Исследование работы мотовила.

Время 5 часов

Содержание работы:

1. Построить теоретическую траекторию планки мотовила.

2. Проанализировать траекторию планки мотовила, полученную

опытным путем.

Указания к работе:

Мотовило жатвенных машин выполняет несколько функций. Оно подводит стебли к режущему аппарату, удерживает их в момент среза, очищает режущий аппарат от срезанных стеблей и укладывает и: на транспортер.

Выполнение функций, возложенных на мотовило, обеспечивается, определенными соотношениями кинематических параметров.

Если рассмотреть работу мотовила в неподвижной системе координат, связанной с полем, токонцы планок мотовила будут совершать сложное движение - относительное вокруг центра и переносно вместе с машиной.

Принято обозначать:

V_м - переносная скорость - скорость движения жатвенной машины;

U - относительная скорость - окружная скорость по ко цам планки;

R - радиус мотовила по концам планок;

ω - угловая скорость вращения мотовила;

n - частота вращения вала мотовила;

Z- количество планок;

λ = U/V_м - отношение скоростей.

Работоспособность мотовила зависит от траектории движения конца планок и возможна только при значениях λ > I. Обычно ужатвенных машин λ = 1,2.....1,9.

Траекторию движения конца планки мотовила (рис. I) строят следующим образом. В выбранном масштабе откладывается путь L , пройденный центром вала мотовила за время одного оборота, и с центром в точке О вычерчивается окружность радиусом R , которая разбивается на одинаковое количество равных частей 1, 2...12 и 1', 2' ...12'. С центром в точке О´ вычерчивается полуокружность радиусом R . Учитывая направления вращения мотовила и движения машины, за начальную точку траектории принимают точку окружности 12. За 1/I2 часть оборота мотовила центр его переместится в точку I', а луч займет положение 1´-1", за 2/12 оборота центр мотовила переместится в точку 2', а луч займет положение 2'-2" и т.д. Соединив полученные точки 1",2"...12"' плавной кривой, получим траекторию движения планки мотовила, представляющую собой трохоиду с петлей шириной 2 ∆Х . Петля трохоиды будет получаться только в том случае, когда λ> I. Из всей траектории рабочим участком является только часть петли трохоиды, определяемая назначением мотовила. Как известно, вектор абсолютной скорость V_а (рис.2) движения точки по криволинейной траектории направлен в каждой ее точке по касательной. Для подведения стеблей к режущему аппарату горизонтальная составляющая скорости конца планки V_x (рис.2) должна быть направлена к режущему аппарату. Как видно из рис.2, до точки 4" перегиба петли трохоиды скорость V_х направлена от режущего аппарата, в точке 4"V_х = 0, а ниже - направлена к режущему аппарату. Следовательно, начальной точкой рабочего участка петли трохоиды может быть только точка. Если из этой точки радиусом R сделать засечку на траектории центра мотовила ОО ´ то получится угол φ₁, называемый углом вхождения планки в хлебную массу. При расположении мотовила под режущим аппаратом каждая планка будет подводить к режущему аппарату пучок стеблей с участка шириной ∆Х. Если на мотовиле установлено планок, то за один его оборот под непосредственным воздействием мотовила стебли будут подведены к режущему аппарату с участков, суммарная ширина которых составит величину Z* ∆Х, что значительно меньше пути, проходимого жатвенной машиной за это же время. Поэтому введено понятие степени воздействия мотовила на убираемую культуру η. Под степенью воздействия мотовила на убираемую культуру понимают отношение суммарной ширины пучков, подводимых планками мотовила за один его оборот, к длине пути, проходимому машиной за это же время.

(1)

Величина η показывает, на какой части пути, проходимого машиной, стебли подводятся к режущему аппарату мотовилом.

