1.2. Кинематика мотовила

При работе жатки планка мотовила совершает сложное движение: переносное вместе с машиной по полю со скоростью V_M и относительное с угловой частотой . Если оси координат расположить так, как указано на рис. 3, и за исходное принять горизонтальное положение луча С₀А₀, то в произвольный момент центр мотовила переместится в точку С, а луч повернется на некоторый угол . Проектируя точку А на оси координат, можно получить

. (1)

Рис. 3. Схема работы планки мотовила

Принимая во внимание, что , аи, систему уравнений можно представить иначе:

, (2)

где H - высота установки вала мотовила над линией ножа;

h - высота установки режущего аппарата.

Траектория, описываемая параметрическими уравнениями (2), представляет собой циклоиду, форма которой зависит главным образом от соотношений  окружной R и поступательной V_M скорости планки (рис. 4).

Рис. 4. Траектория движения точек конца планки мотовила при различных 

В случаях (а) и (б) планка не может подводить к режущему аппарату стебли растений, а, следовательно, мотовило не может оказаться работоспособным.

При удлиненной циклоиде - трохоиде (в) на участке A₁B (рис. 3) планки мотовила подводят стебли к режущему аппарату. Таким образом, чтобы мотовило было работоспособным, необходимо выполнение условия  > 1. Когда жатка работает на обычной скорости (V_M = 4...6 км/ч), кинематический коэффициент стремятся установить в пределах 1,5...1,7.

На повышенных значениях V_M коэффициент к приходится снижать до 1,2...1,4, так как иначе может происходить выбивание планкой зерен из колоса.

При уборке полеглых культур частоту вращения необходимо увеличивать до =2...2,3. Скорость машины при этом уменьшают так, чтобы линейная скорость планки не превышала допустимого значения по условию невымолота зерен -

.

Высоким значением , пользуются при настройке кормоуборочных машин, так как опасность выколачивания зерен в этом случае отсутствует. Для изменения частоты вращения в системе механизма привода мотовила устанавливают обычно клиноременные вариаторы, управляемые из кабины комбайна. С изменением  меняется и другая характеристика кинематики планок - шаг мотовила:

x_z = x_м/z = 2R/(  z), (3)

где z - число планок;

х_м - путь, пройденный машиной за время одного полного оборота мотовила

х_м = 2R/,

так как машина пройдет путь в , раз меньший, чем планка.

1.3. Условие входа планки в хлебную массу и обоснование параметров мотовила

Наиболее эффективно мотовило будет использовано в том случае, когда уровень поверхности стеблестоя совпадет с максимальной хордой трохоиды, так как в этом случае планка захватит максимальное количество стеблей. Характерным для этой точки является равенство нулю горизонтальной составляющей скорости планки, т. е.

V_x1 = 0.

Абсолютная скорость планки при этом условии будет направлена строго вниз, что также облегчит вход планки в хлебную массу. Если взять производную от уравнения (2), описывающего перемещение планки по оси х, то можно получить

для

,

откуда

. (4)

Найденный угол входа в хлебную массу может быть обеспечен лишь при определенных размерах мотовила и высоте установки его оси (рис. 3):

H + h = l+ R  sin₁ ,

или, учитывая значение sin₁ по уравнению (4),

H = l - h + R/.

Ввиду изменчивости l и h необходимо менять и высоту установки мотовила Н:

H_max = l_max - h_max+R/;

H_min = l_min - h_min+R/, (5)

так как при высоком стеблестое обычно Н и h выбирают максимальными, и наоборот. Когда мотовило опускают полностью вниз, то приходится заботиться о том, чтобы планки или граблины не касались режущего аппарата, а между концами граблин и ножом оставался зазор 2...3 см. Эта регулировка осуществляется поворотом винтовых вилок, к которым присоединяются гидроцилиндры подъема мотовила. Иными словами:

H_min = R + H.

Подставляя это значение в формулу (5), можно получить:

R + H = l_min - h_min + R/;

R. ( - 1) = [l_min - (h_min + H)];

R= [/ ( - 1)]  [l_min - (h_min + H) ] . (6)

Правомерен и другой подход к обоснованию радиуса мотовила. При установке мотовила по высоте обычно стремятся к тому, чтобы планка в нижней точке не опускалась ниже центра тяжести стебля, так как иначе стебель может обвивать планку или трубчатый вал граблин и наматываться на них. Особенно часто это явление наблюдается при уборке овса. В момент входа планки в хлебную массу высота центра мотовила равняется (рис. 3)

H + h=l+R-sin₁ = l+ (R/),

а когда планка опустится полностью вниз, то

H + h = 2l/3 + R,

так как приближенно можно считать, что центр тяжести растения находится на расстоянии 1/3l от вершины колоса. Приравнивая правые части двух последних соотношений, получим:

l+R/ = 2l/3 + R;

R[ ( - 1)/,] = l – 2l/3;

R [ (- - 1) ] = l/3;

R = l/[3( - 1)]. (7)