Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Определение сил, действующих на нож режущего аппарата, и мощности на привод ножа. Построение диаграмм сил сопротивления движению ножа и мощности на его привод
При работе режущего аппарата на его нож (см. 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 кривошипного вала в). Для устойчивой работы ножа и всего режущего аппарата необходимо постоянное соблюдение условия равновесия ()
где - значение модуля силы сопротивления движению ножа в любой точке по его ходу; - значение модуля горизонтальной составляющей движущей силы в той же точке по ходу ножа. (R- значение движущей силы) Сила сопротивления движению ножа Т складывается из трех составляющих: , (13) где Р ср - среднее значение силы сопротивления стеблей срезу, Н; - сила инерции ножа, Н; F тр - сила трения ножа о пальцевый брус, Н. Среднее значение силы сопротивления растений срезу определяют по зависимости , (14) где - удельная работа на срез растений с единицы площади (м2, см2); Z - количество сегментов на ноже; хр - длина пути, проходимого ножом (сегментом) от начала до конца резания, см; fн - площадь нагрузки режущего аппарата, см2.
а
б в
Рис.13(а, б, в). Схема сил, действующих на нож режущего аппарата б - МКШ в - планетарным
Для зерновых колосовых культур или Для трав или Количество сегментов Z на ноже определяют по выражению (15) где В - ширина захвата режущего аппарата; t - шаг режущей части.
Путь хр (перемещение), проходимый ножом от начала до конца резания, необходимо взять из диаграммы скоростей резания (рис.3) - расстояние А1А2 и А3А4. 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 2t = 2t0 = S и t = 2t0 = S, у которых каждый сегмент при одном ходе срезает растения у двух пальцев с площадей fн1, и fн2, 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 х р1 (Рср1) и х р2 (Рср2). Силу инерции ножа в функции его перемещения находят по зависимости , 16 а
, 16 б , 16 в
где mн = mн0В - масса ножа, кг (mн0 = 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; - угловая скорость кривошипного вала, с-1; ℓ- длина колебательного рычага МКШ, м; α- угол отклонения наклонной шейки ведущего вала МКШ, град; (r1 + r2) – сумма радиусов планетарного привода, м; wн – угловая скорость водила планетарного привода, с-1 Так как независимая переменная х входит в уравнение в первой степени и со знаком минус, функции линейные убывающие. Для построения графика изменения силы инерции в функции перемещениях ножа (прямая линия) достаточно определить значения в двух точках по ходу ножа, например в точке А: х = 0 (начало хода) и Ак: х = 2r либо х =2ℓsinα либо х =2(r1+r2) (конец хода): . либо х = 2ℓ sinα Рjк = - mн ℓ sinα wн2 Рj0= mн ℓ (r1+r2) wн2 х = 2(r1+r2) Рjк = - mн (r1+r2) wн2
Сила трения ножа о элементы пальцевого бруса при кривошипно-ползунном механизме привода складываются из двух составляющих: Fтр = Fтр1 + Fтр2. (17) Составляющая Fтр1 возникает от силы тяжести ножа между соприкасающимися нижними поверхностями элементов движущегося ножа и верхними поверхностями неподвижных элементов пальцевого бруса. Ее величину находят по выражению Fтр1 = Gн f/, (18) где Gн = mнg - сила тяжести ножа, Н; f/ - коэффициент трения ножа по элементам пальцевого бруса. Значение коэффициента трения необходимо выбирать в пределах f ′ = 0,30…0,75 (трение стали по стали в абразивной среде и в условиях неучтенных защемлений от деформации ножа и пальцевого бруса). График силы Fтр1 - прямая линия, параллельная оси абсцисс. Составляющая Fтр2 возникает от прижатия головки ножа к направляющей корпуса жатки шатуном с силой N (см. рис.13). Fтр2 = Nf, (19) где f = 0,2…0,3 - коэффициент трения (сталь по стали в абразивной среде). Сила N прижатия головки ножа к направляющей или с учетом условия , где - угол наклона шатуна к плоскости режущего аппарата. В развернутом виде зависимости для нормальной силы имеют вид , (20) а силы трения . (21) Для построения графиков и значения составляющей необходимо определить хотя бы в характерных точках одного хода ножа. У аппарата нормального резания с одинарным пробегом ножа (t = t0 = S) таких точек четыре (см. рис.3а):
