Обґрунтування параметрів ріжучого апарату жатки з лінійним асинхронним електродвигуном

Abstract

У роботі обґрунтовано доцільність відмови від традиційних коливальних приводів ножових смуг жаток, застосування яких призводить до ускладнення конструкції технологічних машин, зниження їх надійності та погіршення техніко-експлуатаційних показників. Запропоновано конструкцію приводу ріжучого апарату жатки на базі плоского лінійного асинхронного електродвигуна зі схемою комутації, що забезпечує роботу двоножового ріжучого апарату як з одинарним, так і з подвійним ходом ножових смуг. На основі розробленої математичної моделі електроприводу двоножового ріжучого апарату обґрунтовано параметри, за яких досягаються раціональні енергетичні та технологічні показники його роботи. Доведено можливість збільшення швидкості руху ножових смуг у 1,4 раза, що забезпечує підвищення продуктивності жатки. Досліджено залежність швидкості руху ножової смуги від величини її переміщення та визначено оптимальні амплітуди коливань: 38,1 мм для одинарного ходу та 76,2 мм для подвійного ходу за критерієм максимуму швидкості. Запроєктовано й виготовлено дослідні зразки коливального лінійного асинхронного електроприводу двоножового ріжучого апарату жатки на базі плоского лінійного асинхронного двигуна з можливістю регулювання параметрів і роботи в режимах вимушених коливань та автоколивань. Експериментальні дослідження підтвердили адекватність розробленої математичної моделі: похибка вимірювання положення ножових смуг не перевищує 9,8 %, а струму, споживаного лінійним асинхронним двигуном, – 8,5 %, що дозволяє використовувати модель у практичних інженерних розрахунках.

The study substantiates the feasibility of abandoning traditional oscillating drives of header knife sections, the use of which inevitably leads to increased complexity of technological machines, reduced reliability, and deterioration of their technical and operational performance. A design of a header cutting apparatus drive based on a flat linear induction motor with a commutation scheme is proposed, which ensures the operation of a double-knife cutting apparatus with both single and double knife strokes. Based on the developed mathematical model of the electric drive of the double-knife cutting apparatus, the parameters that provide rational energy and technological performance have been justified. The possibility of increasing the knife section velocity by 1.4 times has been proven, which makes it possible to increase the productivity of the header. The dependence of the knife section velocity on its displacement has been investigated, and optimal oscillation amplitudes have been determined according to the criterion of maximum velocity: 38.1 mm for a single knife stroke and 76.2 mm for a double knife stroke. Experimental prototypes of an oscillatory linear induction electric drive for a double-knife header cutting apparatus based on a flat linear induction motor have been designed and manufactured, with the capability of parameter adjustment and operation in forced oscillation and self-oscillation modes. Experimental studies confirmed the adequacy of the developed mathematical model: the measurement error of the knife section position does not exceed 9.8%, and the error in measuring the current consumed by the linear induction motor does not exceed 8.5%, which allows the obtained experimental dependences to be considered sufficiently accurate and consistent with theoretical research data, and the developed mathematical model to be used in practical engineering calculations.

The study substantiates the feasibility of abandoning traditional oscillating drives of header knife sections, the use of which inevitably leads to increased complexity of technological machines, reduced reliability, and deterioration of their technical and operational performance. A design of a header cutting apparatus drive based on a flat linear induction motor with a commutation scheme is proposed, which ensures the operation of a double-knife cutting apparatus with both single and double knife strokes. Based on the developed mathematical model of the electric drive of the double-knife cutting apparatus, the parameters that provide rational energy and technological performance have been justified. The possibility of increasing the knife section velocity by 1.4 times has been proven, which makes it possible to increase the productivity of the header. The dependence of the knife section velocity on its displacement has been investigated, and optimal oscillation amplitudes have been determined according to the criterion of maximum velocity: 38.1 mm for a single knife stroke and 76.2 mm for a double knife stroke. Experimental prototypes of an oscillatory linear induction electric drive for a double-knife header cutting apparatus based on a flat linear induction motor have been designed and manufactured, with the capability of parameter adjustment and operation in forced oscillation and self-oscillation modes. Experimental studies confirmed the adequacy of the developed mathematical model: the measurement error of the knife section position does not exceed 9.8%, and the error in measuring the current consumed by the linear induction motor does not exceed 8.5%, which allows the obtained experimental dependences to be considered sufficiently accurate and consistent with theoretical research data, and the developed mathematical model to be used in practical engineering calculations.