2.6. Расчет мощности, необходимой для привода режущего аппарата

Сила Р, необходимая для перемещения ножа, должна преодолеть сопротивление срезу растений Р_Ср, силу инерции ножа Pj и трения F:

P = P_cр + Pj + F. (43)

Сила сопротивления срезу зависит от числа растений, перерезаемых ножом, и их состояния.

На основе экспериментальных данных установлено, что для зерновых культур работа , затрачиваемая на срез растений с 1м², составляет 10…200 Дж, а для трав  = 200…300 Дж.

Работа, необходимая для резания всем ножом, определяется по формуле

A_ср =   F₁, (44)

где F₁ ‑ площадь поля, с которой срезаны растения за один ход ножа, ‑

F₁ = h  В, (45)

где h ‑ величина подачи на нож;

В ‑ ширина захвата косилки.

Средняя сила среза может быть определена, как

Р_ср = А_ср/х_р, (46)

где х_Р ‑ перемещение ножа от начала до конца резания.

Сила инерции ножа .определяется величиной массы m_м и ее ускорением j_н, т. е.

P_j = m_н  j_н. (47)

Максимальное значение силы инерции будет равно

P_jmax = m_н  ²R. (48)

Величина массы ножа может быть представлена как

m_н = m₀ • В, (49)

где m₀ ‑ масса 1 м ножа 1,74 кг.

Сила трения ножа об элементы пальцевого бруса определяется его весом и давлением шатуна (рис. 11).

Рис. 11. Силы, действующие на нож

F = fm_нg + Nf,

где f ‑ коэффициент трения;

g ‑ ускорение силы тяжести.

Учитывая, что трущаяся пара нож ‑ пальцевый брус работает в абразивной среде, коэффициент трения можно принять достаточно высоким (0,25... 0,3).

Нормальная составляющая (рис. 11)

N= (P_cp + P_j + F)  tg,

или

N= (P_cp + P_j + fm_нg + fN) tg,

.

Тогда сила трения

. (50)

Окончательно общее усилие, необходимое для передвижения ножа, с учетом уравнений (43), (44), (48) и (50) будет равно

. (51)

Мощность, необходимая на привод ножа,

N = PV_cp, (52)

где V_ср ‑ средняя скорость ножа,

V_ср =^:2r/. (53)

У ротационно-дискового режущего аппарата затраты мощности определяются главным образом сопротивлением стеблей срезу. В первом приближении можно пренебречь силами инерции, которые могут возникать при неравномерном вращении роторов, и силами трения в подшипниках роторов, а также трением ножей и дисков о стерню.

Дополнительно для роторов косилки могут быть определены: крутящий момент на роторе ‑

M = P_cp  h  R, (54)

суммарный момент, приведенный к ВОМ,‑

N_сум =МZn_д/n_вом, (55)

где n_д ‑ частота вращения диска;

n_вом ‑ частота вращения вала отбора мощности;

Z ‑ число роторов на косилке

и суммарная мощность привода режущего аппарата ‑

N_сум = М_сум_вом/102, (56)

если мощность представить в киловаттах.

Затраты мощности на привод роторных косилок обычно бывают выше, чем у косилок с возвратно-поступательным движением ножа.

Более детальное изложение процесса резания растений при кошении, в том числе при использовании различных механизмов привода ножа, изложено в [1], [2], [3].

Пример числового анализа того или иного режущего аппарата можно осуществить по программе «Rezanie»на ЭВМ.

Литература

1. Б.Г. Турбин и др. Сельскохозяйственные машины. Л.: Машиностроение, 1967, - 583 с.

2. А.Ф. Кошурников и др. Анализ технологических процессов, выполняемых сельскохозяйственными машинами, с использованием ЭВМ. Часть 2. Пермь, 1998, - 370 с.

3. Н.И. Кленин и др. Сельскохозяйственные машины. М.: КолосС, 2008, - 816 с.