Оборудование, технические средства

Введение

Дисциплина «Горные машины и оборудование» является основным профильным курсом при подготовке горных инженеров-механиков. Учебная программа этой дисциплины предусматривает выполнение лабораторных работ по экспериментальному определению ряда величин, входящих в основные теоретические зависимости, используемые при расчетах. В настоящем пособии приводится описание лабораторных установок и оборудования, которые используются при выполнении лабораторных работ, а также порядок выполнения работ и методика обработки опытных данных, Большинство применяемых установок, средств измерений и регистрации опытных данных создано сотрудниками кафедры «Горные машины». Лабораторные работы могут использоваться при изучении дисциплин «Машины и комплексы открытых горных работ» и «Горные машины».

 

ОБОРУДОВАНИЕ, ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА

И ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ВЫПОЛНЕНИЯ

ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ НА ГРУНТОВОМ КАНАЛЕ

Грунтовый канал и универсальная тележка

Испытания и изучение взаимодействия исполнительных органов горных машин с породой проводятся на грунтовом канале (рисунок 1.1), который представляет собой бетонированный резервуар прямоугольного сечения с размерами 13000×1300×1200 мм.

1 – канал; 2 – универсальная тележка; 3 – горная порода

Рисунок 1.1 – Сечение грунтового канала

Канал заполняется горной породой. При необходимости в канале имеется возможность укладывать несколько видов породы. Вдоль одной из стенок канала на всю глубину расположена бетонированная щель шириной 100 мм, которая в нижней части соединена с каналом трубами диаметром 160 мм, расположенными на расстоянии 600 мм друг от друга. Щель заполняется водой и служит для поддержания нужного уровня воды в породе. На поверхности продольных стенок канала расположены рельсы, по которым может передвигаться тележка, на которой монтируют оборудование для выполнения конкретных лабораторных работ. Передвижение тележки осуществляется при помощи тягового троса, наматываемого на барабан приводной станции.

Схема установки тележки на грунтовом канале и запасовки каната привода передвижения тележки приведена на рисунке 1.2.

1 – канал; 2 – тележка; 3 – приводная станция; 4 – рельс; 5 – тяговый канат;

6 – динамометр механизма передвижения; 7 – датчик перемещения тележки

Рисунок 1.2 – Установка тележки на грунтовом канале

 

На странице «Главная» расположены основные элементы управления – кнопки 1, 2, 3, 4.

1 2 3 4

Рисунок 1.7 – Страница «Главная»

Кнопка 1 – «Сохранить данные…». Сохранение полученных данных во внешний файл. Кнопка 2 – «Сохранить данные и запустить Excel…». Сохранение полученных данных во внешний файл и передача его в Excel.

Кнопка 3 – «Загрузить данные…». Загрузка в программу внешних, ранее сохраненных данных.

Кнопка 4 – «Очистить данные». Очистка текущего набора данных.

Кнопка «Режим ожидания». При активной кнопке прием измерительной информации производится по инициативе АЦР.

На странице «Настройка» расположены элементы настройки порта RS232 и режима обмена с АЦР.

Кнопка «Режим ожидания». При активной кнопке прием измерительной информации производится по инициативе АЦР.

Флаг «Очищать данные перед запросом» позволяет задать режим автоматической очистки рабочего набора данных перед запросом измерителя или добавлять принятые данные в конец набора.

Рисунок 1.8 – Страница «Настройка»

Для изменения элементов настройки следует на странице «Настройка» щелкнуть мышью кнопку «Изменить» и в появившемся окне (рисунок 1.9) произвести необходимую установку параметров коммуникационного порта. После окончания процедуры «Настройка» вернуться на страницу «Главная».

Рисунок 1.9 – Установка параметров коммуникационного порта

1.2.4. Использование ТПС при выполнении лабораторных работ на грунтовом канале

Порядок использования ТПС:

1. Установить АЦР и ПЭВМ на рабочем месте.

2. К АЦР подключить посредством соответствующих кабелей датчики и вторичные преобразователи, необходимые для измерения конкретных физических величин, АЦР и ПЭВМ к сети питания.

3. Включить АЦР и ПЭВМ и прогреть в течение 5 минут.

