Влияние различных факторов на производительность землерезной машины Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

ИЗВЕСТИЯ

ТОМСКОГО ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА им. С. М. КИРОВА

Том 209 1976

ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ НА ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ ЗЕМЛЕРЕЗНОЙ МАШИНЫ

И. Г. БАСОВ, Н. А. ДУБРОВСКИЙ

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

Производительность баровой землерезной машины целесообразно исчислять либо в м2 прорезанных щелей, либо в м3 подготовленного к выемке мерзлого слоя грунта в единицу времени. Причем, если первый показатель зависит только от технических возможностей машины и физико-механических свойств мерзлого грунта,' то величина объема подготавливаемого к выемке мерзлого слоя в единицу времени будет определяться, кроме того, и технологией нарезания сетки щелей.

Очевидно, что чем меньше будут размеры ячеек в сетке щелей, тем больше потребуется нарезать щелей для подготовки . 1 м3 мерзлого грунта к выемке, и тем больше будет непроизводительных затрат, времени, связанных с маневровыми операциями машины. Следовательно, с целью увеличения производительности баровой машины необходимо размеры ячеек в сетке нарезаемых щелей увеличивать до максимально возможных значений, исходя из грузоподъемных возможностей выемочной- машины.

Величина площади щелей, которые необходимо нарезать для подготовки одного м3 мерзлого грунта к выемке, может быть найдена из выражения

5 = (^пр ¿поп ^з) , ^ V

V '

где

¿пр и ¿поп —длины щелей соответственно продольных и поперечных, м;

п\ и —число щелей соответственно продольных и поперечных;

Нщ—глубина щелей, м\

У = ¿Пр ■ ¿попЯщ — объем подготавливаемого к выемке мерзлого грунта, м3.

Заменив в выражении (1) п\ и п2 через ¿пр и ¿ПОп и расстояния между продольными 1\ и поперечными /2 щелями и выполнив ряд преобразований, получим

5 = ± + 1 + -1- + -1-, м'/м3. (2)

-^пр "^ПОП

Тогда зависимость технической производительности землерезной машины от технологической схемы подготовки мерзлого грунта к выемке может быть определена по формуле

где

— скорость перемещения машины при резании щели, м\час\ кг — коэффициент технически возможной производительности. Коэффициент /ст можно выразить как отношение чистого времени работы машины по нарезанию щелей к общему времени, учитывающему и продолжительность вспомогательных операций Тв0\ т. е.

^т —

Т+Т

(4)

во

Чистое время работы машины по нарезанию щелей можно определить из выражения

Т =

Vn

тн + тш (5)

Рис. I. Схема механизма заглубления бара.

Продолжительность вспомогательных операций при подготовке данной площади к выемке

Тв0 = ^з ~h Тп где

Тв и Тп — время, расходуемое соответственно на операции заглубления и подъема бара при подготовке данной площади к выемке;

Тц— продолжительность замены инструмента; Тм — время, расходуемое на выполнение маневровых операций, связанных с переходом от одной щели к другой. Суммарное время, расходуемое на операции по заглублению бара при подготовке данной площади к выемке

+П2) ¿3,

где Г3 — продолжительность одного заглубления бара. Продолжительность единичного заглубления бара, исходя из схемы работы механизма поворота исполнительного органа (рис. 1), может быть найдена по формуле

нп Нш -I- Ни arceos--arccos

4 =

¿6

L,

L

0)

^Пб

где

(о — средняя угловая скорость поворота бара, рад]мин\ ¿6 — длина бара;

Нп — высота размещения оси поворота бара над уровнем почвы; Упб —средняя линейная скорость поворота конца бара. Тогда

Т3 = (пх + пг)

Í Нп arccos —

Нг

— arccos

L

и

и

Ъ'лб

(6)

Время, расходуемое на операции подъема бара при подготовке площади к выемке

Тп = (пх + п2)

где — продолжительность одного подъема бара.

