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立轴柱形变螺距螺旋开沟机临界转速分析.pdf

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立轴柱形变螺距螺旋开沟机临界转速分析.pdf

NULLNULLNULLNULL年NULL月农机化研究第NULL期立轴柱形变螺距螺旋开沟机临界转速分析李平’,蒋恩臣’,丁乔NULLNULLNULL塔里木农垦大学,新疆阿拉尔NULLNULL叭NULLNULL东北农业大学,黑龙江哈尔滨NULLNULLNULLNULLNULLNULLNULL摘要】通过对螺旋开沟机所输土块的运动及受力情况进行分析可知NULL当土块与坑壁之问的摩擦力能阻止土块随叶片旋转时,土块在螺旋叶片上所受作用力相互平衡。由此,推导出立轴柱形变螺距螺旋开沟机的临界转速。此即为保证土壤在螺旋面上上升的基本条件,而实际转速则大于临界转速。该分析为进一步设计立轴柱形变螺距螺旋开沟机提供了依据。【关键词NULL农业工程NULL螺旋开沟机NULL分析NULL圆柱NULL变螺距NULL临界转速NULL中图分类号NULLNULLNULLNULLNULLNULLNULLNULLNULLNULL文献标识码NULLNULLNULL文章编号NULLNULLNULLNULLNULL一NULLNULLNULLNULLNULLNULLNULLNULLNULLNULLNULLNULL一NULLNULLNULL一NULLNULL螺旋机具的工作原理由刀片切削土壤和螺旋叶片向上输土两部分组成。由于土壤的强度不大,容易破碎,对切削速度要求不高。转速高则增大进刀量,转速低则减小进刀量。而土块在螺旋叶片的作用下向上移动时,机具的转速对土块的输送影响很大。所以,应当以输土条件为主要依据来计算该部件的速度。考虑它的上升运动。NULLNULL土粒的速度分析图NULL为土壤微粒NULL的速度图。NULL土粒在螺旋面上的运动和受力状态当转速低时,刀片切下的土块只能被后面继续上来的土块推着向上运动。在叶片摩擦力、自身质量的作用及后面上来的土块的挤压作用下,机具易发生阻塞和叶片变形,使开沟部件的阻力增大。当转速高时,被切下的土块和机具一起旋转。在离心力的作用下使土块压向坑壁,于是在接触面上坑壁对土块产生阻止其旋转的摩擦力。在该摩擦力的作用下,对土粒的旋转产生制动作用,使土粒的角速度小于螺旋面回转角速度。由于螺旋叶片与水平成一定角度,该摩擦力引起土块沿叶片向上加速滑动。土块相对坑壁只是向上运动,与其它土块无关。土块升到地面后,因无坑壁阻挡,被抛至坑的周围。能够产生阻止土块随叶片一起旋转的最低转速为“临界转速”。NULL土粒的速度分析NULLNULL,运动简化由于机具前进速度非常慢,因而在研究其旋转时,前进速度可以忽略不计。在工作过程中,外部的土壤把内部的土壤压向轴心,为了便于计算,在分析时,不考虑土壤在螺旋片上的径向运动,而只NULL丫飞NULLNULL沂图,土粒速度分析图NULLNULLNULLNULLNULLNULLNULLNULLNULLNULLNULLNULLNULLNULLNULLNULLNULLNULLNULLNULLNULLNULLNULLNULLNULLNULLNULLNULLNULLNULLNULLNULLNULLNULLNULLNULLNULLNULLNULLNULLNULLNULLNULLNULLNULLNULLNULL设机具以角速度。旋转,以速度叽向前匀速运动,土壤位于螺旋面外缘NULLNULL处,与螺旋一起旋转,在摩擦力的作用下,土壤NULL以速度竹相对于螺旋面加速滑动,并以绝对速度屹的垂直分量屹NULL即垂直速度NULL向上加速运动。则、、了、NULL口NULL、,户NULLNULL‘NULLNULL几声NULL‘、NULL了NULL、‘NULLNULLNULLNULLNULLNULL口凡NULLNULLNULL。NULLNULL二叭NULLNULLNULL凡。NULL刀把式NULLNULL代人式NULLNULL得。NULL望竺逃丑NULLNULLNULL式中NULL叭一质点NULL绝对角速度NULL一NULLNULL处的螺旋角NULL收稿日期NULLNULLNULLNULL叹一NULLNULL一NULLNULLNULL作者简介NULL李平NULLNULLNULL一NULL,女,河南夏邑人,讲师,主要从事工程图学、农机设计及NULLNULL图形处理技术的教学及研究工作。NULLNULLNULLNULL年NULL月刀一为绝对速度与NULL轴的夹角以上式中参数都是未知量,故不能求解。借助动力学观点加以解决。农机化研究第NULL期下面NULL土粒的受力分析NULLNULL,受力简化螺旋开沟机在工作的过程中,一边旋转一边前进,由于土壤的变形非常复杂,因而螺旋面的受力也非常复杂。为了便于分析,可将其受力进行如下简化NULL假设所研究的土壤在叶片的外螺旋线上,如果不考虑土壤与土壤之间的挤压作用力,而把土壤看作一个微粒,而且该微粒足够大NULL提出这一假设的目的在于同时考虑叶片与坑壁对该微粒的作用,而不考虑土壤之间的作用NULL,并且也不考虑螺旋底面与土壤之间的摩擦力。