Установка для експериментального визначення енергоємності перерізування стебел рослин

Реферат: Установка для експериментального визначення енергоємності перерізування стебел рослин містить раму, на котрій шарнірно встановлений двоплечий важіль, на робочому плечі якого встановлений робочий вантаж і на його периферійному кінці розміщений пристрій для закріплення ножа, а його допоміжне плече акумулюючою пружиною сполучене з рамою і на ньому встановлено балансир та на його периферійному кінці шарнірно закріплений зачіп, один кінець якого обладнаний пружиною, а другий виконаний з загостреним кінцем і біля нього до рами закріплена дошка, з якою контактує цей кінець, а також на рамі установлені затискний пристрій для закріплення зразків стебел рослин і концентрично до осі повороту важеля установлена шкала, а до важеля закріплена стрілка, показчик котрої розміщений біля шкали. До периферійного кінця допоміжного плеча двоплечого важеля закріплений стакан, в якому встановлені виштовхувальна пружинка і олівець, причому під дією пружинки стержень олівця постійно притиснутий до дошки. UA 106666 U (12) UA 106666 U UA 106666 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до сільськогосподарського машинобудування і може використовуватись при розроблені машин для різання стебел рослин - косарок, жаток, подрібнювачів. Відома установка для експериментального визначення енергоємності перерізування стебел рослин, яка містить раму, на котрій шарнірно встановлений робочий важіль, який розміщений вертикально і обладнаний вантажем і ножем, встановленим на його периферійному кінці, а також на рамі нерухомо закріплений затискач стебел рослин і сектор зі шкалою, котрий встановлений концентрично до осі шарніра, а до робочого важеля закріплена стрілка, покажчик якої розміщений над шкалою сектора (Резник Н.Б. Теория резания лезвием и основы расчета режущих аппаратов. - М.: Машиностроение, 1975. - 311 с.) При використанні цього пристрою робочий важіль відхиляється рукою від вертикального положення і у затискачі закріплюється стебло рослини, після чого важіль відпускається. Під дією сил земного тяжіння робочий важіль з вантажем, як маятник, повертається у вертикальне положення. При цьому ніж набирає необхідну швидкість і ним перерізується стебло, в результаті чого більша частина енергії маятника витрачається на перерізування стебла, а за рахунок невикористаної енергії робочий важіль відхиляється у протилежний бік від вертикального положення, а потім повертається назад і т. д. Енергія перерізування стебла визначається за формулою: Ep=mM go(h1-h2), де Еp - енергія перерізування стебла; m M - сумарна маса важеля і вантажу; go - прискорення земного тяжіння; h1 - висота розміщення центра сумарної маси важеля і вантажу у піднятому (початковому) положенні; h 2 - висота розміщення центра сумарної маси важеля і вантажу після перерізування стебла. Недоліком цього пристрою є недостатня точність визначення енергії перерізування стебла, оскільки неможливо визначити висоту розміщення центра сумарної маси важеля і вантажу після перерізування стебла, так як крайнє положення важеля не фіксується. Найближчим аналогом є установка для експериментального визначення енергоємності перерізування стебел рослин, яка містить раму, на котрій шарнірно встановлений двоплечий важіль, на робочому плечі якого встановлений робочий вантаж і на його периферійному кінці розміщений пристрій для закріплення ножа, а його допоміжне плече акумулюючою пружиною сполучене з рамою і на ньому встановлено балансир та на його периферійному кінці шарнірно закріплений зачіп, один кінець якого обладнаний пружиною, а другий виконаний з загостреним кінцем і біля нього до рами закріплена дошка, з якою контактує цей кінець, а також на рамі установлені затискний пристрій для закріплення зразків стебел рослин і ексцентрично до осі повороту важеля шкала, а до важеля закріплена стрілка, покажчик котрої розміщений біля шкали (патент № 60676, Україна, МПК G01L 5/00, А01Д 34/835). При використанні цієї установки до робочого плеча двоплечого важеля болтом закріплюється