Влияние угла установки отвала в плане и дополнительного ножа на эффективность работы англедозера

Размещено на http://www.allbest.ru/

ТарГУ им. М.Х.Дулати, г. Тараз

Влияние угла установки отвала в плане и дополнительного ножа на эффективность работы англедозера

Ж?сіп Т.С.

Шотанов С.И.

То?самбаева Р.К.

Абдлахатова Н.Ш.

Об эффективности применения дополнительного ножа, установленного впереди отвала англедозера и автогрейдера приведены в работах [1, 2, 3], посвященных дальнейшему усовершенствованию конструкции рабочего оборудования землеройно-транспортных машин. Вместе с тем, отсутствуют исследовательские работы по определению рациональных параметров подобного дополнительного оборудования к бульдозерам. Поэтому данная работа авторов направлена на исключение отмеченного пробела в области изучения рабочего процесса бульдозера с дополнительным ножом. В соответствии с этим в лабораторных условиях ТарГУ им. М.Х.Дулати проводились экспериментальные исследования на стенде для физического моделирования рабочих процессов землеройных машин.

Для изучения рабочего процесса использовался эквивалентный грунт. Перед каждым опытом прочность грунта контролировалась с помощью динамического плотномера с увеличенной площадью наконечника (F=2,54 см²) и число ударов ударника ДорНИИ составляло С=4…6.

В результате анализа поисковых экспериментов и априорной информации определены уровни и интервалы варьирования факторов. В качестве выходных параметров установлены лобовое Р₁ и боковое Р₂ составляющие сопротивления копанию грунта.

Методика экспериментальных исследований разработок грунта с физическими моделями отвала с дополнительным упорным ножом базировалась на принципах многофакторного анализа с использованием матриц рототабельного плана при четырех варьируемых факторах: угла установки отвала , угла установки дополнительного ножа , глубины резания h грунта и скорости резания V грунта.

Уровни факторов и интервалы варьирования приведены в таблице 1.

Перед проведением опытов производилась тарировка тензометрического элемента путем подвешивания к нему эталонных грузов. Перед началом опытов контролировалась влажность грунта.

Таблица 1. Уровни факторов и интервалы варьирования

Измерение составляющих сопротивления копанию грунта(Р₁ и Р₂ ) осуществлялось с помощью тензометрической аппаратуры при установившемся режиме копания грунта. На стенде также установлены датчики регистрации пройденного пути тележки.

Одновременно наблюдалась картина процесса разработки грунта путем замеров, зарисовок и фотографирования.

Обработка экспериментальных данных (таблица 2) позволила получить регрессионные модели, определяющие зависимость функций отклика от варьируемых факторов:

Для лобового усилия грунта копанию; Н

Для бокового усилия грунта копанию; Н

Переход от кодированного вида к натуральным значениям переменных осуществляется по формуле.

Х_i = Х iЕ + Хoi,

где Х_i - натуральное значение фактора;

Х_i - кодированное значение фактора;

Е - кодированное значение интервала варьирования фактора;

Х_oi - кодированное значение фактора на нулевом уровне.

На рисунке 1 и 2 показаны графики зависимости функции отклика (Р₁ и Р₂) от угла установки отвала в плане () и угла установки дополнительного упорного ножа (). Экспериментально нами установленное значение угла установки отвала в плане (), где проявляется наименьшее значение Р₂ (при = 27⁰…39⁰), хорошо согласуется с результатами исследований предшествующих авторов, где констатируется «энергоемкость косого копания отвалом с параметрами, обеспечивающими наиболее интенсивный сход грунта отвала, в 2-3 раза меньше энергоемкости лобового копания при угле захвата отвала 30…40⁰» (Косое резание и копание грунта. Д-р техн.наук А.Н.Зеленин и инж. Л.В.Красильниов). При угле = 15⁰ значение Р₂ остается существенным и с увеличением этого угла до 25⁰ происходит постоянное снижение Р₂ достигая наименьшего значения. При дальнейшем росте наблюдается увеличение значения Р₂.

В условиях наличия дополнительного упорного ножа на отвале зависимость лобового усилия резания Р₁ от скорости резания() (рисунок 1) качественно совпадает с известными результатами исследований. В пределах исследуемого диапазона скорости резания значение лобового усилия резания Р₁ имеет незначительное изменение, что подтверждает сходство с результатами исследований академика В.П. Горячкина, где увеличение скорости () в пять раз (с 0,4 до 2,0 м/с) привело к возрастанию всего на 12% сопротивления копанию грунта сельскохозяйственным плугом Р_к.