4. Для запуска программы необходимо выполнить команду «Пуск Программы «Flow». После запуска откроется главное окно программы.

5. Выбрать страницу «Настройка». Порт выбирается исходя из наличия свободных ресурсов. Скорость приема данных (результатов измерений) от измерителя 38400, длина слова 8 бит, один стоп-бит, отсутствие контроля четности. Максимальный интервал между байтами и максимальное время приема одного байта необходимо установить не менее 40 мс. Дополнительный тайм-аут установить не менее 50 мс.

6. Переключателем выбора датчика установить нужный датчик и произвести сдвиг входа АЦП1 или АЦП2 в область положительных значений.

7. Выполнение экспериментов далее проводится в соответствии с методическими указаниями к конкретным лабораторным работам. Перед этим необходимо предварительно в главном окне активизировать кнопку «Режим ожидания», щелкнув по ней мышкой. Чтобы убедиться в достоверности передачи результатов измерений от АЦР к компьютеру следует нажать кнопку «Пуск» на лицевой панели регистратора. Прекращение передачи результатов измерений производится нажатием кнопки «Стоп» на лицевой панели регистратора.

ЛАбораТОРНЫЕ РАБОТЫ

Лабораторная работа № 1

Цель работы

1. Ознакомиться с принципами действия и устройством датчиков величин, измеряемых в лабораторных работах.

2. Установить градуировочные зависимости при использовании датчиков в комплексе технических и программных средств обеспечения лабораторных работ.

Градуирование датчиков

1. Общие сведения

Градуировка средств измерений – это метрологическая операция, в результате которой средства измерений снабжают шкалой, градуировочной таблицей или зависимостью, позволяющими определить значения измеряемой величины по показаниям средств измерений.

При выполнении лабораторных работ на грунтовом канале в системе измерений используются датчики, позволяющие регистрировать значения сил, моментов, перемещений и углов поворота, возникающих в процессах взаимодействия элементов горных машин с породой. Как правило, датчики градуируются в системе измерений, схема которой приведена на рисунке 2.1.

 

Рисунок 2.1 – Схема измерительной системы

На схеме обозначено: ВП – вторичный преобразователь;

АЦР – аналого-цифровой регистратор.

2. Градуировка датчика тягового усилия

Датчик тягового усилия используется в лабораторных работах № 3 и № 4. Для градуирования датчика используется схема, которая приведена на рисунке 2.2. В измерительную систему включается градуируемый датчик, подвешиваемый на опору и нагружаемый силой Р, различные значения которой задаются путем подвеса грузов известной массы.

 

1 – упругая скоба; 2 – проушины; 3 – ИПП; 4 – сердечник ИПП

Рисунок 2.2 – Схема градуировки датчика измерения тяговых усилий

Датчик измерения растягивающих усилий выполнен в виде кольцевой скобы с двумя проушинами, к которым прикладывается растягивающее усилие. Для обеспечения условия приложения силы в одной точке проушины скобы имеют конусные отверстия. Величина упругой деформации скобы измеряется индуктивным первичным преобразователем (ИПП1), закрепленным внутри скобы. ИПП1 питается переменным током частотой 9600 Гц. Диапазон измерения перемещений (упругой деформации скобы) для ИПП1 составляет ±0,5 мм с погрешностью не более ±1 мкм.

Перед началом градуировки при помощи табло индикации и ручки установки нуля АЦП устанавливается начальное (нулевое) n ₀ показание ЦИУ. Далее датчик последовательно нагружается грузами, а его выходные сигналы индуцируются ЦИУ и вносятся в таблицу 2.1. Благодаря линейной характеристике датчика его показания связаны с усилием Р зависимостью

, (2.1)

где K _д – градуировочный коэффициент;

n ₀и n – показания индикатора АЦП.

Таблица 2.1 – Результаты градуирования датчика усилия

№ п/п	Масса грузов, кг	Сила Р, Н	Начальное показание n 0	Относительные показания n АЦР
загрузка	разгрузка

Массивы значений n и P обрабатываются в среде Excel, что дает возможность определить не только K _д, но и получить графическое отображение зависимости Р от n. Эта зависимость описывается уравнением, получаемым методом наименьших квадратов, адекватность которого оценивается коэффициентом R ² детерминации.

