Лабораторная установка для исследования процесса срезания древесно-кустарниковой растительности роторной косилкой

ЛАБОРАТОРНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА СРЕЗАНИЯ ДРЕВЕСНО-КУСТАРНИКОВОЙ РАСТИТЕЛЬНОСТИ РОТОРНОЙ КОСИЛКОЙ

Среди главных элементов от исправности, которых зависит функционирование всей мелиоративной системы, важное место занимают проводящие каналы. При неудовлетворительном выполнении эксплуатационно-ремонтных работ каналы заиливаются, в русле развивается водная растительность, на откосах и бермах достаточно быстро отрастают сорняки и древесно-кустарниковая растительность [1]. Одной из основных операций по поддержанию мелиоративных каналов в работоспособном состоянии является их окашивание, которое необходимо периодически производить в течение всего вегетационного периода. Поэтому каналоокашивающие машины являются неотъемлемой частью комплекса машин по уходу за каналами [2].

В настоящее время, как за рубежом, так и у нас в стране благодаря высокой производительности и достаточной надежности для выполнения данного вида работ обычно применяют сельскохозяйственные или созданные на их основе дорожные или мелиоративные многороторные косилки с шарнирно закреплёнными ножами. Обзор конструкций роторных косилок наиболее полно приведен в работе [3].

Многороторные косилки работают по принципу бесподпорного срезания растительности. Типичная конструкция режущего аппарата такой косилки включает роторы с шарнирно закрепленными на них ножами, установленные на редукторе с приводными шестернями. Роторы вращаются обычно попарно встречно с большой скоростью, необходимой для срезания растительности за счет силы инерции срезаемого стебля. Вращение обеспечивается приводом, связанным с валом отбора мощности трактора или гидромотором.

Параметры режущего аппарата и режимы работы сельскохозяйственных косилок при срезании травянистой растительности на относительно ровных поверхностях достаточно хорошо изучены как практически, так и теоретически [4, 5, 6,7].

В отличие от сельскохозяйственных косилок, косилки, применяющиеся для работы на мелиоративных системах, в основном окашивают наклонные поверхности (откосы каналов, дамб, дорог). Зачастую на этих объектах травянистая растительность имеет грубые стебли, в периметре каналов и на откосах дорог допускается наличие кустарниковой поросли, которая часто перерастает в кустарник и даже мелколесье.

Наличие описанных выше специфических особенностей, делает актуальной задачу исследования процесса срезания древесно-кустарниковой растительности роторной косилкой. Для проведения данных исследований нами разработана и изготовлена лабораторная установка, схема которой приведена на рисунке 1.

Рисунок 1 Схема лабораторной установки.

Установка состоит из станины 3, к которой посредством сварного соединения крепятся вертикальные стойки 18. На стойках 18 закреплены поперечные брусья 17, к брусьям крепятся подшипниковые опоры 15. В опорах 15 посажен вал 11, на нижний конец вала при помощи шпоночного соединения посажен ротор (диск) 5 с шарнирно закрепленными двумя режущими ножами 9. В исследованиях используется широко применяющийся в роторных режущих аппаратах диск с расстоянием между осями болтов крепления ножей 370 мм.

К станине присоединена рамка 19, на которой установлен электродвигатель 10. На выходном конце вала электродвигателя закреплен ведущий шкив ременной передачи 11, который при помощи клинового ремня 4 приводит во вращение ведомый шкив ременной передачи, в результате чего вал 12 начинает вращаться. Для исследований используется электродвигатель постоянного тока марки 4ПНМ112М с номинальной частотой вращения n_н = 2800 мин^-1 и номинальной мощностью 3,55 кВт. Изменение частоты вращения вала 12 производится при помощи включенных в электрическую цепь привода электродвигателя 10 выпрямителя и линейного автотрансформатора.

На станине также установлена тележка 1, перемещаемая приводом 2 по направляющим станины 6. Привод тележки 2 установлен на подставке 22 и состоит из электродвигателя 20 и двухступенчатого червячного редуктора 13, валы которых соединяются при помощи ременной передачи 21. На конце выходного вала редуктора закреплен шкив 14, который при помощи троса 16 приводит в движение тележку. Электродвигатель 20 постоянного тока марки 4ПБ112М1Г с номинальной частотой вращения n_н = 1500 мин^-1 и номинальной мощностью 1,3 кВт Представленная конструкция привода позволяет при помощи, включенных в электрическую цепь привода, выпрямителя и линейного автотрансформатора перемещать тележку в широком диапазоне скоростей. Такая конструкция позволяет при неподвижном вале 11 обеспечивать имитацию перемещения режущего аппарата.

