Обоснование рациональной формы поперечного профиля неповоротного отвала бульдозера

• Автор: Болдовская, Татьяна Ерофеевна
• Шифр специальности: 05.05.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 159 с.

1. ОБЗОР ИССЛЕДОВАНИЙ. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1 Обзор теорий копания грунта
1.2 Анализ развития отвальных рабочих органов землеройно-транспортных машин
1.3 Обзор работ, посвящённых исследованию формы поперечного профиля рабочих органов отвального типа
1.4 Выводы. Цель и задачи исследования
2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОПЕРЕЧНОГО ПРОФИЛЯ ОТВАЛА БУЛЬДОЗЕРА
2.1 Обоснование математической модели процесса копания грунта
2.2 Определение методами вариационного исчисления рациональной формы поперечного профиля рабочего органа отвального типа
2.2.1 Отыскание рациональной формы ножа при заглублении в грунт
2.2.2 Отыскание рациональной формы поперечного профиля отвала при перемещении грунтовой массы
2.3 Влияние угла внутреннего трения грунта на форму поперечного профиля неповоротного отвала бульдозера
2.4 Влияние формы поперечного профиля отвала на удельную энергоёмкость процесса перемещения призмы грунта'. •
2.5 Определение горизонтальной составляющей сопротивления перемещению призмы волочения для различных типов грунта
2.6 Влияние агрегатной скорости машины на сопротивление перемещению призмы грунта
2.7 Теоретические исследования рациональной формы поперечного профиля неповоротного отвала бульдозера
2.8 Влияние основных параметров отвала на удельную энергоёмкость процесса перемещения призмы грунта
2.9 Результаты теоретических исследований. Выводы
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА КОПАНИЯ ГРУНТА ОТВАЛЬНЫМИ РАБОЧИМИ ОРГАНАМИ
3.1 Методика проведения лабораторных исследований
3.2 Определение необходимого числа измерений
3.3 Методика обработки данных эксперимента..'
3.4 Результаты экспериментальных исследований
3.4.1 Результаты лабораторных исследований
3.4.2 Нахождение точки приложения результирующих сил на отвале
3.5 Выводы
4. ПРОВЕРКА АДЕКВАТНОСТИ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ
5. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ. ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ
П.1 Осциллограммы процесса копания грунта отвалами бульдозера
П.2 Тарировочные графики тензометрических звеньев
П.З Расчёт экономической эффективности
П.4 Документы по апробации работы и реализации её результатов

Увеличение объёмов строительства предполагает расширение сферы работ, связанных с перемещением значительных масс грунта. Землеройные машины, оснащенные отвальными рабочими органами, как наиболее универсальные, применяются для всех видов строительства. Это обусловлено простотой конструкции и технического обслуживания, мобильностью и относительно низкой стоимостью. Машины с отвальными рабочими органами используются при возведении насыпей, планировании и профилировании площадок и откосов, для устройства траншей, котлованов, каналов, отчистки дорог от снега и т.д.
В последние годы значительное внимание стало уделяться повышению производительности землеройных машин, оснащенных отвальными рабочими органами, без существенного изменения конструкции и небольших материальных затратах. Это обусловлено новыми требованиями к качеству выполняемых работ, универсальностью, надёжностью, расширением технологических возможностей бульдозеров.
Основой создания эффективных и экономичных (энергоэффективных) землеройных машин является решение вопроса снижения удельной энергоёмкости процесса копания грунта. Удельная энергоёмкость - это затраты энергии на разработку единицы объёма грунта. В этом случае особый интерес представляют вопросы совершенствования рабочего оборудования, выбора рациональных параметров отвальных рабочих органов, то есть таких геометрических параметров неповоротного отвала бульдозера, при которых достигается наименьшая удельная энергоёмкость процесса копания грунта. Повышение энергоэффективности рабочих процессов бульдозеров путём совершенствования геометрических параметров поперечного профиля отвала является актуальной научно-технической задачей.
В диссертационной работе рассматривается вопрос влияния геометрических параметров отвальных рабочих органов на удельную энергоёмкость про2.3 Влияние угла внутреннего трения грунта на форму поперечного профиля неповоротного отвала бульдозера
Рассмотрим влияние угла внутреннего трения на форму поперечного профиля неповоротного отвала бульдозера, представляющего собой логарифмическую спираль. Уравнение логарифмической спирали в полярной системе координат имеет вид
г = г0е (2.57)
где г0 - величина начального радиуса логарифмических спиралей; к - коэффициент внутреннего трения грунта; 0 < ср < (р^, (рк - угол, задающий верхнюю точку поперечного профиля отвальной поверхности.
Значения г0 и (рк будем вычислять по формулам, приведённым в работе /29
кЩ8 + 1 г-г,ч
<Рк=агс!ё ; "" (2.58)
gS-k
где 5 - угол опрокидывания.
го = я (259)
е ътсрк
здесь / - длина ножа; Нот — высота отвала; а — угол резания.
к = <&р, (2.60)
где р - угол внутреннего трения грунта.
Выведем уравнения рациональных поперечных профилей неповоротных отвалов бульдозера для различных типов грунта: песчаного, суглинистого и глины.
Для песчаного грунта угол внутреннего трения /? = 29°, для суглинка
Р = 25°, для глины р = 23°, тогда кпеска = 0,55, ксуглита = 0,47, кгяинь1 = 0,42.
Для расчёта г0 и (рк положим, что угол опрокидывания отвала 8 = 75°, высота