К обоснованию кинематического режима работы измельчителя стеблей хлопчатника комбинированного плуга



Процесс измельчения стеблей складывается из двух моментов: подвода их ножом к противорежущей пластине и срезания стеблей, защемленных между лезвием и противорежущей пластиной. Для чистого среза необходимо, чтобы стебли не скользили к обоснованию ножа в процессе подвода их к противорежущей пластине. Определим, какой кинематический режим работы и параметры измельчителя должны удовлетворять указанному требованию.

Пусть лезвия ножа наклонены к оси его движения под углом φ (рис.1). Скорость U_аб абсолютного движения любой точки ножа переменна как по численному значению, так и по направлению. В зависимости от ее направления угол γ между линией этой скорости и линией действия силы N, нормальной к лезвию ножа, может быть как меньше (γ < 0), так и больше (γ > 0).

Чтобы выяснить как движется стебель m, на который действует лезвие ножа, разложим силу N по направлению скорости U_аб (сила Q) и линии лезвия ножа (сила Т). Сила Q стремится перемещать стебель по направлению скорости U_аб, а сила Т — по лезвию ножа. Действию силы Т оказывает сопротивление сила F трения стебля о лезвие ножа. Так как сила F реактивна, то она не может быть больше силы Т.

Исходя из этого, имеем: при γ < 0 возможно скольжение стебля вдоль лезвия ножа по направлению скорости υ_t, что приведет к его выскальзыванию и качество работы будет неудовлетворительным (рис. 1).

Скольжение стебля по лезвию к его основанию возможно в том случае, когда абсолютная скорость U_аб, отклонена от нормали по ходу движения измельчителя и γ>φ.

Рассмотрим случай, если γ > φ, то T > F, то есть стебель начнет скользить вдоль лезвия ножа его основанию, где φ — угол трения стебля о лезвие ножа.

(1)

С другой стороны

υ_t=υ_пcos_β(2)

Подставляя значение из выражения (2) в выражение (1), получим

(3)

где υ_п — поступательная скорость движения ножа; υ₀ — окружная скорость движения ножа.

Заменив υ₀/υ_п через λ, будем иметь

Отсюда (4)

где λ — показатель кинематического режима работы измельчителя.

Рис. 1. Действие ножа на стебель в процессе подвода его к противорежущей пластине

Из треугольника АВС

где r_Ф — радиус флняца ножа;

R — радиус измельчителя.

Тогда

β=18⁰

Исследованиями [1] установлено, что коэффициент трения стебля по стали в зависимости от чистоты обработки и влажности колеблется от 0,22 до 0,50. Принимаем

f = 0,30, то есть φ = 16⁰.

При γ > φ =17⁰

Стебли не будут скользить в том случае, если γ ≤ φ.

При γ = 0

Любая точка ножа плосковращательного дискового режущего аппарата измельчителя комбинированного плуга в процессе работы описывает траекторию удлиненной циклоиды. Так как на одном флянце измельчителя закрепляют по несколько ножей, то одноименные точки этих ножей описывают одинаковые циклоиды, но смешенные по ходу машины. Так, если предыдущий нож, своей точкой, наиболее удаленной от оси вращения, описывает траекторию 1 (рис. 2), то траектория 2 последующего ножа будет смещена по горизонтали на некоторое расстояние S_Z, называемое подачей на нож, которую определяют по известной формуле [2]:

,

где R — радиус барабана измельчителя; Z — число ножей на одном флянце, (Z=2).

Тогда

С другой стороны, для обеспечения полноты измельчения стеблей хлопчатника измельчителем

(5)

где m₁ — среднее расстояние между гнездами стеблей хлопчатника;

n₁ — число гнезд стеблей хлопчатника на 1 погонный метр.

Рис. 2. Схема к определению основных показателей работы измельчителя

От величины подачи на нож зависит число резов k ножом стебля на 1 м пути движения измельчителя

(6)

Нашими исследованиями установлено, что на посевах хлопчатника с шириной междурядий B_M = 60 см число гнезд стеблей на один погонный метр колеблется от 6 до 8 шт. Следовательно, число резов k ≥ 8. Тогда m₁ ≈ 13 см.

Окончательно получим

Отсюда можно сделать вывод о том, что при работе 0плосковращательного измельчителя кинематический режим должен быть в пределах λ = 5.,5…9. При этом улучшается процесс захвата и подвода стеблей к противорежущей пластине, происходит защемление их между лезвием ножа и противорежущей пластиной и чистый срез, обеспечивается полнота измельчения стеблей хлопчатника.

Литература:

1. Ганиев М. С. Технологические основы и обоснование параметров рабочих органов машин для уборки стеблей хлопчатника. Автореф.дис… д-ра техн. наук. — Ташкент, 1972. — 69 с.
2. Кленин Н. И., Сакун В. А. Сельскохозяйственные и мелиоративные машины. –М.: Колос, 1980. — 671 с.