- начало хода (х = 0), - начало резания (х = хн), - конец резания (х = хк), - конец хода (х = S). У аппаратов нормального резания с двойным пробегом ножа (2t = 2t0 = S) и низкого резания (t = 2t0 = S) их шесть (см. рис.3б, в). К отмеченным четырем добавляются две: - начало (х = хн2) и конец (х = хк2) резания у второго пальца. 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 определяют из схем механизма привода ножа, соответствующих нахождению ножа в каждой из характерных точек. При построении схем механизмов привода ножа необходимо самостоятельно выбрать величину дезаксиала h = (2…3)r, либо h= (7…8)r. В зависимости от выбранного дезаксиала определить длину шатуна l: l = (9…10)r (h = (2...3)r) и l = (15...25)r (h = (7...8)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 А0 будет левым крайним положением ножа. Соединяя полученную точку А0 с центром 0 прямой линией и продля линию за центр до пересечения с дугой окружности (точка к0) найдем положение всех звеньев механизма привода ножа (кривошип Ок0 и шатун к0А0 расположены по одной линии, но направлены в противоположные стороны) и угол наклона шатуна . От точки А0 отложить 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 или А1, A2, A3, A4 - 2t = 2t0 = S и t = 2t0 = S), используя диаграммы скоростей резания (см. рис.3). Соединив центр 0 с точкой конца хода ножа (А3 - аппарат t = t0 = S или А5 - 2t = 2t0 = S и t = 2t0 = S), найдем положение механизма привода в крайнем правом положении ножа (кривошип Ок3 или Ок5 и шатун к3А3 или к5А5 расположены по одной линии и направлены в одну сторону) и величину угла или .
Рис.14. Схемы механизма привода ножа
Затем вспомогательным радиусом R// = l из точек А1 и А2 (t = t0 = S) или из точек А1, A2, A3 и A4 (2t = 2t0 = S и t = 2t0 = S), как из центров, сделать засечки на дуге окружности кривошипного вала. Соединив найденные точки к1, к2 (к1, к2, к3 и к4) прямыми линиями с центром кривошипного вала (0) и точками А1, A2 (А1, A2, A3, A4), получим положения механизма привода в точках начала и конца резания ножа, а также искомое значение угла , (, , , ). Поскольку силы сопротивления растений срезу возникают в начале и перестают действовать в конце резания значение силы Fmp2 в каждой из точек А1 и А2 (аппарат t = t0 = S) или А1,A2,A3 и A4 (аппараты 2t = 2t0 = S и t = 2t0 = S) необходимо считать по два раза - бесконечно близко слева и бесконечно близко справа от точки.
ПРИМЕР. Режущий аппарат t = t0 = S. ; ; ; . ) При отрицательном значении алгебраической суммы () необходимо брать ее модуль. Таким образом, для аппаратов t = t0 = S силу трения Fmp2 необходимо считать минимум шесть, а для 2t = 2t0 = S и t = 2t0 = S - десять раз. 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 (рис.15а) 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 (рис.15б). Направление же силы трения и ее знак + в пределах всего хода ножа остаются неизменными. Последовательное соединение нанесенных точек значений Fmp2 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 Fтр2 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 = t0 = S ее необходимо определить минимум 6 раз, а для 2t = 2t0 = S и t = 2t0 = 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 () силы Т (обычно значение - бесконечно близко справа от точки А1) была около 100…120 мм, т.е. , Н/мм. Причем μт должен выбираться из ряда 10, 20, 30 и.д. (Н/мм). Тогда ординаты графиков сил Рср, Fтр1, Fтр2,Pj, в любой точке будут определяться , мм. 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).
Масштаб диаграммы мощностей μN должен выбираться из ряда 10, 20, 30…Вт/мм, причем наибольшая ордината уmax= Nmax/ μN должна быть не более 110…120 мм.
Для уточнения вида диаграммы необходимо подсчитать значения N минимум в двух дополнительных точках: и . 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.