Продолжительность одного подъема бара в соответствии с рис. 1 может быть найдена из выражения

и =

— - р агсзт ( + ) 2

Снсоэ Р

где

ю'— средняя угловая скорость подъема бара; /к — длина кривошипа рычажного механизма поворота бара; Рд — рабочая площадь поршня гидродомкрата механизма поворота бара, см2; Ян — производительность гидронасоса, см^мин. Тогда

агсэш ( Нп + ) Тп = (пг + л3)-^ ' \ У - . (7)

Время, расходуемое на замену изношенного инструмента

Та — (¿пр п\ ~Г ¿ПОП ¿^Щ 2и ¿и — ^Пр ¿поп (8)

где ги— количество резцов, расходуемых на 1 м2 прорезанной щели;

¿и—средняя продолжительность замены одного зубка. Время, расходуемое ,на маневровые операции

тя = (Пг + ПО-2) К = + ¿м, (9)

где tyl — время перехода баровой машины с одной щели на другую. Подставив в выражение (5) значения Т3, Ти, 7П, Гм из формул (6), (7), (8), (9) и проведя соответствующйе преобразования и упрощения на основе использования данных эксплуатации реальных машин, получим упрощенную формулу для определения времени, расходуемого на вспомогательные операции

7В0 = (1,7 + 3,2Нщ) (п{ + п2-2). (10)

Расчеты показывают, что в зависимости от технической схемы , подготовки мерзлого грунта к выемке коэффициент технически возможной производительности машины может изменяться в широких пределах 0,3</ст<0,98. Причем кт тем меньше, чем меньше размеры ячеек в сетке щелей и объем подготавливаемого к выемке мерзлого грунта.

Влияние глубины промерзания грунта на производительность баровой машины можно учесть коэффициентом

Кц. о ависимость /Сп от

глубины промерзания грунта, построенная в соответствии с дискретным рядом значений кПу рекомендуемых ЕНИР {1], хорошо аппроксимируется уравнением

0,83

--0,1, .

"пр

где

Япр — глубина промерзания грунта, ж..

Влияние свойств грунта на производительность баровой машины можно учесть коэффициентом В зависимости от группы грунта ве-

V'

о*

07 Щ

М

0.9 ън

с¿а,

Ш Щ

м 0

Гг

56

$

7,76"

Ю-6.5-

№ &

5.9-

{5--&

V У

V Ц-

У-1-

0

074

0,3

0

93

ЦУ»

07-0-

09. (О-

2.0 №

г

/Т

г-

4-

\ШЛ

г*

бСпр «¿ЛЙ0

Рис. 2. Номограмма для определения величины

З-М.

{¡3 И7-Ц5 т V & й? 0,3 Рис. 3. Номограмма для определения производительности барозой машины

12. Заказ 3135.

личина кг, в соответствии с рекомендациями ЕНиР [1], имеет следующие значения:

группа грунта I II III IV

Таким образом, зависимость производительности баровой машины от основных, влияющих на нее факторов, будет иметь вид

Из номограммы (рис. 2) следует, что величина 5 будет тем меньше, чем больше будут площадь подготавливаемого к выемке мерзлого грунта (¿Пр • ¿поп) и расстояния между продольными (/1) и поперечными (/2) щелями.

Для увеличения объема, подготавливаемого в единицу времени к выемке мерзлого грунта путем нарезания системы щелей, необходимо (рис. 3) прежде всего увеличивать скорость (Уп) прорезания щелей путем увеличения мощности землерезных машин и установления оптимальных режимов работы исполнительных органов. Кроме того, производительность землерезной машины (в м3]час) может быть существенно увеличена (в 2,0—2,5 раза) за счет уменьшения числа нарезаемых щелей (величина 5). Схема нарезания щелей должна выбираться из условия получения минимально возможной величины 5. Это может быть достигнуто в случае нарезания только продольных щелей. Последнее возможно либо при незначительном промерзании (до 1 м) грунта, когда выемочная машина может взламывать межщелевые целики со стороны талого грунта, либо при значительном промерзании (до 2 м и более), но в случае применения гидроскалывателей для одновременного с резанием -очередной щели разрушения межщелевого целика [2]. Уменьшение числа нарезаемых щелей для подготовки кубометра мерзлого грунта к выемке сокращает затраты времени на вспомогательные операции (увеличивает /ст), а следовательно, приводит к повышению производительности землерезной машины.

1. Единые нормы и расценки на строительные, монтажные и ремонтно-строительные работы. Сб. 2. Землеройные работы. Вып. 1. Механизированные и ручные земляные работы. Стройиздат, Москва, 1964.

2. О. Д. Алимов, И. Г. Басов, А. А. Сдобников, Ф. Ф. Зелингер. Резание мерзлого грунта с одновременным скалыванием. Ж. «Механизация строительства», № 1, 1966.

I 0,44 0,31 0,13

(П)

ЛИТЕРАТУРА