Технічна характеристика фізичної моделі ковша скрепера ДЗ-87-1

Назва параметрів	Одиниці вимір.	Значення
1. Геометрична місткість	м^3	0,031
2. Ширина ківша	м	0,486
3. Висота ківша	м	0,194
4. Кут різання ґрунту	град
5. Хід задньої стінки	м	0,162
6. Довжина	м	0,706
7. Ширина	м	0,492
8. Висота	м	0,28

 

Предмет дослідження

Предметом дослідження в даній лабораторній роботі є виявлення якісних та кількісних показників процесу взаємодії ківшевого робочого органу з ґрунтом на стадії копання.

Відомо [5, 6, 7, 8, 9, 10], що процес копання ґрунтів ковшовим робочим органом супроводжується безперервним зростанням опору їх просуванню в забої. Величина та закономірність вказаної протидії залежить від багатьох факторів, серед яких найбільш впливовими є фізико-механічні властивості ґрунтів, геометричні параметри робочого органу, та режими копання.

Схема взаємодії ківша скрепера з ґрунтом в період копання носить складний і суперечний характер, що обумовлює відсутність достатньо ефективної методики аналітичного визначення силових параметрів процесу копання.

Найбільш поширеною методикою аналітичного прогнозу максимальної величини дотичної складової опору ґрунту копанню ковшем скрепера на заключній стадії його заповнення є методика Є. Р. Петерса, в основу якої покладена розрахункова схема, що показана на рис. 5.2.

 

Рис. 5.2. Розрахункова схема до визначення опору ґрунту

наповненню ковша скрепера

 

Звітне методиці, опір ґрунту в кінці заповнення ковша дорівнює сумі 3-х складових:

, (5.1)

де W_p - опір ґрунту різанню ножовою системою ківша; W_н - опір наповненню ківша; W_n - опір пересуванню призми волочіння перед передньою заслонкою.

Опір ґрунту різанню визначається по формулі:

, (5.2)

де k - питомий опір ґрунту різанню. Його орієнтовне значення приведені у відповідній літературі [3, 5]; b - ширина різання; h - товщина стружки.

Опір пересуванню ґрунтової стружки в ківш на заключній стадії копання відповідно до методики дорівнює:

, (5.3)

де - опір підйому ґрунтового стовпа; - опір сил тертя, що діють на поверхні ґрунтового стовпа.

Згідно розрахункової схеми рис. 5.2

, (5.4)

, (5.5)

де g - прискорення вільного падіння; Н - висота ківша; g_г - щільність ґрунту; j₂ - кут тертя ґрунту по ґрунту.

Опір пересуванню призми волочіння визначаємо по формулі:

, (5.6)

де у - коефіцієнт об’єму призми волочіння перед передньою заслінкою, у = 0,5...0,7; m₂ = 0,3...0,5 - коефіцієнт тертя ґрунту по ґрунту. Підставивши розгорнуті значення складових в формулу (3.1), отримаємо:

, (5.7)

Аналізуючи даний вираз бачимо, що найбільш впливовим фактором на величину загального опору заповнення ковша є його висота Н. По відношенню до інших факторів функція W є лінійно залежною.

Головною метою даної лабораторної роботи є отримання фактичної інформації про величину і характер дотичної складової опору грунта конанню ковшем скрепера в залежності від товщини стружки, що вирізається із масиву, а також від фізико-механічних властивостей грунту, що розробляється.

 

Прилади т а обладнання

Для проведення експериментальних досліджень використовуємо слідуючі вимірювальні прилади та обладнання:

	фізична модель робочого обладнання скрепера ДЗ-87-1 в масштабі, k1 = 5	1 шт.
	ґрунтовий канал
	комплект тензометричних приладів	1 компл.
	модель щільноміра, кG = 5	1 шт.
	ваги аналітичні ВЛА-200	1 шт.
	кільця ґрунтозабірні	3 шт.
	ґрунтозабірник	1 шт.
	бюкси	3 шт.
	піч сушильна	1 шт.
	лінійка мірна	1 шт.
	тарувальний пристрій	1 шт.
	тарувальні гирі	5 шт.
	ґрунтообробне знаряддя	1 компл.

 

Дослідження процесу копання ґрунту робочим органом скрепера проводиться в аналогічних ґрунтових умовах, що і при дослідженнях бульдозерного обладнання, описаних в лабораторній роботі №3.

 

Ґрунтові умови

Дослідження процесу копання ґрунту робочим органом скрепера проводиться в аналогічних ґрунтових умовах, що і при дослідженнях бульдозерного обладнання, описаних в лабораторній роботі №3.

 

Умови дослідження

Експериментальне досліджується процес копання ґрунту моделлю ковша скрепера ДЗ-87-1.

Критерієм оцінки процесу приймається дотична складова опору ґрунту копанню W, а факторами, що впливають - товщина стружки, що вирізається h і міцність ґрунту, що оцінюється кількістю ударів моделі динамічного щільноміра С_м.

Експеримент складається з двох серій дослідів: в першій серії досліджується залежність при фіксованому значені С_м, а в другій - залежність при фіксованому значенні h.

