Создание зубьев землеройных машин на основе биомеханического моделирования

Размещено на http://www.allbest.ru/

Создание зубьев землеройных машин на основе биомеханического моделирования

1.Состояние вопроса и задачи исследования

землеройный машина биомеханический моделирование

Огромные, все возрастающие в нашей стране масштабы земляных работ как в строительстве, так и на открытых горных разработках требуют наряду с количественным ростом землеройной техники ее качественной улучшение и повышение эффективности, так как даже небольшое увеличение производительности огромного парка землеройных машин дает народному хозяйству значительный технико-экономический эффект. В связи с дальнейшим ростом объёмов земляных работ, одним из эффективных направлений повышения производительности землеройной техники является совершенствование рабочих органов на основе анализа закономерностей их взаимодействия разрабатываемым грунтом и механизма их изнашивания.

В процессе работы землеройных машин наибольшая часть энергии затрачивается на резание грунта и заполнениеим рабочего органа или перемешение грунта по его поверхности.

Снижение энергоёмкости копания позволяет повысить производительность машины в ряде случаев без существенного изменения констркции рабочего оборудования и при малых материальных затратах это обусловлено тем, что рабочие органы землеройных машин по массе и стоимости составляют незначительную(примерно до 5%) часть общей массы и стоимости машины . В свою очередь износ режущих органов приводит к повышению энергоемкости разработки на 60-100% и к снижению производительности на 10-40%, таким образом решение проблемы повышения долговечности и эффективности функционирования режущих органов землеройных машин, является актуальной проблемой.

Учитывая, что расход рабочих органов землеройных машин по республики за год исчисляется десятками тысяч штук, становится ясным, что даже относительно небольшое увеличение срока службы режущих элементов даёт значительную ежегодную экономию средств и металла.

Объектом исследований настоящей работы является процесс изнашивания зубьев и ножей рабочих органов землеройных машин, применяемых в строительстве и дорожном хозяйстве Республики, выявление и изучение основных факторов, влияюших на интенсивность износа зубьев и изыскание наиболее рациональных способов повышения их долговечности. Повышение износостойкости режущих органов(зубьев, ножей и т. д.) землеройных машин позволит повысить производительность труда за счёт сокращения простоев машин и снизить стоимость работ. Дорогостоящие рабочие органы землеройных машин все ещё не удовлетворяют современным требованиям долговечности, что несомненно отражается на производительности и стоимости работ этих машин. Большое значение имеют поиски конструктивных решений, технологических способов или иных путей позволяющих повысить износостойкость режущих органов землеройных машин. В данной работы задача повышения долговечности режущих органов землеройных машин решается путём биомеханического моделирования.

Актуальность работы. Одной из важнейших концепций глубокой перестройки хозяйственного механизма Республики Узбекистан является создание целостной, эффективной и гибкой системы экономического управления и реализация на этой основе программы повышения технического уровня и качества машин с увеличением экономичности и производительности техники, её долговечности, усилением необходимости применения научной методологии проектирования землеройной техники.

Выступая на четырнадцатой сессии Олий Мажлиса Республики Узбекистан первого созыва республики И.А. Каримов по сути стуктурных переобразований в экономике выделил шесть пунктов, к которых указывается на необходимость ускоренного развития высокотехнологичных и наукоёмких производств, таких как автомобилестроение, самолётостроение и др., создание новых производств по пыпуску современной, высокоэффективной сельскохозяйственной техники, широкое развитие системы локализации производства.

Большим резервом для увеличения эффективности использования землеройных машн является повышения их долговечности, так как даже небольшое возрастание ресурса огромного прка землеройных машин даёт народному хозяйству значительный технико-экономический эффект. При этом немаловажное значение имеет проблема сохранения в течение всего периода эксплуатации высокого рабочих характеристик землеройных машин, в первую очередь, их производительности.

Известно, что производительность землеройной машины определяется конструктивным совершенством своего рабочего органа и напямую связана с величиной износа его режущих элементов. Многочисленными исследованиями было установлено, что при затуплении режущих элементов энергоёмкость разработки грунта возрастает на 60-100%, а производительность машины снижается на 10-40%. Анализ результатов исследовательских работ попроблеме повышения эксплуатационных качеств землеройных машин показывает, что до настоящего времени не существует общепиняной теории разработки высокоэффективных и долговечных рабочих органов землеройных машин.

