Реферат
На тему
Обгрунтування параметрів робочого органу для викопування моркви
Введення
Фізико-механічні властивості моркви, а, саме, мала міцність коренеплодів при згинальних впливах накладають певні обмеження на викопуючі органи машин.
В основу вижимні робочих органів сучасних машин належить взаємодія на коренеплід двох спарених тригранних клинів [1]. При цьому на коренеплід діють сили: (рис 1)
- Горизонтальні Рδ, які діють у площині, перпендикулярній напрямку руху машини і утворювані бічним тиском;
- Вичавлювати Рв, спрямована вертикально вгору;
- Зсувна Рс, діюча в напрямку руху машини.
Сили Рδ і Рв руйнують грунтові грудки і витягають коренеплоди з грунту. Зсувна сила, діюча на пласт грунту з коренеплодами, складається з проекції на напрям руху елементарних нормальних сил, що діють з боку копачів і елементарних сил тертя утворюються при переміщенні робочої поверхні копачів щодо грунту.
Злами коренеплодів будуть найменшими, якщо сума зсувних сил, що діють на пласт грунту з коренеплодами, буде дорівнює нулю.
Експериментальні дослідження ряду авторів [2] показують, що найбільший опір грунт надає при її деформації за рахунок стискаючих сил. Майже всі грунти (крім лучно-болотної дернини) мають межу міцності на стиск в 6 ... 10 разів більше, ніж на зріз і у 10 ... 30 разів більше ніж на розрив.
Це і виявляє необхідність виробляти крошение грунту за рахунок застосування деформації розтягування або вигину.
Виходячи із зазначених міркувань, нам запропонований спосіб і пристрій для вилучення коренеплодів, використовуючи деформації розтягу і зсуву.
Запропонований пристрій складається з активного лемеша по а.с. № 1271409, на який встановлюється викопуючі пристрій.
Викопуючі пристрій рис. 2 складається з двох частин, що мають різне призначення.
Передня частина викопуючі пристрої утворена двома двухграннимі клинами, які на всій довжині утворюють русло постійного перерізу. Ця часто викопують пристрою служить для відділення корненосного пласта від основного масиву.
Задня частина копачі, утворена двома тригранними клинами представляє собою звужується русло. Ця частина копачі служить для підйому і транспортування корненосного пласта до сепаруючих робочих органів.
Пристрій працює наступним чином.
При русі шатуна 6, працюючої машини вперед, робочий орган також рухається вперед, викликаючи поворот тяги 5, при цьому нижній кінець тяги піднімається і через кронштейн 4 повертає робочий орган на задній кут вниз, заглиблюючи, копачі в грунт. Під час руху копача вперед, передня частина копача врізається в масив і вирізає з двох бічних сторін призму довжиною L.
Рухаючись у зворотному напрямку, викопують пристрій піднімається і повертається вгору, роблячи при цьому відрив корненосного пласта від основного масиву по площині а1в1с1d1 і с1с2d2d1.
При наступному русі копачі вперед передня частина копачі знову врізається в масив і вирізає з двох бічних сторін призму довжиною L, а задня частина копачі виробляє підйом і транспортування відокремленою раніше призми в тіснішому руслі.
1. Ширина захоплення
У овочівницьких господарствах морква висівається за схемою 0.08 + 0.62 м.
У
m d 1 m
β
β
d
У загальному випадку ширина захоплення визначається за формулою
В = в1 + d + 2m, (1)
де в1 - відстань між центрами коренеплодів в різних сторонах стрічки, м;
d - діаметр коренеплоду, м;
m - захисна зона, м.
Відстань між центрами коренеплодів в різних рядках стрічки і діаметри коренеплодів визначалися протягом 4 років на полях радгоспу «Батьківщина», «Правда», «Металург», «Іжевський» і має наступні значення:
В1 = 0.15 ... 0.17 м
D = 0.026 ... 0.034 м
При обробітку коренеплодів за астраханської технології встановлюються на переобладнаний картоплезбиральний комбайн щілювач направітель з комплекту додаткового обладнання відповідно до технології. У цьому випадку захисна зона встановлюється в межах m = 0.03 ... 0.05 м.
2. Довжина передньої частини копачі
Довжина передньої частини копачі повинна бути дорівнює величині абсолютного переміщення його при русі комбайна і кривошипа вперед.
