Внимание! Если вы сомневаетесь в своих силах и вам нужна помощь с работой, то рекомендуем обратиться к профессионалам. Узнайте стоимость и сроки - это бесплатно!

На процесс взаимодействия рабочего органа землеройной маши­ны с грунтом существенное влияние оказывают физико-механиче­ские свойства грунта, конструкция, геометрические параметры и ре­жимы работы рабочего органа.

Рабочие органы землеройных машин, отделяющие грунт от мас­сива механическим способом, могут быть выполнены в виде: зуба на стойке (рис. 4.1, а) для рыхления разрабатываемой среды, ковша оп­ределенной вместимости со сплошной режущей кромкой (рис. 4.1, д, ж, з) или оснащенной зубьями(рис, 4.1, б, , в, г е) отвала (рис. 4.1, и), снабженного в нижней части режущими ножами. Рабо­чие органы в виде ковшей называют ковшовыми, в виде отвала с ножами

рабочие органы землеройных машин

 

отвальными или ножевыми: Рабочий процесс землеройных машин с ковшовыми и ножевыми рабочими органами состоит из последовательно выполняемых операций отделения грунта от массива, его перемещения (транспортирования) и отсыпки. Рабочие ор­ганы отделяют грунт от массива резанием и копанием. Реза­ние — процесс отделения грунта от массива режущей частью рабо­чего органа. Копание — это совокупность процессов, включаю­щих резание грунта перемещение срезанного грунта по рабочему органу и впереди его в виде призмы волочения, а: у некоторых машин перемещение грунта внутри рабочего органа. Сопротивление грунта копанию в 1,5...2,8 раза больше, чем сопротивление грунта резанию.

Физико-механические свойства грунтов характеризуются:

Гранулометрическим составом — процентным содержанием по .Маасе частиц различной крупности;

плотностью — отношением массы к единице объема (для боль­шинства грунтов— 1,5..,2 т/м3)

пористостью — отношением объема пор к общему объему грунта (в %);

влажностью — количеством воды, содержащейся в порах грунта (в %)

связностью — способностью грунта сопротивляться разделению на отдельные частицы под действием внешних нагрузок;

разрыхляемостью — свойством разрабатываемого грунта увели­чиваться в объеме при постоянстве собственной массы, которая вы­ражается коэффициентом разрыхления Кр равным отношению объ­емов грунта в разрыхленное и естественном состояниях Р = 1,1...1,4);

углом  естественного откоса — углом у основания конуса, кото­рый образуется при отсыпании разрыхленного грунта с некоторой высоты;

пластичностью — способностью грунта деформироваться под действием внешних сил и сохранять полученную форму после снятия нагрузки;

сжимаемостью — свойством грунтов уменьшаться в объеме под действием внутренней нагрузки;

прочность — способностью грунта сопротивляться разрушению под действием внешних нагрузок;

сопротивленцам сдвигу — сцеплением частиц грунта между со­бой;

коэффициентами трения грунта о сталь (0,55...0,65) и грунта по грунту (0,3.,,0,5);

абразивностью — способностью грунта (породы) интенсивно изнашивать (истирать) взаимодействующие с ним рабочие органы ма­шин.

липкостью — способностью грунта прилипать к поверхности ра­бочих органов.

Различают грунты нескальные (песок, супесь, суглинок, глина и т. п.), разборно-скальные (сцементированные глины — аргаллиты, гипс, мел, известняки и др.) и скальные (плотные известняки, доло­мит, мрамор, песчаник и др.). Грунты, имеющие положительную температуру, называют немерзлыми (талыми), отрицательную — мерзлыми, если они содержат лед, и морозными (охлажденными), ес­ли лед в их составе отсутствует. Наличие льда в мерзлых грунтах су­щественно повышает их прочность и затрудняет работу землерой­ных машин. Нескальные немерзлые грунты разрабатывают обычными землеройными средствами, скально-разборные и мерз­лые грунты с небольшой глубиной промерзания перед разработкой предварительно разрыхляют механическим способом. Скальные и мерзлые грунты с большой глубиной промерзания предварительно разрыхляют взрывным способом.