Главный недостаток проведённых ранее исследовании заключается в отсутствии комплексного подхода к решаемой задачи. Как правило, разработчики землеройной техники расматривают рабочие органы как объект приложения внешних сил и ставят перед собой задачу оптимизации констукции, упуская из внимания вопросы, связанные с его долговечностью.

Общим недостатком проведённых исследований является то, что проблема изнашивания рабочих органов землеройных машин рассматривается в них без учёта доказанного влияния природного-климатических и грунтовых условий на долговечность исследуемых объектов. В результате этого предложенные авторами предыдущих исследований рекомендации по упрочнению рабочих органов землеройных машин имеют частный характер и оказываются эффективными только в условиях, близких к тем, в которых приводились данные исследования.

Изменение формы режущей части биомеханической модели в процессе изнашивания при наработке: 1- 120 час; 2- 360 час.; 3-600 час.; 4- 840 час.; 5- 1200 час.

Таким образом, проблема повышения долговечности режущих элементов рабочих органов землеройных машин, несмотря на большое количество выполненных до настоящего времени исследований, остаетется актуальной.

В проведенных нами исследованиях применяется принципильно новый подход к решению задачи повышения долговечности режущих органов землеройных машин. Указанная задача решается путем биомеханического моделирования натурных режущих элементов по природному объекту, в качестве которого выбран преставитель фауны Центральной Азии, ведущий исклучительно подземный образ жизни. Оптимизация конструкции режущих элементов дополняется применением износостойкой наплавки с использованием наплавочных материалов, наиболее соответствующих грунтовым условиям среднеазиатского региона.

Цель работы: практичесского использования биомеханических методов моделтрования режущих элементов разработка на их базе технологических решений, повышающих долговечность и рабочих органов землеройных машин.

Объектами исследований являлись режущие элементы рыхлительных рабочих органов и зубья ковшей одноковшовых гидравлических эксковаторов общего назначения.

Научная новизна работы заключается в разработке: разработки биомеханического моделирования режущих элементов рабочих органов землеройных машин.

Практическая ценность работы. Предлагаемый метод биомеханического моделирования позволит разрабатывать оптимальные конструкции режущих элементов рабочих органов землеройных машин.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

- проведён анализ сложившейся практики эксплуатации землеройных машин и выполнена качественная и количественная оценки фактической долговечности их режущих элементов при работе в грунтах с повышенной образивностью;

- исследована изнашивающая способность грунтов Центральной Азии;

- проведены биомеханические исследования объектов живой пироды, относящихся к классу(виду и т. п.) землероев и на их основы методами биомеханического моделирования.

В результате биомеханического моделирования предложена рациональная криволинейная форма зуба, обеспечивающая по сравнению с клиновидными профилями снижении силы сопротивления резанию, повышение износостойкости и производительности землеройных машин.

Работе выполнялось по целевым техническим программам Государственного комитета по наука и технике Республики Узбекистан, по проблеме «Прогрессивные технологии и ресурсосбережение в топливноэнергетическом и минерально-сырьевом комплексе» и по конкретному направлению научных исследовании Ташкентского Автомобильно-дорожного института(Проблема №6 «Повышение долговечности и износостойкости машин»).

2.Особенности геометрических параметров рабочих органов землеройных машин

Долговечность зубьев землеройных машин определяется не только износостойкостью и поверхности но и геометрической формой режущей части.

Исследование процесса изнашивания зубьев ковшей в производственных условиях многих исследователей показало, что существующая конфигурация зубьев не являются рациональной. Если при работе острыми зубьями горной породы захватываются снизу, то изношение зубья с большими плошадками износа вдавливают породу внутрь забоя, при этом резко увеличивается напорное усилие и расход мощностей начерпания породы. Плошадка износа напрерывно увеличивающаяся толщина резущей части зубьев вследствии клиновидной формы существенно влияют на величину сопротивления копанию и в конечном итоге на долговечность зубьев.

Таким образом, исследования показали, что конфигурация зубьев ковша является одним из наиболее важных факторов, определяющих величину сопротивления копанию. Форма зубьев обычно либо алмазная, либо долотообразная. Форма играет важную роль и должна соответствовать породе, в которой ковш работает.

