Главная       Продать работу       Заказать работу       Блог       Контакты       Оплата       О нас       Как мы работаем       Регистрация       Вход в кабинет
Тех. дипломные работы
   автомобили
   спец. техника
   станки
   тех. маш.
   строительство
   электроснабжение
   пищевая промышленность
   водоснабжение
   газоснабжение
   автоматизация
   теплоснабжение
   холодильники
   машиностроение
   др. тех. специальности

Тех. курсовые работы
   автомобили
   спец. техника
   станки
   тех. маш.
   строительство
   детали машин
   электроснабжение
   газоснабжение
   водоснабжение
   пищевая промышленность
   автоматизация
   теплоснабжение
   ТММ
   ВСТИ
   гидравлика и пневматика
   машиностроение
   др. тех. специальности

Тех. дополнения
   Отчеты
   Расчетно-графические работы
   Лекции
   Задачи
   Лабораторные работы
   Литература
   Контрольные работы
   Чертежи и 3D моделирование
   Тех. soft
   Рефераты
   Общий раздел
   Технологический раздел
   Конструкторский раздел
   Эксплуатационный раздел
   БЖД раздел
   Экономический раздел
   Экологический раздел
   Автоматизация раздел
   Расчетные работы

Гум. дипломные работы
   педагогика и психология
   астрономия и космонавтика
   банковское, биржевое дело
   БЖД и экология
   биология и естествознание
   бухгалтерский счет и аудит
   военное дело
   география
   геология
   государство и право
   журналистика и СМИ
   иностранные языки
   история
   коммуникации
   краеведение
   кулинария
   культура и искусство
   литература
   экономика и торговля
   математика
   медицина
   международное отношение
   менеджмент
   политология
   музыка
   религия
   социология
   спорт и туризм
   таможенная система
   физика
   химия
   философия
   финансы
   этика и эстетика
   правознавство

Гум. курсовые работы
   педагогика и психология
   астрономия и космонавтика
   банковское, биржевое дело
   БЖД и экология
   биология и естествознание
   бухгалтерский счет и аудит
   военное дело
   география
   геология
   государство и право
   журналистика и СМИ
   иностранные языки
   история
   коммуникации
   краеведение
   кулинария
   культура и искусство
   литература
   экономика и торговля
   математика
   медицина
   международное отношение
   менеджмент
   политология
   музыка
   религия
   социология
   спорт и туризм
   таможенная система
   физика
   химия
   философия
   финансы
   этика и эстетика
   правознавство

Гум. дополнения
   Отчеты
   Расчетные работы
   Лекции
   Задачи
   Лабораторные работы
   Литература
   Контрольные работы
   Сочинения
   Гум. soft
   Рефераты

Рефераты
   Авиация и космонавтика
   Административное право
   Арбитражный процесс
   Архитектура
   Астрология
   Астрономия
   Банковское дело
   Безопасность жизнедеятельнос
   Биографии
   Биология
   Биология и химия
   Биржевое дело
   Ботаника и сельское хоз-во
   Бухгалтерский учет и аудит
   Валютные отношения
   Ветеринария
   Военная кафедра
   ГДЗ
   География
   Геодезия
   Геология
   Геополитика
   Государство и право
   Гражданское право и процесс
   Делопроизводство
   Деньги и кредит
   ЕГЭ
   Естествознание
   Журналистика
   ЗНО
   Зоология
   Издательское дело и полиграф
   Инвестиции
   Иностранный язык
   Информатика
   Информатика, программировани
   Исторические личности
   История
   История техники
   Кибернетика
   Коммуникации и связь
   Компьютерные науки
   Косметология
   Краеведение и этнография
   Краткое содержание произведе
   Криминалистика
   Криминология
   Криптология
   Кулинария
   Культура и искусство
   Культурология
   Литература : зарубежная
   Литература и русский язык
   Логика
   Логистика
   Маркетинг
   Математика
   Медицина, здоровье
   Медицинские науки
   Международное публичное прав
   Международное частное право
   Международные отношения
   Менеджмент
   Металлургия
   Москвоведение
   Музыка
   Муниципальное право
   Налоги, налогообложение
   Наука и техника
   Начертательная геометрия
   Оккультизм и уфология
   Остальные рефераты
   Педагогика
   Политология
   Право
   Право, юриспруденция
   Предпринимательство
   Прикладные науки
   Промышленность, производство
   Психология
   психология, педагогика
   Радиоэлектроника
   Реклама
   Религия и мифология
   Риторика
   Сексология
   Социология
   Статистика
   Страхование
   Строительные науки
   Строительство
   Схемотехника
   Таможенная система
   Теория государства и права
   Теория организации
   Теплотехника
   Технология
   Товароведение
   Транспорт
   Трудовое право
   Туризм
   Уголовное право и процесс
   Управление
   Управленческие науки
   Физика
   Физкультура и спорт
   Философия
   Финансовые науки
   Финансы
   Фотография
   Химия
   Хозяйственное право
   Цифровые устройства
   Экологическое право
   Экология
   Экономика
   Экономико-математическое мод
   Экономическая география
   Экономическая теория
   Этика
   Юриспруденция
   Языковедение
   Языкознание, филология

