Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Солопов С.Г. Торфяные машины и комплексы учеб. пособие

.pdf
Скачиваний:
24
Добавлен:
25.10.2023
Размер:
17.83 Mб
Скачать

Коэффициент 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

 

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~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 _

~

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 • 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

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