Определение сопротивления перемещению резцов подкапывающей машины при разработке грунта Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК №3 (93) 2010

Библиографический список

1. Пиновский, М.Л. Об оценке работоспособности пневматических упругих элементов с резинокордными оболочками / М.Л. Пиновский, В.Г. Цысс. — М.: Каучук и резина. — 1983. — № 6. — С. 31-34.

2. Вибрации в технике. Справочник в 6 томах / Под редакцией К. В. Фролова.-М.: Машиностроение, 1981. — Т. 5.-456 с.

ЦЫСС Валерий Георгиевич, доктор технических на-

ук, профессор (Россия), профессор кафедры «Транспорт и хранение нефти и газа, стандартизация и сертификация».

СЕРГАЕВА Марина Юрьевна, кандидат технических наук, доцент кафедры «Транспорт и хранение нефти и газа, стандартизация и сертификация».

Адрес для переписки: e-mail: [email protected]

Статья поступила в редакцию 25.08.2010 г.

© В. Г. Цысс, М. Ю. Сергаева

УДК 621878 Л. Н. КИСЕЛЁВА

Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия, г. Омск

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЮ РЕЗЦОВ ПОДКАПЫВАЮЩЕЙ МАШИНЫ ПРИ РАЗРАБОТКЕ ГРУНТА_____________________________________

В статье рассмотрен вопрос определения рационального расположения резцов на поверхности рабочих роторов подкапывающей машины при взаимодействии с разрабатываемым грунтом.

Ключевые слова: подкапывающая машина, рабочие органы, резцы, углы поворота резца.

Машина подкапывающая предназначена для разработки и удаления грунта ¡...У категории включительно, из-под трубопровода, предварительно вскрытого сверху и с боков, ниже нижней образующей трубопровода на глубину не менее одного метра [1].

Очевидно, что количество резцов на поверхности рабочего ротора должно быть минимальным, но достаточным для обеспечения технологического процесса разработки грунта. Резцы должны быть равномерно расположены на поверхности роторов подкапывающей машины. Необходимо стремиться к тому, чтобы количество резцов, одновременно взаимодействующих с грунтом, при вращении ротора было одинаковым для обеспечения равномерности процесса разработки грунта.

Количество резцов на одном ряду определяется из условия, что хотя бы один резец ряда находится в зоне взаимодействия с грунтом [2].

n = Vk -Vh

2p

Vk -Vh

(1)

где , фн — начальный и конечный угла поворота резца от оси х (рис. 1).

Из рис. 1 очевидно, что

Vo

2р

n

(4)

Угол (наименьший) между ближайшими резцами соседних рядов

Vc

.%

К

(5)

где К—количество рядов резцов.

Если положить К = 4, л = 4, то в момент выхода резцов нижнего ряда из зоны взаимодействия с грунтом видим следующую картину расположения резцов (рис. 3).

На рис. 3 видны картины расположения резцов, когда после поворота ротора на угол ф выходят из забоя соответственно резцы ротора третьего и четвертого рядов. Из рисунков видно, что во всех случаях в зоне контакта с грунтом находится одинаковое количество резцов. Следовательно, нагрузка на ротор распределяется равномерно. Это свидетельствует о рациональном распределении резцов на поверхность и ротор [3].

Для положения, когда резец 1- го (нижнего) ряда выходит из забоя, имеем следующее выражение для определения суммы проекций сил со стороны грунта на резцы (рис. 3):

jH |(а-0,5в) H=arcsin| ---------

U R Фк=Р'

(2)

(3)

где а — расстояние от центра ротора до оси траншеи , Ь — ширина грунтовой полосы, Д — радиус вращения резца.