необхідний ніж і за допомогою балансира зрівноважують двоплечий важіль так, щоб він розміщувався горизонтально, а покажчик стрілки знаходився над нульовою позначкою шкали. Після цього на робоче плече важеля встановлюють необхідної маси вантаж і, орієнтуючись по верхній частині шкали, задають необхідну потенційну енергію вантажу шляхом його піднімання на відповідну висоту. Потім в затискачі закріплюють необхідний зразок стебел рослин і важіль звільняють від утримання. Під дією сил земного тяжіннявантажу робоче плече двоплечого важеля з прискоренням опускається до зустрічі ножа зі зразком стебел, який перерізуються ножем. При цьому значна частина енергії вантажу витрачається на перерізування стебел рослин, а решта акумулюється пружиною, оскільки вантаж продовжує рухатись донизу і забезпечує розтягування пружини до повної зупинки вантажу. Після зупинки вантажу розтягнута акумулююча пружина намагається повернути двоплечий важіль у горизонтальне положення, але загострений кінець зачепа під дією своєї пружини упирається в дошку і зупиняє двоплечий важіль. При цьому стрілка на нижній частині шкали показує енергію, яка акумульована пружиною після перерізування стебел. Тому енергія на перерізування стебел Ер буде дорівнювати різниці між ЕВ - початковою енергією вантажу, яка визначається по верхній частині шкали, і ЕП - енергії, акумульованої пружиною, яка визначається по нижній частині цієї ж шкали, тобто Ер=ЕВ-ЕП. Таке виконання установки забезпечує зниження її металомісткості і спрощує процес проведення експериментальних досліджень, які може виконувати один дослідник. Недоліком цієї установки є недостатня точність одержаних результатів, оскільки виявилось, що при проведенні досліджень мають місце проковзування загостреного кінця зачепа по дошці в момент фіксації положення двоплечого важеля, тобто після зупинки двоплечого важеля його допоміжне плече частково піднімається вгору. В результаті цього, показана на нижній частині 1 UA 106666 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 шкали енергія, акумульована пружиною, ЕП буде меншою фактичної, а розрахована енергія на перерізування стебел Ер буде більшою фактичної. Задачею корисної моделі є установка для експериментального визначення енергоємності перерізування стебел рослин, в якій шляхом графічного записування траєкторії переміщення допоміжного плеча двоплечого важеля підвищується точність визначення енергоємності перерізування стебел рослин. Поставлена задача вирішується завдяки тому, що в установці для експериментального визначення енергоємності перерізування стебел рослин, яка містить раму, на котрій шарнірно встановлений двоплечий важіль, на робочому плечі якого встановлений робочий вантаж і на його периферійному кінці розміщений пристрій для закріплення ножа, а його допоміжне плече акумулюючою пружиною сполучене з рамою і на ньому встановлено балансир та на його периферійному кінці шарнірно закріплений зачіп, один кінець якого обладнаний пружиною, а другий виконаний з загостреним кінцем і біля нього до рами закріплена дошка, з якою контактує загострений кінець, а також на рамі установлені затискний пристрій для закріплення зразків стебел рослин і концентрично до осі повороту важеля шкала, а до важеля закріплена стрілка, покажчик котрої розміщений біля шкали, згідно з корисною моделлю, до периферійного кінця допоміжного плеча двоплечого важеля закріплений стакан, в якому встановлені виштовхувальна пружинка і олівець, причому під дією пружини стержень олівця постійно притиснутий до дошки і між стержнем олівця і дошкою може бути встановлений лист паперу, котрий закріплений до дошки. Завдяки такому виконанню установки для експериментального визначення енергоємності перерізування стебел рослин в момент перерізування стебел гострий кінець зачепа ковзає по дошці, а стержень олівця викреслює на дошці пряму лінію. Після повної зупинки двоплечого важеля під дією акумулюючої пружини допоміжне плече важеля намагається рухатись у зворотному напрямку, тобто вгору, але загострений кінець зачепа впирається в дошку і перешкоджає