Главная > Тех. дополнения > Общий раздел
Название:
НИРС (Исследование отвала бульдозера)

Тип: Дипломные работы
Категория: Тех. дополнения
Подкатегория: Общий раздел

Цена:
1 грн



Подробное описание:

4 НИРС (Исследование отвала бульдозера)

4.1. Теоретическое исследование влияние угла резания на процесс разработки грунта.

Колебания толщины стружки и объема призмы волочения при разработке грунта снижают эффективность работы бульдозера, поскольку его двигатель и движитель работают в режимах, отличных от оптимальных, часто недоиспользуя тягу мощность или доходя до полного или почти полного буксования и снижения частоты вращения двигателя, вплоть до его остановки. Управляя рабочим оборудованием бульдозера, машинист старается реализовать такое среднее значение РТ, которое обеспечивает при неизбежных колебаниях значений тяги получение максимальной тяговой мощности на отвале. Разность значений максимальной и средней тяги зависит от  характера  и  параметров  распределения  тяги  (горизонтальной составляющей сопротивления) и находится примерно в пределах:

                                                     ;                                            (4.1)

                                                   ;                                          (4.2)

                                  =(2,3...2,8); =(2....2,5)                                (4.3)

где: - среднеквадратичное отклонение тягового усилия.

Повышение стабильности процесса и уменьшение среднеквадратичного отклонения горизонтальной составляющей сопротивления копанию позволяет увеличить средние значения тягового усилия.

В настоящее время стандарты и сложившаяся практика рекомендуют для бульдозеров угол резания =55°, обеспечивающий наименьшую энергоемкость копания. При этом значении  процесс разработки грунта неустойчив и требует постоянного вмешательства машиниста, который пользуется рычагом подъема-опускания отвала примерно тысячу раз в час.

Причиной неустойчивости процесса копания является наличие положительной обратной связи между толщиной срезаемой стружки и вертикальной составляющей сопротивления копанию, воздействие которой на отвал меняет эту толщину. Если вертикальная составляющая направлена вниз, она способствует заглублению отвала и увеличению толщины стружки. При увеличении толщины стружки сопротивление резанию и его вертикальная составляющая растут, вызывая дополнительное заглубление отвала, что, в свою очередь, приводит к новому увеличению вертикальной составляющей.

При =65...80° (в зависимости от грунта) вертикальная составляющая меняет знак и препятствует заглублению отвала. Чем больше глубина резания, тем больше выталкивающая сила, препятствующая заглублению. Отрицательная обратная связь способствует стабилизации глубины резания и сопротивления копанию.