Рис. 1. Зависимости лобового усилия резания Р₁ от угла установки отвала в плане () и скорости резания()

В другом случае при увеличении () в 4 раза привело к приросту усилия Р_к только на 11,5%. Следовательно, можно сделать вывод о том, что при использовании дополнительного упорного ножа увеличение скорости резания грунта от 0,5 до 2,5 м/с не оказывает существенного влияния на рост лобового усилия резания Р₁.

Угол установки отвала в плане (), при его увеличении от 21⁰ до 45⁰ , приводит в начале к снижению лобового усилия резания Р₁, а потом в возрастанию. Это объясняется тем, что с ростом угла установки отвала, до определенного значения этого угла, наблюдается положительное влияние косого резания, которое обеспечивает снижение общего сопротивления копанию грунта. При дальнейшем увеличении значения этого угла оказывает на рост сопротивления копанию, так как при постоянной ширине захвата отвала (В=const.) значительно увеличивается длина отвала. Кроме того, имеются следующие сведения о влиянии косого резания на процесс копания грунта: по данным В.А. Бахмутова и И.А. Недорезова, удельное сопротивление резанию при уменьшении угла захвата от 90 до 30--20° убывает, по данным 3.Е.Гарбузова возрастает, а по данным А.Н. Зеленина и Л.В. Красильникова может либо возрастать, либо убывать в зависимости от соотношения высоты ножа и глубины резания.

В пределах угла установки отвала в плане =30⁰…36⁰, наблюдается максимальное снижение лобового усилия резания Р₁ . Таким образом, несмотря на увеличение длины отвала с ростом угла его установки в плане, имеется диапазон изменения этого угла, где наблюдается максимальный эффект от косого копания грунта. Этому эффекту можно найти подтверждение в работе «Косое резание и копание грунта. Д-р техн. наук А.Н. Зеленин и инж. Л.В. Красильниов», где говорится, что энергоемкость косого копания отвалом с параметрами, обеспечивающими наиболее интенсивный сход грунта с отвала, в 2…3 раза меньше энергоемкости лобового копания при угле захвата 30…40⁰ .

В зависимости от скорости резания () боковое усилие резания Р₂ имеет характер снижения его значения при малых скоростях резания (рисунок 2), достигая минимального значения при =1,2…1,6 м/с, и при дальнейшем повышении скорости оно начинает возрастать.

Рис. 2. Зависимости бокового усилия резания Р₂ от угла установки дополнительного упорного ножа () и скорости резания()

Возрастание усилия связано с ростом сил трения грунта об отвальную поверхность при относительно больших скоростях резания. Вместе с тем, при скорости резания = 2,5 м/с боковое усилие резания Р₂ имеет примерно такое же значение, что при скорости резания = 1,0 м/с. Что позволяет нам констатировать, что наличие дополнительного упорного ножа оказывает позитивное влияние на процесс копания грунта и в относительно больших рабочих скоростях бульдозера сдерживает неизбежный рост бокового усилия, действующего на базовый трактор. Следовательно, при рациональных параметрах установки дополнительного упорного ножа бульдозер может работать при пересчете на натурные условия скорости движения трактора 9 км/ч. Таким образом, появляется значительный резерв повышения рабочей скорости бульдозера не допуская рост бокового усилия, действующего на базовую машину, что имеет практическое значение, т.е. возможность обеспечения курсовой устойчивости бульдозера в условиях работы его на относительно высоких рабочих скоростях.

По результатам экспериментальных исследований рабочего процесса англедозера, оснащенного дополнительным упорным ножом впереди отвала, получены регрессионные модели, адекватно описывающие зависимости лобового (Р₁) и бокового (Р₂) составляющих сопротивления копанию грунта от угла установки отвала в плане () и угла установки дополнительного упорного ножа ().

В условиях наличия дополнительного упорного ножа на отвале зависимость лобового усилия резания Р₁ от скорости резания() качественно совпадает с известными результатами исследований. В пределах исследуемого диапазона скорости резания значение лобового усилия резания Р₁ имеет незначительное изменение. Следовательно, можно сделать вывод о том, что при использовании дополнительного упорного ножа увеличение скорости резания грунта от 0,5 до 2,5 м/с не оказывает существенного влияния на рост лобового усилия резания Р₁.

Литература

англедозер землеройный транспортный машина

1. Влияние угла установки отвала и ножа в плане на эффективность землеройной машины. С.М. Мырзашев, М. Абдигалиев, С.И. Шотанов, Р.К. Токсамбаева, Т.С.Джусипов. Вестник ТарГУ, 2005 г.

2. Авторское свидетельство СССР № 1760028. Абдигалиев М., Кадыров Ж.О., Шотанов С.И.

3. Хмара Л.А., Шатов С.В., Баловнев В.И., Мелашич В.В. Исследование копания грунта бульдозером с двухножевым рабочим органом // Строительные и дорожные машины, 1979, №3. - с. 21…22.

Размещено на Allbest.ru