Совершенствование технологического процесса взаимодействия рабочих органов землеройных машин с грунтом

• Автор: Данилевич, Денис Владимирович
• Шифр специальности: 05.05.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Орел
• Количество страниц: 154 с. : ил.

Глава 1. Особенности математического моделирования сопротивления грунтов резанию рабочими органами землеройных машин

1.1 Особенности процесса резания грунтов

1.2 Методы определения сопротивлений грунта резанию

и копанию

1.3 Влияние скорости резания грунтов на возникающие

сопротивления

1.4 Методы математического моделирования напряженнодеформированного состояния среды

Выводы. Цель и задачи исследования

Глава 2. Определение сопротивления грунта резанию рабочими

органами отвального типа

2.1 Физическая картина процесса резания грунтов

2.2 Математическая модель определения сопротивления грунта
резанию
2.3 Моделирование упруго-пластического состояния
разрабатываемого грунта путем уточнения формы поверхностей скольжения
2.4 Аналитическое определение разрывов сплошной среды и
обоснование принятого критерия текучести
Выводы
Глава 3. Экспериментальные исследования процесса резания грунтов рабочими органами отвального типа
3.1 Методика, оборудование и материалы экспериментальных
исследований
3.2 Экспериментальные исследования процесса резания
грунтов с применением системы ЬаЬУ1Е¥
3.3 Оценка влияния факторов процесса резания грунтов
на форму поверхности скольжения
3.3.1 Влияние угла резания на форму поверхностей скольжения
3.3.2 Влияние призмы волочения на форму поверхностей скольжения
3.3.3 Влияние скорости резания на форму поверхностей скольжения
3.4 Адекватность результатов аналитического исследования
Выводы
Глава 4 Методика расчета сопротивления грунта резанию
рабочими органами отвального типа
4.1 Аппроксимация кривых скольжения
4.2 Методика расчета сопротивления грунта резанию с учетом функций кривых скольжения
4.3 Практические рекомендации
4.4 Экономическая эффективность рекомендаций уточненной методики расчета сопротивления грунта резанию
Выводы
Основные выводы и предложения
Список использованных источников
Приложение 1. Акты внедрения результатов исследования
Приложение 2. Значения аналитических коэффициентов
Приложение 3. Программа по расчету аналитических коэффициентов 137 Приложение 4 Методика расчета уточнённой нормы расхода топлива 140 Приложение 5 Графическое представление результатов моделирования
процесса резания грунта МКЭ
Актуальность темы.
Эффективность использования строительно-дорожных машин для земляных работ зависит от полноты реализации их эксплуатационных свойств в производственных условиях, что оценивается комплексом показателей. Задача повышения эффективности машин решается путем совершенствования методов их рационального использования по мощности и времени. Первое направление предусматривает определение, изучение и оптимизацию показателей эксплуатационных свойств отдельных машин для земляных работ, в том числе тягово-скоростных свойств, использования рабочего оборудования. Второе - разработку и совершенствование рациональных параметров рабочих органов, режимов работы землеройных машин, а также теоретических основ механизма взаимодействия с рабочими средами.
В настоящее время, разработка новой, техники, применяемой в дорожном строительстве, базируется на типовых методиках расчета основных конструктивных и эксплуатационных параметров, что часто приводит к появлению заведомо неконкурентоспособных машин.
При решении задачи повышения эффективности дорожных машин, в настоящее время, возникло противоречие между традиционными методами расчета параметров рабочих органов и современными методами, базирующимися на машинно-численных методах.
Интенсивное развитие компьютерных и электронных технологий позволяет использовать прогнозирующее математическое моделирование при выборе рациональных параметров конструкций рабочих органов с учетом особенностей и характера процесса резания, режимов работы машины, а так же различных случайных факторов. При этом, сами методики расчета должны быть реализованы в виде конечных программных продуктов, предлагаемых производителям дорожной и горной техники.

43 г ты44‘зс T“45‘ir л51^х 1 “52“>- 't'‘353<7z +а54Гзг + Я55Глг '
Г- = <яЛ1с, + а„сг„ + аьъсг. + аыт„. + а«гг. +
(2.36)
где <я,у - упругие постоянные, которые выражаются через показатели свойств среды.
Система 15 уравнений (2.31); (2.32) или (2.34); (2.35) или (2.36) с частными производными относительно 15 неизвестных функций и, V, со, ах, С* у' О2, ТХ}Туг, Тх2, £х, £у, £2, уху, Ууг> Ухг является системой основных уравнений теории упругости. Выведена система уравнений, содержащих только перемещения, так и уравнения, содержащие только напряжения.
Граничные условия задаются в виде компонентов сил, приложенных
на поверхности тела, т.е. в виде зависимостей между поверхностями и
внутренними силами. Они, как известно, имеют вид:
Рх = ах соз(х, п)+ тху соз(у, п)+ тх; соз(г, п);
ру = тху соб(х, п)+ ау соз(у, и)+ ту_ соэ^, п); (2.37)
р. = тх. соб(х, п)+ г_т соз(у, п)+о: соб(2, п),
где рх, Ру, pz - проекции на оси х, у, z внешней силы, приходящейся на
V единицу площади поверхности тела;
cos(x, п), cos(y, п), cos(z, п) - направляющие косинусы углов между нормалью п к поверхности тела и осями х, у, Z в точке приложения силы; причем cos2(x, п)+ cos2(у, п)+ cos2(z, п)=1.
Метод конечных элементов использует принцип Лагранжа, который заключается в том, что если упругое тело, находящееся в равновесии под действием внешних сил, то возможное перемещение его материальных точек соответствует стационарному (минимальному) значению потенциальной ilf. энергии системы, определяющемуся минимум полной потенциальной
энергии системы (деформируемого тела и приложенных к нему сил) среди возможных перемещений заданной формы.