Вся электронная библиотека >>>

 Экскаваторы >>>

    

 

Траншейные роторные экскаваторы


Раздел: Строительная техника

   

§ 2 ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЗУБЬЕВ С ГРУНТОМ

  

В процессе экскавации грунта элементы машины взаимодействуют с разрабатываемой средой (грунтом) и между собой. Сущность этого взаимодействия основана на физических законах, знание которых позволяет принимать правильные решения в процессе эксплуатации машин. В этой книге приведены лишь общие понятия физической сущности рабочих процессов и обобщены результаты исследований в этой области настолько, насколько это необходимо для того, чтобы избежать серьезных ошибок в процессе эксплуатации машины.

Роторное колесо воздействует на грунт с помощью зубьев, геометрические размеры которых и физико-механические характеристики их материалов определяются из условий обеспечения нормальной работы роторного колеса при минимальных затратах энергии на разрыхление грунта, а также требованиями достаточной прочности и износостойкости.

Изучение взаимодействия зуба с грунтом удобнее начинать с идеализированной схемы. Для этого зуб представим в виде острого клина ( 2.2). В действительности даже еще не установленные на роторное колесо зубья не имеют такого заострения. В процессе работы зубья затупляются еще больше, а их взаимодействие с грунтом вследствие этого все больше отличается от работы острого клина. Однако идеализация позволяет упростить решение поставленной задачи, ограничив его применение лишь для качественной оценки протекающих процессов. В дальнейшем представления о характере этого взаимодействия будут дополнены рассмотрением влияния на него затупления зубьев.

В режущем клине различают переднюю m и заднюю п грани. Их пересечение дает режущую кромку. Угол а, образованный передней гранью с направлением движения зуба, называют углом резания, а угол р, образованный задней гранью с направлением движения,— задним углом. Разницу у=а—р ( 2.2, с) называют углом заострения. Важную роль в процессе разрыхления грунта играет вылет зуба U, равный расстоянию от передней кромки ковша до следа режущей кромки зуба. Этот вылет определяет предельную толщину стружки, при которой кромка ковша не участвует в резании. Он связан с длиной зуба /, определяемой как расстояние между кромками ковша и зуба, и углом резания а соотношением

Слишком малые углы резания при заданном вылете U приводят к увеличению длины зуба I. Напротив, с увеличением этого угла растут силы сопротивления грунта разрушению. Каждой группе грунта соответствует свой оптимальный угол резания, при котором энергоемкость разрушения грунта будет наименьшей. Принятые для ЭТР значения углов резания а являются результатом обобщения исследований, проведенных на землеройных машинах в различных грунтовых условиях [33], и находятся в пределах 45—50°. Задний угол р может быть как положительным ( 2.2, а), так и отрицательным ( 2.2,6). В первом случае задняя грань не участвует в работе, во втором случае она уплотняет грунт. При этом зуб преодолевает силы сопротивления грунта уплотнению, а также силы трения по задней грани. Энергоемкость процесса копания грунта и интенсивность изнашивания зуба при отрицательном угле р выше, чем при его положительном значении. Исходя из этих соображений, при проектировании ЭТР стремятся обеспечить условия, при которых задняя грань не участвует в процессе копания. При этом учитывают, что чрезмерное увеличение заднего угла, или, что то же самое, уменьшение угла заострения, приводит к уменьшению площади поперечного сечения зуба, а следовательно, к снижению его прочности. Из всех перечисленных геометрических параметров зуба постоянными в процессе работы остаются только его длина I и угол заострения -у (без учета износа зубьев). Все остальные параметры изменяются в зависимости от направления движения .зуба.

Траекторию движения какой-либо точки режущей кромки зуба при достоянной скорости поступательного движения ЭТР можно представить в виде окружности, каждая из точек которой смещена, в направлении движения экскаватора на расстояние, пропорциональное длине дуги окружности от некоторого исходного (например нижнего) до текущего положения точки. Такая траектория, называемая трохоидой, образуется вследствие сложного движения режущей кромки: вращательного относительно центра роторного колеса и поступательного вместе с последним в направлении движения ЭТР.

Из сопоставления значений тсв и тбок следует, что в средней части прорези удельное сопротивление грунта в 2—4 раза больше, чем в ее боковых частях. Это указывает на то, что режущему инструменту следует придавать форму, при которой области лобовых сопротивлений были бы наименьшими. При этом можно добиться снижения энергоемкости процесса разрушения грунта за счет уменьшения ширины прорези b и увеличения толщины стружки h (см.  2.5). С этой точки зрения грунт выгодно разрабатывать узкими зубьями при больших подачах (продольных перемещениях). Такая закономерность имеет, однако, ограничения. Каждой определенной ширине режущего клина соответствует так называемая критическая глубина среза (толщина стружки), превышение которой приводит к увеличению глубины боковых прорезей h\, но не снижает энергоемкости разрушения грунта. Для ножей землеройных машин с углом резания 35—45°, работающих в обычных песчано-глинистых грунтах, критическая глубина резания равна 2,5—4 ширинам среза: меньшие значения относятся к пластичным и легкосжимаемым грунтам с небольшой структурной связностью, большие значения— к грунтам, преимущественно полускальным, со значительной структурной связностью и сравнительно мало сжимаемым.

 

 

СОДЕРЖАНИЕ КНИГИ:  Траншейные роторные экскаваторы

 

Смотрите также:

 

Ковши с режущими кромками без зубьев. Землеройные...

Рабочие органы, с помощью которых грунт отделяется от массива (зубья ковшей, бульдозерных отвалов, рыхлителей— 4.1, а), называют землеройными.

 

ЭКСКАВАТОРЫ. Одноковшовые экскаваторы

Жесткое сочленение позволяет более полно использовать массу экскаватора для реализации больших усилий на зубьях ковша...

 

...органами гидравлических экскаваторов являются ковши...

Режущая часть таких ковшей представляет собой плоский нож, приваренный к днищу и боковым стенкам.
Зубья в этом случае надежно крепят болтами.

 

Разработка грунта землеройными машинами...

Для рыхления грунта режущий край ковша снабжен зубьями.
Ковш драглайна () навешивают на канатах на удлиненную стрелу кранового типа.

 

РАБОЧЕЕ ОБОРУДОВАНИЕ. Обратная лопата...

Число зубьев, устанавливаемых на передней стенке, зависит от ширины ковша и вида работ, для которых предназначен ковш.

 

РАБОЧЕЕ ОБОРУДОВАНИЕ. Прямая лопата

Для копания грунта поднимают ковш (поворотом рукояти 5) из положения / в
Зубья имеют суживающийся к концу хвостовик, входящий в гнездо козырька.