L = 2 * Vм * t + X1 (2)
X1 = L4 * Cos φ + L7 * Cos α (3)
α = 180 ° - arctg (φ2 - L4 * Sin φ4) / (- X2 - L4 * Cos φ4) + arcos ((X2 + L4 *
Cos φ4) ² + (y2 - L4 * Sin φ4) ² + L6 ² - L5 ²) / (2 * L6 ((X2 + L4 * Cos φ4) ² + (y2 - L4 * Sin φ4 )²)½) (4)
φ4 = arccos (X1-L2 * Cos φ2 )/((( X1 - L2 * Cos φ2) ² + (y1 + L2 * Cos φ2 )²)½) - arccos (L3 ² - L4 ² - (X1 - L2 * Cos φ2 ) ² + (y1 + L2 * Cos φ2) ² / (2 * L4 ((X1 - L2 * Cos φ2) ² + (y1 + L2 * Cosφ2 )²)½) (5)
φ2 = ω * t
Підставляючи значення X1 в рівняння (2) визначаємо довжину першої частини копачів.
3. Довжина задньої частини копачі
Друга частина копачі виконує функцію переміщення корненосного пласта, у зв'язку з цим важливо визначити параметри копачі, при яких забезпечується сталий переміщення грунту без сгружіванія по поверхні копачів.
Динаміка переміщення шару грунту по поверхні двогранного клину вперше була розглянута доктором технічних наук Г.М. Сінеоновим.
Їм була отримана аналітична залежність для визначення максимально допустимої довжини лемеша, при якому переміщення грунту буде перетинати без сгружіванія.
L ≤ ctg (α + φ) {(σc / γоб) - 2 (VІ / g) * Sin (α / 2) * [Cos (α / 2) * tg (α + φ) -
Sin (α / 2)]}, (6)
де L - довжина лемеша, м;
α - кут установки лемеша, град;
φ - кут тертя грунту об поверхню лемеша, град;
σс - тимчасовий опір грунту стиску, кН / мІ;
γоб - об'ємна вага грунту, кН / мі;
V - швидкість переміщення лемеша, м / с;
g - прискорення земного тяжіння, м / СІ.
Експерименти д. т. н. О.М. Зеленіна і к. т. н. Н.Ф. Діденко показують, що тимчасовий опір грунту стиску є функцією твердості грунту ρ. За даними Н.Ф. Діденко, в інтервалі твердості грунту 0 ... 30 кН / мІ з достатньою точністю можна вважати σс = 0.007 ρ.
Для спарених тригранних клинів рівняння може бути записано:
L ≤ ctg (α + φ ') {((0/007ρ/γоб) - (2VІ / g) * Sin (α / 2) [Cos (α / 2) * tg (α + φ') -
Sin (α / 2)])} (7)
де φ '= arctg (tg φ / Sin (ε / 2))
де ε - кут максимального розкриття.
Підставляючи в рівняння (7) його складові визначаємо довжину задньої частини копачів.
4. Визначення кута установки передньої частини копачі
N
β β
F тр
G
Для визначення кута β складемо рівняння відриву пласта по поверхні двох площин а1в1с1 і с1d1c2d2.
Запишемо рівняння відриву корненосного пласта. Сила тертя пласта по поверхнях передньої частини копачі повинно бути більше сил опору.
Fтр ≥ Р відриву + Р СДВ + G, (8)
де Р відриву - зусилля, необхідне для відриву корненосного пласта по площині с1d1c2d2. Р СДВ - зусилля, необхідне для подолання зсуву пласта в площині а1в1с1d1. G - вага відокремлюваної частини корненосного пласта.
Р відриву = σ * F c1d1c2d2 (9)
Р СДВ = σ * F a1b1c1d1 (10)
F тр = 2 * f * G * tgβ (11)
Звідси кут встановимо в передній частині копачі до горизонтальної площини
tg β = (P отр + Р СДВ + G) / 2 * f * G (12)
5. Розрахунок кінематичних параметрів копачі
Переміщення носка копачі в поздовжньо вертикальній площині визначається за формулою
Y = L4 * Sin φ4 + L7 * Sin α (13)
Переміщення носка лемеша в горизонтальній площині визначається за формулою
X = L4 * Cos φ4 + L7 * Cos α (14)
Література
1. Н.Ф. Діденко та ін Машини для збирання овочів - М.: Машинобудування, 1984 - 320 с.
2. О.М. Гудков. Теоретичні положення до вибору нової системи машин для обробки грунту. Землеробська механіка. Збірник праць. Том 12 - М.: Машинобудування. 1969.
3. Ю.Г. Корепанов, А.А. Сорокін. Викопуючі робочий орган коренезбиральної машини. Авторське свідоцтво СРСР № 1271409 кл А01Д15/04.
