Определение скорости резания стеблей

Сопоставление выражений 2 и 5; 3 и 6; 4 и 7, показывает, что скорость движения ножа в любой точке, в пределах хода S, может быть определена как произведение текущей координаты у и постоянной величины w (w_н), т. е. U_н = yw или U_н = уw_н. Следовательно, дуга окружности радиуса r, либо l sin , либо (r ₁ + r ₂), является графиком изменения скорости относительного движения ножа как функции его перемещения (U_н = f(x)). Масштаб графика m_u = w (m_u = w_н).

С учетом этой зависимости, определение скорости резания становится простой графоаналитической задачей. Для ее решения необходимо начертить в масштабе 1: 1 контуры сегмента (рис. 3) и противорежущих пластин, причем сегмент должен находиться в одном из двух крайних положений (левом или правом).

Для Р. А. нормального резания с одинарным и некратным ходом ножа достаточно изобразить контуры двух противорежущих пластин (рис. 3 а, 3 г), а для аппаратов нормального резания с двойным пробегом ножа (2 t = 2 t ₀ = S – рис. 3 б) и низкого резания (t = 2 t ₀ = S – рис. 3 в) – контуры трех пластин.

Из точки А (начало лезвия сегмента) проведем оси координат (ХАУ) и отложим вдоль оси абсцисс величину хода ножа S = 2 r, либо S = 2 l sin , либо S = 2(r ₁ + r ₂). Из центра этого отрезка проводим дугу окружности радиуса r – график U_н = f(х), [либо окружности радиусов l sin или (r ₁ + r ₂)].

Поскольку сегмент срезает стебли только на кромке противорежущей пластины, начало резания наступает тогда, когда точка А лезвия переместится в положение А ₁ (достигнет кромки противорежущей пластины), а все лезвие в положение А ₁ В ₁. Скорость любой точки ножа в этот момент, в том числе и точки А, которой лезвие начинает срез стеблей, и есть скорость начала резания.

Ее величина равна произведению ординаты у ₁ = А ₁ К ₁ в метрах, восстановленной из точки А ₁ до пересечения с кривой графика U_н = f(х) – дугой окружности соответствующего радиуса, и масштабного коэффициента m_u = w, т. е.

U_{н 1} = у ₁ w, м/с. (8)

При ограничении рабочей высоты лезвия hр начало резания наступит когда точка лезвия достигнет кромки противорежущей пластины. Проведя через точку пересечения лезвия (т. ) и кромки противорежущей пластинки линию, параллельную АВ найдем положение лезвия А ₁ В ₁ в момент начала резания, ординату у ₁ = А ₁ К ₁ и скорость начала резания U_{н 1} = у ₁ w (U_{н 1} = у ₁ w_н).

Значение угловой скорости w определяют по соотношению

, где n – частота вращения кривошипного вала, мин^-1.

Или , где n – число двойных ходов ножа, 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 (U_{н мах} = rw) в середине и снова до 0 в конце хода, скорости резания будут непрерывно меняться от найденной начальной U_{н 1} до конечной U_{н 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 U_{н 2} = y ₂ w (y ₂ = А ₂ К ₂), (или U_{н 2} = y ₂ w_н).

Рис. 3. К определению скоростей резания:

а) t = t ₀ = S; б) 2 t = 2 t ₀ = S; в) t = 2 t ₀ = S; г) ″ n ″ t = ″ n ″ 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 х_р.

До него и после нож совершает холостой ход.

У Р. А. нормального резания с двойным пробегом ножа (2 t = 2 t ₀ = S – рис.3 б) лезвие сегмента за один ход срезает растения у двух пальцев (1 и 2). По аналогии с рассмотренным выше, начало резания у первого пальца соответствует положению лезвия А ₁ В ₁, а конец резания – А ₂ В ₂. Скорость резания у первого пальца будет изменяться от U_{н 1} = y ₁w до U_{н 2} = y ₂ w. Момент начала резания у второго пальца будет соответствовать положению лезвия А ₃ В ₃ и конца резания – А ₄ В ₄. Скорость резания у второго пальца будет изменяться от U_{н 3} = y ₃ w в начале до U_{н 4} = y ₄ w в конце резания. Из всего хода S нож совершает полезную работу на участках х_{р 1} у первого и х_{р 2} у второго пальцев, причем х_{р 1} = х_{р 2}.

