Газонокосилки

Газонокосилки

В большинстве хозяйств северо-западной зоны СССР, в том числе и в Белоруссии, под сенокосами на­ходится значительное количество малых площадей с пересеченным рельефом, что затрудняет применение широкозахватных высокопроизводительных сеноубороч­ных агрегатов. Довольно часто требуется скашивать травы в местах, неудобных для работы не только широ­козахватных тракторных косилок, но и конных. Поэтому в подобных случаях применяется ручной труд. Однако и условиях увлажненного климата комплекс работ по сеноуборке желательно выполнять в кратчайшие сроки. Создание узкозахватной фронтальной навесной косилки с малоинерционным режущим аппаратом даст возможность уменьшить долю ручного труда при сенокоше­нии   и сократить сроки уборки трав.

В настоящей работе излагаются результаты экспери­ментально-теоретических исследований сенокосилки с ротационным режущим аппаратом дискового типа.

СРЕЗ СТЕБЛЕЙ РОТАЦИОННЫМ РЕЖУЩИМ АППАРАТОМ ПРИ ОТСУТСТВИИ ПРОТИВОРЕЖУЩЕГО ЭЛЕМЕНТА

Способ отделения стеблей растений от комля зави­сит от их физико-механических свойств. Сухие и негиб­кие стебли целесообразно отделять изломом, стебли не­достаточно сухие и полые – перепиливанием, влажные и гибкие — перерезанием по способу ножниц или косы. Ротационный режущий аппарат производит срез расте­ний по принципу косы. Этот принцип основан на срезе стеблей без наличия противорежущего элемента за счет большой скорости ножа, которая превосходит скорость деформации стебля в месте среза.

Параметры ротационного режущего аппарата дис­кового типа. Основными частями косилки с ротацион­ным режущим аппаратом (рис, 1) являются: 1) рама,

Рис. 1. Общий вид косилки с ротационным режущим аппаратом.

2) передаточный механизм, 3) режущий аппарат, 4) устройство для удаления срезанной массы, 5) гидравлическое устройство для копирования микрорельефа.

Режущий аппарат дискового типа для кошения трав и грубостебельных культур можно характеризовать сле­дующими параметрами (рис. 2): d — диаметр диска (захват одного режущего аппарата), i — количество ножей на одном диске, К — количество режущих аппа­ратов, S — перекрытие между смежными режущими аппаратами.

Шаг режущей части ротационного аппарата будет

Полный захват ротационной косилки B = dk-S (k-1).

Рис. 2. Схема ротационного режущего аппарата.

Скорость среза. При работе ротационного режущего аппарата, когда нет непосредственного подпора стебля, усилие среза Рср поглощается сопротивлением стебля отгибу Ротг и силой его инерции Рнн (рис. 3).

Сопротивление отгибу в основном зависит от физи­ко-механических свойств стебля, силы инерции—от ско­рости ножа и массы срезаемого стебля. Поэтому ско­рость ножа, необходимая для среза стебля без подпора, довольно высокая и изменяется в значительных преде­лах (от 8 до 40 м/сек).

Аналитические зависимости между скоростью среза стеблей и их физико-механическими свойствами были получены академиками В. П. Горячкиным и А. Ю. Ишлинским, профессором Е. М. Гутьяром, Е. С. Босым и Ю. Ф. Новиковым. Результаты подсчета по этим зави­симостям расходятся с экспериментальными   данными.

Причина такого расхож­дения заключается, оче­видно, в том, что процес­сы, имеющие место при срезе стебля, трудно отобразить в математи­ческой форме.

Акад. В. П. Горячкин предложил несколько за­висимостей скорости сре­за от массы стебля, уча­ствующей во взаимодей­ствии с ножом [4]. Он рассматривал два усло­вия перерезания стебля:

1) импульс перерезаю­щей силы — величина постоянная где P-перерезающая сила, t – время среза, C – постоянная величина.

2) потерянная работа на деформацию — величина  постоянная

, где V-скорость, m1 – масса стебля, m2 – масса ножа, С2 – постоянная величина.