Угол между соседними резцами одного ряда (рис. 2)

T = -It

R2 sin 2p + R sin 2(p -jC) +

+ R32 sin 2(p - 2 jC) + R^ sin 2(p - 3 jC)

= IT(R2 sin2 jC + R32 sin4 jC + R2 sin6 jC) =

= It R sin(2 • -) + Rз2 sin(—) + R4 sin(—) = = IT(R-2 sinl+ R32 sinl+ R4 sin|"pi)

взаимодействия с грунтом

>

Рис. 1. Схема для определения углов jH и jK

Для положения, когда резец 3- го ряда выходит из забоя (рис. 3),

Тз =-1т[Яз28т2я + К1$л.п2(п -фс) + К2$т2(п -3(рс)] =

Рис. 2. Схема расположения резцов на боковой поверхности ротора

І'г —

r-bp-cpc-vw,

(1 -Ъ) '

R,= RH,

R2 = RH - AR,

R3 = RH-2AR,

R4 = RH-3AR,

AR=( Rh-Rb )/3.

(7)

(8) (9)

(10)

(11)

(12)

t ! ti2 ■ P ti2 ■ P ti2 ■ 3p .

= IT(R4 sin— = R, sin—+ R, sin—). T 4 4 1 2 2 4

(14)

Для положения, когда резец 2-го ряда выходит из забоя (рис. 3),

Для положения, когда резец верхнего ряда выходит из забоя (рис. 3),

R4sin2p + R2sin2(p -jC) +

+R? sin 2/ p - 2jc) + R32 sin2(p - 3jC)

=IT [r,2 sin 2 jC + R22 sin 4 jC + R32 sin 6jC ] =

t /ti2 ■ P ti2 ■ P ti2 ■ 3p

= IT (R, sin—+ R, sin—+ R3 sin —.

T 1 4 2 2 3 4

(15)

Для положений, когда первый, второй, третий и четвертый резцы заходят в забой, имеем

T = -IT [R, sin 2 jH1 + R4 sin 2( jH1 + jC) +

+ R3 sin 2(jH1 + 2jC) + R, sin 2(jH1 + 3jC)]'

T2 = -IT [R, sin 2 jH 2 + R, sin 2( jH 2 +jC) +

+ R4 sin 2( jH 2 + 2 jC) + R3 sin 2( jH 2 + 3 jC)]'

T3 = -IT [ R3 sin 2 jH 3 + R, sin 2( jH 3 +jC) +

+ R, sin 2( jH3 + 2 jC) + R4 sin 2( jH3 + 3 jC)]'

T4 = -IT [R4 sin 2 jH 4 + R3 sin 2( jH 4 + jC) +

+R, sin 2( jH 4 + 2 jC) + R, sin 2( jH 4 + 3 jC)]'

. (0,56 - a) где j = arcsin-------------R-------.

(16)

(17)

(18)

(19)

(20)

Предложенная методика позволяет определить величину реакций сил, действующих на резцы при перемещении рабочих органов подкапывающей машины в грунте. Таким образом, решаются задачи о местоположении резцов на поверхности роторов и нахождения выражений для расчета сил внедрения резцов в забой в зависимости от конструктивных параметров рабочих органов подкапывающей машины.

R? sin 2p + R32 sin 2(p - jc) +

+ R2 sin 2(p - 2jc) + R, sin 2(p - 3jc) = IT (R32 sin 2 jC + R2 sin 4 jC + R, sin 6jC) =

= I T (R32 sin P + R? si n P + R,2 si n —).

T 3 4 4 2 1 4

Библиографический список

1. Трубопроводный транспорт нефтепродуктов / М.В. Лурье (13) [и Др.]. — Москва: Нефть и газ, 1999. — С. 124 — 248.

2. Пат. Российская Федерация № 2193713, класс МПК 7 F 16 l 1/028. Машина для удаления грунта из-под магистрального трубопровода / Челышев В.В., Сауткин В.П., Семин Р.С., Зайчиков Г.И.,

= IT(R4 sin2jC + R, sin4jC + R? sin6jC) =

T4 =-I

ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК №3 (93) 2010 МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