Чтобы проанализировать рабочий процесс бульдозера, составим уравнения сил, действующих на отвал. Эти уравнения при движении по горизонтальной поверхности в упрощенном виде без учета угловых перемещений машины могут быть записаны следующим образом:

                                                                                        (4.4)

                                                                                         (4.5)

где: - масса бульдозера; х, z - горизонтальное и вертикальное, ускорение отвала; - масса навесного оборудования и части призмы грунта; Wх - горизонтальная составляющая суммарного сопротивления копанию;                Wz - вертикальная составляющая суммарного сопротивления копанию;                 Рс - приведенная к ножу вертикальная сила, действующая на отвал со стороны трактора. При этом [1]

                                              Wх =W1+W2+W3                                               (4.6)

                                              W1= kBz                                                             (4.7)

                                              W2 = Vпр                                                    (4.8)

                                                     W3=                                                      (4.9)

где: W1 – сопротивление   резанию;   W2  -  сопротивление   перемещению

призмы; Wз- сопротивление от перемещения грунта вверх по отвалу;                   В - ширина отвала; k=f() - коэффициент сопротивления резанию; z - глубина резания; Vпр - фактический объем призмы волочения в плотном теле;                        р - плотность грунта; g - ускорение свободного падения; - кoэффициент трения грунта по грунту; -угол резания;  - коэффициент трения грунта по металлу. Тяга и вертикальная сила равны [2]:

                                       PТ = ;                  (4.10)

                                       Рс = с(z- z),                                                           (4.11)

где:  - максимальный коэффициент сцепления движителя; с - коэффициент пропорциональности, учитывающий деформацию подвески и грунта; Zо- заглубление отвала при отсутствии сопротивления грунта; I - длина опорной поверхности гусениц; - коэффициент буксования; - постоянная, характеризующая интенсивность нарастания сил сцепления при сдвиге.

Вертикальная составляющая:

                                               Wz = Wх tg                                                (4.12)

где:  - угол  наклона равнодействующей суммарного сопротивления на отвале.

Значимость отдельных слагаемых уравнений рабочего процесса бульдозера неодинакова. В связи с тем, что ускорение бульдозера х и ускорение z оборудования малы, при практическом анализе первыми слагаемыми (силами инерции) можно пренебречь и рассматривать упрощенные уравнения равновесия

                                              Wх+РТ = 0                                                      (4.13)

                                               Wz+Pc=0                                                        (4.14)

где: горизонтальная составляющая суммарного сопротивления уравновешивается тягой, а вертикальная составляющая - вертикальной силой, действующей на отвал со стороны трактора.

Если  в  процессе  разработки  и  перемещения  грунта  нарушается второе

равенство и WzРс, глубина копания меняется. Однако это изменение сдерживается сопротивлением грунта и происходит по мере движения машины. Фактически оно пропорционально не только разности расчетных вертикальных усилии на отвале (Wz - Рс),  но и горизонтальному перемещению:

                                                                                          (4.15)

Чтобы процесс копания был эффективен, необходимо поддерживать стабильное значение горизонтальной составляющей сопротивления копанию при значениях, близких к оптимальной тяге, т. е. такой тяге, которая соответствует максимуму тяговой мощности. При неизменности прочих условий это может быть достигнуто стабилизацией глубины копания.

Однако стабилизировать глубину копания на бульдозере трудно, особенно при наличии упругих элементов в подвеске трактора.

Для пояснения влияния жесткости подвески, угла резания и заглубления Zо отвала на стабильность процесса копания рассмотрим рисунок. Здесь приводятся графики изменения вертикальной силы Р, действующей на отвал со стороны трактора, обозначенной как Рс, при жесткой подвеске, Рс, - при упругой подвеске, и вертикальной составляющей сопротивления копанию Wz (при работе с углом резания 50...60° обозначена как Wza, меняется интенсивно, направлена вниз; при углах резания 60...70° обозначена Wza, меняется менее интенсивно, направлена вниз; при углах резания 70...85° обозначена Wza, направлена вверх).

Каждой глубине копания соответствуют определенные значения сопротивления копанию и его вертикальной составляющей Wz. Вертикальная составляющая сопротивления копанию уравновешивается вертикальной силой Рс, действующей на отвал со стороны трактора. Это равновесие может быть устойчивым или неустойчивым в зависимости от соотношения интенсивности изменения Wz и Pc  при изменении глубины копания.

Рассмотрим, что происходит при нарушении равновесия вертикальных сил в   результате   изменения   глубины    копания   у   бульдозеров с различными

углами резания отвала и разной жесткостью подвески.

