Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса и задачи исследования 10
1.1. Классификация режущих аппаратов 10
1.2. Режущие аппараты толстостебельных культур 14
1.2.1. Ротациошю-дисковые режущие аппараты толстостебельных культур 30
1.3. Анализ теоретических и экспериментальных исследований по резанию толстостебельных культур 36
Выводы. Цель и задачи исследования 48
2. Теоретические исследования 50
2.1. Выбор схемы ротационно-дискового режущего аппарата 50
2.2. Исследование энергоёмкости процесса 55
2.3. Траектория движения лезвий ножей диска относительно перерезаемых стеблей
Выводы 79
3. Экспериментальные исследования 80
3.1. Программа экспериментальных исследований 80
3.2. Методика проведения эксперимента
3.2.1. Устройство экспериментальной установки 81
3.2.2. Определение потребляемой энергии резания 83
3.3. Физико-математическая модель процесса резания 84
3.4. Обоснование параметров ротационно-дискового режущего аппарата 89
Выводы 114
4. Методика инженерного расчёта и экономическая эффективность использования аппарата 116
4.1. Методика инженерного расчета ротационно-дискового режущего аппарата толстостебельных культур 116
4.2. Расчет экономической эффективности использования аппарата 119
Выводы 125
Общие выводы 126
Список литературы
- Ротациошю-дисковые режущие аппараты толстостебельных культур
- Траектория движения лезвий ножей диска относительно перерезаемых стеблей
- Устройство экспериментальной установки
- Расчет экономической эффективности использования аппарата
Введение к работе
Актуальность темы. Режущие аппараты толстостебельных культур применяются для резания стеблей кукурузы, подсолнечника, кустарниковой поросли и др. культур. Стебли срезаются для дальнейшего применения в сельскохозяйственном производстве, в зависимости от степени последующего измельчения, либо в качестве корма животным, либо в качестве удобрения.
Существующие в настоящее время режущие аппараты толстостебельных культур имеют такие недостатки, как низкая производительность, наличие повторных срезов стеблей, большие знакопеременные инерционные усилия, вибрация рамы, шум, сложность привода, громоздкость и повышенная металлоёмкость конструкции. Кроме того, повышенный расход энергии, недолговечность режущих кромок ножей, жёсткое крепление рабочих органов не отвечают возросшим требованиям, как кормопроизводства, так и служб механизации коммунального хозяйства при обрезке кустарников вблизи воздушных линий электропередачи, а также при плановых контурных обрезках городских насаждений кустарников, уборочных работах в садах и парках.
Для устранения этих недостатков необходимо дальнейшее совершенствование процесса резания толстостебельных культур и изыскание новых конструктивных решений, обеспечивающих не только повышение производительности, но и снижение расхода энергии, увеличение долговечности за счёт совершенствования рабочих органов. Поэтому проблема изучения влияния параметров процесса резания толстостебельных культур на мощность, потребляемую ротационно-дисковым режущим аппаратом, является актуальной и своевременной.
Цель работы — повышение эффективности процесса резания толстостебельных культур ротационно-дисковым режущим аппаратом путём снижения энергозатрат, за счёт рационального сочетания таких факторов, как принцип среза, подача, форма линии лезвия ножей и частота вращения диска. Научная гипотеза заключается в том, что между конструктивно-режимными параметрами ротационно-дискового режущего аппарата, углом входа стеблей при подаче, диаметром срезаемых стеблей и мощностью резания толстостебельных культур существует взаимосвязь. Для определения минимального значения мощности, потребляемой на резание толстостебельных культур, необходимо обосновать рациональные значения факторов, участвующих в процессе резания.
Для достижения указанной цели на основании выдвинутой гипотезы необходимо решить следующие задачи:
1. Провести анализ процессов резания, осуществляемых режущими аппаратами толстостебельных культур.
2. Построить схему работы ротационно-дискового режущего аппарата с уравнениями движения точек ножей; траекторию лезвий ножей, с наименьшими затратами потребляемой энергии и траекторию лезвий ножей режущего аппарата с наименьшими затратами потребляемой энергии на единицу длины активной части лезвия для испытуемых культур. Предложить функции отклика, описывающие энергоёмкость резания подсолнечника, кукурузы и кустарниковой поросли клёна.