Першу серію дослідів проводимо при варіації фактора h на трьох рівнях: h ₁ = 2,0 см; h ₂ = 3,0 см; h ₃ = 4,0 см. Фактор С_м фіксується на рівні С_м = 2 уд.

Другу серію дослідів проводимо при варіації фактора С_м на трьох рівнях: уд; уд; уд, а фактор h фіксуємо на рівні h = 3,0 см.

Швидкість копання ґрунту в обох серіях приймаємо V_м = 0,3 м/с. При проведені дослідів критерій W фіксується реєструючим приладом (осцилографом, самописцем).

Рівні фактора h встановлюються підйомним механізмом навіски тензометричного візка, а фактор С_м - ущільненням грунту до потрібної міцності.

Реалізація вказаних умов дозволить отримати досить широку інформацію про кількісні і якісні показники досліджуваного процесу.

 

Порядок проведення дослідів

1. Провести підготовку експериментального поля. Для цього потрібно розпушити зволожений в каналі ґрунт, спланувати його поверхню і ущільнити до потрібної міцності.

2. Відібрати із експериментального поля зразки ґрунту для визначення його вологості та щільності по стандартній методиці.

3. Виконати тарування вимірювальної системи, навантажуючи робочий орган в горизонтальному напрямі і фіксуючи результати на реєструючому приладі.

4. Провести планування поверхні експериментального поля по всій довжині каналу ковшем скрепера при мінімальній товщині шару ґрунту. Бокові валки, що утворились після проходу відвала, видалити за межі експериментального поля.

5. Підготувати виступ експериментального поля та встановити модель ковша в вихідне положення за 150...200 мм до ребра виступу.

6. Виставити необхідну глибину копання h, користуючись механізмом підйому робочої панелі навіски тензометричного візка.

7. Лінійкою або рулеткою відміряти необхідну довжину шляху копання. Розрахунок шляху копання виконується по формулі:

, (5.1)

де q - геометрична місткість ковша, м³; k_н - коефіцієнт заповнення ковша; к_р - коефіцієнт розпушення ґрунту; В - ширина прорізу ґрунту, м; h - товщина стружки ґрунту, що вирізається із забою, м.

Умовою ідентифікації дослідів є рівність об’ємів ґрунту що вирізається із забою.

8. Провести запланований дослід, ввімкнувши попередньо вимірювальну систему. В ході досліду уважно спостерігати за процесом копання, відмічаючи його характерні особливості.

9. При досягненні ківшем відміченої довжини експериментального поля зупинити рух тензометричного візка і вимкнути тензометричну систему.

10. Перемістити тензометричний візок в вихідне положення і підготувати експериментальне поле до наступного досліду, для чого повторити дії, вказані в пунктах 6, 7.

11. Провести наступний дослід, діючи по пункта 8 і 9. Для отримання закономірності впливу товщини стружки h на критерій оцінки W, відповідно до умов експерименту, в першій серії дослідів фактор h варіюємо на 3-х рівнях: h ₁ = 2,0 см; h ₂ = 3,0 см; h ₃ = 4,0 см при С_м = 2 уд. Надійність даних експериментального дослідження забезпечується проведенням повторних дослідів, кількість яких визначається по окремій методиці [3].

Аналогічним чином приводимо 2-гу серію дослідів, варіюючи фактор С_м при постійному значенні h = 3,0 см.

12. Після проведення всіх дослідів розшифрувати отримані осцилограми за допомогою тарувального графіка або коефіцієнта тарування. Для перевірки стабільності роботи вимірювальної системи рекомендується після закінчення дослідів (серії дослідів) виконати повторне тарування вимірювальної системи і зіставити отримані результати з попередніми.

13. Занести результати розшифровки осцилограм в таблицю 5.2 і 5.3, а також дані по щільності і вологості ґрунту.

Таблиця 5.2

Результати експериментальних даних по

дослідженню , C_м = const

№ п/п	g, г/см^3	w, %	См, уд	h, см	Lк, см	Wі, Н, інтервали	eкк
				2,0
				2,0
				2,0
Середні значення
				3,0

продовження табл. 5.2

				3,0
				3,0
Середні значення
				4,0
				4,0
				4,0
Середні значення

 

Таблиця 5.3

Результати експериментальних даних по

дослідженню , h = const

 

№ п/п	g, г/см^3	w, %	См, уд	h, см	Lк, см	Wі, Н, інтервали	eкк
				2,0
				2,0
				2,0
Середні значення
				3,0
				3,0
				3,0
Середні значення
				4,0
				4,0
				4,0
Середні значення

 

14. Виконати статистичний аналіз дослідних даних і побудувати графіки залежностей ; ; , де W - значення дотичної складової при зміні h; W¢ - значення дотичної складової при зміні С_м; ; ; ; .

Форма графіків показана на рис. 5.3 і 5.4.

15. Виконати аналіз отриманих даних та сформулювати висновки по роботі.

16. Виконати звіт по лабораторній роботі та захистити його у ведучого викладача.

Рис. 5.3. Форми для побудови графіків залежностей:

а) ; б) ; в)

 

Рис. 5.4. Форми для побудови графіків залежностей:

а) ; б) ; в)