Развитие научных основ взаимодействия контактной поверхности рабочих органов землеройных машин с мерзлыми грунтами. (29.06.2009)

Автор: Кузнецова Виктория Николаевна

Рабочий орган из положения I перемещается в положение II. За это время происходит скол грунта по линии 1 – 1/. За этот период грунт в объеме 1 K 2 будет сжат и его частицы переместятся в направлении нормали к рабочей грани наконечника рыхлителя. Перейдя из положения 1 в положение 1/, частица грунта прошла наибольший путь. Следовательно, напряжения сжатия в точке 1/ будет наибольшим, и плоскость разрушения пройдет через эту точку.

Далее, продвинувшись из положения II в положение III, на расстояние 2 – 3, рабочий орган переместит все частицы грунта на расстояние 1/ – 1//. Скол произойдет по линии разрушения 2 – 2/, так как точка 2/ наиболее удалена от дневной поверхности и в ней будет наблюдаться наибольшее давление.

Следовательно, в точках 1/ и 2/ будет находиться глобальный максимум распределения давлений по длине рабочего органа рыхлителя.

максимально. Грунт уплотнен настолько, что скорость перемещения частиц массива грунта равна скорости резания.

Нормальная составляющая силы сопротивления грунта разработке определяется как

где ? – площадь контактной поверхности рабочего органа.

В результате построена интегральная математическая модель процесса взаимодействия рабочего органа землеройной машины с грунтом в трехмерном пространстве. Впервые аналитически получена зависимость пространственного распределения давлений по лобовой поверхности рабочего органа землеройной машины в процессе взаимодействия с мерзлым грунтом.

В третьей главе приведены результаты и анализ поиска экспериментальных и аналитических зависимостей и показателей, входящих в математическую модель процесса взаимодействия рабочего органа землеройной машины с мерзлым грунтом. В этой же главе, как результат разработанной математической модели, приводится анализ пространственной эпюры напряжений по лобовой поверхности рабочего органа рыхлителя и экскаватора при взаимодействии с мерзлым грунтом.

Рис. 10. Экспериментальная установка

Рис. 11. Экспериментальные пластины с шариками

На подвижной тележке установки закрепляется с возможностью изменения угла резания экспериментальный зуб (рис. 10). Он представляет собой конструкцию, в которой по всей длине режущей кромки выфрезерованы 5 площадок размером 20х20 мм. На каждой площадке высверлено по четыре отверстия в которые помещены шарики (приклеены на эпоксидный клей ЭПО - 40В) таким образом, чтобы все шарики находились на одном уровне. В эти канавки помещаются сменные элементы (алюминиевые пластины), которые при проведении эксперимента с одной стороны опирается на четыре шарика, а с другой на грунт. Таким образом, пластины являются индикаторами усилий, передаваемых на зуб при рыхлении грунта (рис. 11).

В качестве модели мерзлого грунта использовался предварительно замороженный грунт, находящийся в специально изготовленной сварной металлической конструкции. При передвижении подвижной тележки экспериментальный зуб внедрялся в грунт. При этом шарики внедрялись в алюминиевые пластины, оставляя на последних отпечатки определенного диаметра (рис. 12). Необходимо было бы определить суммарное усилие на лобовой поверхности экспериментального зуба, на котором расположены алюминиевые пластины.

Рис. 12. Пластины с отпечатками

Поскольку отсутствуют математические выражения, позволяющие рассчитать усилие внедрения шарика в зависимости от диаметра отпечатка, то дополнительно был поставлен эксперимент для получения аппроксимирующей зависимости между усилием рыхления грунта и пятном контакта на пластине.

Эксперимент был проведен при помощи лабораторного комплекса ЛКСМ-1К. Экспериментальные шарики вдавливались в алюминиевые пластины под действием заранее известного усилия, создаваемого за счет вертикального перемещения траверсы лабораторного комплекса. После этого определялись диаметры пятен контактов шариков с пластинами (таблица 8). На одном отпечатке определялись два взаимно перпендикулярных диаметра, обозначенные в таблице 8 соответственно d1 и d2.

Экспериментальные данные были подвергнуты математической обработке.

Была получена регрессионная зависимость усилия Qэ от диаметра отпечатка экспериментального шарика:

где b1 – коэффициент пропорциональности (b1 = 298,45), d – диаметр отпечатка шарика.

В указанном эксперименте были определены усилия, приходящиеся на пластины экспериментального зуба. Используя результаты эксперимента для решения задачи, находим значения нормального усилия на наконечник вычислением двойного интеграла функции:

В результате преобразований получим:

Таблица 8

Диаметры отпечатков на пластинах, полученные на лабораторном комплексе

Создаваемое усилие Qэ, Н Диаметр отпечатка, мм

0,52 0,53

0,61 0,58

0,55 0,52

0,63 0,68

0,64 0,71

0,67 0,63

0,93 0,98

1,05 1,05

0,97 0,96

500 1,28 1,25

1,32 1,31

1,27 1,29

1,31 1,27

1,52 1,49

1,48 1,45

1,53 1,54

1,49 1,51


загрузка...