Ротационный режущий аппарат с вертикальной осью вращения

Косилки с вращением ножей в горизонтальной плоскости в последнее время находят все большее распространение, особенно за рубежом. Такие косилки выпускаются серийно и у нас в стране. Примером может служить косилка КРН―2,1, а также косилка-плющилка КПРН―3,0.

Они осуществляют срезание стеблей растений и одновременную, если позволяют климатические условия, укладку их в валок. Эти операции осуществляются попарно вращающимися на встречу друг другу роторами, внизу которых располагаются диски с ножами. Ножи приклепываются к диску круглой или квадратной формы и располагаются параллельно поверхности земли, вращаясь с большой скоростью, достаточной для перерезания свободно стоящих стеблей без опоры.

Исследованиями дисковых режущих аппаратов занимались многие ученые. К числу последних исследований аппаратов такого типа следует отнести работы

проф. В.И. Фомина и к.т.н. А.Н. Погорельца.

Основными параметрами сегментно-дискового режущего аппарата являются: траектория движения лезвия сегмента, скорость резания, частота вращения диска, диаметр диска и количество ножей.

Обозначим через Оа = r ― радиус диска по внутренней точке режущей кромки сегмента; Ов = r ― радиус диска по наружной точке режущей кромки сегмента.

Тогда уравнения движения этих крайних точек сегмента (1) в параметрическом виде запишутся так:

Уравнения движения крайних точек c и d сегмента (2) будут иметь следующий вид:

Ось сегмента (2) станет параллельна оси x по истечении времени . Машина за это время пройдет путь, равный .

Определим абсолютную скорость движения сегмента. При этом будем вести расчет по наименьшей окружной скорости, т.е. определим абсолютную скорость точки а. Абсолютная скорость точки а в любой момент времени будет:

.

Здесь

Тогда

Из полученной формулы следует, что

при , а

при .

Чтобы перерезать стебли без опоры, скорость сегмента должна быть:

.

Тогда и ,

где V_кр ― критическая скорость, при которой возможен безопорный срез; по опытным данным .

Пользуясь формулой (1), можно, приняв скорость машины и задавшись размером диска, определить частоту вращения диска.

Количество сегментов найдем из условия, что отклонение стеблей диском будет отсутствовать. Отсутствовать же оно будет тогда, когда вся площадь среза пробегается лезвиями сегментов, т. е. для этого должно быть EF=0, а это, в свою очередь, возможно только при y_Е=y_F.

Вершина первого сегмента придет в точку E за время . Подставив это значение t в уравнение для y_B, получим следующее: .

Основание второго сегмента придет в точку F за время . Подставив это значение t в уравнение для y_С, получим:

Теперь приравняем полученные значения:

y_Е = y_F

Отсюда:

Обозначим — высота режущей части сегмента;

, где m — количество сегментов на диске.

Тогда:

и

,

а количество ножей, необходимое для срезания стеблей без их отклонения будет:

.

В настоящее время нет достаточных данных, какому типу режущих аппаратов отдать предпочтение. Однако разграничить область их применения уже можно.

В Западной Европе, например, где бобовых трав почти не сеют, а травостой злаковых трав, вследствие внесения значительных доз азотистых удобрений, высокий, густой и склонный к полеганию, распространены горизонтально-дисковые косилки, т. к. машины с обычными режущими аппаратами с таким травостоем не справляются.

К преимуществам ротационно-дисковой косилки относятся:

1. высокая производительность в результате увеличения поступательной скорости до 15км/ч;

2. возможность работы высокоурожайном и полеглом травостое;

3. срезанная трава расстилается во вспушенном виде и быстро просыхает.

Недостатки такого аппарата состоят в следующем:

1. высокая металлоемкость и энергоёмкость (в 5 раз выше, чем у косилки с обычным режущим аппаратом);

2. повышенные потери урожая из-за многократного перерезания стеблей;

3. быстрое затупление ножей (и, как результат, появление рваного среза и повреждение стерни, что сказывается на уменьшении урожайности трав при последующих укосах).