Анализ процесса работы сегментно-пальцевого режущего аппарата

1 Анализ процесса работы сегментно-пальцевого режущего аппарата

Исходные данные для анализа  процесса работы сегментно-пальцевого режущего аппарата:

• скорость движения машины 1,3 м/c;
• число оборотов карданного вала 545 мин^-1;
• передаточное число от карданного вала к валу кривошипа 0,73;
• шаг сегмента (t) и шаг пальцев (t_p) 76,2 мм;
• отношение хода ножа к шагу сегментов 1;
• ширина переднего основания сегмента (b) 12 мм;
• ширина сегментов на линии опорных выступов (а) 73 мм;
• Высота среза (h_c) 20 см.

Анализ будет производиться на примере режущего аппарата с кривошипно-шатунным способом преобразования вращательного движения карданного вала в прямолинейное движения ножа.

Определим подачу (перемещение машины за 1 ход ножа), м

 (1.1)

где  – скорость перемещения машины, м/с;

– передаточное число;

 – число оборотов карданного вала, мин^-1;

Абсолютная траектория движения сегмент представлена на рисунке 1.1

Рисунок 1.1 - Абсолютная траектория движения точек сегмента.

Диаграмма движения активных лезвий режущего аппарата представлена на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 - Диаграмма движения активных лезвий режущего аппарата

Определим площадь подачи аналитическим  методом, мм²:

 (1.2)

где  – шаг ножа, мм;

Площадь подачи графически можно представить  как сумму площадей:

 (1.3)

Сумму площадей f₁, f₂ и f₃ графически можно определить с помощью в программы Компас-3D. Значение площадей f₁, f₂ и f₃ и их сумма представлены на рисунке 1.3.

 

 

Рисунок 1.3 - Значения площадей f₁, f₂ и f₃ и их сумма

 

Расхождение аналитического и графического метода, %:

 (1.4)

где  – площадь подачи аналитическим методом, мм²;

– площадь подачи графическим методом, мм²;

 

Определим значение максимально возможного поперечного отгиба стеблей, мм:

 (1.5)

где  – ширина переднего основания пальцев пластины, мм;

– шаг пальцев, мм;

 – угол наклона лезвия сегмента, град;

Расхождение аналитического и графического метода, %:

 (1.6)

где  – максимальный поперечный отгиб стеблей графич., мм;

– максимальный поперечный отгиб стеблей аналитич., мм; 

Наибольший поперечный отгиб определяется по формуле:

 (1.7)

где  – высота среза, мм;

Значение продольного отгиба, мм:

 (1.8)

где  – наибольший продольный изгиб, мм;

Масштаб скоростей определиться по формуле, :

 (1.9)

где 

Скорость резания в начале резания, м/с:

 (1.10)

где  – отрезок пропорциональный началу резания, мм;

Скорость резания в конце  резания, м/с:

 (1.11)

где  – отрезок пропорциональный концу резания, мм;

 

2 Анализ процесса работы мотовила

Исходные данные для анализа  процесса работы мотовила:

• скорость движения машины 1,55 м/с;
• число оборотов мотовила 35 мин^-1;
• диаметр мотовила 1132 мм;
• число планок 5.

Технологический процесс мотовила выполняется посредством планок или пальцевых граблин в зависимости от состояния стеблестоя.

Скорость движения планок в относительном движении, м/с:

 (2.1)

где  – число оборотов мотовила, мин^-1;

– радиус мотовила, м;

Перемещение машины за 1 оборот мотовила, м:

 (2.2)

где  – скорость движения машины, м/с;

Угол, характеризующий наибольшую длину петли, град:

 (2.3)

 

где 

Наибольшая длина горизонтальной хорды, м:

 (2.4)

где 

Расхождения графического и аналитического метода, %:

 (2.5)

где  – наибольшая длина горизонтальной хорды граф., м;

– наибольшая длина горизонтальной хорды аналит., м;

Расстояние от наибольшей хорды MN до нижней точки петли, м:

 (2.6)

где 

Расхождения графического и аналитического метода, %:

 (2.7)

где  – расстояние от  хорды MN до нижней точки петли графический метод, м;

– расстояние от  хорды MN до нижней точки петли аналитический метод, м;

