Практическая работа №4
ИЗУЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ВЫКАПЫВАЮЩЕГО УСТРОЙСТВА КОРНЕУБОРОЧНОЙ МАШИНЫ
Цель работы. Изучить технологический процесс корнеуборочной машины с выкапывающими рабочими органами активного типа.
Теоретическая часть
Для уборки корнеплодов применяют самоходные корнеуборочные машины РКС-4. Автомат вождения направляет выкапывающие органы по рядкам свеклы. Активные вилки извлекают корни из почвы и выводят их в раствор дисков заборников. Поднятые заборником корни выталкиваются лопастным битером и попадают на лопастной транспортер очистителя вороха, а затем на шнековый транспортер.
Активная вилка состоит из двух вращающихся в противоположные стороны конусов, установленных под углом 2ψ0 один относительно другого и под углом α0 к горизонту. За счет угла раствора конусов 2ψ корень заклинивает. В результате наклона вилки на угол α и вращение конусов с угловой скоростью ω корень поднимается. При этом необходимо преодолеть силу тяжести корня G и силу сцепления корня с почвой, Н,
F= S0c, (1)
где S0 – площадь поверхности корня, находящейся в контакте с почвой, м2; с – удельный коэффициент сцепления корня с почвой, Н/м2.
В процессе поступательного движения конусов вилки со стороны почвы на корень действует сила Q, определяющая собой совокупность всех элементарных реактивных сопротивлений почвы перемещению корня в горизонтальной плоскости. Эта сила создает нормальные давления N1 и N2 на образующие конусов, Н,
N1=N2=
. (2)
Силы N1 и N2способствуют появлению сил трения
Т1= N1f, Т2= N2f
Или
Т1 = Т2= tgφ
где f – коэффициент трения; tgφ=f (φ – угол трения между корнем и конусом, град).
Результирующая от сил Т1 и Т2
Т0=(Т1+Т2)cosβ
или
Т0=[(Qtgφ)/sinφ]cosβ, (3)
где β – угол половины конуса корня, град.
Заменим физический корень некоторой материальной частицей, к которой приложим все силы, действующие на клубень: G, F, Q и Т0.
Разложим эти силы на составляющие:
Q’=Qsinα; G’=Gcos α; F’=Fcos α;
Q”=Qcos α; G”= sinα; F”=Fsinα.
Движение тела возможно, если
T> Fт (4)
где Т – сила, которая стремится перемещать тело, Н; Fт – сила трения, Н.
В свою очередь
T=Q”- G”- F”;
Fт=Nf=(Q’+G’+F’- Т0)f,
где N – сила нормального давления, Н.
Подставляя значения сил Т и Fт в условии (4), имеем:
Q”- G”- F”>(Q’+G’+F’- Т0)f. (5)
При известных значениях сил G и F, конструктивных параметров вилки α, ψ и β, решая неравенство (5), определяют силу, которая обеспечивает возможность подъема корней без их наклона:
Q=
. (6)
Если же сила Q, удерживающая корни в вертикальном положении, будет меньше этого значения, то сила Q’, создаваемая конусами вилки, приведет к их наклону и корни останутся в почве.
Таким образом, из анализа уравнения (6) можно найти углы α и ψ, обеспечивающие это условие. Частоту вращения конуса следует определить из кинематических расчетов.
Если скорость агрегата равна υ, то за некоторый отрезок времени t агрегат пройдет путь s= υt. В это время корень поднимается на высоту
h= ut,
где u – скорость извлечения корня, м/с.
u=υtgα.
Выразим скорость u через конструктивные параметры конуса вилки, т. е.
u=μωr0=(μπnr0)/30
где μ – коэффициент проскальзывания (μ=0,6…0,8); ω – угловая скорость вращения конуса, 1/с; r0 – радиус конуса вилки в точке контакта с корнем, м; n – частота вращения конуса, мин-1.
Отсюда
n=
. (7)
При известном n скорость движения агрегата
(8)
Порядок выполнения работы.
1. Определить силу Q при различных углах ψ. В расчетах принимают ψmin=170, ψср=350, ψmax=520. Построить зависимость Q=f(ψ).
2. Рассчитать значения силы N при различных углах ψ (ψmin=170, ψср=350, ψmax=520). Построить зависимость N=f(ψ)/
3. Найти силу Q при различных углах α. В расчетах принимают αmin=100, αср=200, αmax=300. Построить зависимость Q=f(α).
4. Определить рациональную скорость движения агрегата.
Исходные данные для расчетов: α.= 200; β= 100; ψ= 350; f= 0,3; d= 0,073 м; r0=0,022 м; l= 0,330; n= 170 мин-1.
№ Вар. | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
F, H | 60 | 70 | 80 | 90 | 100 | 110 | 120 |
№ Вар. | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
G, H | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 |
