Курилов Е.В. - к.т.н., Ярославский государственный технический университет.
Определение сопротивлений копанию отвалом бульдозера производят аналитическим и экспериментально-аналитическим методами, последний из которых нашёл наибольшее применение в практике инженерных расчётов. Он основан на определении общего сопротивления как суммы независимых слагаемых, характеризующих процесс копания. В соответствии с этим, касательная составляющая сопротивления копанию на конечной стадии процесса определится из выражения
 ,
где Рр - сопротивление резанию;
Рс - сопротивление перемещению грунтовой стружки по отвальной поверхности под призмой волочения;
Рп - сопротивление перемещению призмы волочения.
Силу Рр, как правило, определяют с использованием экспериментальных данных по формулам Н.Г. Домбровского и А.Н. Зеленина.
Силы Рс и Рп определяют аналитически предполагая, что стружка грунта, двигаясь вверх по отвалу, взаимодействует как с его поверхностью, так и с грунтом в призме волочения, которая, в свою очередь, перемещается как монолитное тело по грунту, что приводит к несоответствию с экспериментальными данными. Это объясняется тем, что они учитывают силы трения, возникающие при взаимодействии срезанной стружки с грунтом находящимся в объёме призмы волочения, что сомнительно, так как они являются внутренними в подсистеме "призма волочения - отвал".
Поэтому сопротивление копанию целесообразно определять из выражения
 ,
где Рсп - сопротивление перемещению по отвальной и грунтовой поверхностям
Величину Рсп определим используя основные положения теории предельного равновесия сыпучей среды В.В. Соколовского, в соответствие с которой грунт в объёме призмы волочения рассматривается как сыпучая среда без сцепления, а подвижная часть призмы заключена между отвальной поверхностью и плоскостью сдвига со стороны разрабатываемого массива грунта, которая наклонена к горизонту под постоянным углом сдвига .
 ,
где fсп - коэффициент сопротивления перемещению призмы волочения по грунтовой и отвальной поверхностям;
Vп - объём призмы волочения;
δр - объёмная масса разрыхлённого грунта;
g - ускорение свободного падения.
 ,
где ;
φ0 - угол естественного откоса грунта;
H0 - высота отвала без козырька;
h - толщина срезаемой стружки грунта;
φ1, φ2 - углы внешнего и внутреннего трения грунта;
ϒ - угол резания ножом отвала.
Для проверки этой зависимости использовались экспериментальные данные А.А. Яркина для неповоротного отвала бульдозера. (φ0= 45°, B0= 2 м, H0= 0,8 м), приведённые в работе Зеленина А.Н, Баловнева В.И., Керова И.П.
Результаты расчёта указывают на хорошую сходимость расчётных и экспериментальных значений сопротивлений копанию. В среднем, отклонение составляет 1,7…2,1%, что даёт основание утверждать о повышении точности расчёта предложенным методом.
Проведённые исследования позволили выявить особенности процесса копания грунта неповоротным отвалом бульдозера и предложить более точный метод расчёта сопротивлений, базирующийся на использовании основных положений традиционных теорий резания и копания грунтов. Это позволит в более полной мере использовать результаты ранее проведённых исследований в области землеройной техники для решения вопросов проектирования и выбора параметров отвальных рабочих органов землеройных машин.
|
