Режущий аппарат с использованием в приводе механизма качающейся шайбы («ДОН-1200Б» и «ДОН-1500Б»)

В зерноуборочных комбайнах типа «ДОН» ход S ножа больше шага сегментов t и пальцев t ₀:

 

S = 1,155 t =1,155 t ₀ = 88 мм,               (6.10)

 

где t = t ₀ = 76,2 мм.

Согласно литературным данным [2], закон изменения скорости перемещения ножа с механизмом качающейся шайбы отличается от используемого в комбайне СК-5МЭ-1 «НИВА-ЭФФЕКТ».

Для привода с механизмом качающейся шайбы

 

u _{н кш} = μ ω r sinω t = μ ω,                      (6.11)

 

где μ – параметр, учитывающий отличие в изменении скорости ножа с приводом через механизм качающейся шайбы от кривошипно-шатунного привода.

 

μ = (1 / cosα) [1 – (x ² / r ²) sin²α].                   (6.12)

 

6.2.1Определение скорости начала и конца резания(рисунок 6.6):

– на расстоянии t = t ₀ = 76,2 ммпровести осевые линии перемещения двух соседних пальцев режущего аппарата и отметить ширину противорежущей пластины (см. пп. 6.1.3);

− определить величину относительного смещения осей симметрии сегментов по отношению к осям симметрии пальцев

 

∆ S = (S − t) / 2 = (88 − 76) / 2 = 6 мм;

Рисунок 6.6 – Определение скорости резания

для режущего аппарата с приводом качающейся шайбы

 

− вычертить сегменты согласно рисунку 6.6;

− обозначить режущие кромки AB и A ₃ B ₃ сегментов;

− провести ось ординат 0 y;

− по приведенным в таблице 6.2 результатам расчетов [по выражениям (6.11) и (6.12) для S = 88 мм] отложить значения ординат y_i = μ_i y _i в зависимости от значений аргумента x _i;

− соединить точки 1, 2, 3, …,13 плавной кривой;

− переместить режущую кромку АВ сегмента в положение А ₁ В ₁ и из точки А ₁ провести ординату А ₁ k ₁ = y _н до пересечения с левой частью параболы;

− переместить режущую кромку А ₁ В ₁ сегмента в положение А ₂ В ₂ и из точки А ₂ провести ординату А ₂ k ₂ = y _к до пересечения с правой частью параболы;

− показать перемещение x _н ножа до начала резания, x _к – в конце резания и x _р – в течение процесса резания;

− определить скорости начала и окончания резания

 

V _{р н} = ω y _н и V _{р к} = ω y _к.

 

 

Таблица 6.2 − Значения изменения скорости перемещения ножа с приводом качающейся шайбы в зависимости от угла поворота качающей шайбы

i	μi	x i	y i	μi y i	μiω	μiω y i
0	0,951	44,0	0	0	47,11	0
π /12	0,713	42,5	11,4	11,0	47,44	0,54
π /6	0,976	38,1	22,0	21,5	48,35	1,06
π /4	1,001	31,1	31,1	31,1	49,60	1,54
π /3	1,026	22,0	38,1	39,1	50,84	1,94
π /2,4	1,045	11,4	42,5	44,4	51,77	2,21
π /2	1,051	0	44,0	46,2	52,08	2,29

 

 

Ординаты y _н и y _к представляют собой скорость перемещения ножа в масштабе ω. Вид кривой изменения скорости резания с приводом качающейся шайбы является парабола. Однако ее использовать для определения скоростей резания в зависимости от перемещения ножа неудобно. С целью повышения точности определения примем полуокружность радиуса       r = S / 2 = 44 мм. Тогда ординаты y _н и y _к будут представлять собой скорость резания в масштабе μω.

Сравнить полученные значения скорости резания V _{р н} и V _{р к} с допустимыми (V _р ≥ 1,5 м/с).

6.2.2 Построение траектории абсолютного движения точек сегмента (рисунок 6.7).

Вычертить взаимное расположение сегментов и пальцев согласно рисунку 6.7. Затем:

− для удобства дальнейшего построения провести радиусом r = S / 2 полуокружность с центром в точке 0;

− разделить полуокружность на шесть частей и обозначить точки 1; 2; 3…6;

− определить величину перемещения машины за один ход ножа – подачу на нож по выражению 6.6;

Рисунок 6.7 – Построение траектории абсолютного движения сегмента режущего аппарата с приводом качающейся шайбы

 

− из точки D провести ординату z, отложить на ней величину подачи L на нож и разделить на части, как и полуокружность, обозначив соответственно точки 1¢; 2'; 3'...6';

− провести из точек пересечения лучей-радиусов с параболой вертикальные линии, а из точек 1¢; 2'; 3'...6' – горизонтальные – до их взаимного пересечения в точках, которые и будут промежуточными точками траектории;

− соединить эти точки кривой А – А ₁, которая представляет собой траекторию абсолютного движения сегмента режущего аппарата с приводом качающейся шайбы и также В и В ₁.

6.2.3 Построение графика пробега активной части лезвия сегмента и диаграммы высоты стерни.