3. Обосновать теоретически и подтвердить экспериментально влияние изменения конструктивно-режимных параметров (подачи, частоты вращения, геометрии и вида заточки режущей кромки ножа, наличия и отсутствия ножа-рассекателя), видов толстостебельных культур и углов входа стеблей при подаче на потребляемую мощность резания.
4. Разработать методику инженерного расчета ротационно-дискового аппарата.
5. Определить экономическую эффективность применения предлагаемого режущего аппарата.
Объект исследования — ротационно-дисковый аппарат вертикального типа с ножевыми рабочими органами для резания толстостебельных культур.
Предмет исследования — процесс резания толстостебельных культур.
Методика и методы исследования. Теоретические исследования выполнялись с использованием теории резания, основных положений, законов и методов классической механики, планирования экспериментов, математики и статистики.
Экспериментальные исследования проводились в лабораторных условиях на основе общепринятых методик. Основные расчёты и обработка результатов экспериментов выполнялись с использованием программного продукта «Statgraphics plus 5.0» на ПК.
Научную новизну работы представляют:
— конструкция ротационно-дискового режущего аппарата вертикального типа для резания толстостебельных культур (поданы заявки на изобретение и полезную модель);
— теоретические зависимости потребляемой мощности резания от принципа среза, подачи, формы линии лезвия ножа, частоты вращения диска, отклонения стеблей от вертикали и диаметра стеблей при резании стеблей кукурузы, подсолнечника и кустарниковой поросли клёна;
— результаты исследований комплексного влияния таких факторов, как принцип среза, подача, форма линии лезвия ножа, частота вращения диска, отклонение стебля от вертикали и диаметр стебля на мощность;
— уравнения регрессии мощности, потребляемой при резании стеблей кукурузы, подсолнечника и кустарниковой поросли клёна ротационно-дисковым режущим аппаратом;
— зависимости изменения потребляемой мощности от изменения принципа среза, подачи, формы линии лезвий ножей, частоты вращения диска, отклонения стебля от вертикали и диаметров стеблей;
— рациональные соотношения между параметрами таких факторов, как принцип среза, подача, форма линии лезвия ножа и частота вращения диска для уменьшения мощности, потребляемой ротационно-дисковым аппаратом при резании стеблей подсолнечника, кукурузы и кустарниковой поросли клёна.
Теоретическая значимость исследования заключается в установлении зависимости потребляемой мощности резания от принципа среза, подачи, формы линии лезвия ножа, частоты вращения диска, отклонения стеблей от вертикали и диаметра стеблей при резании стеблей кукурузы, подсолнечника и кустарниковой поросли клёна.
Практическая значимость. Предложен ротационно-дисковый аппарат вертикального типа с ножевыми рабочими органами для резания толстостебельных культур. На основании проведённых теоретических и экспериментальных исследований определены конструктивные параметры и режимы работы аппарата, которые обеспечивают минимальный расход мощности, потребляемой при резании. Предложена методика инженерного расчёта аппарата.
Достоверность полученных результатов обеспечивалась применением статистических методов оценки погрешности измерений экспериментальных данных, что обеспечило сходимость теоретических положений с результатами экспериментов.
Реализация результатов исследований. Результаты, полученные в ходе исследований, используются в ОАО «Рубцовский ПКТИ» в качестве рекомендаций по расчёту потребляемой мощности и проектированию ротационно-дисковых режущих аппаратов.
Положения, выносимые на защиту:
- конструктивная схема ротационно-дискового режущего аппарата;
- параметры режущего аппарата и их энергетическая эффективность;
- уравнения движения точек ножей и результаты теоретических исследований влияния конструктивно-режимных параметров (подачи, частоты вращения, формы линии лезвия ножа, принципа среза), угла входа стеблей при подаче и диаметра стеблей на потребляемую мощность резания;
- уравнения регрессии, которые позволяют определить мощность, затрачиваемую на резание толстостебельных культур, в зависимости от конструктивно-режимных параметров (подачи, частоты вращения, формы линии лезвия ножа, принципа среза), угла входа стеблей при подаче и диаметра стеблей;
- методика инженерного расчета ротационно-дискового режущего аппарата.
