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 ₂ 29

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.

2 Из центра 0 проводим прямую под углом (90 - ) до пересечения с касательной и отмечаем точку B’ . Угол скользящего резания принимаем из таблицы 1. Полученный угол 0 B’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.

3 Из 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,ψ

ΔS,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
τ,град
q= -ατ	83,05	85,25	87,45	89,1	90,75	92,4
tgτ	1,15		0,87	0,78	0,7	0,62
f′=k· tgτ	0,29	0,25	0,22	0,19	0,18	0,16
cosτ	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, Н см. 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 2 p. 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