На платформе тележки 1 имеются гнезда 7 для крепления исследуемых образцов растительности, причем гнезда имеют разные диаметры (от 10 до 50 мм) и разный угол наклона к вертикали (от 0 до 45°), что при необходимости позволяет имитировать срезание растений, стволы которых наклонены к поверхности почвы.

Поперечные брусья 17 установлены с возможностью их перемещения по высоте при помощи направляющих 8. Это позволяет регулировать высоту срезания образцов. Кроме того, ось вращения можно наклонять под углом к вертикали. Это позволяет повторять условия работы роторных косилок с наклонными осями вращения роторов. В данных исследованиях плоскость вращения ножей располагается на высоте 60 мм над верхним краем гнезда крепления образца, что соответствует высоте срезания выпускающихся серийно многороторных косилок.

Лабораторная установка работает следующим образом. Исследуемый ствол древесно-кустарниковой растительности при помощи клиньев жёстко крепится в вертикальном положении в гнездах 7 на тележке 1, которая отводится в крайнее правое положение (штриховой контур на рисунке).

После запуска установки, электродвигатель 10 через ременную передачу 11 приводит во вращение диск 5 с шарнирно прикрепленными режущими ножами 9, в это время тележка 1 с образцом растительности, приводимая в движение электродвигателем 20 через ременную передачу 21 и червячный редуктор 13, перемещается влево, по направляющим 6 к приводу 2. При подходе образца к ножам они срубают исследуемый образец растительности.

Замер величины крутящего момента на валу 12 (рис. 1), возникающего от силы сопротивления срезанию кустарниковой растительности производится при помощи специальной измерительной и передающей аппаратуры (рис. 2). Импульс возникающий при срезании образца поступает через передатчик 2 по кабелю 1 на тензорезисторы 3, откуда снимается приемником 4, закрепленным на рамке, и по кабелю 5 поступает на многоканальный измерительный усилитель 6 (Spider 8), подсоединенный к ноутбуку 7 с установленным специализированным программным обеспечением (рисунок 3.10).

Рисунок 2 Схема размещения измерительной и передающей аппаратуры на лабораторной установке.

мелиоративный косилка лабораторный установка Разработанная и изготовленная лабораторная установка позволяет в достаточно полной мере имитировать и исследовать процесс срезания древесно-кустарниковой растительности роторной косилкой.

• 1. Титов, В.Н., Гуцанович, К. А. Определение характеристики древесно-кустарниковой растительности на каналах мелиоративных систем / В. Н. Титов, К. А. Гуцанович // Мелиорация. 2009. № 1(61). С. 222−228.
• 2. Погоров, Т. А. Скашивание и удаление растительности из каналов косилками шнекового типа: дис. … канд. техн. наук. 06.01.02 / Т. А. Погоров. Новочеркасск, 2005. 151 с.
• 3. Мажугин, Е. И. машины для эксплуатации мелиоративных и водохозяйственных объектов / Е. И. Мажугин. пособие. Горки: Белорусская государственная сельскохозяйственная академия, 2010. 333 с.
• 4. Резник, Н. Е. Теория резания лезвием и основы расчета режущих аппаратов / Н. Е. Резник. М.: Машиностроение, 1975. 311 с.
• 5. Мартынов, В. М. Геометрия ножа ротационного режущего аппарата / В. М. Мартынов // Тракторы и сельхозмашины. 2009. № 3. С. 34?36.
• 6. Новиков, Ю. Ф. Теория и расчет ротационного режущего аппарата с рубящими рабочими органами / Ю. Ф. Новиков // Сельхозмашина. 1957. № 8. С. 3?8.
• 7. Фомин, В. И. Обоснование параметров косилочного режущего аппарата сегментно-дискового типа: автореф. дис. …канд. техн. наук: 05.20.01 / В. И. Фомин; Ростов н/Д., 1963. 22 с.