Основи теорії та розрахунку машин і знарядь для обробітку ґрунту

Рівняння (1.79) і (1.81) визначають траєкторією абсолютного руху точки А ножа проріджувача, яка є гвинтовою лінією, крок якої тим більший, чим менший показник кінематичного режиму λ.

1.6.3. Основні параметри роботи фрези

Робота фрези характеризується подачею на ніж Sz , глибиною обробітку а, максимальною товщиною стружки δmax , висотою гребе-

нів h, відношенням m глибини обробітку до радіуса R (відстанню різальної кромки ножа до осі обертання барабана) і показником кі- нематичного режиму λ.

До кожного диска барабана фрези кріпиться, як правило по кілька ножів. У процесі роботи но- жі один за другим відрізають ски- бу, однойменні точки ножа опису- ють однакові траєкторії у вигляді циклоїд. Якщо попередній ніж 3 (рис. 1.68) описав траєкторію 2, то наступний ніж опише траєкто- рію 1, зміщену по горизонталі від- носно першої на відстань Sz , що

називається подачею на ніж. По- дача на ніж залежить від швидко-

сті v переміщення фрези і часу tz ,	Рис. 1.68. Схема утворення гребе-
за який наступний ніж у відносно-	нів під час роботи фрези:
	1 — траєкторія руху кінця наступного
му русі займе положення поперед-	ножа; 2 — траєкторія руху кінця по-
нього, тобто повернеться на кут,	переднього ножа; 3 — ніж
що дорівнює центральному куту

між ними:	(1.82)
Sz = vtz .

Час tz можна визначити за формулою tz = tоб /z,

де tоб — час, за який диск повернеться на один оберт; z — кількість

ножів на одному диску.

Час одного оберту диска визначається із умови

ωtоб = 2π,

де ω — кутова швидкість диска. Звідси

tоб = 2π/ω.

113

Розділ 1

Тоді

tz = 2π/ωz.

Після підстановки в залежність (1.82) значення tz отримаємо

Sz = 2πv/ωz.

(1.83)

Щоб визначити подачу на один ніж з урахуванням показника кінематичного режиму λ, помножимо чисельник і знаменник рів- няння (1.83) на R і замінимо u/v показником кінематичного режи- му λ. Після цього матимемо

Sz = 2πR/λz.

(1.84)

Отримана залежність (1.84) показує, що подача на один ніж Sz

залежить як від конструктивних параметрів фрези R і z, так і від показника кінематичного режиму λ, тобто швидкості поступального руху фрези і частоти обертання барабана. Зі зміною подачі на ніж змінюється ступінь дії фрези на ґрунт, зокрема кришіння та розпу- шування ґрунту.

При обробітку староорних ґрунтів подача на ніж становить 10…15 см і задернілих — 3…6 см.

Шлях фрези за один оберт барабана визначимо за залежністю

S = Szz = 2πR/λ.

(1.85)

Співвідношення між основними параметрами фрезерного барабана (R, z, λ) і висотою h гребенів на дні борозни. Із рис. 1.68 видно, що петлі суміжних циклоїд перетинаються на певній ви- соті, внаслідок чого на дні обробленого поля утворюються гребені зав- вишки h. З точки зору агротехніки, наявність нерівного дна борозни, утвореного гребенями, небажана. Згідно з агротехнічними вимогами максимальна висота гребенів не повинна перевищувати 2 см. Висота гребенів h ≤ 0,2а, де а — максимальне заглиблення ножа фрези в ґрунт (глибина обробітку).

Спочатку знайдемо зв’язок параметрів R, z, λ із значенням висо- ти h гребеня. Із рис. 1.69 видно, що

x2 = x1 + Sz /2,

(1.86)

де x2 — абсциса вершини В гребеня; x1 — абсциса кінця ножа в най- нижчому його положенні (при ω = π/2); Sz — подача на один ніж.

Траєкторія руху кінця ножа для точки В:

x	2	= vt	+ Rcosωt ;		(1.87)
		2	2
y2		= h = R(1 − sinωt2 ),

114

Основи теорії та розрахунку машин і знарядь для обробітку ґрунту

де t2 — час обертання бараба-

на, за який він повернеться на

кут ωt2. Позначимо

ωt2 = α2.

Звідси t2 = αω2 , a v замінимо на ωλR.

Тоді

x		= R	α	2	+ Rcosα
	2					2	;	(1.88)
			λ
h = R(1 − sinα2 ).

Рис. 1.69. Схема до визначення залежності між висотою гребенів і основними параметрами фрезерного барабана

Для визначення х2 у залеж-

ність (1.86) підставимо значення х1 і Sz . Абсциса х1 кінця ножа в найнижчому його положенні

x1 = v2πω = π2Rλ ,

а Sz із залежності (1.84)

Sz = 2λπzR.

Тоді

x2 = π2Rλ + πλRz ,

або

x2 = πλR (12 + 1z).

Для визначення λ значення x2 підставимо у перше рівняння за- лежності (1.88), замінимо v/ω на R/λ і отримаємо систему рівнянь

πλR (12 + 1z)= Rλ α2 + h = R(1 − sinα2 ).

Rcosα2
	;	(1.89)

115

Розділ 1

Зробивши перетворення, дістанемо

1	+	1	π = α2	+ λcosα2
(2		z)			;	(1.90)
h = R(1 − sinα2 ).

Із другого рівняння системи (1.90) визначимо

	sinα			2	=1 −	h		;
						R
	α2 = arcsin(1 −						h		);
							R
	cosα	2	=	1	2Rh − h2 .
				R

Підставивши отримані значення в перше рівняння системи (1.90), матимемо

(12 + 1z)π = arcsin(1 −				h	)+ λ	1		2Rh − h2 .
				R		R
Якщо розв’язати це рівняння відносно λ, то отримаємо
	(12 + 1z)π − arcsin(1 −							h	)
λ =								R		.	(1.91)
		1	2Rh − h2
		R

Залежність (1.91) пов’язує основні параметри барабана фрези (R, z, λ) з висотою h гребенів. Користуючись цією залежністю для певної фрези, при допустимій висоті гребенів можна знайти λ, а отже, ма- ючи швидкість обертання барабана, визначити поступальну швид- кість фрези і навпаки.

Слід зауважити, що дійсна висота hд гребенів буде дещо меншою

від теоретичної, оскільки під час руху ножа в ґрунті стружка сколю- ватиметься і hд = kh, де k — коефіцієнт, який за даними В.Д. Докіна

становить від 0,5 до 1,0.

Товщина стружки. Важливим показником роботи фрези є та- кож товщина стружки, яку знімає ніж, оскільки від її товщини за- лежить інтенсивність кришіння і розпушування ґрунту.

Із рис. 1.69 видно, що за певного припущення, максимальну то- вщину стружки δmax можна визначити за формулою

116