На тему
Обгрунтування параметрів робочого органу для викопування моркви
Введення
Фізико-механічні властивості моркви, а, саме, мала міцність коренеплодів при згинальних впливах накладають певні обмеження на викопуючі органи машин.
В основу вижимні робочих органів сучасних машин належить взаємодія на коренеплід двох спарених тригранних клинів [1]. При цьому на коренеплід діють сили: (рис 1)
- Горизонтальні Рδ, які діють у площині, перпендикулярній напрямку руху машини і утворювані бічним тиском;
- Вичавлювати Рв, спрямована вертикально вгору;
- Зсувна Рс, діюча в напрямку руху машини.
Сили Рδ і Рв руйнують грунтові грудки і витягають коренеплоди з грунту. Зсувна сила, діюча на пласт грунту з коренеплодами, складається з проекції на напрям руху елементарних нормальних сил, що діють з боку копачів і елементарних сил тертя утворюються при переміщенні робочої поверхні копачів щодо грунту.
Злами коренеплодів будуть найменшими, якщо сума зсувних сил, що діють на пласт грунту з коренеплодами, буде дорівнює нулю.
Експериментальні дослідження ряду авторів [2] показують, що найбільший опір грунт надає при її деформації за рахунок стискаючих сил. Майже всі грунти (крім лучно-болотної дернини) мають межу міцності на стиск в 6 ... 10 разів більше, ніж на зріз і у 10 ... 30 разів більше ніж на розрив.
Це і виявляє необхідність виробляти крошение грунту за рахунок застосування деформації розтягування або вигину.
Виходячи із зазначених міркувань, нам запропонований спосіб і пристрій для вилучення коренеплодів, використовуючи деформації розтягу і зсуву.
Запропонований пристрій складається з активного лемеша по а.с. № 1271409, на який встановлюється викопуючі пристрій.
Викопуючі пристрій рис. 2 складається з двох частин, що мають різне призначення.
Передня частина викопуючі пристрої утворена двома двухграннимі клинами, які на всій довжині утворюють русло постійного перерізу. Ця часто викопують пристрою служить для відділення корненосного пласта від основного масиву.
Задня частина копачі, утворена двома тригранними клинами представляє собою звужується русло. Ця частина копачі служить для підйому і транспортування корненосного пласта до сепаруючих робочих органів.
Пристрій працює наступним чином.
При русі шатуна 6, працюючої машини вперед, робочий орган також рухається вперед, викликаючи поворот тяги 5, при цьому нижній кінець тяги піднімається і через кронштейн 4 повертає робочий орган на задній кут вниз, заглиблюючи, копачі в грунт. Під час руху копача вперед, передня частина копача врізається в масив і вирізає з двох бічних сторін призму довжиною L.
Рухаючись у зворотному напрямку, викопують пристрій піднімається і повертається вгору, роблячи при цьому відрив корненосного пласта від основного масиву по площині а1в1с1d1 і с1с2d2d1.
При наступному русі копачі вперед передня частина копачі знову врізається в масив і вирізає з двох бічних сторін призму довжиною L, а задня частина копачі виробляє підйом і транспортування відокремленою раніше призми в тіснішому руслі.
1. Ширина захоплення
У овочівницьких господарствах морква висівається за схемою 0.08 + 0.62 м.
β
В = в1 + d + 2m, (1)
де в1 - відстань між центрами коренеплодів в різних сторонах стрічки, м;
d - діаметр коренеплоду, м;
m - захисна зона, м.
Відстань між центрами коренеплодів в різних рядках стрічки і діаметри коренеплодів визначалися протягом 4 років на полях радгоспу «Батьківщина», «Правда», «Металург», «Іжевський» і має наступні значення:
В1 = 0.15 ... 0.17 м
D = 0.026 ... 0.034 м
При обробітку коренеплодів за астраханської технології встановлюються на переобладнаний картоплезбиральний комбайн щілювач направітель з комплекту додаткового обладнання відповідно до технології. У цьому випадку захисна зона встановлюється в межах m = 0.03 ... 0.05 м.
2. Довжина передньої частини копачі
Довжина передньої частини копачі повинна бути дорівнює величині абсолютного переміщення його при русі комбайна і кривошипа вперед.