В вариантах №6 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. …… 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 регулирование 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 (2α) остается постоянным. Смещение оси АВ цапф качающейся шайбы на величину +Δх в положении А′В′ или на величину – Δх 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 – Δх в положении А″В″ приведет к смещению центра качающейся шайбы на величину r″э. Величина rэ может быть определена как: rэ = Δх sinα. Появление радиуса эксцентриситета r′э или r″э приведет к круговому биению качающейся шайбы с амплитудой А = 2rэ и осевому биению колебательного вала с такой же амплитудой. Смещения + Δх и – Δх устраняют изменением толщины комплекта прокладок λ между торцом накладной шейки вала 1 и внутренней обоймой конического подшипника (правого). Увеличивая толщину λ комплекта прокладок уменьшают смещение – Δх, а уменьшая λ – уменьшают смещение + Δх. Направление смещения оси АВ определяют следующим образом. Устанавливают, поворачивая ведущий вал (по ходу вращения), колебательный вал с рычагом в крайнее положение (см.рис….) и замеряют с точностью до 0,1 мм. расстояние ″К″. затем поворачивают в том же направлении ведущий вал на угол ωt = п/2.(рычаг колебательного вала должен находиться в среднем положении) и снова замеряют расстояние К′ или К.″
Если К′ = К или К″ = К + Δх = – Δх = 0 и МКШ регулировать не нужно. При К′ > К радиус эксцентриситета r′э = К′ - К, а смещение оси АВ от точки ″О″ + Δх = r′э /sinα. При К″ < К радиус эксцентриситета r″э = К - К″ и смещение оси АВ от точки ″О″ – Δх = r″э /sinα.
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 Z′э /sinα. (т.е. оставить комплект прокладок толщиной λ - Z′э /sinα). 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 + Z″э /sinα и провести все монтажно-регулировочные операций.
*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 саттелита и установленного на ней подшипника головки ножа (рис………).
Рис……Схема планетарного привода ножа: 1-ведущий вал 2-водило 3-вал саттелита 4-нож 5-саттелит 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 саттелита 14-корпус жатки
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 сверху) и вал саттелита – по ходу часовой стрелки (вид сверху). Для уменьшения крутящего момента передаваемого клиноременной передачей число зубьев Z1 ведущего колеса 7 меньше числа зубьев Z2 у колеса 8 (Z1 <Z2). Число зубьев Z4 неподвижного колеса 6 планетарной передачи в 2 раза больше числа зубьев Z3 саттелита т.е. Z4 = 2Z3 х. Поэтому угловая скорость вала саттелита в два раза превышает угловую скорость водила Н ω3 = 2ωн. Радиус смещения оси вала саттелита относительно оси вращения водила Н - r1 равен радиусу кривошипа r2 вала саттелита. Так как ход ножа S = 2 (r1 + r2) = 84мм. то r1 = r2 = 21мм. При равенстве r1 = r2 траекторией абсолютного движения оси шейки кривошипа вала саттелита, а следовательно и оси подшипника головки ножа будет отрезок прямой линии, равный ходу ножа S = 2 (r1 + r2) Построение траектории абсолютного движения оси шейки кривошипа вала саттелита необходимо начать с вычерчивания двух полуокружностей радиусов r1 + r2 и r1 из центра ″О″и водила Н, расположенного на оси х на расстоянии r1 + r2 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 саттелита(О′) и шейки кривошипа вала саттелита(О″), соответствующих углов поворота водила Н, wнtо = 0 При повороте на уго wнt1 = 30° ось вала саттелита займет положение О1′. За это же время вал саттелита, вращаясь в противоположном направлении с угловой скоростью w3=2wн , повернется относительно оси О′1, на угол w3t1 = 2 wнt1 = 60° и ось шейки кривошипа О″ из положения О0″ перейдет в положение О1″. Точка О1″лежит на оси х (как и точка Оо″). Это следует из рассмотрения ΔОО1′О1″. В этом равнобедренном треугольнике один угол (вершина О) по условию равен wнt1 = 30°, второй (вершина О′1) между равными сторонами ОО1′ и О1′О1″ равен 180 - (2 wнt1 = 60°) = 120°. Следовательно и третий угол с вершиной О1″ равен 30°. Повороту водила Н на угол wнt2 = 60° будет соответствовать поворот вала саттелита вокруг оси О′2 по направлению часовой стрелки на угол ω3t2 = 2ωнt2 = 120° и ось шейки кривошипа переместиться из точкиО″1 в точку О″2, совпадающую с точкой О′о. Это утверждение следует из рассмотрения равнобедренного треугольника ОО′2О″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′2О″2 равносторонний и сторона ОО″2 = r1=r2= ОО′0. Повороту водила на углы ωнt3=90°; ωнt4 =120°; ωнt5 = 150° и ωнt6 =180° будут соответствовать углы поворота вала саттелита относительно осей О′3, О′4, О′5, О′6 в противоположном направлении соответственно на углы - ω3t3 = 2ωнt3 = 180°; ω3t4 = 2ωнt4=240°; ω3t5 = 2ωнt5=300° и ω3t6 = 2ωнt6=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′4О″4 И ОО′5О″5.
*Построенную траекторию выделить утолщенной линией.
|
|||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2016-12-12; просмотров: 1002; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.223.159.195 (0.108 с.) |