Рис. 3.    Силы,   действующие па стебель при срезе его без

подпора.

В результате испытаний ротационной косилки были найдены скорости среза люпина и тимофеевки (первый и второй укос), вес стеблей которых изменялся от 0,1 до 10 г (табл. 1). На рис. 4 показан график изменения ско­рости среза в зависимости от массы стебля, составлен­ный на основании экспериментальных данных.

Таблица 1

Экспериментальные скорости среза стеблей люпина и тимофеевки ротационной косилкой определялись при 0; 30; 50; 70 и 100′-» среза травостоя. Это Ум/сек позволило получить ясное представление о величине скоро­сти, при которой на­чинается срез стеб­лей, кроме того, оце­нить интенсивность возрастания скоро­сти с увеличением процента среза стеб­лей до 100;1о. Опре­делялась скорость среза стеблей люпи­на и тимофеевки гладким и насечен­ным лезвиями. Ре­зультаты, полученные в процессе этих опытов, приведены в табл. 2.

На рис. 5 представлен график изменения окружной скорости ножа в зависимости от процента среза траво­стоя.

Таблица 2

При 100%-ном срезе стеблей люпина скорость ножа изменяется от 11 м/сек (насеченное лезвие) до 15 м/сек (гладкое лезвие).

Рис.   5.    График    изменения

окружной   скорости   ножа от

процента  среза травостоя.

При 100%-ном срезе стеблей тимофеевки скорость ножа изменяется от 30 м/сек (насеченное лезвие) до 35 м/сек (гладкое лез­вие).

В теоретических зави­симостях не учитываются условия, ухудшающие перерезаемость стебля: его минимальная масса, на­клон к плоскости среза, наличие явления перерезания пучка стеблей, индивидуальные особенности отдельных стеблей. Поэтому скорость среза стебля, подсчитанная тео­ретическим путем, соответствует такой экспери­ментальной скорости, ко­торая необходима для среза ЗО* о травостоя.

При таком проценте среза перерезаются стебли, находящиеся в наиболее благоприятных условиях для перерезания. Если в возвратно-поступательном режу­щем аппарате на скорость среза физико-механические свойства растений влияют незначительно, так как срез происходит в процессе защемления стебля между двумя режущими кромками, то в ротационном режущем аппа­рате скорость среза в основном зависит от многообразных физико-механических свойств перерезаемых стеблей и некоторых внешних условий (наклон стебля к плоскости среза и т. д.). Поэтому скорость среза, необходимая для кошения трав косилкой с возвратно-поступательным ре жущим аппаратом, довольно низкая и изменяется в не­значительных пределах (1,3—2,3 м/сек). Скорость среза при кошении трав ротационной косилкой гораздо выше и изменяется в более значительной степени (8—40 м/сек). Отгиб стебля и высота среза. Процесс резания стеб­лей ротационным режущим аппаратом сопровождается предварительным их отгибом. Если срез стебля проис­ходит без скольжения, что может иметь место при угле наклона лезвия о- = 0°, то стебель в процессе среза будет перемещаться по траектории, описываемой точкой кон­такта лезвия со стеблем. В этом случае величина дина­мического отгиба будет зависеть от времени среза т и окружной скорости ножа V

Если известна высота установки режущего аппарата Н и длина стерни L, то динамический прогиб можно выразить в таком виде (см. рис. 3)

Зная окружную скорость ножа, легко формул (1—2) определить время среза

Опыты по определению длины стерни L проводились на люпине и тимофеевке при скорости, которая соответ­ствовала 30, 50, 70 и 100э о среза травостоя. Полученные результаты показывают, что с уменьшением скорости сре­за потери зеленой массы увеличиваются из-за неполного среза и увеличения длины стерни.

Выбор формы ножа. Угол наклона лезвия (рис. 6) оказывает влияние на скорость и на усилие сопротивле­ния срезу. При малых  углах наклона (* < 30°) имеет место значительное сопротивление срезу,   с увеличением этого   угла   (а > 30°) сопротивление срезу уменьшается. Объяснение такому влиянию дано акад.