Материал: 4918
16
экспериментального образца комбинированного сошника и проведение исследований его работы на серой лесной почве в почвенном канале ВГЛТА.
Перед проведением опытов осуществляется подготовка почвенного канала, которая заключается в увлажнении почвы, рыхлении на глубину 30 см с целью равномерного распределения влажности и дробления слежавшихся комков. Увлажнение производится по необходимости для поддержания значения относительной влажности 15-20 %. После каждого прохода агрегата проводится выравнивание, уплотнение и контроль твердости почвы. Скорость движения агрегата должна составлять 0,28 м/с, определялась измерением времени прохождения мерного участка пути, не содержащего отрезка разгона и торможения.
Порядок проведения каждого опыта:
1.Перед началом опыта на экспериментальный образец комбинированного сошника необходимо установить захваты определенной длины и углом атаки, а с помощью перестановки пластины варьировать площадь окна.
2.После установки исследуемого рабочего органа на исходное положение запускается программа, отслеживающая сигнал, приходящий от датчика, регистрирующего тяговое сопротивление.
3.Для фиксирования процесса заделки борозды внутри сошника и дальнейшего его изучения используется видеокамера Canon, которая включается
вмомент начала работы сошника.
4.Оператор включает двигатель тягового оборудования и приводит в движение экспериментальный образец комбинированного сошника.
5.В процессе эксперимента получаемые данные по тяговому сопротивлению автоматически записываются на жесткий диск компьютера.
6.После каждого прохода комбинированного сошника замеряются геометрические параметры образованной борозды и анализируется процесс заделки внутри сошника.
7.Затем сошник переводится в транспортное положение и перемещается на исходную точку. После чего осуществляется следующий опыт с этими же или другими параметрами экспериментального образца.
Результатом каждого опыта являются записанные компьютером значения тягового сопротивления, параметры посадочного места, фото и видеоматериал,
17
позволяющий исследовать характер заполнения почвы внутри сошника. Дополнительно к полученным данным добавляются заданные параметры и условия, при которых проводились эксперименты.
3.4. Содержание отчета
Название лабораторной работы; цель работы; таблица с заданными, рассчитанными и измеренными параметрами; схема орудия; формулы для вычислений с результатами вычислений; анализ экспериментальных зависимостей; выводы.
3.5.Контрольные вопросы
1.Какова рабочая скорость лесопосадочной машины?
2.Какие факторы влияют на производительность лесопосадочной машины?
3.С какими тракторами может агрегатироваться машина СЛН-1?
4.Перечислить параметры сошника и их характеристики.
Лабораторная работа № 4 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ РАБОЧИХ ОРГАНОВ НА
ЭНЕРГОЕМКОСТЬ ФРЕЗЕРНЫХ МАШИН ДЛЯ УДАЛЕНИЯ ПНЕЙ
4.1. Цель работы
Приобрести навыки определения влияния параметров фрезерных рабочих органов на энергоемкость процесса фрезерования древесины, исходя из заданных величин.
4.2. Лабораторное оборудование и мерительный инструмент
Стенды с рабочими органами фрезерных машин; натурные образцы машин; лабораторная установка, интерферометрический датчик, линейка, угломер, модули аналогового ввода-вывода, контрольно-измерительное оборудование, используемоепривыполнениилабораторнойработы№1.
Исследование энергоемкости фрезерования пней производится на специализированной лабораторной установке (рис. 4.1). Установка включает в себя механизмы резания и подачи, закрепленные на станине 8. Механизм резания состоит из рабочего органа 3, жестко соединенного с валом
18
гидромотора 1, смонтированного на раме 2. На рабочем органе закреплен комплекс, состоящий из скалывающего ножа и подрезного ножа.
