Расчет рабочих органов уборочных машин Часть I . Расчет режущего аппарата

Значения сил Рср, Рj и Fmp1 в каждой из характерных точек по ходу ножа берут из соответствующих графиков или рассчитывают, подставляя в зависимость соответствующую характерной точке координату х. Величину угла определяем из схемы механизма привода ножа (рисунок 7), соответствующих нахождению ножа в каждой из характерных точек.Выбирается величинадезаксиалаh = (2…3)∙r, либо h = (5…7)∙r. Пусть h = 3r=3∙38,1=114,3 мм.В зависимости от выбранного дезаксиала определяем длину шатуна l:l = (9…10) ∙r (h = (2...3) ∙r)l = (15...25) ∙r (h = (5...7) ∙r)Длина шатуна равнаl = 10r=10∙38,1=381 мм.Построение начинаем с нанесения горизонтали (проекция плоскости режущего аппарата) и центра (0) кривошипного вала на выбранной высоте (дезаксиалеh) от нее (рисунок7). Масштаб построения от 1:2,5 до 1:5.Из центра 0 проводим окружность радиуса r. Определяем вспомогательный радиус R′ = l – r и им из центра 0 делаем засечку на горизонтали справа от центра. Полученная точка А0 будет левым крайним положением ножа. Соединяя полученную точку А0 с центром 0 прямой линией и продлив линию за центр до пересечения с дугой окружности (точка к0) найдем положение всех звеньев механизма привода ножа (кривошип Ок0и шатун к0А0 расположены по одной линии, но направлены в противоположные стороны) и угол наклона шатуна . От точки А0 отложим вправо в выбранном масштабе величину хода ножа S = 2r и расстояние до точек начала и конца резания (А1 и А2 для аппарата t = t0 = S ), используя диаграммы скоростей резания (рисунок 3).Соединив центр 0 с точкой конца хода ножа (А3 – аппарат t = t0 = S), найдем положение механизма привода в крайнем правом положении ножа (кривошип Ок3 и шатун к3А3 расположены по одной линии и направлены в одну сторону) и величину угла.Затем вспомогательным радиусом R" = l из точек А1 и А2 (t = t0 = S), как из центров, делаем засечки на дуге окружности радиуса r. Соединив найденные точки к1, к2 прямыми линиями с центром кривошипного вала (0) и точками А1, A2, получим положения механизма привода в точках начала и конца резания ножа, а также искомые значения угла , .х0= 0 х1 = хн=20,1 х2 = хк=56,1 хк = S=76,2 .Рисунок 7 Схема механизма привода ножа (масштаб 1:2,5)Поскольку силы сопротивления растений срезу возникают в начале и перестают действовать в конце резания значение силы Fmp2 в каждой из точек А1 и А2 необходимо считать по два раза – бесконечно близко слева и бесконечно близко справа от точки.;;;.) При отрицательном значении алгебраической суммы () берется ее модуль.Алгебраическая сумма сил () может иметь как положительное (первая половина хода ножа, а также в пределах хр во второй половине хода), так и отрицательное значение (за пределами участка хр во второй половине хода, где ). Если указанная сумма сил имеет положительное значение, то сила Rx направлена в сторону движения ножа, а нормальная сила N вниз, прижимая головку к направляющей. Сила трения Fmp2 возникает между поверхностью направляющей и нижней поверхностью головки ножа.Отрицательное значение суммы сил означает, что привод не толкает, а тормозит нож, движущийся под действием силы инерции (–Pj).Cила Rx направлена против вектора скорости ножа, а сила N – вверх прижимая верхнюю поверхность головки ножа к направляющей. Сила трения Fmp2 возникает между второй парой трущихся поверхностей (рисунок8б). Направление же силы трения и ее знак + в пределах всего хода ножа остаются неизменными. Последовательное соединение нанесенных точек значений Fmp2 прямыми линиями даст график .Рисунок8. Схема сил, действующих на нож: а – в начале хода; б – в конце хода; 1 – шатун; 2 – головка ножа; 3 – направляющаяСилу сопротивления движению ножаТ определяем алгебраическим суммированием значений всех составляющих в тех же характерных точках.Для аппаратаt = t0 = Sее необходимо определить минимум шесть раз.Н.Н.Н.Н.Н.Н.По полученным значениям силыТ и ее составляющих строится диаграмма сил, действующих на нож (рисунок9). Масштаб изображения графиков сил должен быть таким, чтобы максимальная ордината () силыТ была около 100…120 мм, т.е. μт, Н/мм. Причем μТдолжен выбираться из ряда 10, 20, 30 и т. д. (Н/мм). Тогда ординаты графиков сил Рср, Fтр1, Fтр2, Pj, в любой точке будут определяться , мм.Мощность на привод ножа находится по зависимости:N = TUнЗначения силы Тi берем для каждой характерной точки в пределах хода ножа из диаграммы сил (рисунок9), а скорости Uнi – из диаграммы скоростей резания (рисунок 3).N1 = T1 ∙ Uн0 = 2983,8 ∙ 0 = 0 Вт.N2 = T2 ∙ Uн1 = 2474,2 ∙ 1,62 = 4008,2 Вт.N3 = T3 ∙ Uн1 = 3032,1 ∙ 1,62 = 4912 Вт.N4 = T4 ∙ Uн2 = 1827,5 ∙ 1,57 = 2869,2 Вт.N5 = T5 ∙ Uн2 = 1530,3 ∙ 1,57 = 2402,6 Вт.N6 = T6 ∙ Uн3 = 1181 ∙ 0 = 0 Вт.Для уточнения вида диаграммы необходимо подсчитать значения N минимум в двух дополнительных точках: и . N’ = T’ ∙U’ =2455,5 ∙ 1,84 = 4518,12 ВтN’’ = T’’ ∙U’’ =1324 ∙ 1,2 = 1588,8ВтПо данным расчетов построим диаграмму изменения мощности на привод ножа в функции его перемещения (рисунок10).Масштаб диаграммы мощностей μNдолжен выбираться из ряда 10, 20, 30…Вт/мм, причем наибольшая ордината уmax= Nmax/μN должна быть не более 110…120 мм.Рисунок 9. Диаграмма сил, действующих на нож режущего аппаратаРисунок 10. Диаграмма изменения мощности на привод ножаЗаключениеВ данной работе проведены основные расчеты режущего аппарата уборочной машины, построены диаграммы сил, действующих на нож режущего аппарата и изменения мощности на привод ножа в процессе резанья.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.Библиографический список1. Ломакин С.Г. Расчет рабочих органов уборочных машин.Часть I . Расчет режущего аппарата. Методические рекомендации по выполнению курсовой работы.– М.: МГАУ им. В.П. Горячкина, 2012. – 39 с.2. Справочник инженера-механика сельскохозяйственного производства. –М.: ФГБНУ «Росинформагротех», 2011