Зубья, пригодные для работы в глине, не подходят для работы в каменной породы.

Для крепкой глине лучше всего острые долотообразные зубья, то есть длинные.

Для добычи каменной породы предпочтительно алмазная форма острия, особенно в тех случаях, когда порода не полностью взорвана и приходится отрывак зубьями. Во влажной, легко разрабатываемой глине и сыпучем песке - лучше всего пластинчатая форма острия, с заостренным краем. Как нам известно, от конфигурации зубьев изменяется профиль изношенной поверхности, толщина режущей части зубьев и величина плошадки износа на задней грани, находящаяся в контакте с порожой.

Отсюда ясно, что режушей части зубьев ковша необходимо придть такую конфигурацию, что в процессе изнашивания она имела бы стабильную толшину, а также ширину плошадки износа на задней грани, то есть необходимо обеспечить самозатачивание режущей части зубьев.

Совместные исследования с НИИ «Паразитологии и зоологии» АН Уз и приведенных лабораторных испытании по определению оптимальной конфигурации зубьев нами было предложена конфигурация зубьев ковша - самозатачивающийся зуб.

В отличие от зубьев стандартной конфигурации в предлагаемых зубьях передняя грань выпуклая, а задняя-вогнутая.

Такая конфигурация должна обеспечить:

- стабильную толшину режущей части зуба в процесса изнашивания, т. е. способность к самозатачиванию;

- увеличение долговечности зубьев.

Изменения формы режущего инструмента меняет условия его силового взаимодействия с грунтом. Замеры показали, что допускаемый на практике износ зубьев

увеличивает сопротивление резанию ковшом на 60-100%. В свою очередь исследования показали, что ковш с острой режущей частью заполняется быстрее или легче, чем с затупленной или изношенной, не вызывая перегрузок и перенапряжений эксковатора.

Большое значение геометрических факторов на процесс резания грунтов позволяет предполагать значительное увеличение сопротивлений грунта от износа и затупления режущего инструмента.

Наблюдения и обмера по средством снятия слепков, профилирования и соответствующих вычислений указали на значительные геометрические изменения зубьев от изнашивания.

Изнашивание зубьев в пламе сопровождается их служением и закруглением режущей кромки. Более интенсивное изнашивание зубьев по краям режущей кромки объясняется тем, что в этих местах зубья должны переодолевать не только лобовые, но и боковые сопротивления. Кроме того, края режущей кромки подвергаются более сильному воздействию со стороны твёрдых выключений в грунт.

В некоторых работах отмечается также зависимость изнашивания зубьев от их положения на ковше. При размещении зубьев в ряд так, что режущие кромки образуют в пламе прямую линию или мало отклоняются от неё, линейный износ зубьев приблизительно одинаков, лишь несколько более быстрое изнашивание внешних сторон крайних зубьев.

Таким образом, наблюдения обмеры показали, что зубья одинаковшовых эксковаторов претерпевают значительные геометрические изменения от изнашивания.

Работают ковшами, у которых размеры и форма зубьев значительно отличаются от проектных.

3.Обоснование применения метода биомеханического моделирования при оптимизации конструкций рабочих органов землеройных машин

Во всех живых системах (организмах) и на всех уровнях биологической организации действует механизм обмена веществ, который определяется процессами разрушения и восстановления молекул. Эти процессы во времени точно компенсируют друг-друга, в результате чего обеспечивается неизменность конструктивных форм и систем живых организмов. Однако, в процессе эволюции в условиях постоянной борьбы за существование и под внешним влиянием среды обитания строение живых организмов и их органов, с помощью которых обеспечивается их жизнедеятельность, непрерывно усовершенствуются. При этом, как показал проведённый анализ, строго выдерживается принцип минимизации энергетических затрат, связанных с обменом веществ.

Если рассматривать эволюцию с точки зрения создателя землеройной техники, то можно сказать, что наблюдаемый нами процесс представляет собой непрерывную оптимизацию массы живых организмов по отношению к энергозатратам, необходимым для обмена веществ. Таким образом, количественные показатели массы и энергозатрат являются основными критериями эффективности, которыми пользуется природа при создании оптимальных конструктивных систем живых организмов при чём энергозатраты находятся в непосредственной взаимосвязи с массой. Принцип достижения максимального эффекта(статического, динамического, конструктивного и т. д.) при минимуме затрат материала и энергии прослеживается во всех конструктивных решениях биологических систем.

