книги из ГПНТБ / Гаркави, Н. Г. Эксплуатация средств технического вооружения железнодорожных и дорожных войск учебник

Практически величина подъемного усилия Р„ равняется ка­ сательной составляющей сопротивления грунта копанию Роь Ве­ личина подъемного усилия зависит от положения ковша на траек­ тории его движения в забое и является переменной величиной в каждом цикле копания. Наибольшая его величина может быть определена по формуле, основанной на результатах обработки статистического материала,

Рп = (4,3 + 610 ) / 7 .

Из формулы видно, что наибольшая величина Рп определяет­ ся конструкцией экскаватора.

Следовательно, в процессе эксплуатации толщина стружки мо­ жет быть увеличена в основном за счет уменьшения удельного со­ противления грунта резанию /г0, величина которого зависит от трех групп факторов: вида и состояния грунта, вида и состояния рабо­ чего органа, режима резания. Оказывать влияние на первую груп­ пу факторов можно только путем выполнения дополнительных работ — рыхления грунта, его химической обработки и т. д.

Изменение состояния рабочих органов заключается, в основ­ ном, в износе (затуплении) их режущих кромок. Допускаемый на практике износ режущих кромок рабочих органов экскаваторов увеличивает удельное усилие резания на 60—70%, а в отдельных случаях на 1 0 0 % и более. Задачей эксплуатационников является недопущение работы с предельно изношенными режущими орга­ нами.

В процессе эксплуатации влиять на величину удельного сопро­ тивления грунта резанию можно только изменением режима ре­ зания, в который включаются: скорость резания, размеры струж­ ки и установка режущего органа.

При скоростях резания до 15 м/с удельное сопротивление ре­ занию возрастает с ростом скорости, причем с различной интен­ сивностью для разных грунтов.

Это явление может быть объяснено двумя причинами:

1 ) при увеличении скорости резания повышаются удельные усилия на преодоление сил инерции грунта при подъеме его по пе­ редней грани резца и последующем отбросе;

2 ) при скорости резания, превышающей скорость распростра­ нения деформации грунта (а она невелика), в единице объема грунта аккумулируется большое количество энергии, что выража­ ется в большом дроблении стружки. Повышается энергоемкость процесса.

Влияние размеров стружки на удельное сопротивление реза­ нию пока изучено недостаточно, но можно считать, что с ростом толщины стружки это сопротивление уменьшается.

Рядом исследований доказано, что удельное сопротивление ре­ занию pt, возрастает с увеличением угла резания 8.

240

Проф. А. Н. Зеленин предлагает зависимость для определения ps

8 — угол заострения режущей кромки.

Величина заднего угла режущей кромки должна обеспечить от­ сутствие трения передней стенки ковша о поверхность забоя, т. е.

зывает влияние и ряд других факторов. Так, толщина стружки, снимаемой ковшом драглайна, зависит от крутизны разрабатывае­ мого откоса и положения точки крепления тяговых цепей.

Возможность нормальной работы драглайна обусловливается

ствия сил;

S T— усилие в тяговой цепи; gVt-r — вес груженого ковша.

Для того, чтобы не происходило опрокидывания ковша, необ­

Poi и Р02 за активные силы).

При снижении точки крепления тяговых цепей (уменьшении величины гт) величина Ро\ увеличивается и, следовательно, моле­ но увеличивать толщину стружки в более плотных грунтах. Повы­ шение положения этой точки делается в легких грунтах для уско­ рения заглубления ковша (за счет его поворота). При этом вели­ чина Р01 уменьшается.

При постоянной толщине стружки длина пути наполнения ков­ ша зависит от высоты забоя. У экскаваторов с оборудованием пря­ мой лопаты высота забоя определяется углом наклона стрелы к горизонту, который обычно постоянен в течение рабочего цикла.

Высота забоя экскаватора с оборудованием прямой лопаты зависит от нескольких факторов.

1. Наибольшее наполнение ковша. Очевидно, что чем слабее грунт (меньше k0), тем больше может быть толщина стружки, а следовательно меньше высота забоя.