При углах резания =50...60° у бульдозера с жесткой подвеской при случайном самопроизвольном увеличении глубины на  увеличение Рс, вертикальной силы, действующей на отвал со стороны трактора, превышает приращение Wza, вертикальной составляющей сопротивления копанию. Результирующая, направленная вверх, выглубив отвал, вернёт его на прежнюю глубину копания. При самопроизвольном уменьшении глубины копания, наоборот, Wza, окажется больше Рс и результирующая, опустив отвал, снова вернет его на прежнюю глубину копания.

Рис. 4.1.  Влияние глубины копания на вертикальные силы, приложенные к отвалу.

Если в подвеске трактора есть эластичные элементы, при случайном увеличении глубины  копания в результате быстрого роста Wza, по сравнению с Рс, отвал будет заглубляться вплоть до вмешательства водителя, который с помощью гидроцилиндров подъема переводит отвал в другое положение, соответствующее Zo.

Сила Рc, соответствующая глубине копания z+z, больше, чем Wza. Заглубление отвала прекратится и начнется выглубление.

При случайном уменьшении глубины копания отвал будет выглубляться. Таким образом, в первом случае равновесие является устойчивым, во втором неустойчивым, в первом случае процесс копания - стабильный, во втором - нестабильный, требующий постоянного вмешательства водителя.

Для стабилизации процесса копания бульдозеров, имеющих подвеску с

упругими элементами, можно применять устройства, блокирующие подвеску во время рабочего хода. Другим способом стабилизации является уменьшение угла наклона равнодействующей сопротивления копанию и значения ее вертикальной составляющей путем увеличения угла резания. Благодаря тому, что при случайном изменении глубины копания вертикальная составляющая Wza, сопротивления меняется менее интенсивно, чем вертикальное усилие со стороны трактора, их разность возвращает отвал на прежнюю глубину копания. Процесс будет стабильным.

Если наклонять отвал еще больше вперед, то равнодействующая сопротивления копанию повернется так, что ее вертикальная составляющая Wza, уравновесит силу тяжести Gотв отвала. Перемещение грунта и копание будут производиться при плавающем положении гидроцилиндров подъема отвала.

При   случайном   увеличении   глубины   копания   Wza,  превысит  Gотв  и, выглубив отвал, вернет его в прежнее положение. При случайном уменьшении глубины копания отвал вернется, прежнее положение под действием своего веса. Меняя угол резания отвала в этом случае, можно регулировать Wza, и глубину копания.

Эти положения были подтверждены исследованием влияния угла резания на процесс разработки и перемещения грунта экспериментальным бульдозером на тракторе Т-130.1.Г-1. Па суглинке дисперсия давления в штоковой полости цилиндров подъема отвала при увеличении угла резания с 55 до 77° снижалась в четыре раза. Число включений распределителя подъема отвала на песке при углах резания 65...80° в 2...2,5 раза меньше, чем при углах резания 50 ... 55°.При углах резания 75 ...80° обеспечивалось устойчивое перемещение грунта при плавающем положении гидроцилийдров подъема отвала не только на первой, но и на второй, а для песка - даже на третьей передаче.

Выводы:

1. Угол   резания   отвала   существенно   влияет  та устойчивость процесса

разработки и перемещения грунта. Это влияние тем сильнее, чем меньше жесткость подвески базового трактора.

2. При низкой устойчивости процесса копания снижается его интенсивность и повышается частота управляющих воздействий.

3. У бульдозеров на тракторах с упругими элементами в подвеске при угле резания отвала 55° рабочий процесс неустойчив из-за положительной обратной связи между глубиной копания и суммарной вертикальной силой, действующей на отвал.

4. Гидрофицированное изменение угла резания позволяет осуществлять копание грунта как в наиболее экономичном, так и в наиболее устойчивом режимах.

5. Увеличение диапазона гидрофицированного изменения угла резания  обеспечивает возможность перемещения грунта на повышенных скоростях при плавающем положении цилиндров подъема отвала.

  1. 2. Определение и выбор оптимального угла резания.

Бульдозерное оборудование с изменяемым в процессе копания углом резания в зависимости от режимов работы и физико–механических свойств грунта позволяет улучшить тягово-сцепные качества базовой машины за счёт рационального изменения угла наклона результирующей сопротивления копанию и снизить удельную энергоёмкость процесса копания, а также уменьшить количество включений системы управления и увеличить рабочую скорость. В связи с этим представляет интерес оптимизация углов резания на конечном наиболее энергоёмком процессе копания, когда происходит перемещение максимального объёма призмы волочения с одновременным подрезанием грунта в зависимости от прочностных свойств грунта.

