![](/user_photo/_userpic.png)
книги из ГПНТБ / Солопов С.Г. Торфяные машины и комплексы учеб. пособие
.pdfКоэффициент сопротивления резанию определяется по эмпи рической формуле.
к = c/ô°.‘\
' cp ’
где ôcp — средняя толщина стружки;
с — опытный коэффициент, зависящий от формы режущего элемента и физико-механических свойств торфяной за лежи.
Для фрез с тарельчатыми ножами с= 5,2, с плоскими ножа ми— 2,6, шнековой — 2,3, со штифтовыми элементами— 1,6 и про ходными ножами— 1,9. Данные 'приведены для экскавации низин ного торфа. При фрезеровании верховой залежи коэффициент с следует увеличить на 15—20%.
При фрезеровании промерзшей торфяной залежи тарельчатыми
ножами коэффициент сопротивления резанию |
|
|
||||
|
|
Ä= 8,5/K Ö7p+ 201, |
|
|
||
где |
і — отрицательная или |
нулевая |
температура мерзлой залежи. |
|||
из |
Удельное сопротивление |
резанию A = k - ІО4 |
можно |
определить |
||
элементарной |
работы |
фрезерования при |
повороте |
фрезы на |
||
ѵгол dcpa, если выражать толщину стружки в метрах: |
|
|||||
|
|
dA = pd.V = рЬШуъ |
|
(IX.24) |
||
где |
р — текущее значение удельного сопротивления резанию; |
|||||
|
V — объем стружки; |
|
|
|
|
|
|
b — ширина стружки; |
|
|
|
|
|
|
б — текущее значение толщины стружки; |
|
|
|||
|
R — радиус окружности, описанной концами ножей фрезы. |
|||||
|
Толщина стружки |
|
|
|
|
|
|
|
б« С sin срх « — |
сРі = СФі; |
|
(IX.25) |
|
|
|
|
шг0 |
|
|
|
|
|
C = i î L . J L f |
|
(IX.26) |
||
|
n |
|
Z0 |
(ù |
|
2л |
где |
|
|
|
|
||
С — путь, проходимый машиной за время |
— пово- |
|||||
|
|
рота фрезы на один нож; |
|
MZ |
||
|
|
|
|
|||
|
W — скорость машины (оси фрезы); |
|
||||
|
со — угловая скорость фрезы; |
|
|
|||
|
ib |
|
|
|
|
|
|
z0 = ------- число ножей в одной плоскости резания; |
|||||
|
В |
|
|
|
|
|
|
і — общее число ножей на фрезе; |
|
|
|||
|
b — ширина захвата одного ножа; |
|
||||
|
В — ширина захвата фрезы. |
|
|
|||
|
Подставив значения б в формулу (IX.24), получим |
|
||||
|
|
dA — pbC^Rdcp^ |
|
(IX.27) |
||
|
Энергия, необходимая для фрезерования одной стружки, на ос |
|||||
новании формулы |
(IX.25) |
|
|
|
|
|
|
|
Л = p'bCh = bCR f ' ptpjdcpb |
|
(IX.28) |
b
откуда среднее удельное сопротивление резанию по объему струж ки и затрате энергии
R чч |
(IX.29) |
р' — — |‘ рфі^Фі, кгс/м2. |
"П b
Подвеска фрез
Равномерность глубины фрезерования торфяной залежи и рас-, стила фрезерной крошки, создание (с учетом физико-механических свойств торфа) ровной подстилающей поверхности в продольном и поддержания выпуклой поверхности в поперечном направлении карт в значительной степени зависят от способа подвески фрез.