Таким образом, результатом градуировки является зависимость, представленная на рисунке 2.3.

 

1 – аппроксимирующая прямая; 2 – экспериментальные точки

Рисунок 2.3 – Результаты градуировки датчика тяговых усилий:

Значения градуировочного коэффициента вычисляется по формуле:

, (2.2)

где ;

m_i – масса одного груза;

m_n – масса подставки;

z – число установленных грузов.

3. Градуировка датчика перемещения универсальной тележки

Датчик представляет собой «пятое колесо» с дополнительным ободом в виде звездочки, зубья которого периодически перекрывают световой поток, регистрируемый фотодиодом (рисунок 2.4), осуществляется путем измерения пути, проходимого тележкой и его деления на число импульсов, зарегистрированных фотодиодом и введенных в ПЭВМ.

 

1 – рельс; 2 – «пятое» колесо; 3 – звездочка; 4 – лампа накаливания;

5 – фотодиод; 6 – усилитель

Рисунок 2.4 – Схема датчика перемещения тележки

При градуировании датчика он подключается через ВП1 или ВП2 на вход АЦР. После этого включается привод пердвижения тележки, она премещается на некоторое расстояние l и привод выключается. Расстояние, пройденное тележкой, измеряется при помощи рулетки, а число импульсов, зарегистрированных фотодиодом, находится в ПЭВМ или на табло индикации АЦП.

Это позволяет определить градуировочный коэффициент датчика перемещения

, (2.3)

где m – число импульсов, поступивших в ПЭВМ.

Для большей достоверности опыт проводится три раза с записыванием результатов в таблица 2.2,а значение коэффициента градуировки принимается средним.

Таблица 2.2 – Результаты градуирования датчика перемещения тележки

№ п/п	Расстояние l, м (перемещение тележки)	Число импульсов n на табло АЦП	Значение Kl мм/ l отсчет	Среднее значение Kl

4. Градуировка датчика сжимающих усилий

При экспериментальном определении удельного сопротивления резанию горных пород для регистрации силы резания используется индуктивный датчик перемещения с чувствительным элементом в виде упругой скобы.

Датчик измерения сжимающих усилий (при выполнении работы № 5), представленный на рисунке 2.5, состоит из чувствительных упругих элементов 1 и 2, укрепленных на резцедержателе 3. Измеряемое усилие сжатия передается резцедержателем на упругие элементы и далее на наконечник (упор) 9. Величина деформации упругих элементов пропорциональна прилагаемой нагрузке посредством траверс 7 и шпилек 8 передается на сердечник 5 линейного дифференциального трансформатора (ИПП2) 4, который укреплен на кронштейне 6. Диапазон измерения деформации составляет ±2 мм с погрешностью не более ±0,01 мм. ИПП2 питается переменным током частотой 1740 Гц. При градуировке датчик также включается в схему. Так как датчик измеряет не само усилие резания, а величину, пропорциональную ему, градуирование производится на установке, схема которой приведена на рисунке 2.6.

 

1, 2 – упругие элементы; 3 – резцедержатель; 4 – корпус ИПП2;

5 – подвижный сердечник ИПП2; 6 – кронштейн; 7 – траверсы;

9 – упорный наконечник

Рисунок 2.5 – Датчик измерения сжимающих усилий

1 – опора; 2 – рычаг; 3 – резец, 4 – датчик, 5 – грузы

Рисунок 2.6 – Градуирование датчика силы резания

Градуировочный коэффициент датчика усилия резания учитывает как механическую, так и электрическую трансформацию измеряемой величины. Его значение определяется выражением

, (2.4)

где P и n определяются как и раньше.

Результаты опытов заносятся в таблицу 2.3.

Таблица 2.3 – Результаты градуирования датчика усилия резания

№ п/п	Масса грузов, кг	Сила Р, Н	Относительные показания n АЦР
Диапазон 1	Диапазон 2	Диапазон 3
загрузка	разгрузка	загрузка	разгрузка	загрузка	разгрузка
…

Порядок выполнения работы и оформление отчета

1. Студенты после изучения настоящей инструкции собирают установку по рисунку 2.5 и измерительную схему согласно с рисунком 2.6.

