Определение основных параметров настройки и производительности зерноуборочного комбайна

 

          4.5. Определим высоту установки оси мотовила над режущим аппаратом.

Средняя высота установки оси мотовила

.                                        

Учитывая, что высота установки мотовила зависит от высоты стеблестоя, минимальный и максимальный пределы установки оси мотовила относительно режущего аппарата будут:

,

._.

 

4.6. Максимальную высоту установки мотовила над режущим аппаратом, проверим из условия обеспечения касания планки стебля выше центра его тяжести, но ниже колоса

 

м,         

где    k¢ = 2/3 - для прямостоящего нормального и высокого хлебостоя;

          k¢ = 1/2  - для короткостебельного хлебостоя.

 

4.7. Минимальную высоту установки оси мотовила проверим на обеспечения минимально допустимого зазора  между планкой мотовила и режущим аппаратом:

Н_min >R+(0,1…0,15) = 0,54 + 0,12 =0,66 м.

 

Величина  перемещения оси мотовила по вертикали, которую должен обеспечить механизм:

ΔH = Hmax – Hmin = 1,09– 0,69 = 0,4 м.

 

          Вывод: Сравнивая полученные параметры установки мотовила с технической возможностью жатки (приложение таблица П1) видим, что данный механизм может обеспечить необходимую высоту оси мотовила для уборки ржи при данных условиях.

 

     

4.8. Построить  траекторию конца планки мотовила (формат A3 графической части курсового проекта) для показателей Lср, hср и lср.

Порядок построения следующий:

• определить положение луча планки через равные промежутки времени, для чего радиусом R, в выбранном масштабе, провести окружность и определить путь машины за один оборот мотовила по выражению:

 

;

• отложить от центра окружности путь S_o и разделить на 12 частей, пронумеровав полученные точки 0, 1¢, 2¢, 3¢ и т.д.;

• из точек 0, 1, 2, 3 и т. д. провести прямые линии  параллельно направлению движения оси мотовила, затем из точек 0, 1', 2', 3' и т.д. радиусом R сделать засечки на соответствующих прямых, проведенных из точек 0, 1,2,3 и т. д.;

• полученные методом засечек точки 0, 1¢¢, 2¢¢, 3¢¢ и т. д. соединить плавной кривой, которая и будет представлять траекторию планки (трохоиду).

 

4.9. Определим коэффициент воздействия мотовила на стебли:

,

где   Sz - шаг мотовила.

          Шаг мотовила определяется по  выражению:

 

,

где   Z - число планок мотовила, Z=5 (приложение таблица П1).

 

Для определения  коэффициента воздействия планки мотовила на стебли из графического построения определим теоретическую ширину b полоски стеблей и вынос оси мотовила C относительно режущего аппарата, для этого:

• проведем линию, представляющую поверхность поля на расстоянии

Н_ср + h _ср от линии перемещения оси мотовила;

• определим положение стебля в момент входа планки мотовила в хлебостой, для чего проведем касательную к петле трохоиды, обозначим точку m и от нее отложим величину ma равную длине стебля L_cр;

• из точки m радиусом, равным L_ср проведем дугу, обозначим на второй ветви петли трохоиды точку d, которая соответствует выходу планки из стеблестоя;

• на полученной схеме обозначим и определим значения:

- теоретическую ширину b полосы стеблей, срезаемых при воздействии планки;

- максимальный вынос мотовила по горизонтали C_max, для чего из точки d радиусом R выполним засечку на линии движения центра мотовила (точка d' ) и замерим расстояние по горизонтали между точками d' и e (e - положение режущего аппарата);

- расстояние С¢, равное отрезку горизонтальной прямой от центра оси мотовила d до точки d' выхода планки из стеблестоя.

Определить b_d с учетом коэффициента взаимодействия стеблей e¢ по формуле:

b_d = be¢ = 0,084·1,5 = 0,126 м.

 

Коэффициент e¢ учитывает взаимодействие стеблей в зависимости от густоты растений, высоты стеблестоя, жесткости стеблей и глубины погружения планки.  На густом длинном стеблестое значение коэффициента e¢ больше, на редком и коротком - меньше (e¢ = 1,0 - 1,7). Примем .