NULLNULL受力分析图NULL为土壤质点NULL在展开螺旋面上的受力情况。材的质量为NULL,所受惯性力为NULL,其方向指向坑壁NULL坑壁对土粒的摩擦力凡二NULL几NULL儿NULLNULL仇是土壤的内摩擦系数NULL,几的方向与土粒的绝对速度相反,与水平面成刀角NULL螺旋面对土粒的垂直反力为NULL,土粒沿螺旋面滑动所产生的摩擦力汽NULLNULL石NULL五NULLNULL妈,NULL是土壤与螺旋面的摩擦系数,NULLNULL是其摩擦角NULL,其方向与从的方向相反,所以螺旋面对土粒的作用合力NULL与NULL偏离妈角。由于此时在径向,离心力与反力平衡,故只考虑NULL一NULL平面力系。由于质点在这里并不处于平衡状态,为便于分析,则使用质点的达朗伯原理来进行分析。因为质点是加速向上的,因而所加惯性力的大小设为NULLNULL。用此方法只是为了借用静力学的方法求解动力学问题,使运算简化,其分析如图NULL所示。而。的大小可利用该螺旋面的曲线方程求导来解决。例如,由文献〔NULL可知,变螺距圆柱螺旋线的参数方程为NULLNULL凡NULLNULLNULL夕NULLNULLNULLNULLNULLNULL夕NULLNULLNULL凡,NULLNULLNULLNULL,NULLNULLNULL。NULLNULLNULLNULL一氏NULLNULLNULLNULLNULLNULLNULL左,NULL,式中NULL口一螺旋开沟机的转角氏一螺旋刀具上螺旋线所转过的总转角NULL一螺旋刀具的总的高度NULL。一螺旋刀具的初始螺旋角对式NULLNULL中NULL的等式求二阶导数,可得加速度NULL的值为NULLNULLNULLNULL刀一NULL由图NULL可知一一NULL型史里一NULL一NULLNULL一一三五一一NULLNULLNULLNULLNULLNULLNULLNULL一NULL一刀一妈NULLNULLNULLNULLNULLNULLNULL势,NULL把式NULLNULL代人式NULLNULL,然后整理得NULLNULLNULL把式NULLNULL代人式NULLNULL得。NULL望三塑望NULLNULLNULLNULLNULLNULL上式成立,则需NULLNULL十刀十仍NULLNULL。,且NULLNULLNULLNULL刀,所以有刀NULLNULLNULLNULLNULLNULL一妈一刀。为了保证土粒上升,必须长NULLNULL,即刀NULLNULL。当刀NULLNULL时,土粒只能随着螺旋旋转而不能升运,此时的转速即为螺旋的临界转速。把刀NULLNULL代人式NULLNULL,即可求得其值为图NULL土粒受力分析图NULLNULLNULLNULL。NULL』肠NULLNULL灭下瓦宁NULL粼十州NULLNULLNULLNULLNULLNULLNULLNULLNULLNULLNULLNULLNULLNULLNULLNULLNULLNULLNULL门NULLNULLNULLNULLNULLNULLNULLNULLNULLNULLNULLNULLNULLNULLNULLNULLNULLNULLNULL一NULLNULLNULLNULLNULLNULLNULLNULLNULLNULL‘NULLNULLNULL土粒在升运过程中,其运动轨迹是升角为夕NULL不断变化NULL的变螺距螺旋线NULL不是螺旋面的升角NULL。螺旋面的外半径为NULL,则其曲率半径为NULLNULLNULL、NULLNULLNULLNULLNULL刀NULLNULLNULL亏NULLNULLNULL。NULLNULL气NULLNULLNULL刀NULL。NULLNULL、了NULL尺、NULLNULLNULL,刀NULLNULL叭,尺,NULLNULLNULL又NULLNULL二NULLNULLNULL肠式中NULL,。为临界转速。因此只有当螺旋的设计转速NULL、大于临界转速。。时,土壤质点才有可能向上升运。NULL结束语本文提出了一种针对土粒在变螺距螺旋面上的运动情况的分析方法,该方法对于其他变螺距螺旋机械NULL比如立轴螺旋输送机等NULL,NULL下转第NULLNULL页NULLNULLNULLNULL年NULL月农机化研究第NULL期民收人。【参考文献NULL「NULL〕杨华峰,张巍相NULL我国粮食产量灰色预测方法新探NULLNULLNULLNULL统计与决策,NULLNULLNULLNULL,NULLNULLNULLNULLNULL一NULLNULLNULL【NULL〕李志强,韩雪楠NULLNULLNULLNULL年中国粮食生产变动趋势预测【NULL〕NULL中国食物与营养,NULLNULLNULL,NULLNULLNULLNULLNULL一NULLNULLNULL」王建林,王宪彬NULL中国粮食总产量预测方法研究NULLNULL〕NULL气象学报,NULLNULLNULLNULL,NULLNULLNULLNULLNULLNULLNULLNULLNULL一NULLNULLNULLNULL王建林,太华杰NULL粮食作物