Апробация результатов исследований. Основные материалы диссертационной работы доложены и обсуждены на 2-й Всероссийской научно-технической конференции «Современная техника и технологии: проблемы, состояние и перспективы» (Рубцовск, 2012); Всероссийской научно-технической конференции «Новые материалы и технологии в машиностроении» (Рубцовск, 2006); на объединённом заседании кафедр «СХМ», «АиАХ», «АТ» и «Теор. мех.» ФБГОУ ВПО АлтГТУ (Барнаул, 2.11.2012); на расширенном заседании кафедры «Наземные транспортные системы» РИИ (филиал) ФГБОУ ВПО АлтГТУ (Рубцовск, 28.02.2012), а также на совместном заседании отделов Рубцовского ПКТИ (Рубцовск, 05.06.2013).
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 10 научных статей, в том числе семь — в изданиях, указанных в «Перечне ведущих рецензируемых научных изданий и журналов», рекомендованном ВАК.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырёх разделов, общих выводов, списка литературы из 116 наименований и приложений. Работа содержит 159 страниц, 53 рисунка, 14 таблиц и 8 приложений.
Ротациошю-дисковые режущие аппараты толстостебельных культур
Режущее устройство нормального резания с одинарным пробегом ножа имеет следующие соотношения параметров: S = t = t0= 76,2 мм (применяют в косилках и жатках для среза трав, зерновых и технических культур) или S = t = t0 = 90 мм (применяют для среза кукурузы, подсолнечника и других толстостебельных культур). Устройство нормального резания с одинарным пробегом и увеличенным ходом ножа имеет соотношение: S = l,15t=l,15t0=88 мм (такие аппараты используются в зерноуборочных комбайнах ОАО «Ростсельмаш») [89]. Режущее устройство нормального резания с двойным пробегом ножа имеет соотношения: S = 2t = 2to= 152,4 мм (применяется как в косилках, так и в жатках) и S = 2t = 2t0= 101,6 мм (находит применение в косилках для степных трав) [40]. Устройство нормального резания с двойным пробегом и с некратным ходом ножа имеет соотношение: S = l,84t = l,84t0 = 140 мм (уменьшение хода ножа снижает динамические нагрузки при сохранении преимуществ аппаратов с двойным пробегом). Режущее устройство низкого резания характеризуется соотношением: S = t = 2to = 76,2 мм (применятся в косилках) или S = t = 2t0 = 101,6 мм (применятся в комбайнах). Устройство среднего резания имеет соотношение: S = t = (l,2...1,4)t0 = 76,2 или 101,6 мм (встречается в зарубежных и малогабаритных косилках)
Беспальцевый режущий аппарат с двумя подвижными ножами применяется при уборке в самых тяжелых условиях при срезе спутанных и полеглых стеблей риса, бобовых культур, где пальцевые аппараты не могут работать, а также при переходе на повышенные скорости работы уборочных машин.
В одионожевом бесиальцевом аппарате подвижен только один нож, а в двухножевом оба ножа совершают аппозитивные движения, благодаря чему увеличивается равновесие всей машины. Беспальцевые аппараты обеспечивают равенство сил инерции ножей, что позволяет значительно увеличить скорость их движения, а следовательно, и подачу.
Ротационные режущие устройства применяются для скашивания травы и толстостебельных культур.
В однодисковых аппаратах в процессе резания участвуют один вращающийся диск и противорежущая пластина, а в двухдисковых — два встречно вращающихся диска.
Комбинированные режущие устройства представляют собой вращающиеся диски с закреплёнными на них режущими элементами. Широкое применение нашли дисковые режущие устройства с шарнирно закреплёнными ножами. Высокое качество среза стеблей достигается за счёт того, что режущий элемент в момент среза находит свое оптимальное положение на диске. Энергоёмкость процесса резания при этом снижается.
Барабанные режущие устройства представляют собой барабан, на котором шарнирно расположены ножи, вращающиеся со скоростью 40-60 м/с в вертикальной плоскости. Применяются в косилках-измельчителях как тонких трав, так и толстостебельных культур. Роторно-ломающее режущее устройство предназначено для снятия с поля растений большого диаметра, стебли которых имеют узлы и междоузлия, причём отделение стебля от корневой части происходит не перерезанием, а за счёт ломки стебля по узлу.