 

Коэффициент h при С¢ определяется по выражению:

 

 

          Анализируя  данное выражение, следует сделать вывод, что h зависит как от конструктивных (Z,R), так и от регулируемого параметра С¢. При увеличении выноса оси мотовила вперед коэффициент h увеличивается до определенного значения, определяемого расстоянием С¢.

          Исследуя  данную зависимость на экстремум  получим

 

          Подставляя С¢max в выражение для h, получим аналитическое выражение определения h при максимальном выносе:

 

 

 

          При  расположении оси мотовила над  режущим аппаратом, т.е. при С=0, коэффициент воздействия планки мотовила на стебли следует определять по выражению:

 

         Вывод: На величину коэффициента воздействия планки мотовила на стеблестой влияет вынос оси мотовила. Причем с ростом выноса оси мотовила растет и коэффициент воздействия h.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. РАСЧЕТ И АНАЛИЗ РАБОТЫ РЕЖУЩЕГО АППАРАТА

Цель анализа определить скорость начала и конца резания лезвием  сегмента и сравнись ее с допустимой скоростью, которая для основных зерновых культур должна быть не менее 1,5 м/с; построить графики траектории точек лезвия сегмента, пробега активной части лезвия и графики высоты стерни для стеблей, расположенных по линии m— т крайней кромки противорежущей пластины и линии т'— m', смещенной относительно этой кромки на некоторое расстояние S'(задается ).

Современные зерноуборочные комбайны снабженные однопробежными режущими аппаратами нормального резания с одинарным ходом ножа, у которых, шаг сегментов и шаг пальцев равны между собой, т.е. t =t₀= 76 мм., а ход ножа S = t =t₀, и некратным ходом ножа, при котором S = кt = кt₀,

 где к=1,115 (комбайны КЗС-7. «Лида-1.300») и к=.1,155 (комбайны типа «Дон»).

Исходными данными для  выполнения этой части работы являются:

V_м- рабочая скорость машины, м/с. которая определена выше, исходя из пропускной способности молотильного аппарата, соломотряса и очистки;

п - частота вращения вала кривошипа, или колебании механизма качающейся шайбы, или механизма привода водила (берется из технической характеристики комбайна соответственно заданному варианту):

- размеры  сегмента и противорежущей части пальца (пластины), которые в соответствии с рисунком, для комбайна приведены ниже. Рабочая часть сегмента ,

где m- нерабочая часть лезвия сегмента, что обусловлено перекрытием режущей части имеющимися на пальцах выступами.

 

 

Размерные характеристики сегментов и противорёжущей части пальца режущего аппарата комбайна Лида-1300

 

t=76мм, l=15мм, b=80мм, f=32мм, b₂=18мм, b₁=22мм, h=52мм, S=85мм, т=0.

Размерные характеристики сегмента ножа и противорежущей пластины части пальца режущего аппарата

 

Последовательность анализа работы режущего аппарата:

1. Построить график скорости  резания в масштабе, для чего:

• вычертить рабочую часть сегмента с лезвием АВ и элементы противорежущей части пальца, при , со смещением оси сегмента и пальца на величину :
• Выбрать для построения графика скорости резания начало координат в точке А;
• На расстоянии , провести осевую линию и вычертить противорежущую часть (пластину):
• от точки А отложить r = S/2 и определить положение точки О:
• с центра в точке О провести полуокружность радиусом кривошипа r = S/2, при S=t₀ ось противорежущей части и полуокружности совпадает, при S=к t₀ ось полуокружности и противорежущей части пальца не совпадает.
• определить из графика ординаты скорости начала и конца резания. Процесс резания растения происходит по принципу ножниц, поэтому начало резания произойдет в момент встречи точки А лезвия АВ с противорежущей частью (пластиной) пальца в точке А₁ и займет положение А₁В₁.