L = 2 * Vм * t + X1 (2)
X1 = L4 * Cos φ + L7 * Cos α (3)
α = 180 ° - arctg (φ2 - L4 * Sin φ4) / (- X2 - L4 * Cos φ4) + arcos ((X2 + L4 *
Cos φ4) ² + (y2 - L4 * Sin φ4) ² + L6 ² - L5 ²) / (2 * L6 ((X2 + L4 * Cos φ4) ² + (y2 - L4 * Sin φ4 )²)½) (4)
φ4 = arccos (X1-L2 * Cos φ2 )/((( X1 - L2 * Cos φ2) ² + (y1 + L2 * Cos φ2 )²)½) - arccos (L3 ² - L4 ² - (X1 - L2 * Cos φ2 ) ² + (y1 + L2 * Cos φ2) ² / (2 * L4 ((X1 - L2 * Cos φ2) ² + (y1 + L2 * Cosφ2 )²)½) (5)
φ2 = ω * t
Підставляючи значення X1 в рівняння (2) визначаємо довжину першої частини копачів.
3. Довжина задньої частини копачі
Друга частина копачі виконує функцію переміщення корненосного пласта, у зв'язку з цим важливо визначити параметри копачі, при яких забезпечується сталий переміщення грунту без сгружіванія по поверхні копачів.
Динаміка переміщення шару грунту по поверхні двогранного клину вперше була розглянута доктором технічних наук Г.М. Сінеоновим.
Їм була отримана аналітична залежність для визначення максимально допустимої довжини лемеша, при якому переміщення грунту буде перетинати без сгружіванія.
L ≤ ctg (α + φ) {(σc / γоб) - 2 (VІ / g) * Sin (α / 2) * [Cos (α / 2) * tg (α + φ) -
Sin (α / 2)]}, (6)
де L - довжина лемеша, м;
α - кут установки лемеша, град;
φ - кут тертя грунту об поверхню лемеша, град;
σс - тимчасовий опір грунту стиску, кН / мІ;
γоб - об'ємна вага грунту, кН / мі;
V - швидкість переміщення лемеша, м / с;
g - прискорення земного тяжіння, м / СІ.
Експерименти д. т. н. О.М. Зеленіна і к. т. н. Н.Ф. Діденко показують, що тимчасовий опір грунту стиску є функцією твердості грунту ρ. За даними Н.Ф. Діденко, в інтервалі твердості грунту 0 ... 30 кН / мІ з достатньою точністю можна вважати σс = 0.007 ρ.
Для спарених тригранних клинів рівняння може бути записано:
L ≤ ctg (α + φ ') {((0/007ρ/γоб) - (2VІ / g) * Sin (α / 2) [Cos (α / 2) * tg (α + φ') -
Sin (α / 2)])} (7)
де φ '= arctg (tg φ / Sin (ε / 2))
де ε - кут максимального розкриття.
Підставляючи в рівняння (7) його складові визначаємо довжину задньої частини копачів.
4. Визначення кута установки передньої частини копачі
Для визначення кута β складемо рівняння відриву пласта по поверхні двох площин а1в1с1 і с1d1c2d2.
Запишемо рівняння відриву корненосного пласта. Сила тертя пласта по поверхнях передньої частини копачі повинно бути більше сил опору.
Fтр ≥ Р відриву + Р СДВ + G, (8)
де Р відриву - зусилля, необхідне для відриву корненосного пласта по площині с1d1c2d2. Р СДВ - зусилля, необхідне для подолання зсуву пласта в площині а1в1с1d1. G - вага відокремлюваної частини корненосного пласта.
Р відриву = σ * F c1d1c2d2 (9)
Р СДВ = σ * F a1b1c1d1 (10)
F тр = 2 * f * G * tgβ (11)
Звідси кут встановимо в передній частині копачі до горизонтальної площини
tg β = (P отр + Р СДВ + G) / 2 * f * G (12)
5. Розрахунок кінематичних параметрів копачі
Переміщення носка копачі в поздовжньо вертикальній площині визначається за формулою
Y = L4 * Sin φ4 + L7 * Sin α (13)
Переміщення носка лемеша в горизонтальній площині визначається за формулою
X = L4 * Cos φ4 + L7 * Cos α (14)
Література
1. Н.Ф. Діденко та ін Машини для збирання овочів - М.: Машинобудування, 1984 - 320 с.
2. О.М. Гудков. Теоретичні положення до вибору нової системи машин для обробки грунту. Землеробська механіка. Збірник праць. Том 12 - М.: Машинобудування. 1969.
3. Ю.Г. Корепанов, А.А. Сорокін. Викопуючі робочий орган коренезбиральної машини. Авторське свідоцтво СРСР № 1271409 кл А01Д15/04.