Не менее важным классификационным признаком для режущего аппарата является разновидность характера проникновения лезвия в материал. Различают нормальное, наклонное и скользящее резание.
Резание лезвием возможно при наличии противорежущей реакции усилию резания со стороны разрезаемого материала — противорежущего подпора. В зависимости от происхождения реакции противорежущий подпор может быть следующих основных видов: подпор лезвием; подпор пластиной; подпор жёсткостью материала на изгиб; подпор поверхностью, распространяющейся за пределы отрезаемой части материала; подпор материалом; инерционный подпор; аэрогидродипамический подпор; подпор трением материала о поверхность, на которой он лежит; гравитационный подпор; подпор сопротивлением материала растяжению [110].
Основными вопросами конструирования режущих аппаратов являются не только выбор их оптимальных типов и параметров, но и обеспечение минимальной удельной энергоёмкости резания и материалоёмкости оборудования.
Опыт эксплуатации уборочных машин свидетельствует о том, что машины с рабочими органами режущего типа имеют сравнительно низкую энергоёмкость и обеспечивают высокое качество среза при нормализации подачи. Однако при попадании посторонних предметов их надёжность снижается, увеличиваются затраты на техническое обслуживание. Рабочие органы режущего типа получили широкое распространение в мобильных полевых измельчителях [26, 33, 115, 116].
Траектория движения лезвий ножей диска относительно перерезаемых стеблей
Уравнение регрессии удельной силы резания, полученное при испытании машины для измельчения обрезанных плодовых ветвей, имеет вид:
Руд = 322,82 + 3,72385,, + 4,4165, +1,6264 -0,29688„ 83 + 0,15885„ 4 + + 0,06135,- + 0,260/7+ 0,1875652 + 0,1875652 + 1,1652 + 1,615?72, где 8„ — угол заточки ножа по передней грани, град.; 5, — угол заточки ножа по задней грани, ірад.; — угол наклона ветвей до перерезания, град.; т] — угол наклона лезвия ножа, град. Наименьшему показателю мощности 6,8 кВт соответствует скорость вращения ножевого барабана 2 м/с с процентным содержанием длины получаемой щепы до 60 мм—18%.
В результате обработки данных испытаний опытной безрешётной молотковой дробилки вертикального типа, предложенной Б. Г. Зиганшиным [34], была получена модель регрессии удельных затрат энергии Ne, кВт-ч/т, по формуле /Ve = 8,O1173 + l,41613n + O,O385560-O,O3861n2 , где п — количество бичей в камере дробилки, шт.; 0 — угол поворота жалюзи, град. В ходе экспериментальных исследований установлено, что, во-первых, с увеличением числа бичей в рабочей камере дробилки удельные затраты энергии увеличиваются, а пропускная способность и степень измельчения уменьшаются, во-вторых, оптимальное число бичей для данной безрешётной дробилки равно 6.
Проведённые исследования показали, что при расположении загрузочной горловины на максимальной высоте степень измельчения имеет наименьшее значение. Наименьшее значение удельного расхода энергии 14 кВт-ч/т соответствует эксплуатации дробилки с числом бичей 2 и углом поворота жалюзи 20 . Наименьшее значение относительных энергозатрат 4 кВт-ч/т соответствует степени измельчения 3,4 и удельной энергоёмкости 13 кВт-ч/т. Наименьшая степень измельчения получена при 12 бичах в рабочей камере и угле поворота жалюзи 150 . При этом пропускная способность дробилки составила 0,4 т/ч.
Разработанные с участием Б. Г. Зиганшина универсальный измельчитель кормов «Кама-50М», измельчитель кормов «Кама-50К», безрешётная молотковая дробилка «Кама-50Д» и агрегат комбинированный малогабаритный «АКМ-8» позволили снизить энергозатраты при измельчении концентрированных кормов — на 30%, смешивании и приготовлении комбикормов до 18...20%, погрузке и доизмельчении кормов до 40% по сравнению с существующими аналогами.