В некоторых случаях мерзлые грунты разрабатывают специаль­но предназначенными для этих целей землеройными машинами. Для оценки трудности разработки нескальных мерзлых и немерз­лых грунтов обычно пользуются предложенной А.Н. Зелениным классификацией грунтов, разбитых на восемь категорий по числу ударов (числу С) динамического плотномера (ударника) ДорНИИ. Категория грунта определяется числом ударов, которые необходи­мы для погружения в грунт на глубину 10 см цилиндрического стержня плотномера площадью 1 см2 под действием груза весом 25 Н, падающего с высоты 0,4 м и производящего за каждый удар работу в 10 Дж. Классификация грунтов по числу С приведена ниже:

Категория немерзлого грунта

I

II

III

IV

Число ударов С

1...4(3)

5...8(6)

9...16(12)

17...35(25)

Категория мерзлого грунта

V

VI

VII

VIII

Число ударов С

35...70(50)

70... 140(100)

140...280(200)

280...560(400)

Примечание. В скобках приведены средние значения С для каждой катего­рии грунта.

 

При отделении грунта от массива механическим способом рабо­чему органу землеройной машины сообщаются обычно два движе­ния — вдоль (главное движение) и поперек (движение подачи) сре­заемой стружки грунта (рис. 4.2), которые могут выполняться раздельно или одновременно.

геометрия режущих элементов рабочих органов землеройных машин

Режущая часть (кромка) рабочего органа, имеющая обычно форму клина, характеризуется следующими геометрическими параметрами (рис. 4.2, а); дли­ной режущей кромки b, уг­лом заострения β, задним углом α, передним углом у, углом резания δ = β + α и толщиной стружки h. Эф­фективность процесса реза­ния обеспечивается при оп­тимальных углах резания и рациональной геометрии режущего инструмента. Оп­тимальные  значения  угла резания 5 составляют 30...32° для легких грунтов и 40...43° для тяже­лых; угла заострения р = 25...27° для легких и 32...35° для тяжелых грунтов. Задний угол принимают равным не менее 6...8°. Ножевые рабочие органы землеройных машин характеризуются также дли­ной В, высотой Н и радиусом кривизны г отвала, ковшовые — вме­стимостью q, шириной 5, высотой Н и длиной L ковша.

На взаимодействующий с грунтом рабочий орган (рис. 4.2, б) действует сила сопротивления его движению в грунте Fo, расклады­ваемая на две составляющие — касательную Foi и нормальную Foi к траектории движения рабочего органа. Силу Foi (кН) можно пред­ставить в виде

F01 = Fp + Ft + FП.В, (4.1)

где Fp _ сопротивление грунта резанию, кН; FT — сопротивление тре­ния рабочего органа о грунт, кН; FП.В — сопротивление перемещению призмы волочения и грунта в рабочем органе, кН.

Сопротивление грунта резанию представляет собой сопротивле­ние внедрению передней грани рабочего органа в грунт в направле­нии главного движения.

Величина Fp зависит от поперечного сечения срезаемой стружки, физико-механических свойств грунта и геометрии режущей части рабочего органа:

FP = kpbh(4.2)

где кр — удельное сопротивление грунта резанию, кПа; Ъ и h — шири­на и толщина стружки, м.

Отношение величины Foi к поперечному сечению стружки представляет собой удельное сопротивление грунта копанию кК = Fo\l(bh). Значения fcp, kK выбирают по табл. 4.1 и 4.2, в кото­рые сведены данные, полученные экспериментальным путем для различных категорий грунтов, и видов рабочих органов. Значения удельных сопротивлений резанию и копанию растут с увеличением прочности грунта. Нормальная составляющая сопротивления ко­панию F02, представляющая собой сопротивление внедрению режу­щей части рабочего органа в грунт в направлении, перпендикуляр­ном касательной составляющей F01, определяется из соотношения F02 = ΨF01, где Ψ = 0,2...0,6 — коэффициент, зависящий от физи­ко-механических свойств грунта и затупления режущей кромки. Более высокие значения Ψ соответствуют большему затуплению режущей части. Равнодействующая усилий F01 и F02, направленная под определенным углом к траектории движения режущего орга­на: Fo =√F201+F202.

Помощь в написании и оформлении работ за 1 день Подробнее