Основные теории для расчета сил резания и копания грунтов.

По предложению Домбровского, сумму рабочих сопротивлений землеройной или землеройно-транспортной машин называют сопротивлением копанию, а силы для их преодоления – силами копания.Силу, прикладываемою к рабочему органу по касательной к его траектории, называют силой копания, а по нормали к траектории – нормальной силой копания, их результирующая составляет полную силу копания.Сила копания имеет 3 составляющие:

Р_коп =Р + Р_пр + Р_зап

Где, Р – сила резания, Р_пр и Р_зап – силы для преодоления сопротивление призмы волочению и заполнению ковша или продвижению стружки сквозь призму волочения.

Нормальная сила копания: N_коп = N +N_пр + N_зап

Где N, N_пр , N_зап – соответственно нормальная сила резания, нормальные силы для преодоления сопротивления призмы волочения и заполнению ковша или продвижению стружки сквозь призму волочения. Домбровский предложил определять силу копания по расчетной площади поперечного сечения среза грунта F_ср и средней удельной силе копания р_коп машиной данного типа:

Р_коп = р_коп F_ср

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчет сил резанья по теории Ветрова.

По теории, разработанной проф. Ю.А. Ветровым, усилие ре­зания грунта плоским ножом складывается из трех составляющих:

Р_р =Р_св + Р_бок + Р_бок.ср.

соответственно разрушению грунта в трех основных зонах Си­пы для преодоления лобовых сопротивлений ножу Р_св пропорциональ­ны площади лобовой поверхности ножа и ширине резания b и зависят от угла резания и прочности фунта. Силы разрушения грунта в боковых расширениях Р_бок пропорциональны площади этих боковых расширений и зависят от прочности фунта. Силы бокового среза фунта Р_бок.ср. про­порциональны глубине резания и прочности грунта. Данная теория по­казывает наиболее близкие к практическим значениям результаты вы­числений для случая разрушения плоскими ножами прочных и мерзлых фунтов при относительно небольшой ширине резания b и значительной глубине h разрушения грунта. При расчетах необходимо отдельно учи­тывать сопротивление от износа режущей кромки, усилие перемещения призмы волочения и т.п.

Рачет сил резания элементарным профилем (теория Зелинина)

Широко известны предложения Зеленина по расчету сил резания грунтов, в том числе по учету влияния на силу резания угла резания, толщины среза, числа зубьев на ноже, числа блокированных сторон среза.

Формула силы резания для рабочих органов в виде режущего периметра, предложенная Зелениным, имеет вид Р = ch^1,35(1+2,6b)(1+0,0075δzµ) где, с – коэфф., характеризующий крепость грунта, численно равный показанию плотномера, h и b - толщина и ширина среза (см), δ – угол резания (град.), z – коэфф. Характеризующий влияние зубьев на среднем ноже режущего периметра, µ - коэфф. Характеризующий влияние числа блокированных сторон среза.

Учет дополнительных сопротивлений при резании грунтов ножом с площадкой износа.

В процессе резания грунтов большое влияние на сопротивление грунта оказывает затупление и износ режущего инструмента. Затупление и площадка износа — наиболее характерные изменения формы ножей и зубьев в процессе резания грунтов. ополнительные сопротивления грунта, вызываемые площадкой износа или затуплением ножа либо зуба, могут даже преобладать в сопротивлении резанию. Допускаемый на практике износ режущего-инструмента может вызвать увеличение силы резания ножами или ковшами и следовательно, повышение затрат энергии по сравнению с условиями резания острыми ножами или зубьями. Площадка износа вызывает сопротивление даже при нулевой глубине резания. Опыты показали, что влияние износа и затупления можно учитывать, определяя дополнительные силы резания для преодоления сопротивлений площадке износа или затуплению. Эти силы зависят от толщины среза. Касательная к траектории сила (Рпл.изн) замедленно возрастает с увеличением толщины среза h и не равна нулю при нулевой глубине резания (Р0) Поэтому, накладываясь на силу для преодоления основных сопротивлений ножу, она вызывает большое увеличение суммарной силы резания и существенно изменяет нормальную силу резания. Вместе с тем затупление или износ режущего инструмента так влияет на удельную силу и энергоемкость резания, что делает их убывающей функцией толщины среза. Профиле площадки затупления может совпадать или не совпадать с траекторией движения режущего лезвия. На форму профиля влияют физико-механические свойства грунта и режимы работы.Если траектория движения совпадает с профилем площадки затупления и радиус закругления незначителен, то можно считать, что сопротивление Рп возникает только при отжиме рабочего органа от поверхности грунта в результате упругого последействия. Если траектория движения совпадает с профилем площадки затупления и при этом на режущей кромке образовался радиус закругления, определяющий площадку затупления, то появляются дополнительные силы, отжимающие рабочий орган в процессе резания. Если профиль траектории не совпадает с профилем площадки затупления, то выступающая за траекторию часть внедряется в грунт. Сила Р„ при этом определяется сопротивлением внедрению выступающей части в грунт.

 

Влияние скорости на сопротивление резанию

До последнего времени предполагалось, что сопротивление грунтов не зависит от скорости резания. Это объяснялось сравнительно малой величиной ее для землеройных машин. Например у одноковшовых экскаваторов она находится в пределах от 0,4-0,5 до 1,0-2,5 м/сек. Изучение зависимости сопротивления грунта от скорости резания ограничивалось выяснением возможности распространять результаты измерений сил резания при одной скорости на иные скорости, характерные для землеройных машин. В связи с тенденцией увеличения рабочих скоростей последних, особенно с расширением области применения машин непрерывного действия,возникла задача более детального исследования. первые соображения о возможной зависимости сопротивления грунта от скорости резания высказал Горячкин. Из опытов Горячкина следует, что изменение скорости в 4-5 раз сопровождается изменением силы тяги плуга на 11-12%.Горячкин предложил считать, что сила сопротивления грунта состоит из 3 составляющих: силы сопротивления трению о дно борозды, силы сопротивления деформированию отделяемого пласта грунта и силы сопротивления перемещению (отбрасыванию) этого пласта.Сила резания по Горячкину Р = ƒG+κаb + Ɛabv² где G – сила тяжести плуга, ƒ – коэфф. Трения ножа о грунт, а –ширина среза, b – толщина среза, v – скорость плуга (скорость резания), к- коэфф. Характеризующий удельное сопротивление пласта грунта деформированию плугом, Ɛ- коэфф.характеризующий затраты энергии на отбрасывание пласта, отделившегося от массива

 

 

⇐ Предыдущая12345678Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: