Способ контроля остроты ножей измельчающего аппарата кормоуборочной машины Советский патент 1988 года по МПК A01F29/00 

и

СлЭ 05

со

00

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, а именно к способам контроля параметров измельчающих аппаратов.

Цель изобретения - повышение производительности измельчающих аппаратов за счет своевременного определения момента затупления ножей.

В технологическом процессе заготовки кормов кормоуборочного комбайна, включающем подачу, измельчение и транспортировку растительной массы, наиболее энергоемкой операцией является измельчение, т.е. процесс резания массы вращающимися ножами. Средняя частота вращения ножевого барабана может быть определена по интервалу времени прохождения ножа от 1 до 2-го датчиков зазора либо по времени прохождения двумя соседними ножами одного датчика зазора. В то же время мгновенная частота вращения ножевого барабана изменяется в течение кахцого цикла резактя растительной массы ножевым барабаном. Динамика процесса описывается следун - щим дифференциальным уравнением:

т ИМ - м - М dt

(1)

Мп

1 - момент инерции ножевого барабана;

U - мгновенная угловая частота вращения барабана;

- момент, передаваемый дви-- гателем;

Me М, + MT + М - М

Мр, Mr, М

-, момент сил сопротивления ;

М

- ьюменты, затрачиваемые на резание9 транспортировку, придание ускорения и холбстой ход. При настройке кормоуборочной машины на определенную длину резки растительного материала и при установке Z ножей на измельчающем барабане можно считать M« const. Момент сил резания М р зависит от подачи растительной массы, ее влажности, зазора в режущей паре, остро ты лезвий ножей и противорежущей кромки бруса. Момент на транспортировку, который зависит от подачи растительной массы, ее влажности, расстония перемещения массы по кожуху измельчающего аппарата и коэффициента сопротивления перемещению, при стабилизации подачи и частоты вращения вала барабана можно считать постоянным. Момент на ускорение растительной массы, который пропорционален ее подаче, совместно с моментом резания обуславливает колебательный

характер нагрузки на валу измельчающего барабана. Период этих колебаний совпадает с периодом цикла резания Т, который равен (J. Амплитуда колебаний в каждой конкретной

производственной ситуации (когда постоянны влажность растительной массы и ее физико-механические свойства) зависит от подачи растительной массы, зазора в режущей паре и остроты лезвий ножей. При этом моменту прохождения ножа относительно первого датчика зазора соответствует максимум момента сопротивления, а при выходе ножа из слоя растительного материала наблюдается уменьшение (Нагрузки, которое происходит в момент прохождения ножа около второго датчика зазора. Регистрация мгновенньос частот вращения вала измельчающего

барабана при прохождении ножа около обоих датчиков позволяет оценить обусловленные колебанием момента сопротивления Me, колебания мгновенной частоты вращения (лУ , относительно средней частоты вращения ОУе-р вала

измельчающего барабана.

Исходя из этих предпосылок можно получить следующую приближенную зависимость :

(cJi - и; ) / а7ср где 6Ji и

л- о

а,

а q,

(2)

5

и а I

0

5

мгновенные частоты вращения вала барабана соответственно в начале и конце цикла резания;

эмпирические коэффициенты, определяемые для каждой конкретной производственной ситуации и зависящие соответственно от величины зазора в режущей паре и остроты их кромок;

1436930

- подача растительi л м ю с

ной массы.

Из (2) получим, что коэффициент, характеризующий затупленив).режущей пары,

ag (о5ч - tJi})/a tp-ai-q. (3)

Таким образом, измерив величины, входящие в (3) при острых ножах, можно вычислить начальное значение коэффициента а затем, сравнивая текущие значения коэффициента а( с его начальным значением, судить о степени затупления режущей пары.

Величины мгновенных частот вращения барабана cJ и необходимо измерять синхронно с началом и окончанием резания. Оценку этих величин производят по времени и Cij -взаимодействия ножа с каяздым из датчиков зазора, расположенных в крайних точках резания. Длительность взаимодействия ножа с датчиком зазора, например индуктивным, зависит от геометрических размеров ножа и датчика скорости движения ножа. При постоянных геометрических размерах можно считать

aj/u7i и 2 aj/a; . (4)

где а5 - эмпирический коэффициент.

Из (4) можно получить выражение для мгновенных частот вращения в начале и конце цикла резания:

Сл (jJn

и

О величине подачи растительной массы можно судить по толщине слоя массы в зоне прессующих вальцов

q .

(6)

где а4 - эмпирический коэффициент

h - толщина слоя массы, м. Таким образом, измерение мгновенных частот вращения барабана в начале и конце цикла резания, оценка подачи растительной массы при известной величине зазора позволяют определить степень затупления режущей пары и своевременно сигнализировать оператору о необходимости заточки ножей или замене противореза.

30

40

;

На чертеже приведена схема техно- i логического процесса измельчения корма с контролем параметров измельчающего аппарата по предлагаемому способу на кормоуборочном комбайне.