В биологии принято оценивать эффективность конструктивных схем живых организмов по несущей способности-отношением веса склета организма к весу его тело. Это позволяет также установить влияние сил гравитации на формирование структуры и конструктивных форм живых организмов, обитающих в различных средах. Однако, более объективным показателем эффективности биологических конструктивных систем можно считать следующее соотношение:

Кс=Р/m (1)

где Р-предельная нагрузка, выдерживаемая конструкцией или её элементом;

m-масса биологической конструкции или её элемента.

Критерий Кс является силовой характеристикой биологической системы. Он позволяет оценить степень совершенства объекта только по несущей способности и не затрагивает энергетическую область взаимодействия живого организма со средой обитания. Поэтому для оценки эффективности биологических конструктивных систем используется критерии Кэ:

Кэ=П/m (2)

где П-«производительность», или объём механической работы в единицу времени, выполненной биологическим объектом в связи с его жизнедеятельностью;

m-масса тела биологического объекта.

В выражении для критерия Кэ не входит энергетический фактор, его место здесь занимает производительность, которая в конечном счёте и определяет уровень эффективности использования биологической энергии и степени совершенства «рабочего органа» изучаемого живого объекта. Кроме того, использование критерия К2 позволяет избежать трудностей, связанных с непосредственным измерением величины энергозатрат биологического объекта на выполнения механической работы.

Простейший анализ показывает, что критерий Кэ обладает очень важным свойством, котороев данных исследованиях имеет принципиальное значение. Это свойство заключается в инвариантности критерия Кэ по отношению к природе изучаемых конструктивных систем, т. е. в возможности его применения при енергетической оценки как живых, как и исусственных объектов. Так, у землеройных машин производительность и масса, также как и у живых объектов, относятся к числу основных параметров, а их отношение показывает несколько эффективно использован материал из которого они изготовлены.

В проводимых исследованиях инвариантность критерия Кэ для природных землероев, обитающих в регионе Центральной Азии и одной из наиболее распротранённых землеройных машин-одноковшового экскаватора ЭО-4121. Результаты проведённого анализа сведены в таблице-1.

Данные таблицы-1 получены путём лабораторных исследований(для природных землероев) и вычислением по паспортным данным(для экскаватора ЭО-4121) Сравнение удельной производительности природных землероев и экскаватора ЭО-4121

Таблица-1

№ п.п	Наименование	Масса, кг	Производительность,м3/ч	Значение критерия К2, м3/кг*ч
1 2 3 4 5	Крот Выдра Цокор Слепец Слепушонка	0,213 0,486 0,393 0,220 0,193	16,8 10,8 16,7 20,1 21,7	78,8 22,2 40,8 91,36 112,4
6	Экскаватор ЭО-4121	21500	102780	4,78

В лабораторных исследованиях грызунов помещали в специальные застекленные ящики, наполненные грунтом, который перед опытами утрамбовывали деревянными молотками до плотности. Соответствующей II категории(число ударов плотномера ДОРНИИ составляло С=8-10). В конце каждого опыта определялась масса выброшенного исхода грунта и время его разрыхления и экскавации. После проведения серии опытов вычислялись средние значения производительности и критерия К2 для всех подопытных грызунов.

На основании данных таблица-1 было выполнено сопоставление «удельной производительности», т. е. критерия Кэ природных землероев и современной землеройной машины. Сопоставление показало, что исскуственное конструктивное система(экскаватор) по эффективности использования массы значительно уступает природным конструктивным системам(животным-землероям). Если принять за эталон величину критерия Кэ для экскаватора, то можно установить, что природные землерои «производительней» экскаватора не менее чем 20…30 раз (см. табл. 1).

Проведённые сравнительный анализ и позволил сделать следующий вывод: при разработке новых, высокоэффициентивных рабочих органов землеройных машин необходимо максимально использовать накопленный в результате длительной эволюции опыт живой природы по созданию оптимальных землероющих конструктивных систем. При этом биомеханической моделирование следует рассматривать как эффективный метод реализации в инженерной практики оптимальных решений, «внедрённых» природой в живых землероющих конструктивных системах.

