Материал: 1901

Анализ технической литературы и конструкций скребковых рабочих органов установил, что для разработки и транспортировки грунтовI-III категорий на российских траншейных цепных экскаваторах устанавливают:

1.Эллиптические скребки;

2.Г-образные резцы;

3.Транспортирующие лопатки.

Анализ конструкций показал, что эллиптические скребки имеют ряд недостатков, и применение их ограничено. Основными недостатками являются

органа, снижая производительность машины.

Резцы Г – образной формы имеют удлиненную горизонтальную часть, при помощи которой они присоединяются к цепи. Форма режущей части может быть выполнена в виде вертикального ножа с прямолинейной или криволинейной режущей кромкой. Эти резцы применяются для копания связных грунтов без каменистых включений и обладают более низкой энергоемкостью по сравнению с эллиптическими скребками, но уступают им в транспортирующей способности. Поэтому на цепи, за серией режущих элементов, необходимо устанавливать

транспортирующие лопатки для выноса разрушенного грунта из , траншеи количество которых зависит от грунтовых условий.

Среди зарубежных производителей траншейных экскаваторов выделяются фирмы «Vermeer», «ASTEC» и «Ditch Witch». Эти фирмы устанавливают три типа резцов - это эллиптические резцы, резцы типа «Tiger» и «Shark».

Конструкции запатентованных скребков или резцов преследуют цельлибо снижение силы сопротивления резанию грунта, либо создание универсального резца, который сочетал бы в себе две функции: разрушение и транспортировка грунта.

Достоинства предлагаемых скребков:

· снижение силы сопротивления резанию грунта;

6

· улучшение транспортирующей способности;

·увеличение срока службы. Недостатки:

·работа по блокированной схеме резания;

·сложность конструкции.

Вобласти разработки и создания траншейных экскаваторов известны коллективы научно-исследовательских институтов(ВНИИЗеммаш, СанктПетербург, СибНИИстройдормаш, Красноярск), конструкторского бюро (СКБ ЗАО «Газстроймашина», Москва), вузов (ВНИИГиМ, НИ ИрГТУ, МАДИ, МГСУ,

Вопросам взаимодействия рабочих органов траншейных экскаваторов с

математической модели. Системы уравнений учитывают прочность грунта и

копанию от входных параметров модели.

Недостатком предложенных математических моделей является ,точто для определения касательной составляющей силы сопротивления копанию грунта

расчетные зависимости для определения силы сопротивления резанию грунта применимы только для тех скребков, которые были исследованы, и использование этих выражений для новых конструкций скребков может вызвать затруднения и

значению силы сопротивления резанию грунта. Данный факт ни в одной из рассмотренных работ не учитывается. Не принимается во внимание и вопрос о поиске значения рационального угла резания. Влияние этого фактора учитывается

7

в виде числовых коэффициентов, значение которых возрастает по мере увеличения угла резания. Вышесказанное указывает на необходимость дополнительных теоретических и экспериментальных исследований.

Основным в рассмотренных математических моделях является то, что сила копания грунта складывается из резания и заполнения ковшей или межскребкового пространства, транспортирования срезанного грунта к месту разгрузки. Отдельные модели учитывают силу сопротивления формированию отвала, силу собственного сопротивления рабочего органа и схему расстановки резцов и скребков.

Рассмотренные расчетные зависимости базируются на теориях резания и копания грунта, предложенных отечественными учеными. Разные методы определения силы сопротивления резанию имеют принципиальные различия, дают неравные результаты для одних и тех же условий.

На основании проведенного обзора и анализа работ были сформулированы цель и задачи исследования, а также установлено, что для получения необходимого результата можно рассматривать разработку нового режущего элемента.

Во второй главерассматриваются результаты исследований конструкции

выбрать три варианта режущей кромки (рис. 3).

Снизить силу сопротивления копанию можно и за счет установления рационального угла резания грунта. А.Н. Зелениным, Ю.А. Ветровым и др. изучался процесс разработки грунта рабочими органами в различных грунтовых

условиях и были получены зависимости силы копания и коэффициента удельной силы сопротивления копанию от угла резания. Установлено, что в определенном интервале есть рациональное значение угла резания, которое зависит от категории грунта, типа рабочего органа и параметров срезаемой стружки.

На рис. 2 показаны результаты копания грунта скребками с разнойформой режущей кромки. На начальном этапе (S=0,1м) сила сопротивления копанию для трех скребков имеет одинаковое значение и составляет120 Н. По мере движения скребков по забою выявляется разница в силе копания грунта(S=0,4 м). Для скребка со ступенчатой режущей кромкой значение силы сопротивления копанию

8

Входе теоретического исследования приняты следующие допущения:

·процесс копания грунта скребком рассматривается как периодически повторяющиеся сколы стружки грунта;

·скребок рассматривается как сочетание простых прямолинейных ножей;

·грани скребка в процессе копания грунта уподобляются подпорной стенке, надвигающейся на массив грунта;

·параметры грунта и рабочего органа известны;

·скорость резания не превышает 2 м/с.

9

Для определения силы сопротивления копанию грунта нужно выполнить следующие этапы:

1)поиск поверхностей скольжения в грунтовом массиве;

2)определение аналитическим путем сил, возникающих на гранях скребка.

Рис. 4. Схема сил, действующих на грани скребка

Сила сопротивления копанию грунта скребком с выступающей средней частью может быть определена по зависимости

копанию грунта боковыми гранями скребка, Н; Е3 - сила сопротивление копанию грунта вертикальным ножом, Н; Е4 - сила сопротивления от массы срезанного грунта на скребке, Н.

Для определения силы сопротивления копанию грунта на выступающей части скребка находим поверхности скольжения для граниАС, а затем находим поверхности скольжения для граниАВ, принимая за поверхность грунта горизонтальную плоскость, проведенную через точку перелома граней скребка.

Как следует из расчетной схемы(рис. 4), в призме выпирания, создаваемой гранью АС, имеется только одна поверхность скольженияАМ, поэтому сила, возникающая на грани АС, определяется по выражениям:

-горизонтальная составляющая силы сопротивления копанию

10