В экспериментах используется схема подачи, обратная схеме подачи в реальности при эксплуатации фрезерной машины, то есть не рабочий орган подается в направлении пня, а экспериментальный пень подается в направлении рабочего органа, вращающегося относительно неподвижно закрепленной оси. Механизм подачи включает в себя подвижную платформу 5 с закрепленным пнем 4, с приводом от электродвигателя 6. Частота вращения электродвигателя задает скорость подачи платформы. Концевой выключатель ограничивает механизм подачи пня до заданного заглубления комплекса. Гидромотор (ПМ-20) приводится во вращение гидростанцией (ЗБ722) 7, которая подает рабочую жидкость через трубопроводы, закрепленные на гидромоторе штуцерами. Измерения угловой скорости отслеживаются датчиком.
Изменение давления в подводящей гидромагистрали отслеживается датчиком, который снабжён демпфирующим устройством для предотвращения его выхода из строя при гидравлическом ударе.
При исследовании энергоемкости процесса фрезерования пня были изготовлены четыре комплекта скалывающих ножей с различной режущей
1
2
3
4
5
6
7
8
Рис. 4.1. Общийвидлабораторнойустановки
19
кромкой и углами заострения, которые поочерёдно закрепляются на рабочем органе лабораторной установки (рис. 4.2, а, б, в, г, д).
а |
б |
в г д Рис. 4.2. Экспериментальные ножи с различными геометрическими
параметрами:
а – ножи с прямой режущей кромкой и углами заострения 35°, 40°, 45°, 50°; б – ножи с дугообразной режущей кромкой (радиуса скругления 20, 25, 30 мм) и углами заострения 42°; в – ножи с углом скоса режущей кромки 5°, 10°, 15° и углом заострения 42°; г – ножи с ломаной режущей кромки 5°5°, 10°10°, 15°15° и углом заострения 42°; д – подрезной нож с углом заострения 60° и боковым углом заострения 35°
Для определения энергоемкости работы единичного комплекса ножей на различных эксплуатационных параметрах изготовлен подрезной нож (рис. 4.2, д). Для чистоты эксперимента заточка проводилась на станке "УЗС3Е643Е", погрешность при изготовлении составляла ± 1°.
4.3.Порядок выполнения работы
Всоответствии с целью планируются серии экспериментов:
- определение энергоемкости рабочего процесса для различных типов скалывающих ножей с учётом режима их работы на древесине дуба;
- определение энергоемкости работы единичного комплекса ножей на различных кинематических параметрах (скорость вращения рабочего органа, скорость подачи);
20
- оптимизация параметров рабочего органа фрезерной машины (скорость подачи и выступ подрезного ножа).
Скорость вращения рабочего органа при этом задается гидростанцией и исследуется на двух режимах – ω1 и ω2.
Скорость подачи определяется измерением времени прохождения мерного участка пути, не содержащего отрезка разгона и торможения. Скорости подачи разделяется на восемь ступеней. Эксперимент останавливается при помощи конечного выключателя.
Основной породой в большинстве экспериментов является древесина дуба, на древесине березы и сосны возможно проверить механизм фрагментации и сравнить энергоемкость процесса.
4.4.Методика обработки результатов эксперимента
4.4.1.Определение момента сопротивления фрезерования древесины пня
Опишем методы, используемые в дальнейшем для определения
основных силовых и энергетических характеристик фрезы на основе PГМ(t) и ω(t). В лабораторных экспериментах момент сопротивления измеряется косвенным методом – путем измерения давления на гидромоторе. В процессе эксперимента измерительный комплекс позволяет получить зависимость показания датчика давления от времени UД(N), где UД – напряжение на датчике; N – порядковый номер временного отсчета. Была использована следующая методика пересчета зависимости UД(N) в зависимость Mс.ф.(t).
Давление на гидромоторе РГМ(t) непосредственно зависит от момента сопротивления вращению гидромотора Mс.ф.(t). Момент, развиваемый гидромотором, вычисляется по формуле
M =ηп qт p =kГМ PГМ (t) ,
2πη0
где ηп – полный КПД гидромотора; η0 – объёмный КПД гидромотора;
qт – рабочий объём гидромотора, см3/об; p – давление рабочей жидкости;
kГМ – коэффициент пропорциональности, предварительного расчета.
(4.1)
определяемый путем