Рис. 89. Схема |
подвески фрез СБШ-2: |
1 — фреза; 2 — передний |
каток; 3 — задние колеса; 4 — рама |
фрезы; 5 — сцепка
За последнее время в конструкции фрезера (УФБ) получила применение статически неопределимая подвеска рамы, при которой
рама фрез вместо двух точек (СБШ-2 и БПФ) |
опоры имеет три: |
||||||||
шарнирное |
соединение с трактором, передние ходовые колеса и |
||||||||
|
|
задняя |
следящая лыжа. Такая |
||||||
|
|
система |
подвески |
рамы |
фрез |
||||
|
|
позволяет |
автоматически |
регу |
|||||
|
|
лировать |
глубину |
фрезерова |
|||||
|
|
ния |
и |
частично |
выравнивать |
||||
|
|
продольный |
и |
поперечный |
|||||
|
|
профили карт. В машинах ти |
|||||||
|
|
па |
БФ |
подвеска |
рамы |
фрез |
|||
|
|
заимствована |
с |
некоторыми |
|||||
|
|
конструктивиыми |
изменениям и |
||||||
Рис. 90. Схема |
взаимного расположения опор |
с фрезера |
УФБ |
и |
впервые |
||||
|
и фрез СБШ-2: |
применены |
распорные |
пружи |
|||||
1 — передние катки; 2 — фрезы; 3 — задние |
|||||||||
|
катки |
ны, |
которые |
поставлены |
меж |
||||
|
|
ду секциями. |
|
и 90 |
даны |
||||
Подвеска рамы фрез в СБШ-2 и БПФ. На |
рис. 89 |
схема подвески рамы фрез и расположение опор в СБШ-2. Фреза установлена на раме между передними и задними ходовыми коле-
194
сами. Передние колеса — широкие и занимают почти всю ширину захвата фрезы, а задние — узкие, перекатываются по сфрезерованной залежи, приминая ее. Имеется механизм подъема, которым устанавливается глубина фрезерования.
Если СБШ-2 работает на твердом грунте, а плоскость, на ко торой находятся катки, проходит по линии АС. то отрезок равен величине глубины фрезерования, установленной винтом Р.
При работе фрезера на торфяной залежи полная глубина фре
зерования |
F D = E F + ED, |
|
(IX.30) |
|
где EF = Ііт—-величина |
|
|||
заглубления фрезы |
с помощью |
винта на |
||
твердом грунте. |
|
|
|
|
В этом случае полная глубина фрезерования |
|
|||
|
|
а |
|
|
|
А фР |
hr"Ь ~Г~ hKl |
- |
( І Х -3 1 |
|
=- - --а - -> |
|||
|
|
b |
|
|
где а — расстояние |
между |
центрами передней опоры |
и фрезы; |
b — расстояние между задней и передней опорами; /гк, — просадка задних катков.
Так как /гт> а и b величины постоянные, то глубина фрезерова ния зависит от просадки задних катков /іі;і, т. е. с увеличением просадки глубина фрезерования увеличивается, с уменьшением — уменьшается. К этому следует добавить, что задние колеса пере катываются по сфрезерованной поверхности с различной толщи ной слоя, что отрицательно сказывается на равномерной глубине фрезерования. В основном по этой причине создаются неровности поверхности поля и образуется различный по высоте слой фрезер ной крошки.
Подвеска рамы фрез в УФБ-2. На рис. 91 дана схема подве ски фрез УФБ-2. Если фрезер работает на твердом грунте, а пло скость, на которой он находится, проходит по линии AB, то отре зок КД равен величине глубины фрезерования, установленной винтом Р. При работе на торфяной залежи глубина фрезерования
КЕ = KD — ED = KD — (АКі — h, J , |
(IX.32) |
|
где ЛН| — глубина просадки переднего катка; |
|
|
ЛКл— величина просадки задней опоры — лыжи. |
|
|
Записав однородно, получим |
|
|
= + |
- К - J . |
(ix.зз) |
Так как величины-Лт, а и b — постоянные, то глубина фрезеро вания зависит от /ÎKJI и /гКі . В формулу (IX,33) /гк, входит со зна
ком минус, следовательно, чем больше величина заглубления кат ка, тем меньше глубина фрезерования.
Характерной особенностью конструкции УФБ-2 является то, что рама с фрезами может поворачиваться относительно рамы фре зера, а наличие пружинно-рычажного механизма позволяет пере распределять нагрузки между задней опорой, передними катками и сцепкой трактора.
