Физическое объяснение наблюдаемого явления заключается в том, что при внедрении ковша в грунт реактивное усилие, действующее на гидроцилиндр поворота ковша, деформирует рабочее оборудование и экскаватор в целом. При этом преодолеваются силы тяжести, уменьшаются зазоры в шарнирах и поворотном круге, смещаются штоки запертых цилиндров рукояти и стрелы, деформируются гибкие шланги, а также грунт под гусеницами или выносными опорами.
Поэтому в начале поворота ковша в грунте ось поворота смещается вверх, деформируя экскаватор (подобно сжатию пружины). Горизонтальное смещение на участке 2–3 объясняется сдвигом опор экскаватора по грунту с преодолением сопротивления перемещению.
Эта деформация необратима. В конце поворота происходит обратный процесс: энергия, аккумулируемая в деформированных элементах, высвобождается и ось поворота ковша опускается.
Экспериментальные и теоретические исследования взаимодействия ковша экскаватора с грунтом [34] показали, что наименьшей энергоемкостью набора грунта в ковш обладают ковши, продольный профиль днища которых наиболее удален от центра поворота ковша, т.е. наиболее приближен к поверхности забоя. В этой связи определение рациональной продольной формы ковша экскаватора - необходимая задача проектирования нового рабочего оборудования экскаваторов для типовых и специальных условий их эксплуатации.
Смещение центра поворота ковша обусловливается податливостью конструкции крепления ковша и значением нагрузки, воспринимаемой ковшом при копании. Податливость конструкции - следствие упругих, псевдоупругих и “релаксирующих” деформаций элементов несущей конструкции экскаватора при восприятии рабочих нагрузок копания грунта.
Упругие деформации несущей конструкции экскаватора в заданном направлении определяются также размерами элементов металлоконструкции экскаватора, характеристиками упругости гидросистемы и положением рабочего оборудования.
Псевдоупругие деформации - следствие наличия люфтов в кинематических парах проушин крепления гидроцилиндров, узлов совместного крепления ковша, рукояти, стрелы, поворотной платформы, опорно-ходовой рамы и опорных устройств. Особенность этих деформаций - ступенчатое смещение центра поворота ковша по мере достижения определенных значений нагрузки на рабочем органе и возврат в исходное положение при уменьшении их.
“Релаксирующие” деформации определяются состоянием силового оборудования экскаватора (гидроцилиндров рукояти, стрелы, выносных опор), износ элементов которых вызывает перетечку рабочей жидкости из полости высокого давления в полость низкого, вызывая необратимые смещения центра поворота ковша. “Релаксирующие” деформации зависят от величины и времени действия нагрузки, степени износа уплотнителей гидросистемы.
На рис. 2.2.42 представлен график зависимости вертикального  в и горизонтального  г смещений центра поворота ковша при восприятии нагрузки в вертикальном от силы Рв (или горизонтальном от силы Рг ) направлении вдоль оси У (X) согласно расчетной схеме рис. 2.2.43. Смещение центра поворота ковша является следствием упругих и псевдоупругих деформаций элементов конструкции экскаватора и его рабочего оборудования.
Рис.2.2.42. Зависимости вертикального в (горизонтального г) смещения центра поворота ковша экскаватора при восприятии нагрузки от силы Рв в вертикальном (Рг горизонтальном) направлении
|