В расчёте  используется зависимости и формулы для определения вертикальной составляющей сопротивления  копанию, разработанная                    к.т.н. А.Б. Ермиловым и А.Н. Абрамовым. На основании анализа рабочего процесса копания грунта отвалом бульдозера установлены граничные условия оптимизации.

                                            Pв 0;                                                               (4.16)

                                             Pг+PТн,                                                      (4.17)

где:   Pв – вертикальная  составляющая  сопротивлению  капания

        Pг – горизонтальная составляющая  сопротивлению  капания

        P - сопротивление  перемещению  самого  бульдозера

         Тн  - максимально  возможная  тяга  бульдозера

Данное условие характеризует один из режимов бульдозера, например отвала в плавающем положении при производстве планировочных работ и перемещении грунта по относительно прямой поверхности. Отсутствие вертикальных нагрузок на отвал (Pв=0) позволяет повысить качество планировочных работ и увеличить рабочую скорость, а соблюдение требования +PТн позволит определить режим работы, когда тяговые возможности бульдозера используются максимально.

С увеличение угла резания величина / уменьшается и принимает нулевое значение для грунта с характеристиками Суд = 16 – 48, Суд=12–56,                С уд =6 – 67, Суд= 2 – 74. При достижении полного снижения трения грунта по лобовой поверхности отвала представленные выше значения необходимо увеличить на 5 – 10 %. Полученные результаты позволяют в зависимости от условий эксплуатации выбрать оптимальный угол резания, как при традиционном копании, так и при различных методах обеспечивающих снижение трения  грунта об отвал.

В работе А. Д. Далина установлены зависимости сопротивления резанию среднего суглинка для углов резания р =20 – 50.

                                               P=P20(1 + 0.017р  )                                      (4.18)

Для углов  р  50

                                                P=P20(1+0.06р)                                          (4.19)

где P20  - сопротивление  резанию грунта при  р =20

При изменении угла резания в пределах 20–38 сила резания возрастает в среднем на 1.7% на градус увеличения угла резания, а 40–90 - 6% на градус

увеличения угла резания.

Профессор Н. Г. Домбровский предложил зависимость для определения вертикальной составляющей сопротивления капанию Pв, в функции от горизонтальной составляющей сопротивления копанию Pг:

                                                Pв = * Pг                                                     (4.20)

где   - коэффициент, зависящий от соотношения скоростей копания и подачи, угла копания и затупления режущей кромки (=0,1–0,45).

Разработка грунта ковшами с зубьями производятся при угле резания         р =25 – 55. Минимальный угол рекомендован в пределах 28–30.

Профессор А.Н. Зеленин исследовал вопрос физической сущности процесса резания грунтов, а также зависимости усилия резания от грунтовых условий и площади поперечного сечения стружки, ширины и глубины резания, угла резания. Установлено, что число ударов динамического плотнометра ДорНИИ прямо пропорционально усилию резания для любого рабочего органа, и может являться критерием оценки прочности грунта. Учёт влияния угла резания осуществляется соотношением:

                                              P = P30(1 - )                                          (4.21)

- для периметров (при р =20–60)

                                             P= P20(1 + 0,0075р)                                      (4.22)

где: P30 , P20 - сопротивление резанию грунта при соответствующих углах резания.

Оптимальный угол резания для периметров, с учётом минимального заднего угла резания, составляет 30–35.

При углах резания р90 -  происходит затягивание ковша вниз, а при  р  90 -  - его выталкивание.

Величина и направление вертикальной силы Pв меняется в зависимости от угла резания р, угла внешнего трения грунта по металлу  и величины затупления режущей кромки. При увеличении значения угла  уменьшается оптимальная величина угла резания. Для значения =18–45 оптимальный угол  резания  находится  в  узком  диапазоне  23–30.

Величина  коэффициента  мало  изменяется  при р 45, но существенно  возрастает при р  45.

