Копание грунта ковшом землеройной машины

Цель работы: изучение методики определения сопротивлений, возникающих при копании; постановка эксперимента и анализ работы ковшей различной конструкции.

Общие сведения о копании грунта ковшами

Непрерывное повышение объектов разработки грунтов ставит перед исследователями и конструкторами задачу дальнейшего совершенствова­ния органов землеройных машин, поиск таких конструкций, которые бы обеспечили значительное снижение энергоемкости рабочего процесса и повышение производительности труда. К числу важнейших направлений поиска относится создание наиболее рациональных конструкций ковшей таких землеройных машин, как экскаваторы, скреперы, погрузчики.

В настоящее время в нашей стране и за рубежом разработано и создается большое количество вариантов ковшей для землеройных машин и этот поток непрерывно продолжается. Следует обратить внимание на тот факт, что развитие ковшей идет от простых коробчатых конструкций к созданию рабочих органов активного и полуактивного действия.

Копание грунта ковшом представляет собой сложный процесс, включающий элементы резания и заполнения ковша грунтом, перемещение части грунта (призмы) перед ковшом. По этой причине общее сопротивление, возникающее при копании, зависит от многих факторов, а именно: физико-механических свойств грунта, режимов работы, конструкции самого ковша и его режущей части.

Сложность определения усилия копания для обычного призматического ковша землеройной машины можно проиллюстрировать следующими формулами А.Н. Зеленина, отражающие зависимость этой вели­чины от параметров рабочего процесса:

ковши без зубьев

tg;

ковши с зубьями

tg;

ковш скрепера

tg,

где С – число ударов плотномера;

h – толщина стружки, см;

l – ширина стружки, см;

S – толщина стенки ковша, см;

δ – угол резания, град.;

Z – количество зубьев;

ξ – коэффициент, учитывающий увеличение от h;

F = l h – площадь поперечного сечения стружки, см²;

К_сж – коэффициент удельного сопротивления продольному сжатию, Н/см²;

g – ускорение силы тяжести, м/с²;

q – объем призмы волочения, м³;

γ _г – объемная масса грунта, кг/м³;

tg – коэффициент внешнего трения грунта;

Р_п – усилие необходимое для пермещения рабочего органа, Н;

Н – высота наполнения ковша, м;

λ – длина стружки в конце заполнения, м.

В общем виде суммарное усилие копания грунта ковшом может быть определено по формуле

,

где усилие резания грунта;

усилие, затрачиваемое на преодоление сопротивления перемещению грунта внутри ковша;

усилие перемещения призмы волочения;

силие на перемещение корпуса ковша.

Вышеприведенные формулы отражают физический процесс, происходящий в конце заполнения ковша грунтом.

Характерные процессы, происходящие в различные периоды заполнения ковша, изображены на рис.14.

Рис.14. Характерные процессы заполнения ковшей