Построение схемы режущего аппарата дискового типа с прямым ножом.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 17

Тема: «Проектирование схемы режущего аппарата дискового типа»

Цель работы: Изучить методы построения схем режущих аппаратов

Дискового типа и их динамику.

Необходимые принадлежности

1.Миллеметровая бумага (формат А3),

2.Циркуль,

3. Транспортир,

4.Треугольник.

Исходные данные к расчету аппарата дискового типа:

Производительность, кг/ч Q 2000

Насыпная плотность в слое при резании, кг/м³ 100

Длина резки соломы, см 2,8

Удельная линейная сила острого ножа на солому

при резании без скольжения, м/см 110

Угол трения лезвия ножа по соломе ₁ 15

Угол трения соломы по противорежущей

грани горловины и по питательным валиком ₂29

Средняя скорость ножа при резании, м/с 16.3

Построение схемы режущего аппарата дискового типа с прямым ножом.

Нож с прямолинейным лезвием имеет ряд недостатков. При постоянном моменте двигателя усилие резания и угол скольжения уменьшаются к концу лезвия ножа. Линейная скорость точек лезвия ножа по мере удаления от оси вращения увеличивается. Угол раствора переменный, он больше в начале резания, а затем уменьшается. Чтобы соблюдать условие защемления материала по всей ширине горловины, ножи с прямолинейным лезвием требуют корректировки. Несмотря на указанные недостатки, они применяются в режущих машинах животноводческих ферм, так как прочны, имеют простую конструкцию, удобны для заточки.

С целью выяснения указанных недостатков ножа с прямолинейным лезвием удобно пользоваться графоаналитическим методом расчета.

Построение схемы режущего аппарата с прямым лезвием ножа ведут в следующем порядке .

1 Произвольную точку 0 принимаем за центр вращения диска. Выбрав масштаб, радиусом, равным вылету ножа =110мм, проводим окружность вылета ножа. К полученной окружности из точки M на горизонтальном диаметре проводим вверх вертикальную касательную.

2Из центра 0 проводим прямую под углом (90 - ) до пересечения с касательной и отмечаем точку B’ . Угол скользящего резания принимаем из таблицы 1. Полученный угол 0B’M, образованный радиус – вектором 0B’= и касательная является минимальным углом скольжения , который в данном случае равен . При этом по всей длине лезвия будет обеспечено резание со скольжением.

3Из центра 0 вращения проводим дугу радиусом 0 до пересечения с нижним обрезом горловины в точке D. Противорежущая пластина располагается ниже горизонтального диаметра диска на расстоянии h=0,5p=0,5·110=55мм. Поэтому на таком расстоянии от центра 0 следует провести прямую FED до пересечения с дугой D. Точка D отмечает наружный конец противорежущей пластины.

4 Графическим построением определяем ширину в горловины и отмечаем точку Е. Для этого из отрезка FD вычитаем отрезок =1,2р=1.2·110=132мм.

5 Определяем расчетную высоту горловины a по заданной производительности по формуле

где а- высота горловины, м;

Q - пропускная способность режущего аппарата, кг/с;

b - ширина горловины, м;

- длина резки, м;

Z - число ножей, Z = 2...6;

r - насыпная плотность материала, кг/м³;

w_ср - угловая скорость ножевого диска, рад/с.

= , ,

=165мм=0,165м , =

а = = 0.04 м.

6 По полученным размерам а и в наносим контур горловины и затем через точку А, отмечающую начало резания, проводим касательную к окружности радиусом р. Угол, образованный этой касательной и верхним обрезом горловины, есть максимальный угол раствора . По условиям защемления этот угол не должен быть более Если окажется, что , то следует провести корректировку ножа.

=47º ›2 =30 .

Корректировку ножа не производим по условию задания.

7 Последовательным построением через интервалы угла поворотом диска находим соответствующие положения лезвия на контуре горловины до окончания процесса резания. Для каждого из этих положений графически определяем значения , а затем находим значение q, строим диаграмму моментов резания, кривую изменения угловой скорости резания и мощность на привод режущего аппарата.

8 Построение диаграммы моментов резания M_рез и изменения угловой скорости .