Рациональными факторами мобильного измельчителя-раздатчика стебельных кормов роторного типа, разработанного О. П. Матушкиным [49], являются: — при измельчении рулонов соломы яровых зерновых культур агрегатом с молотковым или ножевым ротором частоты вращения ротора и бункера-питателя находятся в пределах пр=1450...1500 мин"1 и пб.п=8...9 мин"1, число осей подвеса 8шт., влажность материала 30...35%. Пропускная способность составляет 2,2...2,7 т/ч, удельная энергоёмкость равна 1,06...2,67 кВтч/(тед. ст. изм.); — при измельчении сенажа в рулонах агрегатом с молотковым ротором частоты вращения ротора и бункера-питателя равны пр=1250...1350 мин"1 и ng-n = 6...7 мин"1. Пропускная способность составляет 7...8 т/ч, удельная энергоёмкость равна 1,56...1,72 кВтч/(т-ед. ст. изм.). I Исследования молоткового ротора измельчителя стебельных кормов, разработанного с участием А. А. Рылова [78], показали, что для эффективной работы молотка при измельчении стебельных материалов целесообразно устанавливать рабочую грань молотка под некоторым углом по отношению к радиус-вектору ротора, при этом молоток должен быть смещён вперёд по направлению вращения последнего, что может быть осуществлено асимметричным расположением установочного отверстия или смещением цешра тяжести молотка от его продольной оси симметрии, изготовлением рабочих органов с криволинейными рабочими гранями. Рациональное значение угла между рабочей гранью молотка и радиус-вектора должно быть не менее 10... 15 , но и не более 50...60.
Анализ результатов исследований показал, что снижения энергоёмкости процесса измельчения стебельных кормов необходимо добиваться путём установки рабочей грани молотка на угол 27...30 «вперёд» по направлению вращения роюра. При этом имеет место снижение энергозатрат на 12...26% по отношению к прямому удару при угле установки рабочей грани молотка по отношению к радиус-вектору ротора 0 в зависимости от окружной скорости молотков (50.. .70 м/с).
Минимальные затраты энергии на измельчение для всех режимов работы дробилки наблюдались при значениях угла установки осевой линии мологка по отношению к радиус-вектору ротора, проведённого в точку подвеса молотка в диапазоне +10...+25, что с учётом параметрических характеристик ротора экспериментальной установки (радиус подвеса молотков 75 мм, ширина молотка 25 мм, радиус ротора по концам молотков 150 мм) соответствует углу установки рабочей грани молотка по отношению к радиус-вектору ротора 0...7,5 соответственно. При отклонении молотков вперёд или назад от указанного диапазона происходит возрастание затрат энергии на измельчение.
Устройство экспериментальной установки
Необходимо провести экспериментальные исследования с целью подтверждения теоретических положений, доведения их до инженерного расчёта и определение рациональных параметров режима работы аппарата. Программа экспериментальных исследований предусматривает решение следующих задач: 1) разработать экспериментальную установку для исследования энергии, потребляемой при резании и проверить её работоспособность; 2) исследовать влияние рассматриваемых параметров (принципа среза, формы линии лезвия ножа, отклонения стебля от вертикали, диаметра стебля) и кинематических режимов (подачи, частоты вращения диска) на потребляемую энергию процесса; 3) получить уравнения регрессии мощности, потребляемой при резании кукурузы, подсолнечника и кустарниковой поросли клёна с целью выявления критерия оптимизации — минимальной потребляемой энергии процесса; 4) экспериментально изучить и сравнить с теоретическими данными зависимость энергии, потребляемой при резании, от факторов процесса; 5) определить рациональные параметры ротационно-дискового аппарата, обеспечивающие минимальный расход энергии. При проведении опытов использовались подсолнечник сорта «Енисей», кукуруза сорта «Буковипский» и кустарниковая поросль клёна. Некоторые физические параметры стеблей этих толстостебельных культур, характеризующие их негоскальпические и износные свойства приведены в таблице приложения А. 3.2. Методика проведения эксперимента 3.2.1. Устройство экспериментальной установки
Экспериментальные исследования процесса резания толстостебельных культур проводились в испытательной лаборатории опытного цеха ОАО «Алтайсельмаш-запчасть».
