Относительном движении ножа

Пояснение. Срезание стеблей в значительной мере облегчается, если стебли при срезании имеют некоторое скольжение вдоль лезвия. Оно обусловлено наклонным расположением лезвия (угол a).

Рассмотрим взаимодействие лезвия и стебля при относительном движении ножа. Скорость относительного движения ножа V_Н направлена вдоль пальцевого бруса. Условимся считать, что не лезвие набегает на стебель, а стебель набегает на неподвижное лезвие (рис.26) со скоростью V_Н (V_Н = rwsinwt). Скорость V_Н при этом можно разложить на две составляющие: вдоль лезвия V_НЛ и перпендикулярно V_НН (нормальная составляющая). Со скоростью V_НЛ нож перепиливает стебель, а со скоростью V_НН рубит его. При этом

                               V_НЛ = V_Н×sina = rwsinwt × sina,                                  (10)

                               V_НН = V_Н×cosa = rwsinwt × cosa.                                 (11)

Из (10) видно, что скорость V_НЛ также подчиняется закону гармонического колебания, как и V_Н. График составляющей V_НЛ можно изобразить как и V_Н радиусом r, если масштаб графика принять равной w×sina (рис.26).

Помимо колебательного движения нож перемещается вперед вместе с машиной с некоторой постоянной скоростью V_М. Очевидно, что стебель набегает на нож с такой же скоростью. Ее также можно разложить на две составляющие (аналогично V_Н): вдоль лезвия V_МЛ и перпендикулярно к нему V_МН (рис.27). При этом

                                         V_МЛ = V_М ×cosa,                                                     (12)

                                         V_МН = V_м ×sina.                                                  (13)

Для того, чтобы изобразить график V_МЛ в том же масштабе, что и V_НЛ, необходимо V_МЛ разделить на масштаб wsina. Тогда ордината графика, изображающего V_МЛ в этом масштабе (рис.28) будет составлять

                              , м.                            (14)

Так как составляющие V_НЛ и V_МЛ направлены в разные стороны, то направление результирующей скорости DV_Л зависит от их соотношения.

                                        DV_Л = V_НЛ – V_МЛ.                                                 (15)

При этом возможны три случая:

а) DV_Л > 0, стебель скользит к носку сегмента (возможно выскальзывание стебля из режущей пары);

б) DV_Л < 0, стебель скользит к пятке сегмента (опасности выскальзывания стебля из режущей пары не существует);

в) DV_л = 0, стебель относительно лезвия не скользит, поэтому его срез происходит за счет нормальных составляющих V_НН и V_МН (такой срез называют рубкой).

Наиболее благоприятные условия резания можно получить выбором угла a и скоростью V_М при соблюдении условия tga > V_М / w r.

Рис. 27. Взаимодействие стебля с лезвием при переносном движении ножа

Рис. 28. График составляющей скорости стебля вдоль лезвия при переносном движении ножа

Построить график изменения результирующей скорости стебля вдоль лезвия сегмента.

Наглядно за изменением величины DV_Л можно проследить только на совместном графике (рис.29). График построить в произвольном месте чертежа на основании данных анализа по пункту 17.

Рис. 29. График результирующей скорости стебля вдоль лезвия

19. Построить график изменения суммарной силы сопротивления движению ножа R_å в функции перемещения ножа x.

Построение производят без соблюдения масштабов, но с указанием величины сил в характерных точках.

Суммарная сила R_å складывается из трех сил

                                     R_å = R_СР + R_j + R_ТР, Н,                                        (16)

где R_СР - сила сопротивления срезу, Н;

 R_j - сила инерции ножа, Н;

Силу сопротивления срезу определяют по площади нагрузки

                                 R_СР = А_УД × F_Н × Z_С / х_Р, Н,                                      (17)

где Z_С - число сегментов ножа, Z_С = L_Н / t;

х_Р - перемещение ножа, при котором происходит срезание стеблей, м (см. рис. 24).

Принимая силу R_СР условно постоянной, провести в пределах х_Р прямую линию, параллельную оси х (рис. 30).

Рис. 30. Вид графика изменения суммарной силы сопротивления движению  ножа

Силу инерции определяют по формуле

                                                R_j = m_Н × j_Н, Н,                                             (18)

где m_Н - масса ножа, m_Н = m_УД × L_Н, кг.

Силу R_j определяют в трех точках: х = 0; х = r ; х = 2r. В точке х = 0 ускорение максимальное j_Н = rw² (см. рис.23), поэтому R_j = rw²m_Н. В точке х = r ускорение j_Н = 0 и R_j = 0. При х = 2r ускорение j_Н = - rw² , а R_j = - rw²m_Н. Через эти точки проводят прямую, изображающую график R_j (см. рис.30).

Сила трения состоит из двух составляющих

                                              R_ТР = R_ТР1 + R_ТР2 , Н,                                 (19)

где R_ТР1 - сила трения от массы ножа

                                              R_ТР1 = m_Н × g × f_Н, Н;                                   (20)

                                              R_ТР2 = N×f_Н, Н;                                           (21)

N - нормальная составляющая воздействия шатуна на нож

                                    Н;                      (22)

Рис. 31. К определению угла b

При вращении кривошипа угол b меняется и поэтому величина R_ТР2 также меняется на всем перемещении ножа (х = 2r). Но так как R_ТР2<< R_СР и R_ТР2<< R_j, то условно принимают R_ТР2= const и изображают ее прямой линией.

20.Определить мощность для привода режущего аппарата

                                          E = R_åmax × V_Нmax, Вт,                                      (23)

здесь R_åmax – максимальное значение суммарного усилия, Н (берется из графиков); V_Нmax - максимальная скорость ножа, V_Нmax = rw, м/с.