1.6 Анализ других конструктивных схем ротационных режущих аппаратов

Конструкции режущих аппаратов позволяют разделить их на два основных типа. Первый тип имеет роторы, выполненные в виде вертикальных консольных валов с закреплёнными внизу несущими элементами с ножами. Несущим элементом является диск, вращающийся в горизонтальной плоскости. Привод роторов осуществляется сверху, что обуславливает верхнее расположение несущей рамы, под которой проходят срезанные растения.

Во втором типе аппаратов применяются роторы с нижним приводом. В этих аппаратах роторы с ножами смонтированы сверху плоской коробчатой рамы, внутри которой размещён привод роторов. Скошенная масса проходит над несущей рамой.

При нижнем приводе аппаратов трава укладывается в прокос, а при верхнем – формируется в валки.

Недостатком косилок с верхним приводом является большая металлоёмкость на 1м захвата. Формируемый валок, после скашивания, плохо продувается следовательно трава долго сохнет.

В связи с этим ротационные аппараты с нижним приводом в последние годы получили более широкое применение.

Фирма Звегерс (Нидерланды) создала образец ротационной косилки с комбинированным приводом, крайние роторы приводятся сверху, а два средних - снизу. Благодаря такой компоновке привода получена жесткая рама, что повышает надежность работы косилки. Пока это единственная конструкция косилки с комбинированным приводом.

1.7.Физико-механические свойства стеблей трав

Лучшими являются такие сроки кошения, которые позволяют получить сено с высоким содержанием протеина и каротина: для злаковых трав – это период колошения (до начала цветения), для бобовых – период бутонизации, естественных трав – период начала цветения. Заканчивать кошение трав следует до окончания периода полного цветения.

При очень низком срезе трав снижается их способность к воспроизводству, при высоком – теряется значительная часть урожая. В лесолуговой зоне высота среза естественных сенокосов 5-6 см. Высота среза сеяных трав 8…10 см.

Высота трав в среднем составляет 40…80 см. Урожайность трав в зависимости от зоны 0,5…3т/га. Среднее число стеблей на 1м2 составляет для трав – 1000…10000.

Таблица 1.2

Характеристика травостоя

Жесткость стеблей EI=49…646 H*см2

Работа затрачиваемая на срезание стеблей с площади 1м2, по данным академика Н.А.Карненко, составляет для зерновых 98-196 Дж/м2, для трав- 196…294Дж/ м2. Работа, необходимая для срезания одного стебля, составляет 2,26 Дж/ с.

1.8. Ротационный режущий аппарат

Основной задачей при расчёте ротационных косилок является определение минимальной скорости, необходимой для пере резания растительного материала. Если исходишь из прочности стебля и массы, которая вовлекается в деформацию ударом ножа, то при срезании единичного прямостоящего стебля минимальная скорость резания Vр выражается формулой:

(1.1)

где: kc – разрушающее напряжение среза;

kc = (2…3)*104кПа;

g – ускорение свободного падения, м/с2;

E – модуль упругости,

Е=1,1*107кПа;

-плотность материала стебля.

При данных значениях минимальная скорость резания будет равна:

При беспоткорном срезе, кроме энергии, расходуемой непосредственно на разрушение материала стебля, энергия расходуется на его изгиб, трение стерни о нижнюю поверхность диска и на отбрасывание срезанной части растений, поэтому энергоёмкость ротационных косилок больше, чем косилок с возвратно-поступательным движением ножа.

Написанные выражения минимальной скорости верны лишь для случая пере резания единичного стебля, а при срезании сплошной массы травостоя, при работе косилки в поле требуется введение поправочных коэффициентов.

Движение лезвия в этих условиях описывается следующим дифференциальным уравнением:

где: I-момент инерции подвижных частей установки; м4;

- угол поворота лезвия в тормозном режиме; град;

M- момент сопротивления травостоя срезу; м4.

(1.2)

где: - удельная сила резания (Н);

- участок лезвия, мм

- расстояние по радиусу от оси вращения до участка , мм.

Cила перерезания одного стержня не зависит от густоты стеблестоя.

Зависимость выражается формулой

(1.3)

где: а,b и с – коэффициенты, характеризующие физико-механические свойства материала и геометрию лезвия. (табл. 1.3)

Таблица 1.3. Значения коэффициентов

Зависимость удельной силы резания Рс от скорости Vpпоказана на графике.

Рис. 1.1 Зависимость удельной силы резания Рс в функции от скорости Vp