиной λ – r ′ э /sin α). После чего необходимо установить качающуюся шайбу (с колебательным валом в сборе) на наклонную шейку ведущего вала, отрегулировать конические подшипники шайбы и полностью собрать МКШ. Во втором случае (К ″ < К) необходимо выполнить перечисленные демонтажные работы, затем довести толщину комплекта прокладок до λ + r ″ э /sin α и провести все монтажно-регулировочные операции. Не выполнение или небрежное выполнение этой регулировки приводит к тяжелейшим поломкам МКШ.
В вариантах № 7 с планетарным механизмом привода ножа необходимо построить траекторию абсолютного движения оси шейки кривошипа вала сателлита и установленного на ней подшипника головки ножа (рис. 20). В существующих планетарных приводах, которыми в основном комплектуются режущие аппараты системы Schumacher (применяется на ряде зарубежных и новых отечественных зерноуборочных комбайнах Vector 410, 420; Acros 530, 540, 560; Torum 740; валковой жатке ЖХТ-18 и других машинах), ведущий вал вращается против хода часовой стрелки (вид слева на клиноременную передачу), водило Н – против хода часовой стрелки и вал сателлита – по ходу часовой стрелки (вид сверху). Для уменьшения крутящего момента передаваемого клиноременной передачей число зубьев Z 1 ведущего колеса 7 меньше числа зубьев Z 2 у колеса 8 (Z 1 < Z 2). Число зубьев Z 4 неподвижного колеса 6 планетарной передачи в 2 раза больше числа зубьев Z 3 сателлита т. е. Z 4 = 2 Z 3. Поэтому угловая скорость вала сателлита в два раза превышает угловую скорость водила Н: ω 3 = 2 ω н. А Б Рис. 19. Схема планетарного привода ножа: а – схема механизма; б –к построению траектории абсолютного движения шейки кривошипа; 1– ведущий вал; 2 – водило н; 3 – вал сателлита; 4 –нож; 5 – сателлит; 6 – неподвижное зубчатое колесо с внутренними зубьями; 7, 8 – зубчатые конические колеса; 9 – корпус редуктора; 10 – подшипники ведущего вала; 11, 12 –подшипники водила; 13 – подшипники вала сателлита; 14 – корпус жатки.
Радиус смещения оси вала сателлита r 1 относительно оси вращения водила Н равен радиусу кривошипа r 2 вала сателлита. Так как ход ножа S = 2(r 1 + r 2) = 84 мм, то r 1 = r 2 = 21 мм. При равенстве r 1 = r 2 траекторией абсолютного движения оси шейки кривошипа вала сателлита, а следовательно, и оси подшипника головки ножа будет отрезок прямой линии, равный ходу ножа S = 2(r 1 + r 2). Построение траектории абсолютного движения оси шейки кривошипа вала сателлита необходимо начать с вычерчивания двух полуокружностей радиусов r 1 + r 2 и r 1 из центра ″ О ″ водила Н, расположенного на оси х на расстоянии r 1 + r 2 от начала координат. Разделим обе полуокружности на одинаковое количество равных частей (достаточно на 6 частей). Обозначим буквами О ′ о и О ″ о положение осей вала сателлита (О ′) и шейки кривошипа вала сателлита(О″), соответствующих углу поворота водила Н: wнtо = 0 При повороте водила на угол wнt 1 = 30° ось вала сателлита займет положение О 1′. За это же время вал сателлита, вращаясь в противоположном направлении с угловой скоростью w 3 = 2 wн, повернется относительно оси О ′ 1, на угол w3t 1 = 2 wнt 1 = 60° и ось шейки кривошипа О ″ из положения О 0″ перейдет в положение О 1″. Точка О 1″ лежит на оси х (как и точка О о″). Это следует из рассмотрения Δ ОО 1′ О 1″. В этом равнобедренном треугольнике один угол (вершина О) по условию равен wнt 1 = 30°, второй (вершина О ′ 1) между равными сторонами ОО 1′ и О 1′ О 1″ равен 180 – (2 wнt 1 = 60°) = 120°. Следовательно и третий угол с вершиной О 1″ равен 30°. Повороту водила Н на угол wнt 2 = 60° будет соответствовать поворот вала сателлита вокруг оси О ′ 2 по направлению часовой стрелки на угол ω 3t 2 = 2 ω нt 2 = 120° и ось шейки кривошипа переместиться из точки О ″ 1 в точку О ″ 2, совпадающую с точкой О ′ о. Это утверждение следует из рассмотрения равнобедренного треугольника ОО ′ 2 О ″ 2. В нем угол при вершине О равен по условию 60°, угол при вершине О ′ 2 равен 180–120 = 60°. Естественно третий угол также равен 60°. Следовательно треугольник ОО ′ 2 О ″ 2 равносторонний и сторона ОО ″ 2 = r 1 = r 2 = ОО ′ 0. Повороту водила на углы ω нt 3 = 90°; ω нt 4 = 120°; ω нt 5 = 150° и ω нt 6 =180° будут соответствовать углы поворота вала сателлита относительно осей О ′ 3, О ′ 4, О ′ 5, О ′ 6 в противоположном направлении соответственно на углы – ω 3t 3 = 2 ω нt 3 = 180°; ω 3t 4 = 2 ω нt 4 = 240°; ω 3t 5 = 2 ω нt 5 = 300° и ω 3t 6 = 2 ω нt 6 = 360°. Соответственно, ось шейки кривошипа из положения О ″ 2 переместится в точку О ″ 3 совпадающую с центром О, далее в точку О ″ 4 совпадающую с точкой О ′ 6, затем в точку О ″ 5 и наконец в точку О ″ 6. Студент может самостоятельно убедиться, рассмотрев по аналогии с вышеизложенным, равносторонний или равнобедренный треугольники ОО ′ 4 О ″ 4 И ОО ′ 5 О ″ 5. Построенную траекторию выделить утолщенной линией. Литература
1. Ломакин С.Г. Расчет рабочих органов уборочных машин. Методические рекомендации по выполнению курсовой работы. – М.: МГАУ им. В.П. Горячкина, 2000
2. Комбайн зерноуборочный самоходный РСМ-101 «Вектор». Руководство по устройству и эксплуатации. Ростов-на Дону: ООО КЗ «Ростсельмаш», 2008
3. Особов В.М. Механическая технология кормов. –М.: Колос, 2009
4. Справочник инженера-механика сельскохозяйственного производства. –М.: ФГБНУ «Росинформагротех», 2011
Содержание Введение I Расчет показателей работы режущего аппарата 1.1. Рассчитать скорость движения уборочной машины υ, м/с или частоту вращения кривошипного вала механизма привода ножа, n, мин-1……… 1.2. Определение скорости резания…………………………………………… 1.3. Построение траектории абсолютного движения точки А лезвия сегмента…………………………………………………………………….. 1.4. Построение диаграммы отгиба и высоты стерни отдельного рядка стеблей……………………………………………………………………… 1.5. Определение средней высоты стерни и ее отклонения от установочной высоты среза………………………………………………………………... 1.6. Определение сил, действующих на нож Р.А., и мощности на привод ножа. Построение диаграмм сил и мощности……………………………. 1.7. Дополнительное задание к вариантам с ТРА №6, №7, №1** и №2**…….
|