Z
1— фреза; 2 —передний каток; 3 — опорная следящая лыжа н механизм установки глубины фрезерования; 4 — рама фрезы; 5 —рама фрезера; 0 — иружшшо-рычажныП механизм; 7 — сцепка
Фреза, совершая вращательное и поступательное движения, одновременно поворачивается относительно рамы фрезера в шар нире Т, т. е. осуществляет вертикальные колебательные движения относительно рамы фрезера, амплитуда которых определяется рель
|
|
|
|
ефом поверхности и физико- |
||||||
|
|
|
|
механическими |
своиствамн |
|||||
|
|
|
|
торфяной залежи. Ограничение |
||||||
|
|
|
|
этих |
перемещений |
осуществля |
||||
|
|
|
|
ется натяжением пружины 2 , |
||||||
|
|
|
|
шарнирно |
соединенной |
через |
||||
|
|
|
|
рычаг г с рамой фрезера. |
||||||
|
|
|
|
Для определения |
основных |
|||||
|
|
|
|
параметров пружинно-рычаж- |
||||||
|
|
|
|
ного |
механизма |
рассмотрим |
||||
|
|
|
|
три |
случая |
работы |
фрезера: |
|||
Рис. 92. Схема механизма подвески фрез |
на ровной, вогнутой и выпу |
|||||||||
клой |
поверхностях |
|
(рис. |
92). |
||||||
при |
различном |
рельефе поверхности: |
|
|||||||
/ — на |
ровной поверхности; 2 —на |
вогну |
Отклонение |
фрез |
от положе |
|||||
той поверхности; |
3 — на выпуклой |
поверх |
ния |
1 в первое и во второе по |
||||||
|
|
ности |
|
|||||||
|
|
|
|
ложения |
примем за |
расчетное. |
При работе фрезера на ровной поверхности фреза относитель но рамы фрезера не перемещается или, точнее, эти перемещения настолько незначительны, что ими можно пренебречь. В этих усло виях натяжение пружины, давление на лыжу и величина плеч рычагов R и /• остаются постоянными, что соответствует равномер
ной глубине фрезерования торфяной залежи и сохранению релье фа поверхности (см. рис. 91).
На вогнутой поверхности расстояние между центрами фрез и катков, угол а и плечи рычагов R и г увеличиваются. В этом слу чае при расчете необходимо создать под лыжей меньшее удельное
давление |
по сравнению с |
|
|
|
|
|||||
положением 1. |
Тогда про |
|
|
|
|
|||||
садка лыжи в залежь бу |
|
|
|
|
||||||
дет |
меньше |
и глубина |
|
|
|
|
||||
фрезерования |
уменьшит |
|
|
|
|
|||||
ся. |
|
выпуклой |
поверх |
|
|
|
|
|||
На |
|
|
|
|
||||||
ности |
расстояние |
между |
|
|
|
|
||||
центрами |
фрез |
и |
катков, |
( |
4 |
|
|
|||
угол |
а, плечи |
рычагов R |
|
|
||||||
^ |
1 1 |
|
|
|||||||
н г |
уменьшаются, |
изме |
|
|
||||||
_ J |
ex, f |
|
|
|||||||
няется |
и |
натяжение пру |
M |
4 ‘ |
||||||
/ f |
1 " ~ г - |
- H |
r |
|||||||
жины. |
|
|
|
|
||||||
|
|
расчетным |
|
|
n |
* |
||||
Основным |
|
|
|
|
||||||
условием работы пружин |
|
\ |
L_____î |
|||||||
но-рычаж ного |
механизма |
|
||||||||
(рис. |
|
93) |
в этом |
случае |
|
|
|
|
||
является |
создание |
боль Рис. 93. Схема |
расчету пружинно-рычажного |
|||||||
шего по сравнению с по |
механизма |
|
|
|
||||||
ложением |
1 |
удельного |
|
|
|
|
давления под лыжей. Тогда просадка лыжи будет больше и глу бина фрезерования увеличится.
Задаваясь величиной плеча R, максимальным натяжением пру жины Т2, реакциями грунта q\ и q2 и величиной перемещения кон ца рычага /', можно определить величину г и угол ß между рычага ми R и /'. Абсциссы конца рычага г для первого и второго поло жений рычага можно найти из уравнения равенства работ (IX.34), равных изменению потенциальной энергии пружины при переме щении фрезы из первого положения во второе, и уравнения (IX.35), характеризующего натяжение пружины во втором положении:
|
(kxi + kx%) (л-'і —Л'г) _ |
HQ Яг) (Q ~f~ ffs)] 2/г |
(IX.34) |
|
|
|
|
||
|
То = |
kXо, |
(IX.35) |
|
где |
k — модуль пружины, кг/см; |
|
ры |
|
|
Т2 — натяжение пружины во втором положении конца |
|||
|
чага, кг; |
|
фрез, |
кг; |
|
Q — вес рабочего аппарата, приведенного к оси |
|||
|
q1, q2 — реакции грунта на лыжи в первом и втором положе |
|||
|
ниях, кг; |
|