Длина срезанной части стебля, м:

 (2.8)

где 

Глубина погружения планок в стебли должна удовлетворять условию:

 (2.9)

Глубина погружения планок в стебли, м:

 (2.10)

где  – длина срезанной части стебля;

Угол расположения планки на уровне вершины срезания стеблей, град:

 (2.11)

где 

Дина горизонтальной хорды В₂ на любой высоте нижней части петли, м:

 (2.12)

где 

Ширина участка, с которого посредством планок мотовила срезаются стебли, м:

 (2.13)

 

где  – допустимый вынос мотовила, определяемый графическим методом, м;

Расхождения графического и аналитического метода, %:

 (2.14)

где  – ширина участка, с которого посредством планок мотовила срезаются стебли, аналитически, м;

– ширина участка, с которого посредством планок мотовила срезаются стебли, графически, м;

Перемещение машины за один оборот мотовила, м:

 (2.15)

где 

Степень воздействия мотовила:

 (2.16)

где  – число планок на мотовиле, шт.;

Данное выражение получено в предположении, что стебли не оказывают воздействия друг на друга. В действительности же планка, погружаясь в растительную массу, наклоняет касающиеся её стебли, которые уплотняют соседнюю группу стеблей. Поэтому степень воздействия мотовила на растительную массу увеличивают на некоторый коэффициент:

 (2.17)

где 

 

3 Анализ процесса перемещения вороха на клавишном соломотрясе

Исходные данные для анализа  процесса перемещения вороха на клавишном соломотрясе:

• число оборотов коленчатого вала 198 мин^-1;
• угол наклона поверхностей клавиш к горизонту 17˚;
• радиус колена вала 50 мм.

Обороты коленчатого вала в рад/c:

 (3.1)

где  – число оборотов коленчатого вала, мин^-1;

Показатель кинематического режима соломотряса:

 (3.2)

где  – радиус, м;

– ускорение свободного падения, м/с²;

Угол поворота коленчатого вала, при котором частица вороха отрывается от поверхности клавиш, град:

 (3.3)

где  – угол наклона рабочей поверхности клавиши, град;

Траектории полета частицы вороха будут определяться по формулам 4 и 5. Результаты расчета представлены в таблице 1.

 (3.4)

 (3.5)

где   α₀– угол поворота коленчатых валов относительно оси х, град;

α  – угол поворота коленчатого вала, град.

 

Таблица 3.1 - Результат расчета

Градусы	30°	60°	90°	120°	150°	180°	210°	240°	270°	300°	330°	360°
y/r	-0.014	0.5	0.895	1.17	1.325	1.36	1.276	1.072	0.748	0.305	-0.259	-0.942
x	43.43	33.16	24.71	18.109	13.33	10.382	9.264	9.978	12.522	16.897	23.103	31.14
y	25	44.74	58.49	66.25	68.023	63.807	53.602	37.409	15.227	-12.94	-47.1	-87.24
Положение клавиш	1’	2’	3’	4’	5’	6’	7’	8’	9’	10’	11’	12’
Положение частицы вороха	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12

 

Кривые, определяющие ординаты клавиш в процессе их работы определяются выражениями:

 (3.6)

 (3.7)

Падения мелкого вороха на первые клавиши происходит при α=α₁ и падения крупного вороха на вторые клавиши при α=α₂.

Вследствие трудности определения  углов α₁ и α₂ аналитическим способом их определяют с помощью графического метода.

В наше время, с помощью системы Machcad, процесс определения облегчается, можно построить эти графики и определить значение углов

Графики, определяющие моменты падения  вороха на клавиши соломотряса представлены на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 – Графики, определяющие моменты падения вороха на

клавиши соломотряса

 

Аналитические значения углов α₁ и α₂, найденные в MathCAD составляют 234.608° и 318.407° соответственно. Графически данные углы равны 235° и 319°, без дополнительного определения видно, что расхождение графического и аналитического методов составляет менее 5%.

Благодаря полученным углам, определяем на траектории полета частицы вороха перемещение крупного вороха по направлению к выходу из молотилки за одно подбрасывание S_K=18,4 мм и перемещение мелкого вороха за одно подбрасывание S_M=16,65 мм.