Диаграмму моментов резания строим, пользуясь формулой

M_рез = DS ^.r ^. cos t ^. q(1+f’tg t) = DS ^. r ^. cos t ^. A_уд (3)

Входящие в формулу величины DS, r, t находим графически. Для такого графического определения строим последовательное положение ножа, начиная с момента начала резания и далее через Dj =5°.

С этой целью проводим окружность из центра вращения радиусом, равным эксцентриситету е. По этой окружности перемещается центр кривизны ножа O₁ в процессе резания. Находим на этой окружности положение центра кривизны ножа в момент начала резания. Для этого засекаем на этой окружности точку радиусом кривизны ножа из точки 1 горловины. Отмечаем на окружности следующие точки вправо, соответствующие последовательному повороту ножа каждый раз на 5°. Для этих точек вычерчиваем в пределах горловины загруженные участки лезвия ножа DS. Эти загруженные участки замеряем на чертеже. Также графически определяем радиус-векторы r, измеряя их от центра вращения до середины соответствующей дуги, т.е. до средины загруженного участка. Для определения углов скольжения, соответствующих каждому построенному положению ножа, измеряем транспортиром углы, образованные радиус-векторами и радиусами кривизны ножа. Это - углы 90-t. Для получения значения углов скольжения нужно эти углы 90 - вычесть из 90⁰. Для найденных таким путем углов скольжения t определяем соответствующие значения величины A_уд=q(1-f’tgt). q=110-0.55·49=83.05, f=0,25·1,15=0,29, Aуд=83,05(1-0,29·1,15)=55,4, Mрез=2·14,2·0,66·55,4=1038,4.

Все расчетные величины сводим в таблицу.1, DS и r подставляем в см, а величину A_уд в Нсм².

На основании данных таблицы 1 сроим диаграмму моментов резания. На оси абсцисс откладываем углы поворота в градусах от 0 до 360, где Z число ножей , интервал берём в 5⁰.

Таблица 1 - Расчет моментов сопротивления резанию

Показатели

Угол поворота,


S,см	2,0	3,8	5,8	8,4	6,4	2,6
r,см	14,2	15,0	16,0	17,4	18,6	20,4
,град
q= -	83,05	85,25	87,45	89,1	90,75	92,4
tg	1,15		0,87	0,78	0,7	0,62
f=k· tg	0,29	0,25	0,22	0,19	0,18	0,16
cos	0,66	0,71	0,75	0,78	0,82	0,88
Aуд, Нсм².	55,4	63,9	70,7	75,9	79,3	83,2
Мрез,Нсм	1038,4		4920,7	8652,9	7363,1	3883,4

На оси ординат наносим момент резания M_рез, Нсм. построение делаем для двух смежных ножей. На рисунке 4 дан пример такого построения.

Кривую изменения w по углу поворота y строим посредством вычисления Dw из выражений:

(3)

где d - коэффициент неравномерности вращения, d = 0,05;

I= =0.00096

w_max = w_ср (1+0,5d); w_min= w_ср (1-0,5d); w_ср_=98.8

w_max_{=98.8(1+0.5·0.05)=101.27}_,w_min_{=98.8(1-0.5·0.05)=96.33}

По полученным значениям строим график.

9 Расчет потребной мощности двигателя.

Расчетным является средний момент резания. Средний М_рез.ср_. определяем делением работы резания за один оборот режущего аппарата на 2p. Работа резания одного ножа равна

Следовательно

A_рез представляет собой графически в определенном масштабе площадь, очерченную диаграммой.

Но можно работу одного ножа подсчитать по формуле:

где А_рез - площадь в см², соответствующая работе одного ножа;

m_мом - масштаб моментов, Н^.см/см;

m_y - масштаб угла поворота ножа, рад/см;

y - угол поворота ножа, рад;

В₁ - расстояние, соответствующее началу резания одного ножа до начала резания следующего ножа, см.

Расчётный момент двигателя определить как сумму трёх моментов резания, холостого хода и подачи:

М = М_рез.ср + М_хх + М_под, (4)

М_рез.ср: М_хх : М_под = 3:1:1

тогда

(5)

Мощность двигателя определится по формуле