4. Лабораторные испытания биомеханических моделей режущих элементов

Целью испытаний было поставлено: определение эффективности оптимизации формы зубьев методом биомеханического моделирования в условиях резания грунтов Центрально- азиатского региона.

Лабораторные испытания проводились в два этапа. На первом этапе испытаний использовался стенд, собранный на базе поперечно-строгального станка. Усиления резания измерялись методом тензометрирования с помощью датчиков ПКП-15-200,тензоусилителя 8АН4-7М и осциллографа Н-700. Танировка тензодатчиков осуществлялось образцовым динамометром 3-0,05.

Для стендовых испытаний были изготовлены модели верхних резцов выдры(для сравнения) и слепушонка при 50-кратном увеличении, а в качестве эталонных использовались зубья с клиновидным профилем. Все модели зубьев изготавливались из нормализованной Стали 40.

Зубья закреплялись в специальной оправке, обеспечивающей наибольшую жесткость. Одновременно испытывались 4 зуба(два эталонных и два биомеханические модели).

Испытания проводились при возвратно-поступательном движении оправки со скоростью 6,5 м/мин и глубины блокированного резания 0,4-0,7см. Угол резания у всех резцов составлял 38…40.

В качестве модельного грунта применялся шамотный кирпич марки ШБ-4/23, коэффициент образивности которого по данным лабораторных испытаний, составлял Кабр=2,6.

При обработке осциллограм применялся корреляционный счёт, при котором фиксировались как экстремальные значения, так и величины размахов между соседними экстремальными значениями кривой процесса. В начале записи отмечали экстремальные точки и заносили их во вспомогательную корреляционную таблицу.

Суммирование чисел вертикальных столбцов и горизонтальных строк корелляционной таблицы получали соответственно распределение максимумов и минимумов схематизированного процесса. Распределение амплитуд напряжении, схематезированных по размахам получали путём суммирования чисел в клетках, расположенных по диагоналам таблицы(слева вниз направо). Повторой диагонали(слева вверх направо) получали распределение средних напряжений полуциклов.

В результате тензометрирования усилий при резании модельного грунта установлено, что сила сопротивления резанию для клиновидного резца составляет 62…65Н, для резца типа «выдра»-25…29Н, для резца типа «слепушонка»-16…18Н.

Сопоставление полученных данных показывает, что по сравнению с эталонным резцом у разцов типа «выдра» и «слепушонок» сопротивление резанию снижается соответственно в 2…2,6 и 3,4…4 раза.

По нашему мнению величина достигнутого снижения сопротивления решению является прямым результатом оптимизации конструкции режущих элементов методом биомеханического моделирования и доказывает его эффективность.

Проведённый анализ механизма взаимодействия биомеханических моделей с грунтом позволил установить причины наблюдаемого снижения сопротивления резанию. При резании грунта биомеханической моделью, её режущая кромка, с выступом в передней части, активно внедряясь в грунт, как бы вкалывается в него с большим удельным давлением, а следовательно и с наименьшим сопротивлением, и по мере дальнейшего перемешения, разрушает грунт путём непрерывного вкалывания и косого резания режущей кромкой. В процессе дальнейшего внедрения зуба в грунт последний раскалывается под его воздействием и перемещается вдоль передней, задней и боковой граней. Передняя и задняя грани, за счёт своей криволинейности, смешают частицы грунта над и под зубом в сторону уменшения поперечной толщины и одновременно при контакте с более крупными образивными частицами грунта(камни, примеси и т. д.) либо вытеснябт их из зоны действия(траектории движения) зубьев, либо выдавливают их в

При испытаниях зубьев в грунтовом канале были получены результаты. Установлено, что горизонтальное составляюшая сила сопротивления копанию при работе отдельными и спаренными зубьями зависит от глубины копания линейно. При этом копание спаренными зубьями приводит к двукратному росту горизонтальной составляющей.