При перемещений ножа па величину начала резания  —- координата скорости соответственно равна Резание закончится, когда точка В лезвия встретиться с противорежущей частью пальца, а лезвие сегмента АВ займет положение А₂В₂, а нож переместится на величину координаты конца резания и координата скорости равна ;

•рассчитать истинные значения скоростей резания по выражениям:

2. Строим  графи пробега одной из точек  лезвия, например, точки А, для  чего:

• вычертить в принятом масштабе рабочую часть сегмента на расстоянии S= к t =к t₀ противорежущую часть пальцев на расстоянии t=t₀, определить положение сегмента с режущей кромкой АВ и противорежущей части пальца;
• от точки А отложить ход ножа S провести полуокружность r = S/2, которая в данном случае представляет траекторию центра пальца кривошипа при одном ходе ножа;
• определить величину перемещения машины за одни ход, ножа — подачу L машины

• разделить полуокружность на несколько равных частей (не менее шести) обозначив полученные точки 0,1,2...6; расстояния от начала хода (точка А) до проекции точек на ось ОХ представляют перемещение ножа при повороте кривошипа на соответствующий угол.

• отложить по направлению движения машины (ось OZ) подачу L машины и разделить ее на столько же равных частей, что и полуокружность, обозначив соответственно точки 0’, 1’…6’;

• провести из точек0,1, 2 ...6 на полуокружности вертикальные линии, а из точек 0’, 1’…6’ горизонтальные и на их пересечении обозначить точки, которые и будут промежуточными гонками траектории точек лезвия сегмента;

• соединив эти точки плавной кривой, получим траекторию точек лезвия;

• из плотной бумаги вырезать шаблон подученной кривой, который использовать в дальнейшем для построения графика пробега лезвия сегмента.

3. Построить график пробега лезвия  сегмента в следующей последовательности:

•   провести на расстоянии 5 = t₀ = 76 мм линии движения лезвий двух противорежущих пластин;

•   вычертить четыре положения режущей части сегмента соответствующие их прямому и обратному ходу, расположив их основания на расстоянии L . так как на это расстояние перемещается машина за один ход ножа;

•    воспользовавшись шаблоном, полученным при построении предыдущего графика соединить крайние точки соответствующих лезвий кривыми линиями шаблона;

• заштриховать зоны поля над которыми пробегают лезвия.

Из  графика видно, что на поле имеются  зоны (не заштрихованы), над которыми лезвия не пробегают, при этом площадь таких зон увеличивается с увеличением L, и следовательно скорости машины.

4. Построить  график высоты стерни для стеблей  растущих на линии   т-m для чего:

• справа от графика пробега лезвия сегмента провести вертикальную прямую m- т, от которой впоследствии откладывать высоту стерни после среза стеблей;

• определить зоны различного способа среза растений на линии   т - т, учитывая, что от точки а до точки b растения срежутся без отгиба (зона I); от точек b до с растения срежутся у противоположного пальца, наклоняясь при этом в направлении по касательной к средней точке' траектории точек лезвия под углом θ (зона II); от точек с до d стебли не попадают сразу под лезвие и отгибаются в продольном направлении вперед по ходу машины, попадая под лезвие только в точке d, где и срезаются:

• отложить от линии т - т  в выбранном масштабе высоту стерни, которая в данном случае равна высоте установки h режущего аппарата относительно поверхности поля;
• определить направление отклонения стеблей в зоне II, построив прямоугольный треугольник с катетами равными L и , гипотенуза которого и определяет направление отгиба стеблей под углом θ, а расстояние между кромками двух соседних лезвий противорежущей пластины представляет величину поперечного отгиба q_поп;
• определить высоту стерни в зоне II поперечного отгиба, для чего построить прямоугольный треугольник с катетами h и q_поп в принятом масштабе, гипотенуза которого и.будет равна высоте стерни в зоне II;
• отложить от линии т - т высоту стерни для зоны II;
• определить высоту стерни в зоне III продольного отгиба стеблей на линии cd, в которой все стебли, начиная с точки с отклоняются до точки d с максимальной величиной продольного отклонения q_np, равной cd, при этом по мере приближения к точке d величина продольного отклонения уменьшается и высота стерни, поэтому в зоне III высота стерни будет уменьшаться от с до точки d и для ее определения необходимо построить прямоугольный треугольник с катетами равными h и q_np, а затем разделить расстояние cd и катет прямоугольного треугольника на одинаковое количество равных частей, обозначив соответственно точками 1, 2, 3 и т.д., затем провести лучи из этих точек к противоположному углу треугольника и величина этих лучей равна высоте стерни в соответствующих точках расстояния cd;

• отложить от линии т - т высоту стерни в зоне III. После точки d стебли опять будут срезаться без отгиба и картина изменения высоты стерни будет циклически повторяться.