зворотному руху цього плеча. Але бувають випадки, що зачіп миттєво не спрацьовує і допоміжне плече важеля піднімається на певну відстань вгору. При цьому стержень олівця буде знаходитись не на самому кінці викресленої ним лінії, а на певній відстані від цього кінця. Тому олівець виконує контрольну функцію. Якщо стержень олівця знаходиться на самому кінці викресленої ним лінії, то це говорить про те, що зачіп миттєво зупинив важіль і дослід виконаний правильно, а результат буде достовірним. Якщо ж стержень олівця зупинився на певній відстані від кінця викресленої ним лінії, то це говорить про те, що зачіп не зупинив миттєво важіль, а він після зупинки опустився вниз на відстань, що дорівнює відстані розміщення стержня олівця від кінця викресленої ним лінії. Тому дослідник вручну піднімає допоміжне плече важеля вгору до тих пір, поки стержень олівця не переміститься до кінця викресленої ним лінії, або вважає дослід невдалим і виконує його повторно. Причому після проведення кожного досліду дослідник витирає на дошці або паперовому листку викреслену стержнем олівця лінію. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями, де: фіг. 1 - загальний вид установки (збоку); фіг. 2 - пристрій для закріплення дугоподібного ножа різального апарата з горизонтальною віссю обертання (вид збоку); фіг. 3 - вид А на фіг. 2. Установка для експериментального визначення енергоємності перерізування стебел рослин включає раму 1, виконану із труб прямокутного перерізу, на якій за допомогою шарніра 2 закріплений двоплечий важіль 3, на робочому плечі 4 котрого встановлений робочий вантаж 5 і на його периферійному кінці розміщений змінний пристрій для закріплення ножа, причому установка обладнується двома такими пристроями. При застосуванні плоских ножів різального апарата з вертикальною віссю обертання використовується пристрій, зображений на фіг. 1. Він виконаний у вигляді сектора 6, виготовленого із листового матеріалу і нерухомо закріпленого до периферійного кінця робочого плеча 4 важеля 3, а в секторі 6 виконаний дугоподібний отвір 7 упора 8 і круглий отвір для болта-шарніра 9 закріплення плоского ножа 10 і для фіксації заданого кута установки ножа 10. При застосуванні дугоподібного ножа різального апарата з горизонтальною віссю обертання використовується більш складний пристрій для його закріплення. Він виконаний у вигляді П-подібного кронштейна 11 з тримачем 12 для його закріплення до сектора 6. В кінцях кронштейна 11 виконані нарізні отвори для закріплення дугоподібного ножа 13 болтами 14 до кронштейна 11. До рами 1 болтом 15 закріплений поворотний затискач 16 стебел рослин. Допоміжне плече 17 важеля 3 акумулюючою пружиною 18 через тросик 19 з'єднане з рамою 1 і на ньому встановлений балансир 20 для зрівноваження важеля 3. На периферійному кінці плеча 17 шарнірно встановлений зачіп 21, верхній кінець 2 UA 106666 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 якого пружиною розтягу 22 з'єднаний з плечем 17, а його нижній кінець 23 виконаний загостреним. Біля загостреного кінця 23 зачепа 21 до рами 1 закріплена дошка 24, з якою під дією пружини 22 постійно контактує загострений кінець 23 зачепа 21. До периферійного кінця допоміжного плеча 17 важеля 3 нерухомо закріплений стакан 25, в якому встановлена виштовхувальна пружинка і загострений олівець 26, причому під дією пружинки стержень олівця 26 постійно притискується до дошки 24 або до листа, що закріплений до дошки. На рамі 1 концентрично до осі 2 повороту важеля 3 закріплена шкала 27, а з робочим плечем 4 важеля 3 сполучена стрілка 28, покажчик якої розміщений над шкалою. Причому шкала 27 нанесена на щитку, котрий має форму півкруга, який встановлений так, що його діаметр розміщений вертикально, а радіус, що ділить півкруг на дві рівні частини, розміщений горизонтально і ділить шкалу 27 на дві частини - верхню і нижню. При використанні вищеописаної установки в пристрій для закріплення ножа встановлюється необхідний плоский 10 (фіг. 1) чи дугоподібний 13 (фіг. 2) ніж і відповідно повертається затискний пристрій 16 для закріплення