во второе. |
|
|
2h — перемещение фрезы из первого положения |
Ординаты конца рычага г для первого и второго положений можно определить из уравнения моментов относительно шарни ра Т (точки О) :
yJ'1=(Q — qi)Rcos‘71; |
(IX.36) |
|
у.2Т., = |
(Q — q.,) R cos а.,, |
(IX.37) |
где а — угол между рычагом R и осью х. |
|
|
Из рис. 91 следует, что |
|
|
А С |
|
|
2 __ у (*а ■— -Гі)" Н~ (і/і — U i ) ~ . |
(IX. 38) |
|
tg б |
2 tg е |
|
е = |
(IX.39) |
|
и угол |
|
|
ß = |
arc sin — + а. |
(IX.40) |
|
г |
|
Реакцию грунта в любом заданном положении можно опреде лить из уравнения суммы моментов относительно оси поворота рычага фрезы:
Qk = Q(Ti — Tk)rsin Yft, |
(IX.41) |
|
где г — размер рычага, мм; |
|
|
Т[ — натяжение пружины в первом положении, кг; |
кг; |
|
7\ — натяжение пружины в любом заданном |
положении, |
|
yk — угол между рычагом г и осью х в любом заданном |
по |
|
ложении. |
|
|
Рассмотренная подвеска фрез позволяет при отклонении глу бины фрезерования залежи от заданной автоматически включать механизм подъема рамы фрез, чтобы восстановить требуемую глу бину сЬоезе.рования. Так как следящая лыжа проходит по нефрезерованной поверхности залежи, то на ровных полях после фрезеро вания повторяется профиль начальной поверхности, а на выпук лых и вогнутых — происходит частичная планировка поверхности. Заметим, что автоматическое регулирование глубины фрезерования имеет большую точность, если следящая лыжа расположена в не посредственной близости от фрезы и проходит по несфрезерованной залежи.
Подвеска рамы фрез в БФ-9,5-2. В этой машине применена подвеска рамы фрез с некоторыми конструктивными изменениями УФБ и между секциями введены распорные пружины. На рис. 94 дана схема распределения давления под опорами секции, а на рис. 95 показана схема подвески фрез.
Рассмотрим влияние распорных пружин на глубину фрезеро вания при прохождении фрезером ровной (а), вогнутой (б) и вы
пуклой (в) поверхностей. Из условий равновесия секций найдем величину натяжения пружины при работе фрезера на ровной по верхности:
|
|
|
|
Лх = Р1 — х0 = 0; |
|
|
(IX.42) |
||
|
|
|
|
х„ = — Р, |
|
|
|
||
где P1 — натяжение |
пружины |
между |
крайней |
и |
внутренней сек |
||||
циями; |
|
|
|
|
|
|
|
||
а |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- ^ 4 |
Рг |
рз |
рс |
рз |
рг |
р1 |
|
|
____Г |
г |
* - г |
1 |
п |
|
п |
г |
____ Ï |
|
________ |
|
Хп__ ^ |
|
|
|||||
Тур7 |
1ç |
U * |
|
\ R m |
\ p f f |
T V |
|
Î/Pff |
1 R W |
а. —на |
Рис. 94. Схема расположения давлений под опорами секций: |
|
ровной поверхности; б —на вогнутой поверхности; |
в —на выпуклой поверхности |
|
а'о— реакция в шарнире; |
|
|
|
2y = R — Gn — q = 0; |
(IX.43) |
|
R = Gn + q, |
(IX.44) |
где |
Q __ Q R — реакция под катком; |
шарнире, равная весу, |
q — —4 —— — вертикальная реакция в |
который необходимо распределить на каждую из секций;
Gc — вес средней или центральной секции;
Gn —• вес крайней секции;
2M0 = Ga-L + Pia - R ± = |
О, |
(IX.45) |
= Іа |
|
(IX,46) |
где / — длина секции; |
усилия |
пружины до |
а — расстояние от точки приложения |
||
шарнира. |
|
|
—на горизонтальной |
поверхности; --------------- |
на выпуклой поверхно |
сти; ---------- |
------ • — на вогнутой поверхности |
Проведя расчет для следующих секций, получим:
Р%= -у - = 4ЯіІ |
(IX.47) |
||
|
2а |
|
|
р — |
_ |
ар |
|
3 _ |
2а ~ |
ъ |
|
где Р2 — натяжение пружины между внутренними секциями; Ръ — натяжение пружины между внутренними и средними
секциями.
В рассматриваемой конструкции натяжение Р\ обеспечивается постановкой одной пружины, Р2 — двух, Рз — трех и различной степенью их натяжения в соответствии с усилиями, определенными из условий равновесия секции. Следовательно, с помощью пружин создаются одинаковые удельные давления под каждой из секций, чем обеспечивается равномерность заглубления фрез.