Предложена  зависимость для  определения  коэффициента,  учитывающего  влияние  угла  резания:

                                               = 1 +  (р – 45)                                    (4.23)

где:  - коэффициент, определяющий  приращение  сопротивления  на 1  увеличения  угла  резания.

Снижение величины угла трения грунта по ножу вызывает смещение величины Pв/Pг в сторону больших углов резания. В работе экспериментальным  путём определены закономерности изменения средней силы и энергоёмкости резания в зависимости от глубины резания, ширины среза и угла резания. При изменении угла резания от 20 до 90 средняя сила резания - ускоренно возрастает.

Коэффициент энергоёмкости является функцией, возрастающей по мере увеличения угла резания от наименьших практических значений до наибольших. При р80 коэффициент энергоёмкости приближается к единицы, что свидетельствует о фактическом прекращении колебаний силы резания.  Рекомендуется оптимальный угол резания 35 - 40

где:  - коэффициент, определяющий приращение сопротивления на 1° увеличения угла резания ( = 0,07).

Снижение величины угла тремя грунте по ножу вызывает смешение величины Pв/Рг в сторону больших углов резания.

В работе  экспериментальным путем определены закономерности изменения среднее силы и энергоемкости резания в зависимости от глубины резания, ширимы среза и угла резания. При изменении угла резания от 20° до 90° средняя сила резания - ускоренно возрастает и для исследованных грунтов области минимума не имеет.

Коэффициент энергоемкости (отношение средних сил резания к среднемаксимальным) является функцией, возрастающей по мере увеличения угла резания от наименьших практических значении до наибольших. При >80° коэффициент энергоемкости приближается к единице, что свидетельствует о фактическом прекращении колебаний силы резания. Рекомендован оптимальный угол резания 35° - 40°.

Н.Л.Жихарев в своих работах исследовал характер протекания процесса взаимодействия неповоротного отвала бульдозера с грунтом на различных этапах резаная.

Основные выводы Н.Л.Жихарева, проведшего  экспериментальную работу на физических моделях по изучении влияния угла резани, следующее: при копании глинистого, связного грунта вертикальная сила сопротивления копанию всегда стремится заглубить отвал (эта величина растет о увеличением угла резания), при копании супесчаного, рыхлого грунта вертикальная сила при  < 60° направлена сверху вниз, а при  > 60° - наоборот.

Зависимости усилия копания от угла резания при копании связного грунта (С = 3-5; =15,5 – 18,5 %) глубиной 6,2 – 6,8мм и рыхлого грунта (С = 1, =4 – 6 %) близки к прямой. Влияние угла резания на удельную силу копания, представляющую собой отношение горизонтальной составляющей усилия копа­ния Pi к массе призмы волочения Мпр.

В работе указано, что в конце процессе копания призма грунта перед отвалом будет тем больше, чей меньше сопротивление продвижению срезанного грунта в эту призму. Рекомендован отвал упрощенного профиля с углом резания 30° и углом наклона 15°, что позволяет снижать энергоемкость процесса копания связных грунтов на 25 – 30 %.

Экспериментальные исследования, проведенные А.А.Яркиным на восьми отвалах различной формы профиля при одной и той же длине позволили сделать ряд выводов. Параметры профиля отвальной поверхности существенно влияют на процесс копания грунта, причем в большой степени при разработке грунтов с нарушенной структурой (разрыхленных), разным значениям глубины резания соответствует свой оптимальный профиль отвала. На процесс фор­мирования и движения стружки по отвальной поверхности наибольшее влияние оказывают углы опрокидывания и наклона отвала, а так же кривизны отвальной поверхности, длина нижней прямой части отвальной поверхности, изменения кривизны по высоте и угол резания влияют на процесс копания. Для бульдозера общего назначения в средних грунтовых условиях рекомендованы основные параметры профиля неповоротного отвала: угол резания =350, угол опрокидывания 70-75°, угол наклона 750, угол установки козырька отвала 90-100°, радиус кривизны отвальной поверхности в нижней части отвала – 0,8 от его высоты, в верхней - 1,1.

