Лабораторна робота N
Метою лабораторної роботи є визначення експериментальним шляхом та розрахунком показників роботи мотовила. Для цього необхідно на лабораторній установці отримати запис траєкторії точок планки мотовила, при заданій висоті установки ріжучого апарату встановити діапазон можливих змін показника режиму роботи мотовила, а також визначити число ударів K планки мотовила про стебло і показники роботи мотовила спільно з ножем. З отриманих даних слід побудувати графіки показників роботи мотовила в функції коефіцієнта режиму роботи мотовила. Скласти обчислювальний алгоритм та написати програму для розрахунку показників роботи мотовила на ЕОМ.
Для визначення основних показників роботи мотовила використовується лабораторна установка, що представляє макет мотовила, виконана таким чином, що не залежить від швидкості переміщення валу мотовила.
Поступальний рух валу та обертання мотовила досягається за рахунок змінних зірочок змінного радіусу, встановлених на валу мотовила.
Поступальна швидкість валу мотовила дорівнює:
де i - кутова швидкість обертання зірочки, c -1; r i – радіус зірочки.
Окружність швидкість зовнішньої точки планки мотовила дорівнює:
де R - радіус мотовила, м.
Таким чином, дорівнює:
і при постійному радіусі R залежить тільки від величини r i зірочки, яка здійснює рух вал мотовила.
Для вимірювання необхідних параметрів траєкторій та зірочок використовується лінійка та штангенциркуль.
Під час роботи планка мотовила здійснює складний рух: переносне разом із машиною зі швидкістю V М і відносне з кутовою швидкістю (Рис. 1).
Координати крайньої точки планки мотовила в абсолютному русі записуються рівняннямициклоїди у вигляді:
де H - висота установки валу мотовила над ріжучим апаратом; h – висота установки ріжучого апарату.
Переміщення X Z машини за час повороту мотовила на кут = 2/Z між двома сусідніми планками називається кроком мотовила:
де T – час одного обороту мотовила; z – число планок мотовила.
Число ударів K планкою мотовила по стеблах на 1 м шляху руху машини визначається виразом
Правильна спільна робота мотовила та ріжучого апарату забезпечується при підведенні планкою стебел до ножа та встановлення валу мотовила по висоті так, щоб планки не відхиляли стебла у бік руху машини, а стебла не перевалювалися через планку.
Для цього необхідно виконати такі умови:
-
Планка мотовила підводитиме стебла до ріжучого апарату, коли горизонтальна складова абсолютної швидкості V X планки буде спрямована у бік ріжучого апарату, тобто. буде негативна V X
При > 1 - мотовило працездатно, а при
Приймають = 1,3. 2.1. У момент входу планки в стеблестій треба мати V X = 0.
де 1 = t 1 - кут повороту планки мотовила у момент входу в стеблестій.
При виконанні цієї умови висота настановного валу мотовила під різальним апаратом буде
де l – висота стеблостої. Вал мотовила по висоті H щодо ріжучого апарату встановлюють так, щоб стебла не перевалювалися через планку і не перекидалися через вітровий щит жниварки
де b П – ширина планки мотовила, l Ц – відстань від центру тяжкості рослини до його вершини.
При роботі планки мотовила необхідно враховувати винос валу мотовила по відношенню до ріжучого апарату.
Якщо вал мотовила встановлений над лінією різання, то в момент, коли планка прийде до точкиA 2 (Рис. 1), ріжучий апарат перебуватиме в точці C 2 і на смужці mn почнеться зрізання першого ряду стебел nC 2 A 2 .
Зрізання всіх стебел на смужці mn буде завершено в момент коли лінія різання переміститися в точку C 3 . При цьому стебло mA 1 займе положення mA 3 і радіус планки мотовила відхилитися від вертикалі на кут.
З малюнка випливає, що ширина смужки, що відокремлюється планкою від стеблестою, визначається виразом:
де 1 = arcsin (1/)
При переміщенні машини на відстань 1 ріжучий апарат зрізує пучок стебел ущільнений, що росте на смужці mn = X, а на відстані 2 ріжучий апарат працює вхолосту. На відстані 3 до стеблової наступної планки відбувається зрізання стебел без впливу на них мотовила.
Ступінь корисності мотовила у спільній роботі з різальним апаратом оцінюється такими показниками:
- 1 = 1/X Z – коефіцієнт корисності мотовила;
- 2 = 2/X Z – коефіцієнт холостого ходу ріжучого апарату;
- 3 = 3/X Z – коефіцієнт пропусків мотовила.