Растительная масса 1 по транспор - теру 2 поступает в питающий аппарат, где осуществляется ее сжатие вальца- 0 ми 3 и 4 под воздействием пружины 5. Опоры 6 верхнего питанмцего вальца 4 перемещаются по направляющим 7 в результате воздействия на прессующий валец 4 растительной массы. После )5 уплотнения растительная масса подается в измельчающий аппарат, где посредством вращающегося барабана 8 с ножами 9 и противорежущего бруса 10 осуществляется ее резание с од- 2Q новременным ускорением. Далее масса транспортируется по кожуху 11 вращающимся барабаном 8, например, в транспортное средство (не показано). .В цикле резания каждый из ножей 9 25 проходит мимо противорежущего бруса 10, по краям которого установлены датчики 12 и 13 зазора. Сигналы -с датчиков 12 и 13 зазора через согласующие элементы 14 и 15 поступают в вычислительное устройство 16. На основании информации от датчиков 12 и 13 зазора в вычислительном устройстве 16 определяются коэффициент Эщ , характеризующий зазор в режущей паре; средняя частота вращения вала измельчающего барабана LiOfjo и дл г1тельности Г и i взаимодействия ножа с датчиками 12 и 13 заэора. Измерение мгновенных частот вращения ножевого барабана можно осуществить и ДРУГИМ путем, например с использованием эффекта Доплера.

Информация от датчика 17 толщины слоя через согласующий элемент 18 поступает в вычислитель 16, где в соответствии с эмпирическим соотношением. (6) определяется величина подачи растительной массы. Затем по формулам (5) и (3) находится коэффициент ai2 характеризующий сте- 50 :пень затупления режущей пары. После сравнения его с начальными или задаваемым значением коэффициента вырабатывается команда на сигнализатор 19 о необходимости проведения 55 заточки ноЛёй или замены противореза. В качестве примера конкретной реализации способа рассмотрено осуществление контроля остроты лезвий про- тиворежущей пары измельчающего аппа45

{а кормоуборочного комбайна ЙК-100.

Поступающая от прессующих вальцов 3 и 4 растительная масса измельчаетс между ножами 9 барабана 8 и противо- режущим брусом 10, в котором размеще ны датчики 12 и 13 дазора.Проведен- ные исследования процесса резания при уборке викогорохоовсяной смеси влажностью 75% показывают, что коэффициент корреляции между величинами h и q {формула 6) составляет 0,92, при этом численное значение коэффициента ад составляет 210 кг/м с, а подача растительной массы - 10 кг/с. Между, ножами 9 и противорежупаш брусом 10 установлен зазор 1 мм, острота лезвий ножей 9 составляет 50мкм а комбайн настроен на длину резки 10 мм.

В этих условиях средняя частота вращения вала ножевого барабана 8, измеренная тахогенератором, состав- ляет 104 с . Длительности Сигналов от датчиков 12 и 13 определяются их размерами и частотой вращения ножевого барабана 8, т.е.

t аз/б: l/RO

где 1 - линейный размер датчика в направлении движения ножей, м;

R - радиус ножевого барабана,м. Для используемых датчиков имеем

а 1/R

10 /0,375 2,67- 10

а длительности сигналов от датчиков при прохождении ножей 9 составляют 0,232 мс; Г 0,254 мс. Соответствующие этим длительностям сигналов мгновенные частоты вращения ножевого барабана 8 в начале (0-t) и конце () цийла резания составляют :

(«3

105,9 с- ;

4 3/ -Tji 101,1 с

-f

По формуле (3) определяют числен- йое значение произведения коэффициентов а, характеризующее зазор и затупление режущей пары

а, -аг (04 - )/We q

« 4,62-10 с/кг.

По результатам исследований получена следующая эмпирическая зависимость коэффициента а, характеризующего измерение энергозатрат на измельчение, от величины зазора при его изменениях от 0,8 до 4 мм.

-а, 1 + 0,6

,

где О величина зазора, мм,

Поэтому в данной производственной ситуации численное значение коэффициента , характеризующего ..затупление ножей, равно 2,98-10 с/кг.

При измельчении той же растительной массы и при зазоре в режущей паре также 1 мм ножами, острота лезвий которых составляет 200 мкм, и подаче 8,2 кг/с получены следующие численные данные:

0,245 мс;

2 0,272 мс.

5

5

0

0

5

0

5

При этом значение коэффициента а составляет 7,92 Ю - с/кг .

Таким образом, посредством сравнения в одинаковых условиях функционирования комбайна значений коэффициента aQ при заточенных ножах со значением того же коэффициента, но определяемого в процессе эксплуатации комбайна, можно оперативно судить о степени затупления режущей пары.

Своевременный контроль затупления режущей пары позволяет повысить производительность кормоуборочной машины, снизить расход топлива на 5-10% и улучшить качество измельчения кормового материала.

Формула изобретения

1. Способ контроля остроты ножей измельчающего аппарата кормоуборочной машины, включающий измерение зазоров между ножами ножевого барабана и противорезом в крайних точках по ширине резания и определение средней частоты вращения вала ножевого барабана, отличающий- с я тем, что, с целью повьшения производительности измельчающих аппаратов за счет своевременного определения момента затупления ножей,дополнительно измеряют подачу растительной массы, производят измерение мгновенных частот вращения ножевого барабана в начале и конце цикла ре

Изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения, а именно к способам контроля параметров измельчающих аппаратов. Цель изобретения - повышение нроизводи- тельности измельчающих аппаратов за счет своевременного определения момента затупления ножей. Изобретение позволяет осуществлять контроль зазора между режущими ножами и про- тиворезом и остроты их режущих кромок . При этом производятся измерения зазоров в крайних точках по ширине резания, подачи растительной массы, средней и мгновенной частот вращения ножевого барабана, а по соотношению между отношением разности мгновенных частот вращения к средней частоте вращения вала ножевого барабана и величиной подачи растительной массы судят о степени затупления ножей или кромки противореза. О мгновенных значениях частот вращения нот жевого барабана в начале и конце цикла резания судят по интервалам времени прохождения ножом каждого из датчиков зазора, а о подаче растительной массы судят по толп1ине слоя массы в зоне прессующих вальцов. 2 з.п. ф-лы, 1 ил. сл