К теории взаимодействия баровой машины с грунтом Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

ИЗВЕСТИЯ

ТОМСКОГО ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА

ИМЕНИ С. М. КИРОВА

Том 188 1974

К ТЕОРИИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ БАРОВОИ МАШИНЫ

С ГРУНТОМ

И. Г. (БАСОВ

(Представлена кафедрой горных машин, рудничного транспорта и горной механики)

При работе баровой землерезной машинЬг движитель ее перемещается по поверхности почвы, а рабочий орган — в щели-траншее, прорезаемой в мерзлом слое грунта. Поэтому нагрузки на рабочем органе будут определяться не только сопротивлением грунта разрушению, а и характером перемещения землерезной машины, зависящим от микрорельефа поверхности почвы, взаиморасположения рабочего органа и движителя, управления машиной.

г

А-А

- ♦ 2У;

Рис. I

1. В общем случае при движении машины по намеченной трассе под ее правой и левой гусеницами (колесами) могут быть различные профили поверхности почвы. Вследствие этого корпус машины, а вместе с ним и баровый исполнительный орган, находящийся в щели, будут совершать сложное движение в пространстве. Быстрое изменение координат перемещения в продольном, и особенно в поперечном направлениях (рис. 1), может привести к значительным перегрузкам рамы бара и других узлов ее подвески.

Нагрузка на раму бара будет зависеть от соотношения скорости vл прорезания щели (подачи машины) и скорости упов изменения текущих координат точек жесткого крепления левой (уд ) и правой (уп) гусениц (колес) к корпусу машины.

Для того, чтобы не возникали чрезмерные боковые нагрузки на рабочий орган, необходимо, чтобы в контакте с грунтом находились только зубки режущей цепи. Иначе говоря, должно соблюдаться условие (рис. 1).

-1/-г

где —линейная скорость поворота конца бара в плоскости уг; Вщ — ширина щели; Тх —толщина бара по кулакам; 01 —-ширина бара по кулакам; ¡3 — угол наклона бара к вертикали. С другой стороны, из рис. 1 следует, что

„ _ ^пов(#Щ + С2) (2)

~ в

где Упов — линейная скорость поворота одной гусеницы относительно другой в плоскости у г;

С — расстояние от точки поворота до бара; В — колея машины. Приравнивая правые части уравнений (1) и (2), найдем допустимую скорость

_ В(В^Т,) созр пов" 2Д (#щ+С2) ■

Скорость vпoв зависит от изменения относительного уклона I по пути машины.

^пов =я^К = * Л (4)

где а! и аг — углы подъема или спуска правой и левой гусениц (колес) .

Решая совместно уравнения (3) и (4), получим выражение для определения величины максимально допустимого уклона

; В(ВЩ-Т1) созр

2Вг(Щп+С2)

(5)

При вычислении I для машин с двумя и большим числом баров, а также при несоосном расположении одного бара (рис. 1) необходимо величину С принимать равной минимальному расстоянию от барового исполнительного органа до гусеницы (или колеса).

Таким образом, из выражения (5) следует, что машины с более широкой базой, большим вылетом резцов и с меньшей шириной бара, а также глубиной резания будут меньше реагировать на изменения микрорельефа трассы.

Необходимо также отметить, что влияние микрорельефа трассы на возникновение боковой нагрузки на баровый исполнительный орган в значительной степени зависит от типа подвески машины. При жесткой подвеске [1] вероятность возникновения боковой нагрузки на бар будет значительно больше, нежели при полужесткой или балансирной.

2. Взаиморасположение барового исполнительного органа с гусеницами (или ведущими колесами) машины определяет устойчивость ее движения в заданном направлении.

Асимметричное расположение барового органа относительно продольной оси машины приводит к развороту ее в процессе резания щели. Величину момента Мр разворота можно найти из уравнения моментов относительно точки 02 (рис. 1).

£Л1оа =Мр=0,5 Хк(^+С,) +0,5 С,

2 7 \ 2 -0,5*п(|- -с,).

После преобразований уравнение примет вид

(6)

Можно принять, что толкающее усилие

1Х*=РП+ХП9 (7)

где Рп —усилие подачи исполнительного органа;

Хи—сила сопротивления перекатыванию гусениц (колес). Подставляя значение Хк из (7) в (6), получим

Таким образом, величина момента, вызывающая разворот машины при несоосном расположении исполнительного органа, прямо пропорциональна величине смещения бара относительно продольной оси машины и усилию подачи.

3. Баровый исполнительный орган должен допускать некоторое отклонение от прямолинейного движения машины при резании щели, и при этом не должны возникать дополнительные нагрузки. В таком случае минимально допустимый радиус разворота заглубленного бара (рис. 1) должен быть равен радиусу вписанной окружности [2] в трапецию с высотой

2

и основанием, равным горизонтальной проекции заглубленной части бара

£ = (8)

где Т—толщина рамы бара;

й — ширина бара по зубкам. Величина радиуса поворота бара в таком случае может быть найдена по формуле

г= ¿»+(Вд-7-)»

ЦВЩ-Т)

Минимально допустимый поворот землерезной машины с заглубленным баром может быть вычислен из выражения

^ _ 2(£6йпР + Л)г

1-г

где Ьб — длина бара;

А — расстояние от оси поворота бара до линии, соединяющей середины гусениц (при гусеничном движителе) или до оси задних колес (при колесном движителе).

Подставляя значения I и г из (8) и (9) в (10), получим

2(0+Н^)(ВЦ1-Т)

Из последней формулы следует, что минимально допустимый радиус поворота машины будет тем меньше, чем меньше будут значения величин Д р и А. Минимально допустимый радиус поворота колесных машин будет всегда меньше, чем гусеничных, потому что у них меньше величина А при прочих равных условиях.

Таким образом, при конструировании землерезных машин баро-вый исполнительный орган желательно приближать к центру, а при эксплуатации заглублять до вертикального положения.

ЛИТЕРАТУРА

1. Г. П. Л ы з о, А. П. Л ы з о, В. А. Л о м о в с к и й. Тракторы, автомобили, двигатели. «Высшая школа», М., 1962.

2. И. Н. Бронштейн, К. А. С е м е н д я е в. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов. Гостеортехиздат, М., 1953.