2. Производится градуировка датчика силы, результаты которой заносятся в таблицу. Результаты экспериментов обрабатываются в среде Excel методом наименьших квадратов с вычислением градуировочных коэффициентов.

3. Пункты 1 и 2 повторяются для каждого из градуируемых датчиков.

4. Работа заканчивается после заполнения таблицы 2.4 результатов градуировки датчиков.

Размерность градуировочных коэффициентов – значение измеряемой величины, отнесенное к одному показанию ЦИУ.

Таблица 2.4 – Результаты градуировки датчиков, используемых при выполнении лабораторных работ

Наименование датчика	Датчик тяговых усилий	Датчик перемещения тележки	Датчик силы резания	Примечание
Значение градуировочного коэффициента	K д =	Kс =	Kр =

Лабораторная работа № 2

Под ходовыми устройствами

Цель работы

1. Ознакомиться с методикой оценки напряжений и деформаций опорного основания под действием нагрузок со стороны ходовых устройств.

2. Выполнить эксперименты по определению приведенного модуля упругости опорного основания.

3. Обработать результаты опытов и оценить погрешность определения приведенного модуля упругости.

Исполнительные органы и ходовые устройства горных машин, воздействуя на горные породы, меняют их естественное напряженно-деформированное состояние. Величина деформаций и напряжений зависит от двух групп факторов. К первой группе относятся значения и характер воздействий на породу со стороны машин, а ко второй – физико-механические свойства породы.

Для ходовых устройств горных машин характерны малые скорости передвижения. Поэтому нагрузки, передаваемые ими на опорные основания, в большинстве случаев можно считать статическими, т.е. не учитывать динамические факторы и их влияние на напряженно-деформируемое состояние горных пород. Особенностью горных машин является также то, что при их создании обобщен большой практический опыт обеспечения безопасности, который выражается в выборе параметров и нагрузок на элементы конструкций и породу намного меньших, чем предельные. Как правило, это выражается в том, что напряжения и деформации в породе и элементах конструкций лежат на линейных участках соответствующих зависимостей. Это в полной мере относится и к процессам взаимодействия ходовых устройств с опорными основаниями.

Существует множество зависимостей для установления величины деформации несущего основания от нагрузки со стороны ходовых устройств. В линейной части этой зависимости целесообразно пользоваться формулами профессора Ф.А. Опейко, которые учитывают не только величину напряжений и физико-механические свойства породы, но также форму и размеры контакта ходового устройства с несущим основанием. Для гусеничных машин Ф.А. Опейко рекомендует вычислять деформацию опорного основания по формуле

, (2.5)

где р – давление машины на опорное основание;

Е – модуль упругости опорного основания;

a, b – размеры прямоугольного контакта гусеницы с опорным основанием, b < a.

Для того, чтобы пользоваться этой формулой, надо знать величину модуля упругости E и учитывать, что она справедлива для пород с коэффициентом Пуассона μ≈ 0,3. Большинство горных пород удовлетворяют этим условиям.

Перепишем формулу (2.5) в несколько другом виде, разделив левую и правую часть на длину опорной части гусеницы a

. (2.6)

Обозначим и через h_r и b_r и назовем их относительной деформацией и относительной шириной гусеницы.

Тогда

. (2.7)

Эта форма записи формулы (2.5) указывает на существенную зависимость деформации опорного основания от формы опорной площадки.

Формулу (2.5) можно также записать в виде

, (2.8)

где S = a · b – площадь контакта гусеницы с опорным основанием.

В такой интерпретации явно видно, что при одинаковых p и E деформация несущего основания больше для гусениц с большей площадью опорной поверхности.

Описание опытной установки

Для определения модуля E упругости опорного основания и установления зависимости деформации от размера опорной поверхности используется установка, схема которой представлена на рисунке 2.7.

1 – тележка; 2 – жесткое колесо; 3 – рычаг; 4 – грузы; 5 – штамп;

6 –датчик контакта; 7 – датчик вертикального перемещения колеса;

8 – система гибкой связи; 9 – вторичный преобразователь ВП2;

10 – аналого-цифровой регистратор; 11 – ПЭВМ

Рисунок 2.7 – Схема опытной установки

Установка монтируется на тележке грунтового канала и представляет собой рычаг, шарнирно установленный на раме тележки и опирающийся через колесо на штамп. Нагрузка на штамп создается при помощи грузов, подвешиваемых на свободном конце рычага, и передается вертикально посредством механизма в форме параллелограмма. Деформация несущего основания регистрируется при помощи измерительной системы, включающей потенциометрический датчик, соединенный гибкой связью с механизмом нагружения колеса, сигнал от которого вводится через АЦР в ПЭВМ.

