РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ-
МСХА имени К.А. Тимирязева»
(ФГБОУ ВО РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева)
Пояснительная записка
по курсовой работе
«Расчет режущего аппарата
уборочных машин»
Выполнил студент 301 группы
Факультета Технический сервис в АПК
Пикин Д.А.
Москва 2017
Исходные данные
| № Варианта | Ширина захвата режущего аппарата В, м | Частота вращения вала привода ножа n, мин-1* | Скорость движения агрегата υ, м/с* | Тип режущего аппарата (ТРА) | Площадь нагрузки fн, см2 | Установочная высота среза, Ну, см |
| 301-7 | 5,2 | 2,0 |
Основные размеры сегментов и противорежущих пластин Р. А. сегментно-пальцевого типа
| Тип режущего аппарата (ТРА) | Соотношение параметров, мм | Основные размеры, мм | |||||||
| a | b | h 0 | hр | t | c | e | h 1/ h 1 р | ||
| t = 2 t 0 = S = 101,6 | - | 101,6 |
Рис. 1. Схемы: а – сегмента; б – противорежущей пластины
I. Расчет показателей работы режущего аппарата
1.1. Рассчитать скорость движения уборочной машины υ, м/с или частоту вращения кривошипного вала механизма привода ножа n, мин-1
Скорость движения машины можно найти по заданным площади нагрузки fн и частоте вращения n кривошипного вала механизма привода ножа режущего аппарата. Используя зависимости для подачи режущего аппарата
L = υ t 1/2 и площади нагрузки fн = kLS, где: t 1/2 – время, за которое кривошипный вал совершит поворот на угол π, с; k – коэффициент пропорциональности между площадями подачи и нагрузки режущего аппарата; S – ход ножа, мм; ″ n ″– коэффициент некратности хода, получим выражение для определения
υ 
или υ 
(1)
Следует помнить, что для Р. А. t = t 0 = S и ″ n ″ t = ″ n ″ t 0 = S коэффициент k = 1, а для аппаратов 2 t = 2 t 0 = S и t = 2 t 0 = S необходимо подставить в формулу (1) большее из двух значений k (0,32 для первого и 0,68 для второго).
Если в исходных данных задана скорость движения агрегата υ, то в разделе 1.1 необходимо определить частоту вращения кривошипного вала механизма привода ножа n.
Решив выражение (1) относительно n, имеем
L= 
/кS =78/0,68*10,16=112мм.
Определение скорости резания стеблей
Из кинематики относительного движения ножа известно, что скорость относительного движения ножа изменяется как функция угла поворота wt:
- кривошипного вала аксиального кривошипно-ползунного механизма привода ножа
Uн = rw sin wt, (2)
где: r – радиус кривошипа (r = S /2), м; w – угловая скорость кривошипа, с-1.
Функциональную зависимость скорости движения ножа от его перемещения Uн = f(х)
Из 
ОВС (рис. 2 а) следует, что вертикальная текущая координата у
точки В кривошипа определяется по выражению
у = r sin wt. (5)
По аналогии, из рисунков 2 б и 2 в следует, что
у = l sin 
∙sin wt (6)
у = (r 1 + r 2)sin wнt (7)
Значение угловой скорости w определяют по соотношению
,
где n – частота вращения кривошипного вала, мин-1.
Лезвие сегмента при дальнейшем движении будет срезать стебли другими участками (точками) своей длины вплоть до крайней точки В. Поскольку скорость движения ножа меняется от 0 в начале хода до максимального значения (Uн мах = rw) в середине и снова до 0 в конце хода, скорости резания будут непрерывно меняться от найденной начальной Uн 1 до конечной Uн 2. Момент окончания резания наступит тогда, когда точка В лезвия сегмента достигнет кромки противорежущей пластины (точка В 2), а само лезвие расположится по линии В 2 А 2. Скорость движения сегмента в данный момент – скорость конца резания – определим по графику Uн 2 = y 2 w (y 2 = А 2 К 2), (или Uн 2 = y 2 wн).
Uн1 = A1K1w= 0,009*55,6 = 0,50 м/с
Uн2 = A2K2w= 0,049*55,6 = 2,72 м/с
Uн3 = A3K3w= 0,050*55,6 = 2,78м/с
Uн4 = A4K4w= 0,032*55,6 = 1,78 м/с
Рис. 3. К определению скоростей резания:
в) t =2 t 0 = S;
Из графика видно, что лезвие сегмента срезает растения только на участке А 1 А 2 своего хода. Этот участок хода является рабочим и обозначается хр.
До него и после нож совершает холостой ход. Особенности соотношения параметров Р. А. низкого резания (t = 2 t 0 = S – рис. 3) обусловливают отсутствие участка холостого хода сегмента хн 1 до начала резания стеблей у первого пальца, так как в крайних положениях сегмента часть его лезвия перекрывается противорежущей пластиной. Следовательно, участок лезвия вблизи точки А будет подходить к кромке противорежущей пластины первого пальца со скоростью Uн, близкой к нулю (начало хода ножа). Попадание стеблей на эту часть режущей пары будет приводить к повышенным силовым нагрузкам на элементы режущей пары и забиванию режущего аппарата.
