1.2 Основные параметры и типы профилей отвалов

Основные параметры профиля отвала характеризуют пассивный рабочий орган и его установку на поверхности грунта в рабочем поло­жении. К ним относятся (рис. 1.2): форма отвала, характеризуемая радиусом кривизны r, рабочая высота отвала h_op, угол резания ψ, угол опрокидывания ψ_о, центральный угол профиля отвала ε_о, угол заостре­ния ножа γ_з. К дополнительным параметрам профиля можно отнести высоту отвала по хорде h_x и угол отклонения хорды профиля отвала от вертикальной плоскости ν, ширину ножа b_н, задний угол θ_зад.

Рис. 1.2 Основные параметры профилей отвалов:

а – с постоянным радиусом кривизны; б, в – с переменным радиусом кри­визны: с большей кривизной вверху (тип 11), с большей кривизной внизу (тип 111)

Типы профилей отвалов в зависимости от геометрической формы можно разделить на три группы: I, II, III (рис. 1.1). К I группе отно­сятся отвалы с постоянным радиусом кривизны r, к группе II — с боль­шей кривизной вверху, к группе III — с большей кривизной внизу.

Аналитические зависимости между основными параметрами про­филей отвалов позволяют определить геометрические параметры рабо­чего органа в зависимости от его типа (рис. 1.1).

Радиус отвала с постоянной кривизной (группа I), м:

(1.1)

где h_op – рабочая высота отвала, м;

b_Н – ширина ножа, м (b_Н ≈ 0,15h_op);

ψ – угол резания, град.;

ψ_о – угол опрокидывания, град.

В формуле (1.1) знак (+) принимают при ψ₀ + ψ < 90°, знак (–) при ψ₀ + ψ > 90°.

В частном случае, когда ψ_о + ψ = 90° радиус, м:

Угол отклонения хорды профиля отвала от вертикали

ν = ± 0,5[90° – (ψ₀ + ψ)],

где знак (+) соответствует наклону отвала назад, знак (–) — вперед от вертикали, проходящей через режущую кромку рабочего органа.

Для отвалов с профилем переменной кривизны (группа II и III, двухцентровые) больший радиус r₁ и меньший r₂ соответственно, м:

r₂ = 0,5r₁, (1.2)

где – центральный угол части профиля отвала, описанной радиусомr₁, град, для инженерных расчетов можно принимать = 30÷55°;

ν – угол отклонения хорды профи­ля отвала групп II и III от вертикальной плоскости соответственно, град:

ν = 5/6 + ψ – 90°; ν = 7/6 + ψ – 90°.

Рабочая высота отвала h_op (м) зависит в основном от объема призмы волочения, перемещаемой отвалом, физических свойств грунта, технологического процесса, выполняемого машиной, и ограничивается при достаточной длине рабочего органа мощностью двигателя трактора N_дв, кВт:

h_ор = (0,20 ÷ 0,22). (1.3)

Конструктивная высота отвала – высота по хорде для всех ти­пов, м:

,

где h_op, b_Н – в м, v – в град.

Угол резания ψ оказывает значительное влияние на процесс реза­ния и перемещения грунта отвалом. Наиболее эффективно отвальные рабочие органы вырезают стружку и перемещают грунт при оптималь­ных значениях углов резания ψ_опт. Этим углам соответствует мини­мальное сопротивление копанию грунта отвалом. Возрастание угла резания по сравнению с его оптимальным значением ухудшает условия движения грунта по отвалу, приводит к его заклиниванию и вызывает увеличение призмы волочения, а уменьшение угла ψ по сравнению с ψ_опт создает застойные зоны в призме волочения, повышает деформа­цию грунта и сопротивление его перемещению по отвалу. Для пассив­ных рабочих органов в зависимости от назначения машины и профиля отвала оптимальные углы резания ψ_опт находятся в пределах 45÷85°. Для отвалов I, II и III групп угол резания соответственно равен, град:

ψ = 90° – ε_о + ψ_о ; ψ = 90° – 2ε_о + ψ_о . (1.4)

Центральный угол профиля отвала ε_о находят из условия

l_оп/ h_х = 1,05 ÷ 1,15,

где l_оп – длина дуги полного профиля отвала, м;

h_х – высота отвала по хорде, м.

По этому условию для отвалов I, II и III групп ε_о соответственно равно:

ε_о = 60 ÷ 100⁰ и ε_о =+ 0,5, (1.5)

где – центральный угол части профиля отвала, выполненного по радиусуr₂, град.

На практике принимают =иε_о =+ 0,5= 1,5.

Угол опрокидывания ψ_о определяет направление движения грунта при сходе его с рабочей поверхности отвала. Правильно выбранный угол ψ_о обеспечивает свободное перемещение призмы волочения без пересыпания грунта через верхнюю кромку отвала. Угол ψ_о зависит от назначения и условий работы пассивного рабочего органа. Для отвалов I, ΙΙ и III групп соответственно:

ψ_о = ψ + ε_о – 90°; ψ_o = ψ + 2ε′_о – 90°; ψ_o = k_ε∙ε_о, (1.6)

где k_ε – коэффициент пропорциональности, k_ε = 0,4÷0,8.

Угол заострения (заточки) γ₃ ножа отвала (рис. 1.2) принимают из условия прочности и снижения износа режущей кромки отвала в пределах γ₃ = 25÷30°, при этом задний угол θ_зад ≥ 5÷7°.