Сопоставлены значений горизонтальной составляющей при работе разнотипными зубьями показывает, что в случае копания биомеханическими моделями сопротивление копанию снижается в 1,6…2,8 раза в зависимости от глубины копания. Уменьшение силы сопротивления копанию при работе биомеханических моделей объясняется более сосредоточенным усилием копания и большим удельным давлением на режущей кромке, её лучшей обтекаемостью по сравнению с кромкой прямоугольного сечения, осуществлением непрерывного вкалывания и косого рзания режущей кромкой. Кроме того, вертикально расположенная боковая грань процессе копания выполняет роль рассекателя грунта, а передняя и задняя поверхности, вследствие своей криволинейности, смешают частицы грунта в сторону уменьшения толшины поперечного сечения.

5.«Технологический процесс» работы выбранного объекта исследования

Необходимо заметить, что когтевой способ рытья, из-за его второстепенного значения в жизнидеятельности природных землероев и трудности реализации в натурных землеройных машинах, считается нами неперспективным и поэтому всё внимание в данных исследованиях уделяется резцовому способу, характерному для специализированных землероев .

Из всех обследованных ами животных, наиболее специализированными землероями являются близкие в биологическом отношении слепец (Spalax leucodon) и слепушонко обыкновенного (Ellobius talpinus). По данным работы эти млекопитающие ведут исключительно подземный образ жизни. Они пол7ностью приспособлены к менее плотные слои разрабатываемого грунта. Вертикально расположенная боковая грань в процессе разрушения грунта выполняет роль рассекателя грунта, а также «накопителя» утолщенности зуба и способствует устойчивости хода.



Уменьшение величины сопротивления резанию у биомеханических моделей также предопределено и выбором в качестве эллипсоидного поперечного сечения режущей кромки, т. к. во-первых, такой профиль более обтекаем, чем, например, прямоугольный, который после небольшой выработки грунта тоже примет близкое к эллипсоидному очертание, во-вторых, принять для режущей кромки профиль в виде тонкого лезвия нельзя, в виду возможности быстрого его затупления, крошения и низкой прочности.

На втором этапе исследований с целью определения силы сопротивления резанию в грунтовых условиях, близких к эксплуатационным, эталонные(клиновидные) зубья и биомеханические модели(типа «слепушенка») испытывались в грунтовом канале.

Зубья испытывались при копаний грунта II категории, влажностью 18% и плотностью С=8 ударов плотномера ДОРНИИ с каменистыми включениями до 80мм.

Скорость резания задавалась равной V=0,77м/с, угол резания составляя 38…430, глубина копания изменялась в пределах 2…24см. Горизонтальная составляющая силы сопротивления копанию измерялась динамометром ДПУ-0,5-2.

Необходимое количество повторных опытов вычисленное по методике, составляло 4-6. В опытах было принято 4-х кратное повторение.

Грунт в канале стенда перед каждым опытом разрыхлялся, уплотнялся и планировался. Контролировалась и корректировалась массовая относительная влажность грунта путём отбора пробгрунта в 4-5 точках грунтового канала и высушиванием в лабораторной муфельной печи при температуре 1050С в течении 3-4 часов. Контроль прочности уплотняемого грунта производился ударником ДОРНИИ. Все эксперименты проводились на одинаковом пути копания(6м), в выбранном исходя из условия реализации установившегося ркжима резания.

Питанию подземными частьями растений, для добывания которых роют многочисленные кормовые ходы на различных глубинах. Земля из эти ходов выкидывается на поверхность в виде кучек-кротовым. На поверхность слепец и слепушонка почти никогда не выходят; при опастности не пытаются убежать по поверхности, а зарываются вглубь, как можно глубже и дальше от преследования.

Таким образом, у слепца и слепушонки разцовый роющий аппарат выполняет жизненно важные функции и поэтому в процессе эволюции достиг наиболее высокой степени совершенства по сравнению с роющими аппаратами остальных землероев (см. таб. 2).

По нашему мнению это обстоятельство позволяет объяснить установленный факт наибольшей «удельной» произподительности слепца и слепушонки среди биологических аналогов(см. таб. 1) и является достаточным основанием для выбора их роющих аппаратов в качестве объектов биомеханического моделирования при создании исскуственных землероюших систем.

Для окончательного выбора биологического прототипа рассмотрим следующее. Как указывалось выше, у слепца верхние и нижние резцы расположены почти перпендикулярно продольной линии черепа, а в жевательном суставе выделяются два фасетки(углубления).