Вычертить график пробега активной части лезвия сегмента для стеблей, растущих по линии m – m (рисунок 6.8) или m ₁ – m ₁(рисунок 6.9 согласно методике приведенной в разделе 6.1.3).

 

Рисунок 6.8 – Построение графика пробега активной части лезвия сегмента и диаграммы высоты стерни для стеблей, растущих по линии m – m

Рисунок 6.9 –Построение графика пробега активной части лезвия сегмента и диаграммы высоты стерни для стеблей, растущих по линии m ₁ – m ₁

6.3 Режущий аппарат с использованием в приводе планетарного механизма (привод Шумахера) .

Планетарный механизм привода ножа широко применяется в зарубежных комбайнах, а в настоящее время получил широкое распространение также и на комбайнах отечественного производства ACROS 530/580; VEKTOR 410, GS12 и др.

Водило 4 (рисунок 6.10, а), вращаясь с угловой скоростью ω, сооб­щает движение зубовому колесу 2 (сателлиту) радиусом r_с, которое обкатывается без скольжения по неподвижному (направляющему) колесу 1 радиусом R и через кривошип вала 5 сообщает ножу 3 возвратно-поступательное движение [3].

Рассмотрим перемещение ножа при R> 2r_с (рис. 6.10, б).

Пусть в исходном положении ось водила совпадает с осью X, а точка А сателлита находится в крайнем правом положении А₁

Если водило повернется на угол φ, то сателлит − на угол 

Тогда координаты точки А

(R-r_c)/r_c)φ;

(R-r_c)/r_c)φ;     (6.13)

Подставляя в полученные уравнения R=2r_c, имеем

 

x_А=2r_ccosφ,   у_А= 0.

 

Из этого следует, что нож совершает колебательное движение вдоль оси X по закону косинуса. В данном случае мы имеем гипоциклоиду с модулем r_c /R = 1/2, для которой траектория движения точки внутренней окружности радиуса r_c есть диаметральная прямая наружной окружности радиуса R=2r_c.

Дифференцируя первое из выражений (6.13), получим скорость u_н точки А ₁ сателлита (скорость головки ножа 5, конструктивно выполненной с радиусом r_c, равным радиусу делительной окружности зубчатого венца сателлита):

 

.                                (6.14)

 

Рисунок 6.10 – Схема планетарного механизма привода ножа (а) и фрагмент к обоснованию скорости движения ножа (б):

1 – неподвижное (направляющее) колесо; 2 – сателлит; 3 нож;  4 − водило; 5 – кривошипный вал

Практически это означает, что нож в данном случае будет двигаться строго возвратно-поступательно без отклонения (рисунок 6.11)

 

Рисунок 6.11 – Схема движения ножа с приводом Шумахера

 

 

У данного типа привода режущего аппарата ход S ножа превышает шаг сегментов t и пальцев t ₀:

− ход ножа:

S = 1,115 t =1,115 t ₀ = 85 мм,

 

где t = t ₀ = 76,2 мм.

6.3.1. Определение скорости начала и конца резания(рисунок 6.12):

− на расстоянии t = t ₀ = 76,2 мм провести осевые линии перемещения двух соседних пальцев режущего аппарата и отметить среднюю ширину противорежущей пластины;

− определить величину смещения осей симметрии сегментов относительно осей симметрии пальцев

 

∆ S = (S − t) / 2 = (85 − 76) / 2 = 4,5 мм; 

 

− провести оси симметрии сегментов) и вычертить сегменты согласно данным таблицы 6.1;

− обозначить режущие кромки AB,A₁B₁,A ₂ B ₂  и A ₃ B ₃ сегментов;

− провести ось ординат Сy.

− отметить положение центра полуокружности радиуса r =42,5 мм;

− радиусом r = S/ 2 = 42,5 мм провести полуокружность с центром в точке 0;

– в системе координат xCy полуокружность радиуса r представляет собой закономерность изменения скорости перемещения ножа;действительно, подставив в выражение (6.14) 2r_c =r с учетом, что

 

Рисунок 6.12 – Определение скоростей резания

для режущего аппарата с приводом Шумахера

 

y = rsinφ=

 

видим, что данное выражение полностью совпадает с приведенным выше выражением (6.4) для скорости ножа с кривошипно-шатунным приводом;

− переместить режущую кромку АВ сегмента в положение А ₁ В ₁ и из точки А ₁ провести ординату А ₁ k ₁ = y _н;

− переместить режущую кромку А ₁ В ₁ сегмента в положение А ₂ В ₂ и из точки А ₂ провести ординату А ₂ k ₂ = y _к ;

− нанести перемещение x _н ножа до начала резания, x _к – в конце резания и x _р – в течение процесса резания;

− замерить ординаты y _н и y _к, определить скорости начала и окончания резания

 

V _рн = ω_ш y _н и V _рк = ω_ш y _к.

 

6.3.2 Построение траектории абсолютного движения точек ножа выполняется аналогично режущему аппарату с кривошипно-шатунным приводом (см. рисунок 6.3) с учетом перебега ножа Δ S (см. рисунок 6.7)

6.3.3 Построение графика пробега активной части лезвия сегмента и диаграммы высоты стерни выполняется аналогично рассмотренному выше (рисунки 6.8, 6.9) с учетом ∆ S = 4,5 мм.