Выбор и обоснование конструктивных параметров режущих рабочих органов траншейного цепного экскаватора

• Автор: Летопольский, Антон Борисович
• Шифр специальности: 05.05.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 160 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1 Анализ скребков и резцов экскаваторов непрерывного действия, обзор выпускаемых моделей траншейных цепных экскаваторов
1.1.1 Обзор российских патентов
1.1.2 Обзор зарубежных патентов
1.2 Обзор исследований взаимодействия рабочих органов
траншейных цепных экскаваторов с грунтом
1.3 Выводы. Цели и задачи исследования
ГЛАВА 2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА КОПАНИЯ ГРУНТА СКРЕБКОМ ТРАНШЕЙНОГО ЦЕПНОГО ЭКСКАВАТОРА
2.1 Обоснование конструкции скребка
2.2 Выбор методики теоретического исследования процесса копания грунта скребком со ступенчатой режущей кромкой
2.3 Определение силы сопротивления копанию грунта скребком со ступенчатой режущей кромкой
2.4 Влияние ширины выступающей средней части скребка на силу сопротивления копанию грунта
2.5 Определение рационального значения ширины и вылета выступающей части скребка
Выводы
ГЛАВА 3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
3.1 Цели и задачи исследования
3.2 Методика проведения экспериментальных исследований
3.3 Описание лабораторной установки

3.4 Определение числа повторных опытов
3.5 Обработка экспериментальных данных
3.6 Результаты экспериментальных исследований
3.6.1 Влияние формы режущей кромки скребка на силу сопротивления копанию
3.6.2 Влияние толщины стружки на силу сопротивления
копанию грунта
3.6.3 Влияние угла резания на силу сопротивления копанию грунта
3.6.4 Влияние на силу сопротивления копанию грунта
схемы резания
3.7 Проверка точности математической модели
Выводы
ГЛАВА 4 МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНСТРУКТИВНЫХ
ПАРАМЕТРОВ СКРЕБКОВ ТРАНШЕЙНОГО ЦЕПНОГО ЭКСКАВАТОРА
4.1 Определение конструктивных параметров скребков
4.2 Определение удельной энергоемкости процесса копания грунта
4.3 Определение производительности траншейного цепного экскаватора
со скребковым рабочим органом
Выводы
Основные результаты исследования и выводы
Список литературы
ПРИЛОЖЕНИЯ
П. А Расчет экономической эффективности
П.Б Патенты
П.В Документы по реализации результатов работы

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. Возрастающий объем земляных работ, связанный с планами развития как отдельных субъектов Российской Федерации, так и страны в целом, требует применения новых более эффективных и производительных машин. Большой объем работ приходится на строительство трубопроводов для водоснабжения и газификации инфраструктуры. В связи с этим встает вопрос о создании новых и модернизации имеющихся образцов землеройной техники, особенно траншейных цепных экскаваторов'(ЭТЦ).
Для механизации земляных работ на строительстве линейных подземных коммуникаций (газо -, нефте - и продуктопроводов, трубопроводов канализации, водоводов, кабельных линий связи и электроснабжения), как в городских, так и в полевых условиях применяются траншейные цепные экскаваторы.
Данный вид техники обеспечивает ряд преимуществ: позволяет
механизировать наиболее трудоемкие процессы при землеройных работах, обеспечивает возможность разрабатывать траншеи различной глубины и ширины с ровными стенками, снижает вероятность провала грунта в траншею, позволяет работать с грунтами I-III категорий.
Кроме того, по сравнению с одноковшовым экскаватором, траншейный экскаватор разрабатывает меньшее количество грунта при одинаковой длине траншеи. Таким образом, применение ЭТЦ позволяет значительно сократить объем работ.
Сегодня основными производителями данных машин в России являются «Дмитровский экскаваторный завод», «Копейский завод горного оборудования», «Мехнеевский ремонтно-механический завод» и ряд других производителей. За рубежом наиболее широкое распространение получили траншейные цепные экскаваторы фирм «DAVIS», «Vermeer», «Ditch Witch» [54, 87] и ряд других компаний специализирующихся на выпуске строительной техники.
Возрастающие темпы роста жилищного строительства в нашей стране и
улучшение коммунального и бытового обслуживания населения требуют
серьезного внимания к механизации траншейных работ. В настоящее время

использовать режущие элементы с рифленой поверхностью ножа. Такое техническое решение позволило снизить силу сопротивления резанию за счет уменьшения площади контакта грунта с резцом.
Слепченко В.А. [94], Школьный А.Н. [114] акцентируют внимание на том, что резцы цепного исполнительного органа при взаимодействии с разрушаемой средой находятся в различных условиях блокированости и испытывают разную нагрузку, которая зависит от количества линий резания и технологических параметров (скорости резания и подачи).
Для определения средней силы резания мерзлых грунтов острым, резцом предложена формула [114]
Р,о =РуйК10 + 0’55Ь)каМ:кэкфку, (1.16)
где Руй - удельная сила резания, МПа; hub- глубина резания и ширина резца, мм; ка =1 —(90-а)/150- коэффициент влияния угла резания; /л,- коэффициент
влияния блокированости резания, /л,= 0,5 1; кэ- коэффициент энергоемкости,
служащий для вычисления силы резания, по среднемаксимальному значению, соответствующее среднему в момент отделения стружки; кф - коэффициент формы передней поверхности резца, кф=1—1,1; kv- коэффициент влияния скорости резания.
В результате проведенных исследований проанализированы существующие схемы расстановки резцов и выявлены наиболее рациональные, обеспечивающие большую производительность траншеекопателя при одинаковой мощности двигателя базовой машины.
В работах А.Н. Стрельникова, В.Г. Зедгенизова, Р.Ю. Сухарева [108]
А.Н. Школьного взаимодействие рабочего органа ЭТЦ с грунтом представлено в виде математической модели. Системы уравнений учитывают прочность грунта и, связанные с ней характеристики, геометрические параметры рабочего органа и угол его установки, а силовое взаимодействие процесса описывается системой уравнений, которые учитывают основные положения теории резания грунтов.