22. Использование формулы акад. Горячкина для определения сопротивления копанию.
Основоположником теории резания грунтов является В.П. Горячкин, который предложил следующую формулу для определения сопротивления, возникающего при работе сельскохозяйственного плуга:
;
где G – сила тяжести плуга; μ 1 – коэффициент трения металла о грунт; к – удельное сопротивление грунта резанию; h – толщина вырезаемого пласта грунта для плуга; b – ширина резания; e – коэффициент, учитывающий сопротивление, возникающее при отбрасывании вырезанного пласта грунта, в среднем e=0,1 к; V – скорость движения плуга.
Формула В.П. Горячкина справедлива для плугов, дает неприемлемые результаты для землеройных машин вследствие резкого различия конструкции рабочих органов, отличия свойств грунта от свойств почвы.
Н.Г. Домбровский, взяв за основу структуру формулу В.П. Горячкина, предложил применительно к ковшам экскаваторов определять значение касательной силы сопротивления грунта копанию по выражению:
;
где N – сила давления ковша на грунт; ω – коэффициент сопротивления грунта наполнению ковша и перемещению призмы волочения; qпр – объем призмы волочения в частях от вместимости ковша; q – вместимость ковша; кн – коэффициент наполнения ковша.
23. Влияние параметров рабочего оборудования на сопротивление резанию и копанию.
Под резанием грунтов подразумевается процесс отделения от грунтового массива кусков или слоев (стружки) грунта рабочим органом, имеющим форму клина. Основными параметрами режущего клина являются угол заострения υ, угол резания δ и задний угол θ. Внедряясь в грунт и двигаясь вперед, режущий клин отделяет его часть, называемую стружкой. Форма и размеры последней зависят от вида разрабатываемого грунта (рис. 2.3).
Рис. 2.3 Характерные формы грунтовых стружек при разработке пластичных (а), сыпучих (б) и скалывающихся (в)
Сила резания Рр определяется выражением:
;
где к – удельное сопротивление грунта резанию, кПа.
На сопротивление грунта резанию большое влияние оказывает износ и затупление режущей кромки. Допускаемый на практике износ режущей кромки может вызывать увеличение силы резания до 200 %.
Для уменьшения затупления применяется наплавка передней грани режущей кромки твердыми сплавами и армирование передних граней твердосплавными высокоизносостойкими пластинами.
На силы резания значительно влияет угол резания δ: Наиболее употребительными для землеройных машин являются углы резания δ=40÷600.
Снижение энергоемкости процесса копания можно получить при установке на рабочем органе МЗР полукруглой режущей кромки вместо прямоугольной. Такая кромка способствует прохождению грунта по рабочей поверхности без образования призмы волочения. Полукруглая режущая кромка более прочная по сравнению с прямоугольной, а, следовательно, и более тонкая. Благодаря этому ковш лучше внедряется в грунт, который непрерывным потоком заполняет его.
Процесс резания грунта рабочим органом МЗР неизбежно сопровождается трением последнего о грунт, взаимным трением грунта и перемещением призмы волочения.