Определение рациональных режимов работы цепных траншейных экскаваторов со скребковым рабочим органом

• Автор: Стрельников, Александр Николаевич
• Шифр специальности: 05.05.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 107 с. : ил

ВВЕДЕНИЕ
1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1 Существующие модели взаимодействия рабочих органов цепных траншейных экскаваторов с грунтом
1.2 Обзор исследований по рациональным режимам работы машин с активным рабочим органом
1.3 Промышленное освоение цепных траншейных экскаваторов со скребковым рабочим органом
Выводы по главе. Цель и задачи исследований
2. МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА ЦЕПНОГО ТРАНШЕЙНОГО ЭКСКАВАТОРА
2.1 Системный анализ
2.2 Математическая модель подсистемы «грунт - рабочее оборудование»
2.3 Физическая модель подсистемы «грунт - рабочее оборудование»
2.4 Описание лабораторной установки и методика проведения эксперимента
2.5 Математическая модель цепного траншейного экскаватора Выводы по главе
3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЦИОНАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ЦЕПНЫХ ТРАНШЕЙНЫХ ЭКСКАВАТОРОВ
3.1 Результаты исследований подсистемы «грунт - рабочее оборудование»
3.2 Результаты исследований цепного траншейного экскаватора
3.2.1 Зависимость основных параметров рабочего процесса от
управляющих воздействий оператора
3.2.2 Влияние коэффициента распределения мощности на производительность экскаватора и энергоемкость процесса

3.2.3 Определение оптимальных параметров рабочего процесса в зависимости от мощности двигателя, тягового класса базовой машины и прочностных
свойств разрабатываемых грунтов
Выводы по главе
4. ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ЦЕПНЫХ ТРАНШЕЙНЫХ ЭКСКАВАТОРОВ, СПОСОБНЫХ АДАПТИРОВАТЬСЯ К ИЗМЕНЯЮЩИМСЯ ГРУНТОВЫМ УСЛОВИЯМ
4.1 Технико-экономическая эффективность использования экскаваторов с оптимальным коэффициентом распределения мощности
4.2 Методика расчета цепных траншейных экскаваторов, способных адаптироваться к изменяющимся грунтовым условиям
5. ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ И НАПРАВЛЕНИЯ ДАЛЬНЕЙШИХ ИССЛЕДОВАНИЙ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
В нашей стране ежегодно выполняются огромные объемы строительных работ по сооружению подземных коммуникаций. В области мелиорации это строительство каналов и устройство дренажных систем, в энергетическом строительстве - сооружение магистральных газо- и нефтепроводов, промышленном и гражданском - прокладка кабельных линий связи, электроснабжения, водопровода и др. коммуникаций.
Сооружение подземных коммуникаций связано, в первую очередь, с отрывкой траншей различного профиля и протяженности. В настоящее время указанные работы ведутся при помощи траншейных экскаваторов, которые по сравнению с одноковшовыми имеют более высокую производительность и качество отрываемой траншеи. Кроме того, траншейные экскаваторы просты в управлении, легко поддаются автоматизации и менее опасны в природоохранном отношении.
Характерной особенностью траншейных экскаваторов является разветвление силового потока, при котором часть мощности двигателя базовой машины передается рабочему органу, минуя движитель. Наряду с другими факторами указанное разветвление существенным образом влияет на производительность экскаватора. Для траншейных экскаваторов мощность на рабочем органе характеризует величину снижения его тягового сопротивления, а мощность на движителе определяет скорость поступательного перемещения экскаватора. В виду того, что мощность экскаватора ограничена, возникает необходимость ее рационального распределения в зависимости от параметров траншеи, мощности двигателя и тягового класса базовой машины.
Кроме того, траншейные экскаваторы работают в широком диапазоне изменения грунтовых условий. Очевидно, что с изменением прочности разрабатываемых грунтов должно изменятся и распределение мощности между приводом рабочего органа и движителя. Таким образом, встает вопрос о создании траншейного экскаватора, способного адаптироваться к изменяющимся грунтовым условиям.

и, следовательно, на возможность проведения исследований масштабной модели рабочего органа цепного траншейного экскаватора в естественной среде - грунте оригинала. В этом случае масштабы параметров, определяющие свойства грунта, равны:
кс = 1; кца = 1; Ц=1 (2.9)
При формировании модели необходимо соблюдать ограничения:
кт= 1; круд = 1; ку = ^ (2-Ю)
Рассмотренные ограничения определяют требования к силовым и скоростным параметрам модели. Давление резца на грунт в модели равно давлению резца на грунт в оригинале:
Р = р
^удм. гудн
Скорость движения модели обратно пропорциональна линейному масштабу:
Уы=~- (2.12)
Масштаб усилия соответствует квадрату линейного масштаба:
кр = ктк!
На основе зависимости
Р = т12. (2.14)
поскольку кт =
кр = к2. (2.15)
Следовательно, максимальное усилие, возникающее в модели, можно определить по формуле:
РМ=ГГ (2-16)

где Рц- максимальное усилие, ожидаемое для оригинала, Н.
Мощность, необходимая для реализации процесса в модели, определяется следующим образом:
И = РУ (2.17)
Масштаб мощности:
км = крку