1.3. Построение траектории абсолютного движения точки А лезвия сегмента
При работе Р. А. любая точка ножа и в том числе точка А лезвия сегмента совершает сложное движение: относительное возвратно-поступательное по закону х = r ∙(1 – cos 
t), х = l sinα∙(1– cos t), либо х = (r 1 + r 2)∙(1– cos н t) и переносное поступательное прямолинейное равномерное вместе с машиной с законом у = υt.
Траекторию абсолютного движения проще всего получить графическим суммированием перемещений в двух названных движениях.
Для этого необходимо в масштабе 1:1 начертить контур сегмента и нанести оси координат с началом в точке А (начало лезвия). Относительное движение осуществляется вдоль оси абсцисс, а переносное – со скоростью поступательного движения машины v вдоль оси ординат. Отложим на оси абсцисс величину хода ножа S = 2 r либо S = 2 l sin α либо S = (r 1 + r 2). За время перемещения ножа из крайнего (точка А) левого положения в правое (точка Ак) в относительном движении каждая его точка переместится вместе с машиной в переносном движении (вдоль оси ординат) на величину L, называемую подачей режущего аппарата.
Рис. 5. Траектория абсолютного движения точки А лезвия сегмента
Из зависимости для определения площади нагрузки fн = кLS имеем
L = 
(S – в см; к = 1 для Р. А. t = t 0 = S; к = 0,32 для Р. А. 2 t = 2 t 0 = S и
к = 0,68 для Р. А. t = 2 t 0 = S).
Величину подачи L необходимо отложить вдоль оси ординат от точки Ак.
Из кинематики ножа известно, что перемещение ножа в относительном движении подчиняется уравнению х = r∙ (1 – cos t) [ х = l sin α∙ (1 – cos t) или х = (r 1 + r 2)∙(1 – cos 
нt)]. Поэтому для определения положения точки А в относительном движении достаточно на отрезке – ААк = S = 2 r [ S = 2 l sin α или S = 2(r 1 + r 2)] провести дугу окружности радиуса S/ 2, выбрать любой угол t и через центр кривошипа, повернутого на угол t, провести линию, перпендикулярную оси абсцисс. На этой линии и будет находиться точка А лезвия в относительном движении в момент времени t.
Обозначим границы участков по углу поворота кривошипа цифрами 1, 2, 3, …, 6, а по направлению поступательного движения машины соответственно 
.
Проведем через точки 1, 2, 3, …, 6 вертикальные линии, а через точки горизонтальные.
Поскольку в относительном движении точка А при углах поворота кривошипного вала 30, 60, 90…1800 будет находиться на вертикальных линиях, проведенных соответственно через точки 1, 2, 3, …, 6, а в переносном движении на горизонталях, проведенных через точки , то в абсолютном движении – на пересечении (точки 
и т.д.) вертикалей и горизонталей одного номера (1 и 
; 2 и 
, и т. д.).
Плавная кривая, проведенная через точки А, 
и есть траектория абсолютного движения точки А лезвия сегмента. По таким же траекториям будут двигаться и все остальные точки сегмента и ножа в целом.
По построенной траектории необходимо изготовить лекало, которое потребуется при построении диаграммы отгиба стеблей и высоты стерни.
1.4 Построение диаграммы отгиба и высоты стерни отдельного рядка стеблей для режущего аппарата низкого резания t = 2 t 0 = S
Для рассмотрения отгиба стеблей режущим аппаратом низкого резания необходимо выделить полоску поля шириной не менее 2 t 0 и длиной 3 L. На свободной части чертежного листа необходимо нанести три следа (рис. 9) осевых линий трех соседних пальцев Р. А. и возле каждого из них по два следа кромок противорежущих пластин. По аналогии с построением (рис. 6) изобразить на чертеже контуры сегмента в положении I, II, III и IV. Обозначим пальцы Р. А. порядковыми номерами 1, 2, 3, начиная с левого. Крайние точки рабочих частей лезвий сегмента обозначим буквами А ′ В и С ′ Д. Положение начальных точек рабочих частей лезвий А ′ и С ′ найдено на диаграмме скоростей резания (рис. 3).
При помощи лекала провести траекторию движения А ′1 А ′2, В 1 В 2, С ′2 С ′3, Д 2 Д 3 и А ′3 А ′4. Нанести вдоль следа осевой линии второго пальца единичный рядок растений.
На участке № 1 от точки к ′ до l ′ все стебли срезаются рабочим участком лезвия (А ′1 В 1) с предварительным отгибом
q 1=9,5мм
q 2=98.4мм
= 
.
q 2i=77.6мм
= 
.
q "2i =60,4мм
q "’2i =47.3мм
Чтобы построить диаграмму высоты стерни на этой части участка № 2′ необходимо выбрать не менее четырех стеблей по длине рядка и определить высоту стерни каждого из них. Полученные точки соединить плавной кривой.
На участке № 3 рядка (от точки n ′ до о ′) стебли отклоняются элементами Р. А. в продольном направлении и срезаются началом лезвия АВ в точке о придвижении сегмента из положения III в положение IV. Высоту стерни для каждого стебля определим по выражению (11). Для построения диаграммы высоты стерни на участке № 3 необходимо подсчитать ее как минимум для четырех стеблей по длине участка.
q 3=24,7мм
q 3i=14,7мм
q "3i=9.5мм