Экспериментально установлено значительное влияние угла резания на процесс копания грунта, его энергоёмкость, а также необходимое вертикальное давление на режущей кромке отвала при внедрении в грунт. Высказано предположение, что изменение углов резания в процессе копания обеспечивает более эффективную работу отвала. Угол наклона результирующих сил соп­ротивления копанию грунта изменяется на уплотненных грунтах от 15 до 21° вниз от горизонтали, на разрыхленных - от 0 до 6° вниз и вверх от горизонтали. Расстояние от режущей кромка ножа отвала до точки приложения результирующей  сил сопротивления на отвале при копании уплотненного грунта равно 0,17, а разрыхленного - 0,27 от высоты отвала без козырька. Наиболее удобным параметром для регулирования угла наклона равнодействующей сопротивления копанию является угол резания.

Рассмотрение процесса копания грунта позволило З.В.Ничке выявить, что разрушение грунта при работе землеройно-транспортных мании происходит как за счет деформации сдвига, так и за счет отрыва. Вид разрушения определяется в первую очередь величиной угла резания. Переход от одного вида резания к другому характеризуется критическим углом резания, величина которого уменьшается с увеличением углов внутреннего и внешнего трения и ростом пригрузки и увеличивается с повышением связности грунта и сцепления.

Углы резания докритических значений  обеспечивают менее энергоёмкий вид разрушения, приводят к большей стабильности  процесса, уменьшения резких колебаний глубины, «клевков».

В.И.Баловнев используя методы и уравнения теории предельного равновесия, вывел ряд уравнений для определения coпротивления резанию грунтов.

В качестве расчетной предложена формула для определения горизонтальной составляющей сопротивления копания плоского ножа:

 (4.24)

  где: В - длина отвала; h- глубина резания; - объемная масса грунта с нарушен-ной структурой; - объёмная масса грунта с ненарушенной структурой; Н – высота призмы волочения, равна высоте отвала;                               С - сцепление грунта с нарушен-ной структурой; K - коэффициент, зависящий от угла сдвига и угла резания, определяемый аналитическим путем.

Первые сравнительные исследования показали, что у отвалов с переменным углом резания в процессе копания повышается производительность при разработке связных грунтов на 15%, а для отвалов с гибкой отвальной поверхностью – 10% – 15 % .Снижение тягового усилия у обоих отвалов составит 25%. 

  1. Анализ влияния угла резания на объем призмы волочения.

При  определении  объем   призмы  волочения   не  учитывалось  влияние угла резания. Изменение угла резания путем наклона отвала: вызывает изменение геометрических параметров призмы волочения, объем которой существенно влияет на величину сопротивлении копанию грунта, в том числе на сопротивление перемещению призмы волочения и соответственно на энергоемкость рабочего процесса и производительность. По данным  различных авторов доля сопротивления перемещения призмы волочения в общем сопротивлении грунта копанию колеблется в пределах 15 – 41%. При расчете сил для преодоления сопротивлений призмы волочения рассмотрены в общем виде схемы характерных призм волочения перед широким и узким буль-дозерными отвалами, а так же совковым отвалом. Однако геометрия призмы волочения у отвалов с изменённым в процессе копания углом резания отлична по сравнению с принятыми формами. Для частного случая, это вызывает необходимость уточнения объёма призмы волочения и сопротивления, возникающие при её перемещении отвалом бульдозера, с учётом изменения угла резания.

Объём призмы волочения может быть найден при допущении по её линейной конфигурации при угле резания 80зависимость

                                              V =                                                    (4.26)

где:  - объём грунта с площадью поперечного сечения соответственно 1 и 2

                                               V=                                    (4.27)

где: - угол естественного откоса грунта.

                                                 V                                                (4.28)

                                               R;                                             (4.29)

где: R – радиус сегмента, - центральный угол сегмента.

Изменения угла резания отвала от 80 в сторону уменьшения путём его наклона вызывает увеличение объёма призмы волочения на величину Vпр

                                           Vпр= +Vпр                                          (4.30)

где \/пр - объем грунта:

                                 Vпр = В                (4.31)

где:  - угол наклона отвала относительно его положения

После преобразования получим зависимость объема призмы волочения от изменения угла резания:

                              V                    (4.32)

Уменьшение угла резания от 80 до 40° увеличивает объем призмы волочения в среднем на 55%. Изменение угла резания на 1 градус в пределах от 80 до 40° вызывает увеличение объема призмы волочения на 1,4%.