Особенности соотношения параметров Р. А. низкого резания (t = 2 t ₀ = S – рис. 3 в) обусловливают отсутствие участка холостого хода сегмента х_{н 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 U_н, 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.

Для исключения возможности резания стеблей участком лезвия около точки А со скоростями ножа U_н, близкими к нулю, и тем самым предотвращения технологических и технических отказов в Р. А. низкого резания на стадии проектирования (разработки конструкции) предусматривают специальные конструктивные элементы, ограничивающие длину рабочей части лезвия участком А ′ В. Положение точки А ′ по длине лезвия АВ устанавливают из условия

U_{н 1} 0, 5 м/с. При такой скорости начала резания стеблей лезвием у первого пальца ордината у ₁ на графике скоростей может быть определена по выражению

y ₁ , м.

Положение лезвия А ₁ В ₁, соответствующее моменту начала резания у первого пальца, найдем следующим построением. Отложим вдоль оси У от оси Х ординату у ₁ и проведем из полученной точки прямую, параллельную оси абсцисс, до пересечения с восходящим участком кривой графика U_нА = f(х) в точке К ₁. Опустим из точки К ₁ перпендикуляр К ₁ А ₁ на ось абсцисс. Проведем из полученной точки А ₁ линию, параллельную лезвию АВ, и отложим на ней отрезок А ₁ В ₁, равный длине лезвия. Это и будет искомое положение лезвия, а точка А ′ пересечения линии А ₁ В ₁ и кромки противорежущей пластины будет началом рабочего участка лезвия. Следовательно, конструктивные элементы, ограничивающие минимальную скорость начала резания U_{н 1} и длину рабочего участка лезвий сегментов, располагаются на расстоянии l ₀ от оси абсцисс (основания противорежущей пластины), а рабочая высота сегмента будет равна h_p = h ₀ – l ₀.

Моменту конца резания у первого пальца будет соответствовать положение лезвия А ₂ В ₂. Скорость конца резания у первого пальца U_{н 2} = у ₂· w.

Резание стеблей у второго пальца начинается в момент, когда точка А ′ достигнет кромки второй противорежущей пластины и лезвие займет положение А ₃ В ₃, а закончится при достижении точкой В положения В ₄ (положение лезвия А ₄ В ₄). Скорости резания стеблей у второго пальца будут изменяться от U_{н 3} = y ₃ в начале до U_{н 4} = у ₄· w в конце резания.

Из графиков видно, что скорости резания стеблей лезвиями сегментов зависят не только от основных конструктивных (t, t ₀, S) и кинематических параметров (U_н), но и от взаиморасположения сегментов и пальцев в крайних положениях ножа. Полученные скорости резания для всех типов Р. А. соответствуют совпадению в крайних положениях осей сегментов с осями пальцев после тщательного выполнения одной из основных регулировок – центрирование ножа или установки одинакового перебега (+D х) ножа в обоих крайних положениях для аппаратов ″ n ″ t = ″ n ″ t ₀ = S. На практике эту регулировку выполняют с большой погрешностью или не выполняют вовсе и оси сегментов в крайних положениях не совпадают (рис. 4) с осями пальцев на величину ±D х (+D х – перебег влево от оси пальца; –D х – недобег до оси пальца), у Р. А. ″ n ″ t = ″ n ″ t ₀ = S величины перебега сегмента различны у правого и левого пальцев.

Рис. 4. Варианты расположения осей сегментов и пальцев в крайнем левом положении ножа а – совпадение осей; б – перебег (+D х) влево от оси пальцев; в – недобег (–D х) до оси пальцев.

Величина перебега увеличивает, а недобега уменьшает холостой ход х_н до начала резания и соответственно увеличивает (+D х) и уменьшает (–D х) скорость начала резания у первого пальца.

С другой стороны, перебег (+D х) приводит к уменьшению, а недобег (–D х) к увеличению холостого хода после окончания резания.

Следовательно, скорость конца резания у Р. А. t = t ₀ = S и скорость резания у вторых пальцев Р. А. 2 t = 2 t ₀ = S и t = 2 t ₀ = S снижаются при +D х и возрастают при –D х. Особенно велико влияние перебега или недобега на изменение скоростей резания и надежность технологического процесса у Р. А. низкого резания.