И опорной поверхностью

Цель работы

1. Ознакомиться с конструкцией траков гусеничной цепи, применяемых в лабораторной установке, и измерить их геометрические параметры.

2.Определить экспериментальным путем предельный коэффициент сцепления (приведенный коэффициент трения) между гусеничными траками и деформируемой опорной поверхностью при различных нагрузках с учетом деформации грунта.

Рисунок 2.8 – Основные параметры гусеничных траков

На деформируемом грунте площадь можно вычислять по упрощенной формуле

S ₀ = B ∙ t,(2.14)

где B – общая ширина трака.

Принимая во внимание, что коэффициент трения между траком и грунтом, а также внутренний коэффициент трения грунта отличаются по величине, а давление распределено равномерно, приведенный коэффициент трения между гусеничными траками и опорным основанием можно выразить соотношением

f = f ₁ · S ₁ / S ₀ + f ₂ · (1 – S ₁ / S ₀) (2.15)

где S ₁ – суммарная площадь ниш 2 на наружной поверхности трака;

f ₁ и f ₂ – соответственно внутренний коэффициент трения опорного основания и коэффициент трения материала трака о грунт.

Это соотношение следует из того, что общая сила трения между траком и опорным основанием

T = T ₁ + T ₂,(2.16)

где T ₁ – сила трения между опорным основанием и грунтом в нишах 2;

T ₂ – сила трения между материалом трака и грунтом.

Учитывая, что

T = f · Р_z = f ₁ ∙ P_{z 1} + f₂ · P_{z 2}, (2.17)

где P_z – сила нормального давления трака на опорное основание;

P_z1 и P_{z 2}– соответственно силы нормального давления, передаваемые площадью ниш и площадью самих траков.

Можно записать

f ∙ р ∙ S ₀ = f ₁ ∙ р ∙ S ₁ + f ₂ ∙ p (S ₀ – S ₁),(2.18)

откуда непосредственно следует вышеприведенное соотношение.

Описание опытной установки

Лабораторная работа выполняется на грунтовом канале с использованием комплекса средств технического и информационного обеспечения лабораторных работ. Схема опытной установки приведена на рисунке 2.9. Опытная установка включает тележку 1 с установленными на ней датчиками 5 усилия для перемещения трака 2 и 6 – передвижения тележки 1, а также устройством 7 соединения тележки с гусеничными траками 2. На траках 2 устанавливается подставка 3 для грузов 4, которые позволяют изменять нормальную силу давления траков на опорное основание. Сигналы от датчиков 5 и 6 через ВП1 9 поступают в аналогово-цифровой регистратор 10 и далее – в ПЭВМ 11, где могут храниться и обрабатываться в соответствующих программных средах.

Порядок выполнения работы

1. Измерить параметры траков.

2. Установить площадку на траки, которые предварительно укладываются на грунт и присоединяются через датчик 5 к тележке 1 в соответствии с рисунком 2.9.

3. Зафиксировать начальное положение индикатора АЦР.

4. Установить на площадку один груз.

5. Включить ПТС на рабочий режим. Включить приводную станцию на передвижение тележки. Переместить тележку на 1,0–1,5 м. Выключить приводную станцию. Добавить груз. Повторить действия 3–4 раза. В конце прохода выключить приводную станцию, а затем выключить ПТС.

6. Провести обработку опытных данных.

7. Составить отчет.

 

Рисунок 2.9 – Схема опытной установки

Обработка опытных данных

При обработке данных для определения коэффициента трения между гусеничным траком и опорным основанием используется самая распространенная модель сухого трения, согласно которой коэффициент трения определяется выражением:

f = T / P_z,(2.19)

где T – сила трения;

P_z – сила нормального давления.

Сила нормального давления определяется по формуле:

P_z = (m _тр + m _п + z · m _гр) g,(2.20)

где m _тр, m _п и m _гр – массы траков, подставки и груза;

z – число грузов.

