Сопротивления машин и движущие силы. Часть 1.

Сопротивления машин и движущие силы. Часть 1.

Сопротивления машин и движущие силы

Часть 1

Сопротивления. Ниже рассмотрены сопротивления, возникающие при работе бульдозера, бульдозера-рыхлителя и скрепера. Сопротивления выражают в ньютонах (Н).

Бульдозер. В процессе работы бульдозера появляются сопротивления копанию, транспортированию грунта и движению машины, которые преодолеваются базовой машиной (рис. 105, а).

Рис. 105. Сопротивления, возникающие при работе бульдозера (а) и бульдозера-рыхлителя (б)

Наибольшее значение сопротивления для бульдозера определяют по формуле:

где Wрез — сопротивление резанию стружки грунта- Wпр - сопротивление перемещению призмы грунта по рабочей поверхности- Wн — сопротивление трению ножа о грунт- Wc - сопротивление перемещению стружки грунта по отвалу- Wд - сопротивление движению машины на горизонтальной поверхности- Wα- — сопротивление движению на подъем.

Сопротивление резанию грунта Wрез зависит от ширины отвала, величины срезаемой стружки, прочности, влажности и состояния разрабатываемого грунта. Сопротивление перемещению призмы грунта Wпр связано с массой, которая пропорциональна размерам отвала, коэффициентам внешнего трения материала.

Сопротивление трению ножа о грунт Wн обусловлено внешними вертикальными нагрузками на отвал и коэффициентами трения металла о грунт.

Сопротивление перемещению стружки по отвалу Wc зависит от массы призмы грунта, коэффициентов внутреннего трения материалов и грунта по металлу, состояния отвальной поверхности, угла резания ножа.

Сопротивление движению машины Wд равно произведению массы машины на коэффициент сопротивления качению, который зависит от состояния (твердое или разрыхленное) рабочей поверхности, природных свойств разрабатываемых материалов. Коэффициент сопротивления качению различен для гусеничного и колесного ходового устройства. При движении гусеничного трактора по рыхлому насыпному грунту коэффициент равен 0,08...0,1, по плотной грунтовой дороге - 0,05...0,07. Для колесной машины коэффициент сопротивления качению по рыхлому насыпному грунту равен 0,1...0,15- плотной грунтовой дороге - 0,05....0,06, а по асфальту - 0,02...0,03.

Сопротивление движению на подъем Wα- принимают со знаком «+», под уклон — со знаком «-». При работе бульдозера на горизонтальной площадке это сопротивление равно нулю. Движение машины под уклон уменьшает общее сопротивление бульдозера. Поэтому при бульдозерных операциях следует работать под уклон.

Бульдозер-рыхлитель. При рыхлении грунта общее сопротивление (рис. 105, б) определяют по формуле:

где Wрых — сопротивление рыхлению грунта.

Сопротивление рыхлению грунта зависит от ширины зуба рыхлителя и величины заглубления его опорной поверхности, а также от удельного сопротивления грунта рыхлению.

При увеличении ширины зуба, глубины рыхления и коэффициента удельного сопротивления грунта сопротивление повышается.

Коэффициент удельного сопротивления возрастает с увеличением прочности грунта.

Сопротивление Wα- аналогично бульдозерному.

Скрепер. Для скреперов типичны два режима работы — транспортный и набор грунта (рис. 106).

Рис. 106. Сопротивления, возникающие при работе скрепера: а - транспортный режим, б - набор грунта, R₁, R₂ - реакции от массы на передние и задние колеса, R_f1, R_f2 - сопротивление движению этих колес, Т_т - сила тяги толкача

При скреперных работах общее сопротивление равно

где Wнап — сопротивление наполнению ковша- Wл — лобовое сопротивление воздуха.

На сопротивление резанию грунта Wрез влияют ширина ковша, глубина срезаемой стружки, физико-механические свойства разрабатываемых грунтов.

Сопротивление наполнению Wнап обусловлено трением, возникающим при прохождении пласта срезаемого грунта через толщу уже набранного грунта и по стенкам ковша.

Сопротивление перемещению призмы Wпр вызвано тем, что часть грунта при копании скапливается перед заслонкой и при движении скрепера перемещается вместе с ним. Размер призмы зависит от типа грунта. Например, для сыпучих грунтов она больше.

Сопротивление движению Wд так же как при работе бульдозера, зависит от массы машины, типа ходовой части, коэффициента сопротивления качению. При движении с грунтом в ковше это сопротивление больше, чем при перемещении порожней машины.

Сопротивление движению на подъем Wα- аналогично возникающему при работе бульдозера. Выбор профиля пути с наименьшими подъемами при движении, особенно груженого скрепера, имеет большое значение для повышения производительности машины.