往复式切割器割刀惯性力平衡实用计算公式

1997年5月农机化研究第2期

往复式切割器割刀惯性力平衡

实用计算公式

张晓辉 李其才 李法德 李修渠

(山东农业大学)

摘 要 应用理论力学平面力系及重心理论,分析并指出现有割刀惯性力平衡计算公式所存在的问题,推导出往复式切割器割刀惯性力平衡的实用计算公式。

关键词 切割器 惯性力 平衡 计算公式

往复式切割器一般由曲柄连杆机构驱动作往复直线运动对谷物茎秆实施切割。割刀的往复直线运动所产生的往复惯性力使机器剧烈振动,导致零部件的损伤,从而影响其使用寿命和工作质量。因此,需要进行惯性力的平衡。目前文献中所提供的惯性力平衡公式理论上讲,是基本正确的,但由于配重位置不确切,在割刀惯性力平衡计算和技术实施中均不方便,因此,实用性较差。笔者应用理论力学有关基础理论,根据割刀惯性力平衡时的假设条件导出了割刀惯性力平衡的实用计算公式。

收稿日期:1996-08-301 割刀惯性力平衡原理

由曲柄连杆机构组成的往复式切割器(如图1所示),在稻麦收割机上一般可对往复图1 割刀系统受力分析惯性力进行部分平衡,即在曲柄的对面设置

配重,利用配重的离心惯性力来平衡割刀的

部分往复惯性力。其理论基础是假设连杆的

1/3部分同曲柄销作圆周运动,2/3部分同割

刀作往复直线运动。

2 通用计算公式

(1)在水平方向上割刀往复惯性力平衡

方程式为

P d +P g cos X t =P p cos X t

(1)式中 P d )))割刀与2/3连杆部分的往复惯

性力

P g )))连杆1/3部分的离心惯性力

P p )))加配重后曲柄盘所产生的离心惯性力)

30)

(2)部分平衡法通用计算公式为

K (m d +23m l )r +13m l

#r =m p r p (2)

式中 K )))平衡程度系数,一般取K =0.25~0.5

m d )))割刀质量,kg

m l )))连杆质量,kg

m p )))加配重后曲柄盘的质量,kg

r )))曲柄半径,m

r p )))曲柄盘加配重后重心的旋转半径,

m

图2 平面任意力系的简化图3 配重增设位置的确定

3 存在的问题公式(2)是目前文献中提供的通用计算公式,在理论上是完全没有问题的。然而在该通用计算公式中却存在着两个未知量,即m P 与r p ,一个方程中求解两个未知量是不可能的,唯一的办法就是先假设一个未知量的值,再计算出另一个未知量的值,但r p 是不能预设的,因而,只能先假设m P 的数值,再用公式(2)计算出r p 的大小。由于r p 是加配重后曲柄盘重心的旋转半径,至于配重加在何处无从知道,尚需再进行推算或试验确定。因此,上述通用计算公式实用价值较差,给往复惯性力平衡的具体实施带来了困难。

4 实用往复惯性力平衡计算公式的推导

4.1 理论基础

理论基础是合力矩定理,即合

力对点的矩等于力系中各力对同一

点的矩的代数和(如图2所示),

即

M o (R )=r n

i=1M o c (F i )(3)

4.2 实用平衡计算公式的推导设:m P 为加配重后曲柄盘的

质量(kg );r p 为加配重后曲柄盘重心的旋转半径(m);m 为配重质量(kg );r m 为配重质心旋转半径(m )。

根据合力矩定理,加配重后曲柄盘重力对回转中心O

之矩应等于各分力对O 力矩之代数和。而未加配重时曲柄

盘重力对O 点之矩为零(如图3所示),故有以下计算结果

m p #r p =m #r m

因此,通用平衡计算公式(2)可改为

K (m d +

23m l )r +13m l #r =m #r m (4)(下转第36页))31)

对覆泥器的农艺要求是,在肥料施入沟中后,覆泥器应立即将泥推盖到沟中严密覆盖。一般在船板下面的覆泥器以推泥为主,在船板后面的覆泥器以推盖泥为主。根据仿形与否,覆泥器可分为固定式和弹力式两种:固定式覆泥器是在排肥槽后加有与前进方向成一定角度的刮板,机组前进时刮板把泥推入沟槽内;弹力式覆泥器可以随泥的软硬及挂草情况仿形,把泥从两侧推向槽中间,排除杂草。弹力覆泥器可分单面式和双面式两种:单面式覆泥器只有一个带曲面的杆件,可以把沟边泥土推翻到沟中。这样减少了挂草、堵泥的机会,但因受泥土软硬的影响,不易控制深浅,且时有盖不严的问题。双面覆泥器的两个侧面都向中间推泥,加速肥沟合拢。设计时两个侧面角度H要小些,一般H等于10b~ 15b,后开口应为3~4cm,以防堵泥。这种部件因有两个覆泥面,比单面覆泥器增加了挂草堵泥机会,但肥料盖得严密。

参考文献

1中国农业机械化科学研究院主编。农业机械设计手册(上册)。北京:机械工业出版社,1990.

2北京农业机械化学院主编。农业机械学(上册)。北京:中国农业出版社,1981.

(上接第31页)

5结束语

运用理论力学平面任意力系合力矩定理所导出的往复惯性力平衡实用计算公式(4),其平衡参数m和r m中,可任意先确定一个未知量,而另一个未知量就能通过公式快速求出。由于受机构空间的限制,一般在条件允许的前提下首先确定r m的大小,即配重m 增设位置,然后运用公式(4)求出配重质量m的值。本公式为往复惯性力平衡的具体实施创造了条件,使参数计算和惯性力平衡更加方便、准确和可靠。

参考文献

1中国农业机械化科学研究院编。农业机械设计手册。北京:机械工业出版社,1988.

2北京农业工程大学主编。农业机械学(第二版)。北京:中国农业出版社,1989.

3镇江农业机械化学院主编。农业机械学。北京:中国农业机械出版社,1981.

4哈尔滨工业大学理论力学教研室编。理论力学。北京:人民教育出版社,1978.

5王家荣主编。理论力学。北京:高等教育出版社,1994.

6周衍柏编。理论力学教程。北京:高等教育出版社,1984.

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