стебел рослин. Причому, якщо закріплений плоский ніж 10, то пристрій 16 встановлюється так, щоб осі стебел рослин в момент перерізування були перпендикулярними до важеля 3, а якщо встановлений дугоподібний ніж 13 то відповідно паралельні. Після цього за допомогою балансира 20 врівноважується важіль 3 так, щоб покажчик стрілки 28 знаходився над серединою шкали 27 (на позначці нуль), а в пристрої 16 закріплюються стебла рослин, енергоємність яких визначається. Після цього, орієнтуючись по верхній частині шкали 27, задають необхідну потенційну енергію робочому вантажу 5, шляхом його піднімання на відповідну висоту і важіль 3 звільняють від утримання. Під дією сил земного тяжіння вантажу 5 робоче плече 4 важеля 3 з прискоренням рухається до зустрічі ножа 10 або 13 зі стеблами рослин, що закріпленні в затискному пристрої 16, в результаті цього він набирає необхідну швидкість, яка забезпечує перерізування стебел рослин. При цьому більша частина енергії, яку мав вантаж 5 до зустрічі зі стеблами, витрачається на їх перерізування, а решта акумулюється пружиною 18, оскільки вантаж 5 продовжує опускатись донизу, розтягуючи пружину 18 до повної зупинки вантажу 5. Після зупинки вантажу 5 розтягнута пружина 18 намагається повернути важіль 3 у горизонтальне положення, але гострий кінець 23 зачепа 21 упирається в дошку 24 і гальмує рух важеля 3. Одночасно з цим, при русі допоміжного плеча 17 важеля 3 стержень олівця 26, притиснутий виштовхувальною пружинкою до дошки, викреслює на очищених від слідів олівця поверхні дошки чи паперу лінію. Після зупинки важеля 3 дослідник оглядає взаєморозміщення стержня олівця і викресленої ним лінії. Якщо стержень олівця знаходиться на кінці викресленої ним лінії, то гострий кінець 23 зачепа 21 миттєво зупинив важеля 3, і дослід виконаний достовірно. Якщо ж стержень 26 олівця знаходиться на певний відстані від кінця викресленої ним лінії, то це говорить про те, що гострий кінець 23 зачепа 21 миттєво не зафіксував допоміжне плече 17 важеля 3, і після його зупинки допоміжне плече 17 під дією пружини 18 опускалося донизу і достовірність одержаних результатів буде нижчою. Тому дослідник повинен вручну підняти допоміжне плече 17 важеля 3 так, щоб стержень олівця 26 перемістився на кінець викресленої ним лінії, або повторити дослід. Після того, як дослідник переконався, що дослід завершився успішно, він через висоту початкового підняття робочого вантажу 3 по верхній частині шкали 27 і його масу визначає початкову потенційну енергію цього вантажу ЕВ, а по нижній частині шкали 27 визначає енергію, яка акумулювалась пружиною 18 за рахунок її розтягнення ЕП, а енергія на перерізування стебел Ер буде дорівнювати різниці початкової енергії вантажу і енергії акумульованої пружиною, тобто Ер=ЕВ-ЕП. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 50 55 1. Установка для експериментального визначення енергоємності перерізування стебел рослин, яка містить раму, на котрій шарнірно встановлений двоплечий важіль, на робочому плечі якого встановлений робочий вантаж і на його периферійному кінці розміщений пристрій для закріплення ножа, а його допоміжне плече акумулюючою пружиною сполучене з рамою і на ньому встановлено балансир та на його периферійному кінці шарнірно закріплений зачіп, один кінець якого обладнаний пружиною, а другий виконаний з загостреним кінцем і біля нього до рами закріплена дошка, з якою контактує цей кінець, а також на рамі установлені затискний пристрій для закріплення зразків стебел рослин і концентрично до осі повороту важеля установлена шкала, а до важеля закріплена стрілка, покажчик котрої розміщений біля шкали, яка відрізняється тим, що до периферійного кінця допоміжного плеча двоплечого важеля 3 UA 106666 U закріплений стакан, в якому встановлені виштовхувальна пружинка і олівець, причому під дією пружинки стержень олівця постійно притиснутий до дошки. 2. Установка за п. 1, яка відрізняється тим, що між дошкою і стержнем олівця встановлений лист паперу, котрий закріплений до дошки. 4 UA 106666 U Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5