На вогнутой поверхности осевые линии фрез сместятся относи тельно одна другой на одинаковый угол, следовательно, и пружи ны сжимаются на одинаковую величину. Примем приращение уси лия первой пружины ДРі, тогда на второй пружине возникает при ращение АРі = 2АР\, на третьей ДР3 = ЗДРі, в соответствии с коли чеством пружин, установленных между секциями. Зная вес секций и усилия в пружинах, определим величину реакции залежи под их опорами. (Учитывая, что угол поворота секции 4—5°, отклонением веса секций от перпендикуляра к ее оси пренебрегаем). Из условий
равновесия системы в плоскости следует: |
|
|
|||
|
2M0 = Gn± |
+ (P1 + AP1) a - R \ - ^ |
= 0; ' |
||
|
R[ = |
G„ + (Рх + |
АРг) — |
; |
(IX.48) |
|
|
" |
I |
|
|
|
2 y = R \ - G n- q ' ; |
|
|
||
|
q' = (P1- A P J |
= -*f-, |
|
||
где |
G„ — вес секции; |
|
|
|
|
|
Рі + Д Р і— усилия пружины между крайней и внутренней сек |
||||
|
циями; |
|
|
|
|
|
Ri — реакция залежи под крайней секцией; |
||||
|
q' — вертикальная реакция в |
шарнире между крайней |
|||
|
и внутренней секциями, необходимая для расчета |
||||
|
следующих секций. |
|
|
|
|
|
Проведя подобные расчеты со второй, третьей и четвертой сек |
||||
циями, получим: |
|
|
|
|
|
|
Я" =О я + (Р1-Д Л ) |
|
' |
||
|
^ п = Од+(Л + ДРа) - ^ ; |
(IX.49) |
|||
|
RV = Gn+ (P 1- 2 A P 1) * L . |
|
|||
|
|
|
|
I |
I |
Реакции R Ï , R i 1, R }1Численно равны |
реакциям |
, р ” и Ri |
Выполнив аналогичный расчет при работе |
фрезера на |
выпуклой |
поверхности, будем иметь: |
|
|
R21 — GnJr (P1— APj) ~ |
; |
Я ” 1 = G„ + (Pi — A P a) y - |
(IX.50) |
; |
^2V = Gn + (Pi + 2ДР]) -y-.
Реакции R2 , R i 1n R l И численно равны реакциям Z?” 1, Z?2 rn RÏ • С изменением величин реакций под опорами при прохождении фрезером вогнутой и выпуклой поверхностей следует, что глубина фрезерования даже по длине одной секции (эпюра рис. 94) раз лична, а профиль в поперечном направлении карт ломаный. Это явление усугубляется еще тем, что несущая способность залежи во впадинах меньше, чем на выпуклых поверхностях.
На фрезере установлен пружинно-рычажный механизм (см. рис. 95), с помощью которого должна решаться задача автомати ческого регулирования глубины фрезерования и частичное вырав
нивание рельефа карт. |
|
|
|
Из |
условий равновесия рамы при работе фрезера на ровной по |
||
верхности найдем натяжение пружины: |
|
||
|
2/И0 = П + ЯлІ - О лТ = 0; |
|
|
|
т _ |
(G — R JJ) L |
(IX.51) |
|
|
|
|
где |
Т — усилие растяжения в стержне АВ\ |
|
|
|
I — плечо силы Т; |
|
|
Ru — необходимая величина реакции под лыжей; |
катка; |
||
|
L — проекция радиуса |
поворота лыжи относительно |
|
G — вес фрезера, приведенный к опорной лыже. |
необ |
||
Из |
условия равновесия рычага ВСД можно определить |
ходимое усилие пружины Рщ>, обеспечивающей заданную (210 кг) реакцию под лыжей. При прохождении фрезером неровной поверх ности реакция залежи под лыжей будет меняться по следующей зависимости:
4 Лл = Ол- 7 ’- ^ , |
(IX.52) |
где I' и L' — изменившиеся величины плеч / и L.
Так как углы поворота рамы фрезы при копировании задней лыжей рельефа поверхности невелики, изменением плеч I и L мож но пренебречь, и на величину R главным образом будет влиять величина Т. Из графического решения (см. рис. 95) видно, что сила Т практически не меняется и усилие на пружине остается почти неизменным. Отсюда следует, что механизм не реагирует нужным образом на изменение рельефа. При невывешенной фрезе