Для проведения экспериментальных исследований была сконструирована и изготовлена специальная экспериментальная установка, которая выполняла резание подающегося в один ряд потока стеблей подсолнечника, кукурузы и кустарниковой поросли клёна в условиях, воспроизводящих работу режущего аппарата ротационно-дискового типа для толстостебельных культур на разных уровнях шести факторов с замерами значений потребляемой энергии. Общий вид экспериментальной установки изображён в соответствии с рисунком 33.
Основным исследуемым элементом является ротационно-дисковый режущий аппарат изображённый на рисунках 17-20.
Привод вала режущего аппарата осуществляется от электродвигателя 1 мощностью 10 кВт с частотой вращения вала 1493 мин" через ременную передачу 2. Установка крепится на раме 3. Для изменения частоты вращения аппарата 4 на валу установки закреплён вариатор 5 с раздвижными конусами, с помощью которого частота вращения режущего аппарата изменялась в пределах 1200-1500 мин" через каждые 100 мин" .
Стебли культур подавались к режущему аппарату с помощью конвейера 6. На конвейере смонтированы сменные ячейки из труб на расстоянии 150 мм друг от друга. Сменные ячейки позволили обеспечить отклонение стеблей от вертикали в диапазоне от 0 до 28. Конвейер приводится в движение электродвигателем 7 мощностью 5,5 кВт с частотой вращения 1500 мин" и цепной передачей. Поступательная скорость грузопесущего органа конвейера изменялась с помощью коробки передач 8. В результате обеспечивались следующие скорости подачи стеблей: 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8 м/с. В эксперименте участвовали три вида ножей: с прямой линией лезвия (рис. 21, а), с криволинейной вогнутой линией лезвия (рис. 21, б); с насечённой криволинейной вогнутой линией лезвия (рис. 21, в). Зазор между подвижными ножами и неподвижным ножом-рассекателем равен 2 мм.
Экспериментальные ножи были изготовлены, исходя из следующих соображений: в зоне резания должно возникать скольжение по стеблям; при резании должно быть обеспечено условие невозможности выхода стеблей из зоны резания; усилие резания должно быть минимальным.
Все ножи и нож-рассекатель были изготовлены из стали У9А с последующей термообработкой до твёрдости HRC 52...60. Конструкция режущего аппарата позволяла легко и быстро производить замену ножей и выставлять зазор между активным и пассивным ножом. Техническая характеристика установки представлена в соответствии с таблицей 2 Измерительная часть установки включает датчик электрической мощности (поз. 12 на рис. 34), аналого-цифровой преобразователь (АЦП) (поз. 13 на рис. 34) и ноутбук (поз. 14 на рис. 34). Значения стерни измерялись штангенрейсмасом с цифровым отсчетом БВ-6435 артикул 341-155.
В настоящей работе используется электрический метод измерения полезной потребляемой энергии электродвигателя. На цепи, питающей электродвигатель режущего аппарата, установлен датчик измерения электрической мощности ДИМ-200, электрический сигнал с которого передаётся в АЦП. Диапазон показателей измеряемой мощности ДИМ-200 от 0 до 200 кВт. Аналоговый сигнал с датчика преобразуется в аналого-цифровом преобразователе в цифровой код и передаётся в ноутбук. В последнем с помощью программы регистрации измеренных величин проводится обработка цифрового кода и осуществляется запись в памяти.
Расчет экономической эффективности использования аппарата
теоретических и экспериментальных исследований процесса резания ротационно-дискового режущего аппарата предложен следующий инженерно-технический метод расчёта аппарата, работающего как при подпорном, так и при бесподпорном резании. В расчёт включены формулы определяющие параметры ножей режущего аппарата, а так же формулы, полученные как теоретическим, так и экспериментальным путем, для определения энергии потребляемой при резании. Расчёт аппарата следует вести поэтапно. Определить число ножей К (2.16) 60s где Ъ — проекция активной части лезвия на линию, соединяющую ось вращения диска и центр поперечного сечения стебля в плоскости среза, м; п — частота вращения диска с ножами, мин" ; 60 — переводной коэффициент из секунд в минуты; s — подача, м/с.
Число ножей должно быть не менее двух, иначе в режущем аппарате появится динамический дисбаланс.