Давление между траками и опорным основанием

p = P_z / S. (2.21)

Сила трения

T = K _д · (n – п ₀),(2.22)

где K _д– градуировочный коэффициент;

n – значение сигнала, вводимого в ПЭВМ, при движении тележки с нагруженными нормальной силой траками;

п ₀– значение сигнала при отсутствии усилия на тяговом устройстве 7.

Так как количество измерений значений сил благодаря использованию комплекса программно-технических средств велико, то при обработке данных ее среднестатистическое значение определяется по формуле

, (2.23)

где Т_i – текущее значение силы тяги;

t ₂и t ₁ – время начала и конца обрабатываемого отрезка кривой T (t);

k – число значений силы Т.

Вычисление среднестатистического значения силы трения в каждом опыте осуществляется в среде Exel путем обработки данных на участке с постоянной скоростью движения траков (рисунок 2.10). Полученные в опытах и расчетные величины заносятся в таблицу 2.6. Перед заполнением таблицы определяются постоянные величины, характеризующие траки и необходимые для обработки данные опытов.

Рисунок 2.10 – Определение силы трения

Основные параметры траков

Ширина трака (с уширителями) В, мм.

Ширина беговой дорожки, В ₁, мм.

Шаг звенчатой цепи t, мм.

Параметры ниш: a ₁ b ₁ и a ₁ b₂, м.

Количество ниш: n ₁ / n ₂ =.

Уклоны уширителя:

– в плане: α = arctg((B – B ₁)/(a – a ₁));

– подъем в поперечном сечении с, м: β = arctg(2 с / (B – B ₁)).

Масса двух траков, m _тр, кг.

Масса подставки, m _п, кг.

Масса одного груза, m _гр, кг.

Площади S ₁и S ₀опорной поверхности трака на жестком основании и на деформируемом грунте, м².

Отношение площадей, S ₁ / S ₀.

Давление в контакте, p, кПа.

Таблица 2.6 – Результаты экспериментальных измерений и расчетные параметры по определению коэффициента трения и давления в пятне контакта гусеничных траков с деформируемой опорной поверхностью

№ п/п	Нагрузка на траки Рz, Н	Сила трения Т, Н	Коэффициент трения f	Давление на опорное основание p, кПа	Среднее значение f ср
…

Лабораторная работа № 4

По деформируемому основанию

Цель работы

1. Изучить устройство лабораторной установки для определения коэффициента сопротивления мятию грунта колесом и измерить ее геометрические параметры.

2.Определить экспериментальным путем коэффициент сопротивления мятию грунта жестким пассивным колесом.

Схема опытной установки

Лабораторная работа выполняется на грунтовом канале с использованием комплекса средств технического и информационного обеспечения лабораторных работ. Схема опытной установки приведена на рисунке 2.11.

 

Рисунок 2.11 – Схема опытной установки

Опытная установка монтируется на тележке 1, на которой установлен датчик 6 передвижения тележки, а также кронштейн 7 соединения тележки с колесом 2 посредством механизма нагружения 3. На конце рычага механизма нагружения шарнирно подвешена площадка с грузами 4, которые позволяют изменять нормальную силу на колесо. Ось колеса соединена с кронштейном 5, закрепленным на тележке 1 через датчик усилия 8. Сигналы от датчиков 6 и 8 через ВП1 9 поступают в аналогово-цифровой преобразователь 10 и далее – в ПЭВМ 11, где могут храниться и обрабатываться в соответствующих программных средах.

Порядок выполнения работы

1. Измерить размеры колеса и механизма нагружения, а также силу . Сила Р _дмопределяется, как и раньше, стрелочным динамометром при поднятии свободного конца рычага.

2. Опустить колесо посредством механизма нагружения на грунт, установить один груз на подставку и определить нагрузку

.

3. Смонтировать измерительную схему согласнос рисунком 2.11.

4. Включить измерительную систему, записать и сохранить начальные показания датчиков.

5. Повторить пункты 2 и 4, устанавливая на подставке механизма нагружения большее число грузов.

6. Провести обработку опытных данных.

7. Построить график зависимости μ от P_z.

