2.3. Диаграмма движения сегмента

Сегмент режущего аппарата участвует в сложном движении. Оно складывается из относительного движения (уравнение 2.22) и переносного вместе с машиной со скоростью V_M, определяемого уравнением

у = V_м  t. (19)

Путь, проходимый за один ход ножа или за половину оборота кривошипа, называется подачей и определяется, как

, (20)

где Т ‑ период колебания ножа; п ‑ частота колебаний.

Из уравнения (2.62) можно получить

. (21)

Подача h может явиться и характеристикой , а еще точнее - отношения /V_M:

. (22)

Из уравнения переносного движения (19) получают

t = у/V_м.

Подставляя t в уравнение относительного движения ножа (22), находят закономерность движения сегмента:

. (23)

Следовательно, траектория любой точки ножа представляет собой косинусоиду.

Если из характерных точек (вершины и основания) сегмента провести косинусоиды при прямом и обратном ходе ножа, то поверхность поля покроется площадками, по которым пробегают рабочие лезвия ножей. В сочетании с траекториями движения пальцев (а это ‑ прямые линии, отстоящие от оси пальцев на расстоянии b и параллельные оси у) эти площадки представляют собой диаграмму движения сегмента (рис. 8).

Как видно из рис. 8, не вся поверхность поля пробегается лезвиями ножа. Незаштрихованный участок от точки Е до F не попадает в зону траекторий точек лезвия. Стебли, расположенные на этой площадке, будут отогнуты вперед противорежущим брусом и окажутся срезанными в точке F при обратном движении сегмента. Иначе говоря, стебли на участке от точки Е до F будут срезаны после продольного отгиба. Максимальная величина отгиба q_прод равна отрезку EF. Если учесть, что нож расположен на высоте Н от поверхности поля, то высота стерни L_прод может быть определена по теореме Пифагора:

. (24)

На заштрихованном участке траектории лезвия стебли будут наклонены движущимся сегментом в сторону и окажутся перерезанными у противорежущей кромки ближайшего пальца. Этот отгиб называют поперечным. Максимальная величина поперечного отгиба может быть представлена в виде отрезка MN, если стебель, находящийся в точке М, пальцем будет отклонен влево по ходу движения машины. Если учесть, что стебель обладает некоторыми упругими свойствами, то можно предположить возможность его скольжения относительно лезвия. В этом случае отгиб стебля произойдет под минимально возможным углом _min к оси х.

Рис. 8. Диаграмма движения сегмента

Поскольку движение сегмента может быть описано, как

,

то угол наклона касательной к траектории по отношению к оси х окажется равном

Наименьшее значение угла _min окажется при t = /2, значит, tg _min = V_M/(r).

Если учесть, что по уравнению (22)

,

то

(25)

После определения _min нахождение длины отрезка MN и L_попер не составляет труда,

.

В свою очередь,

.

Тогда

. (26)

Высота стерни после поперечного отгиба будет равна

. (27)

Величина продольного отгиба может быть определена аналитически:

. (28)

По уравнению (23), отнесенному к осям х и у,

.

Прямая KN, проведенная параллельно оси у на расстоянии

х₁ = r+b,

пересечет косинусоиду в нескольких точках, в том числе и в точке F:

,

.

Срез растений в точке F произойдет, когда вал кривошипа повернется на угол

 < t < 1.5,

т. е. t будет в третьей четверти угла поворота. Из тригонометрии известно, что в третьей четверти для любого произвольного угла 

.

Для рассматриваемого случая это будет означать

,

тогда

.

Учитывая, чтоx_F = x₁ = r + b, можно получить

Отсюда

,

т. е.

. (29)

Чтобы определить координату у_Е точки Е, необходимо заметить, что ветвь косинусоиды СЕ является такой же, что и косинусоиды, выходящей из начала координат О, но сдвинутой вверх на высоту сегмента h' и вправо на r+b', где b' ‑ половина верхнего основания сегмента. Если за начало этой косинусоиды принять точку О', то косинусоида СЕ будет записана в той же форме, что и выходящая из точки О, т. е.

.

Координата у_Е, очевидно, найдется для того значения х_Е, которое соответствует удалению кромки KN пальца от оси о'у:

,

тогда

,

,

Учитывая, что

y_E = y_E + h^/,

можно найти

,

или

. (30)

Высота стерни после продольного отгиба определяется так:

. (31)