 

  1. 4 Результаты теоретических исследований влияния угла резания ножевой системы отвала на процесс разработки грунта.

В начале были исследован процесс с минимальным  углом резания, а затем по возрастающей.

В качестве критериев оценки эффективности рабочего процесса бульдозера используем систему показателей низкого ранга – составляющие сопротивления копанию Р, масса призмы волочения mпр, и показатели более высокого ранга Р/ mпр.

Увеличение угла резания вызывает изменение составляющей сопротивления копанию по величине. При о= 35составляющая имеет наименьшее значение, при увеличении угла резания возрастает сила резания, что согласуется с теоретическими исследованиями.

Масса призмы волочения mпр также возрастает с увеличением угла резания, это хорошо просматривается при увеличении о от 30 до 40при дальнейшее увеличение угла резания темп прироста конечной величины массы призмы значительно уменьшается. до значения о=55конечная масса призмы увеличивается, при последующем увеличении угла резания конечная призма волочения начинает уменьшаться, что связанно с потерей значительной массы в боковые валики, т.к. при о = 60срезается больше грунта, тем самым и накапливается большая масса призмы, чем при меньших углах. Соответственно это влечет к ускоренному накоплению массы призмы, но при достижении определенной величины массы, которую способен удержать отвал и при дальнейшем переходе этой величины происходит растекание призмы и потери в боковые валики, которые уменьшают конечную массу призмы волочения.

Отношение составляющей сопротивления копанию к массе призмы волочения Р/ mПР  при угле резания о = 37имеет минимальное значение, что является оптимальным. При изменении  от 30до 37наблюдается уменьшение отношения, до минимального, а при увеличении о от 37 до 60 отношение Р/ mПР  линейно возрастает, тем самым (Р/ mПР)мах достигается при о = 60, а (Р/ mПР)min прио= 37.

Отношение Р/ mПР  традиционного отвала незначительно отличается от о= 60, это означает что при традиционных параметрах трудоемкость процесса довольно велика, если ее сравнить с параметрами отвала имеющего  в диапазоне от 35до 50

Результаты исследований представлены в виде диаграмм зависимостей главных показателей от угла резания и глубины копания (табл. 4.1)

 

 

Таблица 4.1.

Результаты теоретических исследований

Продолжение табл. 4.1.

 

Проанализировав графические зависимости, была обоснована идея дипломной работы и подобраны рациональные конструктивные параметры и диапазоны изменения угла резания. Процесс разделен на этапы: внедрение, резание и перемещение грунта. Каждому из этапов соответствует свои оптимальные параметры угла резания. Также анализ позволил установить,  что для каждого этапа процесса копания грунта характерны свои способы повышения эффективности, заключающиеся в изменении параметров элементов конструкции.

Анализируя выше изложенное можно сделать вывод, что актуальным является создание такой конструкции отвала, которая совместила бы в себе все способы повышения эффективности, т.е. являлась комбинированной.

Таблица 4.2.

Элементы конструкции влияющие на процесс.

Этапы процесса копания

Элементы отвала максимально влияющие на процесс

Способ повышения эффективности

1

Заглубление отвала в грунт

Ножевая система

Увеличение угла резания

2

Резание грунта (набор грунта)

Ножевая система;

ножевая система + лобовая поверхность

Уменьшение угла резания; изменение формы ножа до трапециевидной; увеличение кривизны лобовой поверхности.

3

Перемещение (транспортировка) разрабатываемого грунта

Лобовая поверхность;

лобовая поверхность+ козырек;

лобовая поверхность + козырек+доп.оборудование

Изменение кривизны лобовой поверхности; изменение угла наклона козырька; применение управляемых открылок, уширителей.

 

На основании выше изложенного была предложена новая конструкция отвала повышенной эффективности представленная рис. 4.2., а процесс копания приведен на рис.4.3.

Рис. 4.2. Новая конструкция отвала (этапы изменения угла резания).

Рис. 4.3. Процесс копания грунта бульдозером, оснащенным новой конструкцией РО.




Комментарий:

НИРС (Исследование отвала бульдозера)


Рекомендовать другу
50/50         Партнёрка
Отзывы