Использование формулы акад. Горячкина для определения сопротивления копанию.
Основоположником теории резания грунтов является В.П. Горячкин, который предложил следующую формулу для определения сопротивления, возникающего при работе сельскохозяйственного плуга:
; (2.5)
где G – сила тяжести плуга; μ 1 – коэффициент трения металла о грунт; к – удельное сопротивление грунта резанию; h – толщина вырезаемого пласта грунта для плуга; b – ширина резания; e – коэффициент, учитывающий сопротивление, возникающее при отбрасывании вырезанного пласта грунта, в среднем e=0,1 к; V – скорость движения плуга.
Формула В.П. Горячкина справедлива для плугов, дает неприемлемые результаты для землеройных машин вследствие резкого различия конструкции рабочих органов, отличия свойств грунта от свойств почвы.
Н.Г. Домбровский, взяв за основу структуру формулу В.П. Горячкина, предложил применительно к ковшам экскаваторов определять значение касательной силы сопротивления грунта копанию по выражению:
; (2.6)
где N – сила давления ковша на грунт; ω – коэффициент сопротивления грунта наполнению ковша и перемещению призмы волочения; qпр – объем призмы волочения в частях от вместимости ковша; q – вместимость ковша; кн – коэффициент наполнения ковша.
Влияние параметров рабочего оборудования на сопротивление резанию и копанию.
Под резанием грунтов подразумевается процесс отделения от грунтового массива кусков или слоев (стружки) грунта рабочим органом, имеющим форму клина (рис. 2.2), ограниченного передней 1 и задней 3 гранями. Линию пересечения этих граней называют режущей кромкой. Основными параметрами режущего клина являются угол υ заострения, угол δ резания и задний угол θ. Внедряясь в грунт и двигаясь вперед, режущий клин отделяет его часть, называемую стружкой. Форма и размеры последней зависят от вида разрабатываемого грунта (рис. 2.3).
|
|
|
Рис. 2.2 Параметры режущего клина.
При копании рабочий орган воздействует на грунт силой Р (рис. 2.5) преодолевая сопротивление грунта Р0. Касательную составляющую последнего Р01 (кН) на направление движения рабочего органа, численно равную касательной силе копанию Р1, определяют по формуле:
; (2.1)
где к1- удельное сопротивление грунта копанию, кПа, включающее в себя сопротивление грунта резанию, сопротивления от сил трения при перемещении призмы грунта и заполнении ковша.
Нормальная составляющая сопротивления грунта копанию (кН):
; (2.2)
где φ – коэффициент пропорциональности.
Боковая составляющая сопротивления грунта копанию Р03, численно равная боковой силе копания Р3, возникает лишь в случае разработки неоднородных по ширине режущей кромки грунтов, а также когда режущая кромка наклонена под углом, отличным от прямого – косое резание.
|
|
|
В случае необходимости выделения из усилия Р1 силы резания Рр ее абсолютное значение (кН) определяется выражением:
; (2.3)
где к – удельное сопротивление грунта резанию, кПа, которое по величине меньше значений к1.
На сопротивление грунта резанию большое влияние оказывает износ и затупление режущей кромки. Допускаемый на практике износ режущей кромки может вызывать увеличение силы резания до 200 %.
Нормативным износом считается затупление, радиус которого 2-3 мм для ковшей малой вместимости (до 1 м3) и 7-10 мм для ковшей вместимостью (50-100 м3).
Для уменьшения затупления применяется наплавка передней грани режущей кромки твердыми сплавами и армирование передних граней твердосплавными высокоизносостойкими пластинами.
На силы резания значительно влияет угол резания δ: увеличение его от 40 до 60% и уменьшение (менее (30%) сопровождается ростом сопротивления грунта резанию). Наиболее употребительными для землеройных машин являются углы резания δ=30÷400.
|
|
|
Скорость резания. Обычными для землеройных машин являются скорости резания порядка 0,5-2,0 м/с. В этих пределах изменения скоростей удельное сопротивление копанию существенно не изменяется. При увеличении скорости резания до 6-9 м/с (ротационные рабочие органы с инерционным выбросом грунта) энергоемкость процесса копания возрастает на 30÷50%.
Установка зубьев. Зубья на режущей кромке рабочих органов МЗР устанавливают для получения опережающего сдвига и разрыхления грунта. Но в сыпучих и вязких грунтах применение режущего органа с зубьями может привести к отрицательным результатам. Зубья, снижающие сопротивление резанию плотных скалывающихся грунтов, ухудшают условия перемещения их в ковш, т. к. для подпора разрыхленного грунта требуется большая призма волочения.
Снижение энергоемкости процесса копания можно получить при установке на рабочем органе МЗР полукруглой режущей кромки вместо прямоугольной. Такая кромка способствует прохождению грунта по рабочей поверхности без образования призмы волочения. Полукруглая режущая кромка более прочная по сравнению с прямоугольной, а, следовательно, и более тонкая. Благодаря этому ковш лучше внедряется в грунт, который непрерывным потоком заполняет его.
|
|
|
Процесс резания грунта рабочим органом МЗР неизбежно сопровождается трением последнего о грунт, взаимным трением грунта и перемещением призмы волочения. Трение происходит и по рабочей поверхности режущего инструмента при заполнении емкости, разгоне грунта до скорости его перемещения, а также при внедрении режущего инструмента в грунт. Сумма всех указанных сопротивлений составляет сопротивление грунта копанию (совокупность процессов, включающих в себя резание грунта, перемещение его по рабочему органу, внутри его и перед ним и др.)
; (2.4)
где Р01=к·в·h, к- удельное сопротивление грунта резанию, в –ширина пласта, h – толщина пласта; Ртр – сопротивление трения рабочего органа о грунт; Рпр – сопротивление перемещения призмы волочения; Рз –сопротивление возникающее при заполнении грунтом емкости рабочего органа; Ри – сопротивление грунта разгону обусловленное инерционным нагрузкам; Рв – сопротивление внедрению в грунт режущего инструмента. Подробнее сопротивление грунта копанию для различных видов рабочих органов будет рассмотрено ниже при описании рабочих процессов различных типов МЗР.
Дата добавления: 2018-02-18; просмотров: 1741; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!