Как видно из рис.3.:

∆X = Х - Х₂ ; (2)

Х₁=V_м·t+R·cosωt(3)

Произведя в последнем выражении замену:

получим (4)

Через промежуток времени абсцисса конца планки мотовила будет:

Х₂=υ_м·t₂+Rcosωt₂ , (5)

Расстояние Х₂ , определяется положением конца планки по прошествии t₂ от начального момента, определяемого лучом ОВ, характерно тем, что планка располагается вертикально, а угол . При этом условии уравнение (5) примет вид:

(6)

Подставляя значения Х₁ и Х₂ из выражений (4) и (6) в формулу (2), получим:

(7)

Путь, проходимый машиной за один оборот мотовила, определяется:

(8)

где Т- время, одного оборота, определяемого из выражения

Т = 2π/ω

Заменив в формуле (8) определим путь L:

(9)

Подставляя в формуле 1 значения составляющих из выражений (7) и (9), получим :

(10)

Как видно из формулы (10) и рис. 3 наиболее простым способом увеличения степени воздействия мотовила на убираемую культуру является вынос мотовила вперед. Максимально возможное увеличение степени воздействия этим способом может бить достигнуто тогда, когда вся петля трохоиды находится впереди режущего аппарата. В том случае величина η удвоится, однако, при таком положении мотовила возникает опасность выскальзывания колосьев из-под планки прежде, чем они будут подведены к режущему аппарату, особенно на низком хлебостое.

Содержание работы:

Используя теоретический материал, расчетным путем по заданным исходным данным варианта (табл. 1) и параметрам лабораторной установки определить радиус мотовила R, длину пути L, проходимого машиной за один оборот мотовила, угол между горизонталью и лучом планки мотовила при вхождении ее в убираемую культуру, ширину пучка ∆X, захватываемого одной планкой, степень воздействия мотовила на убираемую культуру η.

По расчетным данным в выбранном масштабе построить траекторию движения конца планки мотовила за один оборот, применяя методику, изложенную ранее.

Используя лабораторную установку, вычертить траекторию движения планки мотовила и подсчитать степени воздействия η. Сравнить экспериментально полученные значения параметров с расчетными.

Установка для проведения опытов.

Лабораторная установка представляет из себя мотовило, перемещающееся в направляющих рамы.

На оси его находится блок из пяти звездочек.

Они в зависимости от установок перекатываются по цепи и тем самым меняется частота вращения рабочего органа.

Угловая скорость мотовила как результат премещения равна:

(11)

где V_м- скорость перемещения;

r - радиус начальной окружности звездочки

С другой стороны эта же угловая скорость определяется:

(12)

где U- окружная скорость мотовила;

R - радиус мотовила.

Приравнивая эти две формулы получим:

(13)

или после преобразования получим:

(14)

В конструкции установки предусмотрено значение пяти радиусов.

R = 42,9; 60; 80;100; 120 мм.

Устанавливаемая на соответствующий радиус карандаш и нужную звездочку, мы будем получать различные значения λ по формуле 14.

Порядок выполнения опытов:

1. Вычислить величину λ по формуле 14 для различных значений r радиуса звездочки (числа зубьев звездочки) и для различных значений радиуса мотовила R. Численные величины занести в таблицу 1.

2. Для различных звездочек и радиуса мотовила установить луч так, чтобы он был в вертикальной плоскости, а карандаш касался бумаги .

3. Прокатить мотовило до полного оборота лопасти. Измерить расстояние ∆X и ℓ (рис.4).

Полученные величины занести в таблицу 2.

4. Вычислить степень воздействия мотовила при различных значениях радиуса по формуле :

Приняв число планок Z = 5, занести их в таблицу 2. Построить график зависимости η = f (λ), отложив по оси абсцисс λ (таблица 1) и по оси ординат η (таблица 2) для различных значений радиуса (пять кривых).

Таблица 1.

Значения величины

№ п/п	R, мм	m	r, мм		m	r, мм		m	r, мм		m	r, мм		m	r, мм
1.	42,9		26,5			30,3			34,5			38,7			42,9
2.			26,5			30,3			34,5			38,7			42,9
3.			26,5			30,3			34,5			38,7			42,9
4.			26,5			30,3			34,5			38,7			42,9
5.			26,5			30,3			34,5			38,7			42,9

Таблица 2.

Значение экспериментальных величин

№ п/п

R, мм

m

L

∆X

η

m

L

∆X

η

m

L

∆X

η

m

L

∆X

η

m

L

∆X

1.

42.9

2.

3.

4.

5.

Рис. 1

Рис.2

рис.3

Рис.4

Лабораторная работа №7.