Параметры копания грунта поворотом ковша обратной лопаты

• Автор: Кузьмин, Сергей Сергеевич
• Шифр специальности: 05.05.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 138 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ

Оглавление
Введение

1. Состояние вопроса, постановка цели и задач исследования

1.1 Обзор работ по резанию и копанию грунта

1.2 Обзор работ по резанию и копанию грунта при переменной толщине стружки

1.3 Постановка цели и задач исследования

2. Сопротивление грунта резанию и копанию

2.1 Постановка задачи исследования

2.2 Параметры резания грунта с плоской исходной поверхностью
2.3 Параметры резания грута с одной исходной цилиндрической поверхностью
2.4 Особая точка и параметры резания грунта при двух исходных цилиндрических поверхностях
2.5 Выводы по главе
3. Энергоемкость копания грунта
3.1 Энергоемкость копания грунта с плоской исходной поверхностью
3.2 Энергоемкость копания грунта с одной исходной цилиндрической поверхностью
3.3 Энергоемкость копания грунта с двумя исходными цилиндрическими поверхностями
3.4 Выводы по главе
4. Схема разработки экскаваторного забоя
4.1 Энергоемкость копания грунта с тремя исходными цилиндрическими
поверхностями
4.2 Параметры схемы разработки экскаваторного забоя
4.3 Выводы по главе
5. Экспериментальные исследования
5.1 Цель и задачи исследований
5.2 Методика проведения экспериментальных исследований
и оборудование
5.3 Методика и результаты обработки экспериментальных данных
5.4 Выводы по главе
Общие выводы
Список литературы
Приложение 1. Физико-механические характеристики грунта
Приложение 2. Экспериментальная проверка сопротивлений грунта резанию при переменной толщине стружки с плоской исходной
поверхностью
Приложение 3. Физико-механические характеристики грунта

ВВЕДЕНИЕ
Прикладная наука о резании грунтов развивалась соответственно ее востребованию на рынке землеройных машин. До середины прошлого века достаточной для расчета рабочих органов этих машин и их приводов была практическая формула проф. Н.Г. Домбровского, основанная на формуле академика В.П. Горячкина для определения силы резания рабочим органом лемешного типа. Формула Н.Г. Домбровского предполагала пропорциональную зависимость касательной составляющей рабочего сопротивления ковшу от площади поперечного сечения грунтового среза (стружки). Согласно источников [12, 20, 21] особенностью расчетного метода Н.Г. Домбровского является то, что в нем рассматривается не собственно резание, а копание - процесс, включающий в себя преодоление, кроме сопротивлений резанию, также сопротивлений призмы волочения, заполнению ковша и, в некоторых случаях, трения ковша или другого рабочего органа о поверхность забоя. Для определения коэффициентов пропорциональности, называемых соответственно удельными сопротивлениями грунта копанию и в совокупности представляющих исходные расчетные характеристики различных грунтов, использовались опытные данные, полученные в результате статистической обработки результатов измерений сил копания на лабораторных стендах, а также натурными образцами землеройных машин в широком диапазоне разрабатываемых грунтов. При этом удельное сопротивление грунта копанию определялось как частное от деления касательной составляющей силы копания на площадь поперечного сечения стружки. Характерно, что при разработке одних и тех же грунтов этот параметр оказался различным в зависимости от способа разработки. Так, например, для грунтов III категории (согласно классификации проф. А. Н. Зеленина) плотностью 1600 - 2000 кг/м3 удельное сопротивление копанию варьировалось в пределах от 160 до 280 кПа

ковша с учетом коэффициента их взаимного влияния.
Экспериментальные исследования показали приемлемость предложенных в работах [3, 39, 42] зависимостей по определению сопротивления копанию при разработке грунта поворотом ковша.
Таким образом, многочисленные экспериментальные и теоретические работы, посвященные изучению рабочего процесса гидравлических экскаваторов с обратной лопатой, показали, что формулы по определению силы резания, полученные при копании по прямолинейной траектории, приемлемы и для расчета копания по траектории большой кривизны, но с учетом изменения толщины грунтовой стружки.
Дальнейшему изучению вопроса взаимодействия рабочего органа гидравлической обратной лопаты при копании грунта поворотом ковша посвящена работа проф. В.Я. Крикуна [29]. Как и в работах [39, 41], В.Я. Крикун рассмотрел процесс вырезания из массива с плоской исходной (дневной) поверхностью сегментовидного грунтового тела (рис. 1.5), где двум положениям режущей кромки, симметричным относительно биссекторной оси угла поворота ковша с одинаковыми значениями толщины стружки, соответствуют различные значения силы резания, пропорциональные длинам поверхностей сдвига отделяемых от массива грунтовых элементов. Автор установил, что длины поверхностей сдвига являются функциями углов наклона этих поверхностей к траектории движения режущей кромки, которые в свою очередь изменяются на половину угла а наклона траектории движения режущей кромки землеройного инструмента к исходной поверхности. Таким образом, при возрастающей толщине стружки (а > 0) угол (3 увеличивается, а при убывающей толщине (а < 0) -уменьшается. Влиянием поправки к углу (3 (А(3 = а/2) объясняется факт соответствующего приращения сопротивления грунта сдвигу, которое рекомендуется учитывать поправочным коэффициентом и к применяемым в расчетной практике формулам.