Определение зависимости усилия резания грунта от глубины резания

Цель работы: изучить процесс резания грунта элементарным профилем; определить зависимость усилия резания от глубины резания и угла заострения профиля.

Общие сведения о резании грунтов

Резание представляет собой сложный физический процесс, характер протекания которого зависит от способа разработки, геометрии рабочего органа, свойств и состояния грунта. Не­смотря на многочисленные исследования, посвященные изучению процесса резания грунтов, до настоящего времени не дано ис­черпывающего объяснения его физической природы и не получе­ны теоретические зависимости, достаточно универсальные и с достаточной полнотой отражающие влияние различных факторов на сопротивление резанию.

Приоритет по созданию основ теории резания грунтов при­надлежит советским ученым В.П. Горячкину, А.Д. Далину, Н.Г. Домбровскому, А.Н. Зеленину, D.A. Ветрову, К.А. Артемьеву, И.А. Недорезову, Д.И. Федорову и др. Среди существующих трактовок процесса резания наиболь­шее практическое распространение получила теория Горячкина - Домбровского, согласно которой сопротивление резанию пропорционально площади поперечного сечения разрабатываемого слоя грунта.

Формула усилий копания Р _к = K' F, предложенная Н.Г. Домбровским, и коэффициент удельного сопротивления резанию К', значительно точнее формулы, выведенной В. П. Горячкиным. Однако ее нельзя признать физически правильной, поскольку она не отражает изменения сопротивлений резанию в зависимости от геометрии рабочего органа, формы стружки и от условий резания.

В данной лабораторной работе рассматривается резание грунтов элементарными профилями и изучаются закономерности изменения усилий резания от глубины резания h для элементарных профилей.

В целом работа позволяет студентам наглядно проследить и запомнить основные закономерности процес­са чистого резания для элементарных профилей. Без углубленного знания этих процессов невозможно понять основы расчета рабочих органов, составляющих основу всех типов рыхлителей, ковшей экскаваторов, скреперов и погрузчиков.

Ввиду того, что сопротивление резанию в ряде случаев затруднительно отделить от других сопротивлений, возникающих на рабочем органе при разработке грунта (например, трение грунта о боковые стенки и днище ковша), показанная выше зависимость иногда используется для суммарного определения всех указанных сопротивлений. В этих случаях коэффициент К' носит название удельного сопротивления копанию.

Основными физико-механическими показателями, определяющими свойства грунтов в отношении сопротивления их резанию, являются внутреннее и внешнее трение, а также сцепление час­тиц грунта, зависящее, главным образом, от гранулометрического состава, объемного веса скелета, влажности и особен­ностей структуры грунта. Влияние гранулометрического состава на сопротивление резанию объясняется различной ролью песчаных и глинистых частиц в грунте, а сопротивление резанию возрастает с увеличением содержания глинистых частиц.

Рассматривая влияние геометрии режущего органа на сопротивление резанию, следует выделить две характерные разновидности процесса: резание

разрезающим ножом – боковые стенки ковшей землеройных машин (рис.8); резание горизонтальным или наклонным ножом (рис.9).

Рис. 8. Резание элементарными профилями (по А.II. Зеленину)

Рис. 9. Резание горизонтальным профилем: а – лобовое;