Однофазный тип рытья.

1. Вклиниваюшее рытьё (представительями которого можно назвать кротов и могер) характеризуются раздвижением слоев почвы, во время которого грызун как бы вклинивается в почву.

2. Выковыриваюшее рытьё (представители-барсук, носуха) характеризуется рытьём небольших копанок, из которых выковыриваются пища.

3. Боронящее рытьё (представители- кабан, пекари) характеризуется рытьём борозд.

Двухфазный тип рытья.

1. Когте-головной способ рытья - разрыхление земли когтями, выкидывание головой (представители-цокор, прометеева полевка).

2. Резцово-головной способ рытья - разрыхление земли резцами, выкидывание головой (слепец).

3. Резцово-гудной способ рытья-разрыхление земли резцами, выкидыавание грудью(слепушонка).

4. Когтерезцово-головной способ рытья-разрыхление земли резцами и когтями, выкидывание головой.

Изменения жевательного аппаарата грызунов в связи с приспособлением к разрихлению земли резцами .

Приспособление разрыхлению земли резцами наблюдается у целого ряда роющих грызунов. Сам процесс разрыхления земли резцами может, по всей вероятности, происходит разными способами.

При любом способе разрыхления земли резцами обычно происходит усиление мышц жевательного аппарата.

Из таб. 2 видно, что приспособление к рытью у грызунов обычно сопровождается усилением жевательной мускулатуры и только глубокое специализация к рыхлению земли когтьями (цокор) приводит к ослаблению жевательной мускулатуры.

Сравнение слепца и слепушонки показало, что у первого, в основном усиливается высочная мышца, а у второй жевательная и крыловидная мышцы. В момент работы коренных зубов резцы не соприкасаются, чем облегчается работа по перетиранию пищи, во время же работы резцов не соприкасаются коренные зубы.

Таблица-2 Развитие мышц жевательноо аппарата у грызунов.

Вид животного	Процентное отношение веса мышцы к общему весу склета	Примечание
	жевательной	височной	крыловидной	Брюшной
Sciurus ptrsicus Citellus citellius Cricetus auratus Myospalax myospalax Ellobius talpinus	6.33 8.53 5.95 4.0 9.97	1.92 3.00 4.54 3.65 6.63	1.30 2.96 1.48 0.99 3.64	0.53 0.80 1.02 0.50 1.40	Не роет Роет отчасти зубами Роет мало Специализирован к рытью когтями Специализирован к рытью резцами

Такая глубокая дифференциация зубной системы приводит к большой дифференциации и жевательной мускулатуры, в особенности той, которая распологаясь с латеральной стороны, имеет разнообразные функции и поэтому подвержена наибольшим изменениям.

Высочная мышца работает только на создание давления в вертикальной плоскости, двубрюшная открывает рот, крыловидная ограничения в изменениях своим медиальным положением, при котором всякие вариации в прикреплении ограничений распределением окружающих органов.

Приспособление к разрыхлению земли резцами идёт двумя путями. В первом случае верхние резцы направлений по отношению к продольной линии черепа более горизонтально, чем обычно (слепушонка). Во втором случае, наоборот, резцы направляются более вертикально, чем обычно (слепец).

Таким образом, если у слепца во время разрыхления земли резцами нижняя челюсть работает почти исключительно в вертикальном направлении, то у слепушонки оно в одинаковой степени работает в вертикальной и горизонтальной плоскостях.

На основании приведённых выше данных, нами было разработана классификация роющих приспособление природных землероев (рис. 1). Предложенная классификация позволяет установить, что чем выше специализация землерой к подземному образу жизни, тем более развитым у него становится разцовый роющий аппарат и меньшее развитие получает когтевой.

У таких грызунов как слепушонки и слепец рытьё нор осущетвляется преимущественно зубами, а конечности служат лишь для отгребания земли. Резцы этих грызунов чрезвычайно развиты и достигают относительно больших размеров, что вызывает увеличение лицевых частей и нижней челюсти.

Слепушонка является наиболее высокоспециализированным землероем. Большую часть пищи этот вид добывает в кормовых ходах. Одним из основных факторов, определяющих способ рытья, является характер обитания и питания.