产量估算方法研究〔NULLNULL气象学报,NULLNULLNULLNULL,NULLNULLNULL∀一9钟永新,杜颖应用灰色动态模型预测阶段水稻产量JJ计算机农业应用,2995,114一17刘长远南阳市粮食预测及可持续发民菜研究〔J地域研究与开发,1998,L7增刊27一30矫江黑龙江省水稻生产发展问题【J垦殖与稻作,2002,23一6IJ,通11卜D厂L一L,J‘一匕,‘RL”THERESEARCHONPREDIETIONMETHODOFRIEEINCREASEPOTENEYINPERHEETAREYIELDINHEII0NGJIANGPROVINEESUNJING一YIL,3,LUTIE一GUANGZ,3,XUJIAN一ZHONGZ,ZHAOHONG一BOZ,41THEOFICEOFHEILON幻IANGPROVINEALAGRIEULTURALUNIFIEDDEVELOPMENT,HARBIN150001,CHINA2HARBINENGINEERINGCOLLEGE,HARBIN150010,CHINA3NORTH一EASTAGRIEULTURALUNIVERSITY,HARBIN150030,CHINA4HARBINMUNIEIPALGENERALOFICE,HARBIN150002,CHINAABSTRAETRIEE15THEMAINGAINCROPINHEILONGJIANGPROVINEEAFTERJOININGWTO,IT’5NEWSITUATIONTORIEEPRODUETION,TRADE,EXPORTANDIMPORTAND50ONANDITHASVERYIMPORTANTMAGNIFICENTTHATRIEEPRODUETIONINEREASESTEADILYTOGRAINSAFETY,PEOPLE’5LIVINGSTANDARD50EXPLOREDTOPREDIETIONRIEEPRODUETIONINPERHECTAREBYUSEOFPEALCURVEDLINEFUNETIONMODELKEYWORDSAGRIEULTURALENGINEERINGRIEEPRODUETIONINPERHEETARE;THEORETIEALRESEAREHPREDIETION上接第130页都可作为借鉴。参考文献〔1〕谢有才,杜玉明,杨惠兰,等各种直纹圆柱螺旋面制件展开CAOJ〕机械设计,1998,932一34〔2〕哈尔滨工业大学理论力学教研组理论力学下册【M〕北京高等教育出版社,1997【3」韩永俊,尹大庆,冯江,等IKL一100型立式螺旋开沟机的设计J〕农机化研究,2000,466一65〔4〕曾德超机械土壤动力学〔M〕北京科学技术出版社,1995706一707蒋开苏挖坑机钻头升土理论的研究【J〕中南林学院学报,1997,372一75赵伟民,顾迪民,牛红,等螺旋钻具上的土的运动分析〔J〕哈尔滨建筑大学学报,1999,27173丁应生,佘开海螺旋面斜向扭转振动的传动和物料运动分析【J〕武汉工业学院学报,2001,35557,J飞JES一匕八O尸”LES〔7〕ADISEUSSIONONTHEERITICALSPEEDOFTHEUPRIGHTEYLINDERHELIXDITEHINGMACHINEOFTHEVARIABLEPITEHLLPINGL,JIANOEN一EHENZ,OINOQIAOZ1THETALIMUAGRIEULTURALUNIVERSITY,ALAR843300,CHINA;2THENORTHEASTAGRIEULTURALUNIVERSITY,HARBIN150030,CHINAABSTRAETBYANALYZINGOFTHEMOTIONANDREEEIVED一FOREESEONDITIONSOFASOIIUNITBODYONTHESPIRALOFTHEHELIXDIREHINGMAEHINEDURING5011LIFTING,WHENTHEFRIETIONBETWEENTHE5011ANDTHESIDEOFHOLEEANSTOPTHEROTATIONOFA5011UNITBODYTOGETHERWITHHELIXBLADE,THEREEEIVE一FOREESOFTHE501115BALANEEEAEHOTHERTHUS,CALEULATINGTHEERITIEALROTATIONALSPEEDOFTHEHELIXDITEHINGMAEHINEIT15ABASIEEONDITIONTHATEANGUARANTEEDTHE5011MOVINGUPWARDONTHEHELIXSURFAEETHEAETUALROTATIONALSPEED15BIGGERTHANITTHEANALYZINGSUPPLIESAFOUNDATIONFORTHEFURTHERDESIGNKEYWORDSAGRIEULTURALENGINEERINGHELIXDITEHINGMAEHINEANALYSISEYLINDERVARIABLEPITEHERITIEALSPEED133

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