3. Выбор основных параметров рабочего органа кавальероразравнивателя

Наиболее рацио­нальной формой профиля отвала для кавальероразравнивателя явля­ются отвалы с переменным и постоянным радиусом кривизны (группы II и I); при хорошем качестве разравнивания первый из них менее энергоемок, второй более прост в изготовлении. Наибольшей энергоем­костью обладает отвал III группы.

Рабочую высоту отвала определяют в зависимости от мощности двигателя трактора по формуле (1.4). Для разравнивания кавальера за один проход, исходя из условия равенства площадей поперечных се­чений разравниваемой части кавальера пtр и призмы волочения mkecd, (рис. 1.3 а, б) с учетом разрыхления и сгруживания грунта рабочая высота отвала I группы, м:

h_ор ≥, (1.7)

где k_р – коэффициент разрыхления грунта (табл. П1);

k_сг – коэффициент сгружива­ния грунта, k_сг = 1,4÷1,8 для оптимальных углов захвата α_опт = 30÷45° (большие зна­чения соответствуют большим α_опт);

h_к – высота кавальера, м;

φ_г – угол естественного откоса кавальера, град. (табл. П1);

r – радиус профиля отвала, м (вычисляют по формуле (1.1));

ε_о – центральный угол профиля отвала, град. Для отвалов I группы ε₀ = 60 ÷100°;

δ _р – толщина отсыпаемого (разравниваемого) слоя грунта, м (δ _р = 0,1÷0,5м).

Для перемещения кавальера за один проход, исходя из условия равенства площадей поперечных сечений кавальера f tu и призмы воло­чения kecl (рис. 1.3 а, б), рабочую высоту отвала I группы находят по формуле (1.7) при δ_р = 0.

Толщину слоя грунта δ_с (рис. 1.3 б), которую рабочий орган машины может вырезать из поперечного сечения кавальера и переместить за один проход, определяют из условия равенства площадей поперечных сечений разравниваемой за один проход части кавальера p′t′p и призмы волочения mkecd (рис. 1.3 а, б). При разравнивании грунта отвалом I группы, м:

δ_с . (1.8)

При перемещении кавальера отвалом I группы за несколько проходов, из условия равенства поперечных сечений перемещаемой за один проход части кавальера ut′u′ и призмы волочения kecl (рис. 1.3 а, б) толщину слоя грунта δ_с вычисляют по формуле (1.8) при δ_р = 0.

Для отвалов II группы (рис. 1.3 в) принимают централь­ный угол ε₀^// = ε_о^/, r₁=2r₂ и приближенно площадь части призмы грун­та, ограниченной профилем отвала и хордой е'с', приравнивают к площади треугольника e′i′o′. Тогда аналогично формулам (1.7) и (1.8) рабочая высота отвала для разравнивания кавальеров за один проход, м:

, (1.9)

Рабочую высоту отвала для перемещения кавальера за один проход определяют по формуле (1.9) при δ_р = 0; толщина слоя грунта для разравнивания кавальера за несколько проходов, м:

, (1.10)

Толщину слоя грунта для перемещения кавальера за несколько проходов определяют по формуле (1.10) при δ_р = 0.

Эффективная работа отвала кавальероразравнивателя в значи­тельной мере определяется выбором углов установки отвала: угла оп­рокидывания ψ_о, угла резания ψ и угла захвата α.

Угол опрокидывания ψ_о вычисляют по формулам (1.6). Коэффи­циент к_ε принимают 0,6÷0,8. Для увеличения объема призмы волочения на верхнюю часть отвалов устанавливают козырьки под углом от 0 до ψ_о° к вертикали.

°

Углы резания рассчитывают для отвалов I и II групп по форму­лам (1.4). Углы ψ должны находиться в оптимальных пределах: для минеральных грунтов ψ_опт = 45÷70°, для торфяников ψ_опт = 50÷75 (табл. 1.1).

Т а б л и ц а 1.1

Оптимальные углы установки отвала кавальероразравнивателя

Грунты	r/r1
	0,6/0,3	0,5/0,25	0,4/0,2	0,6/—	0,4/—	0,3/—
Торфяные ψопт α опт	65—70 38—45	60—65 38—45	50—55 32—42	70—75 37—45	60—65 33—42	50—55 32—40
Минеральные ψопт α опт	60—65 44—55	55—60 40—50	45—50 35—47	65—70 42—47	60—65 40—50	50—55 35—45

В случае несоответствия ψ пределам оптимальных углов резания ψ_опт меняют величины углов ε_о и ψ_о в рекомендуемых выше пределах.

Угол захвата отвала α в рабочем положении выбирают в опти­мальных пределах углов захвата α_опт соответствующих минимальному удельному сопротивлению грунта разравниванию (табл. 1.1). Для ми­неральных грунтов α_опт = 35÷50°, для торфяников α_опт = 30÷45°. Для всех групп отвалов с увеличением угла захвата возрастают сопротивле­ние перемещению рабочего органа и коэффициент сгруживания k_СГ особенно интенсивно, начиная с α = 40÷50° и выше, а при углах 60÷70° образуются застойные зоны впереди отвала, интенсивность переме­щения грунта призмы волочения вдоль отвала резко падает или пере­мещение прекращается. Максимальное значение угла захвата, при ко­тором еще будет происходить скольжение грунта по отвалу, составляет α _max = 90˚ – φ.

Длина отвала l_о (м) при заданной марке трактора зависит от мощности двигателя трактора N_дв, кВт:

l_о = (0,885÷0,997). (1.10)

При разравнивании кавальера за один или несколько проходов длина рабочего органа, м:

l_о ,

где к_р – коэффициент разрыхления грунта (табл. П1);

h_к – высота кавальера, м;

δ_р – толщина разравниваемого слоя, (δ_р = 0,1÷0,5 м);

φ_г – угол естественного откоса ка­вальера, град (φ_г = arctg f_Г, табл. П1);

α – угол захвата отвала, град;

z _пр – число проходов, (z _пр = 1÷5).

Длина отвала l_о в рабочем положении должна обеспечивать ширину захвата b_З несколько большую, чем ширина гусеничного хода b _ТР, м:

b_З = l_о sin α ≥ b _ТР + 0,6.

При этом минимальное расстояние от переднего конца отвала до края опорной поверхности ближней гусеницы должно быть не менее 0,5 м, от заднего – не менее 0,1 м.

Рис. 1.3 Схемы к расчету кавальероразравни́вателей:

а – схема поперечного сечения призмы волочения, перемещаемой отвалом с профилем постоянной кривизны (группа Ι; б – схема поперечного сечения кавальера; в – схема поперечного сечения призмы волочения, перемещаемой отвалом с профилем переменной кривизны (группа ΙΙ); г – схе­ма к определению длины отвала кавальероразравнивателя