Высота забоя Н ъ, при которой обеспечивается достаточное на­ полнение ковша, равняется

на быть больше расстояния от забоя до экскаватора. Это условие

242

обычно не является лимитирующим, так как практически, почти всегда, безопасная высота забоя получается больше, чем обеспе­

ма экскаватора относительно уровня стоянки. При большей высо­ те копания усилия на зубьях ковша резко уменьшаются и в верх­ ней части забоя образуется козырек грунта, делающий небезопас­ ной работу экскаватора.

Высота забоя, обеспечивающая хорошее наполнение ковша (минимальная из рациональных), может быть найдена по следую­ щим зависимостям:

СКРЕПЕРЫ

Объем грунта в ковше скрепера зависит от многих факторов, определяемых характером разрабатываемого грунта, способом и режимом работы (с толкачом или без него, толстой или тонкой стружкой и т. п.).'В настоящее время еще не разработаны теоре­ тические методы определения коэффициентов наполнения ковша.

В принципе наполнение ковша тем больше, чем меньше необ­ ходимая для работы величина силы тяги, отнесенная к общему объему грунта в ковше. В этом отношении рациональны работа скреперов под уклон, применение криволинейных или зубчатых но­ жей, использование толкачей. Очень неэффективна работа при предельно затупленных рабочих органах, когда удельное сопро­ тивление резанию возрастает почти в 3 раза. На 4—8 % увеличи­ вается наполнение ковшей при предварительном разрыхлении раз­ рабатываемых грунтов.

Существенно влияет на величину объема грунта в ковше тол­ щина срезаемой стружки грунта. Экспериментами проф. Русино­

з— опытный коэффициент, характеризующий грануломет­ рический состав грунта (для тяжелой глины з = 0,055,

глины — 0,037, суглинков — 0,034, супесей — 0,030).

Если фактическая глубина резания превышает оптимальную величину, интенсивность наполнения ковша уменьшается, а объем призмы волочения увеличивается. Заниженная начальная глубина резания приводит к удлинению рабочего цикла.

Угол резания ножей скреперов обычно увеличивается при уве­ личении глубины резания (вследствие большего наклона днища ковша), что приводит к росту величины тяговых сопротивлений, поэтому, в принципе, следует работать при малых углах резания, т. е. небольших — оптимальных толщинах стружки.

На наполнение ковша влияет также степень открытия перед­ ней заслонки. В начальной стадии набора она максимально под­ нята. В дальнейшем щель под заслонкой должна быть лишь не­ сколько больше толщины стружки грунта.

Рабочий цикл скреперов может быть уменьшен за счет улуч­ шения режимов работ только путем повышения скорости выпол­ нения отдельных операций. Это возможно при снижении величин отдельных элементов сопротивлений, т. е. управляя, в основном, теми же факторами, которые определяют и наполнение ковша.

Определить установившуюся скорость движения самоходного скрепера можно по динамической характеристике, пример которой приведен на рис. 49. Для пользования динамическими характери­

сцепления шин тягача с дорогой <р. Горизонтальная линия, прове­ денная от точки пересечения линии с? с вертикалью, соответствую­ щей величине полезной нагрузки, покажет, на каких передачах мо­ жет работать тягач, а проекция ее точки пересечения с кривыми динамических характеристик на горизонтальную ось покажет ве­ личину установившейся скорости перемещения.

Продолжительность цикла работы скрепера зависит от длины

244

где т— отношение объема призмы волочения, накапливающейся перед ковшом, к его емкости;

b —ширина резания, м;

с — средняя толщина снимаемой стружки, м.

Рис. 49. Динамическая характеристика скрепера Д-392:

£>_дИнамическнй Фактор нагруженного скрепера; D 0—динамический фактор иенагруженного скрепера; v —скорость перемещения машины; о —коэффициент сцепления.

Средние величины т равны: для песка 0,3, супеси и суглинка

0,1, глины 0,05.

БУЛЬДОЗЕРЫ

Объем грунта, доставляемый к месту разгрузки бульдозером, равен

? = т | r sin8* n м3)

245

где /0 — путь перемещения грунта бульдозером, м.