Определить длину активной части лезвия As, м (2.17) где а — угол между активной частью лезвия ножа и линией, соединяющей ось вращения диска и центр поперечного сечения стебля в плоскости среза при наиболее нагруженной позиции активного участка лезвия, град. При радиусной вогнутой и радиусной вогнутой с насечкой форме ножей это угол между отрезком, соединяющим крайние точки лезвия, находящегося в зоне резания, и направлением подачи. Чтобы лезвие работало всей своей длиной, необходимо выполнить условие (2.75): s As-cos а где v„ — окружная скорость, м/с; й — расстояние от оси вращения диска режущего аппарата до крайней точки ножа, м. Определить мощность, потребляемую на бесподпорное резание ножами с прямыми и криволинейными вогнутыми лезвиями Npe3, кВт Н/м ; Е — модуль упругости стебля при растяжении, Н/м ; \„ — толщина перерезаемого слоя материала, сжатого лезвием до момента начала резания, м; /3 — угол наклона фаски лезвия, град.; fmp —динамический коэффициент трения массы о материал лезвия; /и — коэффициент Пуассона; ltp — длина дуги траектории лезвия в срезаемом материале в точке приложения сосредоточенной силы, заменяющей распределённую нагрузку на лезвии, м; 0 — угол отклонения стебля в направлении перемещения ножа при резании; л =3,14 — отношение длины окружности к её диаметру; d — диаметр стебля, м; у — угол отклонения от вертикали по направлению подачи, град.; ц — угол трения; г — расстояние от оси вращения диска режущего аппарата до точки приложения критической силы, м; х — угол скольжения; к — коэффициент пропорциональности.
Определить мощность, потребляемую на бесподпорное резание ножами с насечённым криволинейным лезвием Npa, кВт
Оценка экономической эффективности использования аппарата проводилась по ГОСТ 23729 — 88 [25]. В качестве базового варианта принят режущий аппарат навесной косилки-кустореза ЕМ —- 1,3 — 01, выпускаемый ООО «Завод — Евромаш» (Беларусь). Техническая характеристика сравниваемых аппаратов приведена в таблице 10.
Для проведения расчёта экономических показателей необходимо определить оптовую цену режущего аппарата толстостебельных культур. Расчёт оптовой цены представлен в таблицах 11-13 и таблицах Д.1 и Д.2 приложения Д. Все необходимые данные взяты из справочных материалов [21, 25, 28, 41, 52, 59, 75, 101, 108, 111,112]. Затраты па основные материалы М, руб., вычисляют по формуле M = Q-p-q-p, (4.3) где Q — вес заготовки, кг; р-цена одного килограмма материала, с учётом 10 % [41] на трапспортно-заготовительные расходы, руб.; q — вес отходов, кг; р — цена одного килограмма возвратных отходов, руб. Расчёт стоимости материалов представлен в таблице Д. 1 приложения Д. Расчёт стоимости покупных изделий представлен в таблице Д.2 приложения Д. Расчёт заработной платы производственных рабочих представлен в таблице 11. Расчёт заработной платы с учётом коэффициента приработка, коэффициента, учитывающего среднюю дополнительную заработного плату и районного коэффициента, представлен в таблице 12. Коэффициент приработка учитывает премию за совмещение профессий, руководство бригадой и др. и равен по указанию [75] 1,12. Коэффициент, учитывающий среднюю дополнительную заработную плату (оплата очередных и дополнительных отпусков, льготных часов подросткам и другого непроработанного времени) принимается по указанию [75] 1,12. Отчисления на страховые взносы с заработной платы представлены в таблице 13. Затраты на силовую (станки) и технологическую (печь) электроэнергию с.,,, руб., вычисляют по формуле _Ny-Fa-kilt)-kN-kw-il, Л где Ny — средняя потребляемая энергия электродвигателей оборудования, участвующих в изготовлении режущего аппарата, кВт (в нашем случае 5,5 кВт); Fe — время, необходимое для изготовления режущего аппарата, ч; кт) — средний коэффициент одновременности работы всех электродвигателей (в нашем случае ,„,=0,75 [75]); kN — средний коэффициент загрузки электродвигателя по мощности (в нашем случае „=0,82 [75]); kw — коэффициент, учитывающий потери электроэнергии в сети предприятия (в нашем случае кК=1,06 [75]);