Приспособление к рытью в поверхностных горизонтах почвы приводит к объединению разрыхления и выбрасывания земли в один процесс раздвижения почты. Растительноядные землерои питаются клубеньками и корневищами, основная масса которых распологается в горизонте почвы от 15 до 20см, поэтому мелкие растительноядные землерои не могут объеденить процессы разрыхления и выбрасывания земли в один.

Разделение и обьединение этих процессов во время рытья имеет принципиальное значение для того, чтобы судить о процессе изменения органов движения, поэтому всех землероев мы подразделяем на : роющих однофазным типом рытья, то есть таких у которых процесс разрыхления и выбрасывание земли, как правило, бывает одновременным, и на животных с дфухфазным типом рытья, которве обычно в начале разлыхляют землю, а за тем выкидывает. Однофазным типом рытья, кроме подземных землероев, роют все наземные.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис-1.Специализация к рытью роющих млекопитающих.

1.Когтевой (цокор - my ospalax)

2.Резцовый (слепушонок-Ellobius talpin)

3.Когтерезцовый (полевка - Mierotinal)

Выводы

1. Условия эксплуатации землеройных машин в регионе Центральной Азии характеризуются комплексом следующих неблагоприятных факторов:

- тяжёлыми природно-климатическими условиями, основные черты которых формируют: высокая засушливость, обусловленная минимальным выпадением атмосферных осадков и отсутствием значительных естественных водоёмов, повышенная температура воздуха в летний период сильные ветры и пыльные бури;

- трудностью разработки Центрально-Азиатских грунтов, отличающихся высокой загибсированностью, пересущенностью, засоленностью и обрезивностью, значительным содержанием (от 35 до 85%) твёрдых пород (кварц, диорит и т.п.), приводящим к ускоренному износу рабочих органов и др. деталей землеройных машин.

2. Совместной воздействие неблагоприятных природно-климатических факторов Центральной-Азии приводит к значительному уменьшению ресурса эксплуатирующихся в этом регионе землеройных машин по сравнению с зоной умеренного климатического пояса.

3. Используют зубья у которых длина рабочей частьи составляет 50-60% от проектной, а в отдельных случаях меньше её в 2,5-3,0 раза.

4. Изменение проектного затупления кромки. Затупление уменьшается при разработке песчано-гринистых, лесовых грунтов;

5. Используют зубья разных конфигурации не по назначению (в зависимости от грунтовых условий).

Наблюдения, проведение многими исследовательями, показывают, что в большинстве случаев изменение заднего угла инструмента, разрушаешего породы и т.д. . Более интенсивно влияет на износ, чем изменение прочих геометрических параметров. Это можно выгодно использовать, при создании новых самозатачивающих зубьев.

Литературы

1.Кадыров С.М., Шукуров Р.У., Ишунин А.К. «Численный метод расчета долговечности ружущих органов землеройных машин». Узбекский журнал АН РУз «Проблемы механики» , № 3, 2000, с. 43-48.

2. Махкамов К.Х.«Расчет износостойкости машин»Ташкент,ТашГТУ, 2002,с.1583. Завялов А.М. «Основы теории взаимодействия рабочих органов дорожно-строительных машин со средой», Авторев. Диссер. д.т.н. Омск, 1999 г., стр. 136.

4.Бачаров В.С., Козбагаров Р.А. «Адаптация бульдозерного оборудования к измерению грунтовых условий», (Материалы международной научно-технической конференции) «Проблемы дорожной отрасли восточно-Сибирского региона », Иркутск 1998, стр. 112-117.

5. Hata S. Muro T., Kaneko V. “Estlamation of lifa of Rippertip due to weaar” - “Proc of JSCE”. Добаку чаккай ромбун хококусю, 1977г., № 268, рр 119-127.

6. Сурашов Н.Т. «Создание перспективных рабочих органов землеройно-транспортных машин с учетом грунтового фона » Автореферат диссертации доктора технических наук Алматы. 2003. стр.43.

7. Шукуров Р.У. «Биомеханическое моделирование в создании режущих органов землеройных машин ». Ж.: Строительные и дорожные машины. - Моква 2001. №3. стр. 37-39.

Размещено на Allbest.ru

...