Приведенной формулой для расчета величины kn можно поль­ зоваться при /0 < 10 0 м.

На производительность бульдозера большое влияние оказывает толщина срезаемой стружки. Возможна работа с постоянной или переменной в процессе копания толщиной стружки (рис. 50).

Рис. 50. Виды стружек, срезаемых при работе бульдозера:

а —постоянная толщина; б—переменная толщина; в—стружка при гребенчатом резании.

В первом случае наибольшее тяговое усилие Ттах возникает в конце процесса копания и равняется сумме двух слагаемых: сопро­ тивления копанию и сопротивления перемещению грунта перед от­ валом и вверх по нему

Т'шах = КВс + Bclxfi кгс,

где К — удельное сопротивление грунта резанию, кгс/м2; 1\ — длина пути резания, м; с — толщина стружки, м;

f — коэффициент внутреннего трения грунта;

246

Длительность копания равна

где У| — скорость перемещения бульдозера при копании, которая соответствует средней за период копания величине сопро­ тивления Т ср, м/с.

При постоянной толщине стружки сопротивление меняется от минимальной величины, равной КВс,цо максимума. Поэтому сред­ няя величина сопротивления равна

Tct= ir(KBc+ Г тах) .

где N — мощность двигателя бульдозера, кВт; у\ — к. п. д. ходовой трансмиссии.

Таким образом,

204 NBciff]

Из полученного выражения следует, что увеличение толщины стружки влечет за собой уменьшение продолжительности копания.

С величиной t\ тесно связана продолжительность перемещения грунта t2

где 12 — длина пути перемещения грунта без копания, м;

/о — общая длина пути рабочего перемещения (h + t2), м. Очевидно, что чем меньше /( (т. е. чем больше толщина струж­

ки), тем больше /2, а значит и t2. Оптимальное значение толщины стружки, при котором t\ + t2 имеет минимальное значение, равно

Из рассмотрения приведенной формулы можно сделать следую­ щие выводы:

1. Чем больше общая длина пути рабочего перемещения буль­ дозера, тем меньше оптимальная толщина стружки.

2 . На грунтах с большим удельным сопротивлением резанию ра­ ционально работать с меньшей толщиной стружки.

3. Чем меньше сопротивление копанию, т. е. чем меньше загру­ жен отвал (например, при работе без открылков, с углом захвата ^9 0 ° и др.), тем меньше оптимальная толщина стружки.

247

При работе с переменной в процессе копания толщиной стружки (см. рис. 49,6) сопротивление, преодолеваемое бульдозером, долж­ но быть постоянным в течение всего периода копания. Для вы­ полнения этого условия необходимо, чтобы толщина стружки изме­ нялась по следующему закону (при работе с неизменным тяговым усилием Г,пах)

Эта зависимость получена из приведенного ранее выражения

Из полученной формулы следует, что длина пути копания зави­ сит только от свойств грунта и в одинаковых услозиях одинакова для самых различных бульдозеров. Чем более связан грунт, тем больше длина пути копания.

Работа с переменной толщиной стружки выгодна тогда, когда начальная толщина стружки и ее изменения при копании выбраны и реализуются правильно. Практически этого достичь трудно, на­ чальная глубина резания берется меньше оптимальной, вследствие этого при постоянном тяговом усилии путь копания получается меньше и отвал не загружается полностью. Для полной загрузки приходится снова заглубить отвал, но так как он уже частично за­ гружен, то начальная толщина повторного копания должна быть меньшей. В результате получается гребенчатая схема резания (см. рис. 49, в), которая рациональна в грунтах с большим удельным со­ противлением резанию. Длина одной «ступени» резания при изме­ нении толщины стружки по приведенной ранее закономерности и расходе части тягового усилия на перемещение первоначально вы­ копанного грунта равна

2 В К 2

Значительно повышается производительность бульдозера при работе его под уклон. При этом сопротивления становятся меньше, чем при работе на горизонтальной площадке и увеличивается на­ порное усилие на грунт за счет касательной составляющей веса бульдозера.

248