Теоритические основы взаимодействия рабочего органа автогрейдера с грунтом

По теории, разработанной проф. Ю.А. Ветровым [2,4], усилие ре­зания грунта плоским ножом складывается из трех составляющих:

^Рр = ^Рсв + ^Р бок + ^Р бок.ср

соответственно разрушению грунта в трех основных зонах (рис. 2). Си­лы для преодоления лобовых сопротивлений ножу Р_св пропорциональ­ны площади лобовой поверхности ножа и ширине резания b и зависят от угла резания и прочности грунта. Силы разрушения грунта в боковых расширениях Р_бок пропорциональны площади этих боковых расширений и зависят от прочности грунта. Силы бокового среза грунта Р_бокср про­порциональны глубине резания и прочности грунта. Данная теория по­казывает наиболее близкие к практическим значениям результаты вы­числений для случая разрушения плоскими ножами прочных и мерзлых грунтов при относительно небольшой ширине резания b и значительной глубине h разрушения грунта. При расчетах необходимо отдельно учи­тывать сопротивление от износа режущей кромки, усилие перемещения призмы волочения и т.п.

Рис. 2. Схема копания грунта по Ю.А. Ветрову (вид спереди на отвал):

Р_св - зона лобового разрушения грунта; Р_бок - зона боковых разрушений; Р_бок.ср. - зона бокового среза грунта

Проф. В.И. Баловневым [1,3] предложена теория копания грунта, основанная на положениях статики сыпучей среды, обладающей сцеп лением. Усилие копания грунта отвалом бульдозера в общем виде оп­ределяется по формуле: Р_к = Р1 + Р₂ + Рз,

где Р₁ - суммарное сопротивление вырезанию грунта из массива и пе­ремещению вырезанной стружки грунта вверх по отвалу; Р₂ - сопротив­ление перемещению призмы волочения перед отвалом, зависящее от объема призмы; Р₃ - сопротивление, возникающее вследствие затупле­ния режущей кромки отвала.

Грунт вырезается плоским ножом из массива (рис.3) в виде струж­ки, которая изгибается и перемещается вверх по отвалу, проходя через призму волочения по пути наименьшего сопротивления. Пассивное давление со стороны призмы волочения определяет действие на стружку грунта нормальных сил Л N, распределенных по поверхностям трения, и, в свою очередь, характеризует силы трения Т₁ и Т₂. Суммар­ное действие сил трения Т1 и Т2 и собственного веса стружки грунта ха­рактеризует сопротивление Т движению стружки вверх. Одновременно сопротивление Т действует сверху в виде распределенного давления Р на отделяемый плоским ножом от массива элемент грунта, который стремится сдвинуться вперед и вверх под углом сдвига *F, чтобы по­полнить собой вырезанную стружку грунта. Таким образом, сила пере­мещения грунта вверх по отвалу одновременно оказывает влияние на силу резания (отделения грунта от массива).

Данная теория показывает хорошую сходимость с практическими результатами для процессов копания связных и несвязных грунтов от­носительно небольшой прочности отвальными рабочими органами бульдозеров и автогрейдеров, а также используется для расчетов уси­лий копания грунта ковшовыми рабочими органами скреперов, погруз­чиков и т.п. Отдельные составляющие формулы В. И. Баловнева описы­ваются достаточно сложными аналитическими зависимостями.

Рис. 3. Схема копания грунта по В.И. Баловневу: Р_т - тяговое усилие трактора;

R_o - радиус кривизны отвала; Э_пр - вес призмы волочения; а - угол резания; у - угол сдвига грунта; ф - угол естественного откоса грунта

Эмпирическую формулу для определения усилия копания грунта отвалом бульдозера, основанную на результатах анализа эксперимен­тальных данных, предложил проф. А.Н. Зеленин [1].

На рис. 4 представлена расчетная схема процесса взаимодейст­вия отвала бульдозера с грунтом в конце набора призмы волочения при установившемся режиме копания по А.Н. Зеленину.

Ю.в. разумов, О.Ю. Улитич. «Экспериментальное и теоретическое определение сопротивления копанию грунта и мощности привода бульдозера». Москва 2007, Методические указания.

Дата добавления: 2015-08-20