8. Вычислить среднее значение коэффициента K _μпо формуле

, (2.33)

где r – число опытов.

9. Вычислить среднее давление в пятне контакта

, (2.34)

где – нагруженная часть дуги контакта.

Таблица 2.7 – Результаты экспериментальных измерений и расчетные параметры по определению коэффициента сопротивления движению жесткого колеса по деформируемому грунту

№ п/п	Масса грузов, кг	Нормальное усилие Рz, Н	Усилие в датчике P д, Н	Усилие Ру, Н	Перемещение, l, м	μ с ф-ла (2.24)	Деформация, h, мм	μ р ф-ла (2.26)
…

Основные параметры

Диаметр D и ширина В колеса, мм.

Длины плеч механизма нагружения l ₁и l ₂, м.

Масса механизма нагружения с колесом m _к, кг.

Масса одного груза m _гр, кг.

Градуировочный коэффициент K _д

Лабораторная работа № 5

Пассивным резцом

Цель работы

1. Ознакомиться с лабораторной установкой для определения силы резания при снятии стружки постоянной толщины пассивным резцом.

2. Произвести экспериментальное определение силы резания при различных значениях толщины срезаемого слоя.

3. Определить расчетным путем параметры формулы для определения удельного сопротивления резанию.

Порядок выполнения работы

1. Подготовить грунтовый канал уплотнив породу при помощи катка, имеющегося на тележке.

2. Собрать комплекс измерительно-программных средств согласно рисунку 2.13.

3. Освободить от породы участок для установки резца.

4. Установить при помощи механизма 5 (см. рисунок 2.13) заданную глубину резания.

5. Включить в сеть измерительный комплекс и приводную станцию с требуемой скоростью движения тележки.

6. После разгона и прохождения тележкой расстояния 0,5–1 м с постоянной скоростью выключить станцию и измерительный комплекс.

7. Проверить и сохранить результаты измерений в памяти ПК.

8. Повторить пункты 4–7 при различной глубине резания.

9. Произвести обработку опытных данных и заполнить таблицу 2.8.

Обработка данных эксперимента производится на ПЭВМ, куда заносятся показания датчиков перемещения и силы.

Так как сила Р_р меняются в процессе движения резца вследствие изменчивости свойств породы. Поэтому наиболее рациональной оценкой математического ожидания усилия P_рс является энергетическая, которая может быть найдена по формуле

, (2.43)

В используемой цифровой системе измерений

, (2.44)

где r – число интервалов, на которые разбивается перемещение l резца.

Если все интервалы равны между собой, то

. (2.45)

Таким образом для определения P _дна графическом отображении результатов каждого эксперимента выбирается некоторый участок изменения Р_р длиной l и на этом участке определяется среднее значение, которое вносится в таблицу 2.8.

Таблица 2.8 –Результаты измерений и обработки данных

№ п/п	Толщина стружки h, м	Пройденный путь l, м	Усилие Рр, Н	Удельное сопротивление резанию ер, Н/м^2	Примечание
…

Ширина резца b, м;

коэффициент пропорциональности K_n;

плечи действия сил: резания – h_p; на датчике – h _д; подачи – h_n.

После заполнения таблицы определяются коэффициенты с ₁и с ₂формулы 2.35. Для этого в ПЭВМ вводятся значения h, l_p и с помощью «Мастера диаграмм» вычисляются исходные коэффициенты, а также строится график зависимости е_р от h.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ..........................................
1. ОБОРУДОВАНИЕ, ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА И ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ НА ГРУНТОВОМ КАНАЛЕ.........
1.1. Грунтовый канал и универсальная тележка..........
1.2. Технические и программные средства обеспечения лабораторных работ на грунтовом канале...............
1.3. Основные правила по технике безопасности.........
2. ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ.........................
Лабораторная работа № 1. Градуировка средств измерений, используемых при выполнении лабораторных работ..
Лабораторная работа № 2. Напряжения и деформация опорного основания под ходовыми устройствами........
Лабораторная работа № 3. Коэффициент трения между гусеничными траками и опорной поверхностью...........
Лабораторная работа № 4. Коэффициент сопротивления движению колеса по деформируемому основанию.......
Лабораторная работа № 5. Удельное сопротивление резанию горной породы пассивным резцом.................

Введение