Величини 1, 2 та 3 визначаються з наступних виразів:
При розташуванні осі O валу мотовила над лінією ножа фаза корисної роботи 1 мотовила становить від 1 до 30%.
Збільшення значення 1 досягається за рахунок винесення осі мотовила за лінію різання ножа.
При цьому ширина смужки X' може бути визначена з виразу:
де l' - відстань C 3 E (Рис. 1), тобто. винос валу мотовила l' = R sin
Коефіцієнт корисної дії мотовила дорівнює
де - коефіцієнт, що залежить від густоти стояння рослин, висоти стебластої, глибини занурення планки в стеблесті і жорсткості стебел. Приймають = 1,0. 1,7
1. Побудувати траєкторію абсолютного рухузовнішньої точки планки мотовила при різних значеннях.
Для цього на відкидний щит лабораторної установки кріплять папір. Не вводячи в зачеплення рейку (Мал. 1), ставлять мотовило з блоком шестерень у вихідне положення, наприклад, коли штанга переміщення мотовила повністю висунута.
Піднявши щит з папером вертикальне положення, повертають мотовила на один оборот, не допускаючи переміщення мотовила вздовж напрямних. Отримане коло є траєкторією відносного руху зовнішньої точки планки мотовила.
Потім рейку вводять у зачеплення з першою зірочкою, що має радіус r 1 . Плавно переміщають штангу вздовж напрямних до тих пір, поки мотовило не зробить повний оборот. При цьому закріплений на планці мотовила олівець викреслить траєкторію її абсолютного руху.
Потім відводять щит убік і за допомогою штанги ставлять мотовило у вихідне положення. Після чого вводять рейку в зачеплення з другою зірочкою радіусу r 2 і записують траєкторію абсолютного руху планки мотовила для нового значення .
У тій же послідовності записуються траєкторії планки мотовила з іншими зірочками блоку.
2. Викреслити таблицю 2 дослідних та розрахункових даних.
3. Виміряти радіуси зірочок та радіус мотовила. Результати записуються до таблиці.
4. По траєкторіях абсолютного руху планки мотовила графічно визначити ширину смужки X, що відокремлюється планкою мотовила від стеблостою при розташуванні валу мотовила над лінією різання ножа, і максимальну величину занурення h max планки в стеблестої.
5. За заданими параметрами висоти стеблестої l і висоти зрізу h (таблиця 2) і певним параметрам мотовила на малюнку 1, розрахувати величини , X Z , K, X', 1 , 2 , 3 і проміжні вирази.Результати записати до таблиці 2.
6. На підставі отриманих траєкторій абсолютного руху планки мотовила побудувати графіки залежностей X = f() і hmax = f().
7. З розрахункових даних побудувати графіки залежностей K = f( ), X' = f( ), 1 = f( ), 2 = f( ), 3 = f( ), = f( ).
У таблиці 1 вихідних даних висота стеблестої l і висота зрізу h дано в істинному розмірі, а радіус мотовила лабораторної установки зменшено в 14 разів. Тому щодо показників роботи мотовила необхідно або зменшити вихідні дані в 14 разів чи збільшити в 14 разів параметри, вимірювані на траєкторії руху планки мотовила.
| l, см | 60 | 70 | 80 | 90 | 100 | 80 | 90 | 100 | 60 | 70 | 80 | 110 | 120 |
| h, см | 10 | 10 | 10 | 15 | 15 | 20 | 20 | 20 | 15 | 15 | 15 | 20 | 20 |
| R, мм | |||||||||||||
| Z, шт | |||||||||||||
| Ширина планки мотовила b П | |||||||||||||
| Кількість зміннихзірочок n, шт |
| i = R / r i | |||||
| X (графіч.) | |||||
| h max (графіч.) | |||||
| X Z = 2 R / i Z | |||||
| K = 1 / X Z | |||||
| H = l - h + R / | |||||
| 2 = X розрах. - 1 | |||||
| 3 = X Z - X розрах. | |||||
| 1 = 1 / X Z | |||||
| 2 = 2 / X Z | |||||
| 3 = 3 / X Z | |||||
| = (X')/X Z |
По виконаній роботі складається звіт, що містить:
5.2. Запис траєкторій руху планки мотовила.
5.3. Схему робочого процесу мотовила, коли вал мотовила розташований над лінією зрізання стебел.
5.4. Таблиці дослідних даних (свій варіант) та розрахункових даних.
5.5. Графіки дослідних даних (X, h max) = f(X) і розрахункових даних (K, X', 1, 2, 3,) = f(X).