Процесс копания и сопротивление грунта
2009-01-28 by admin | Просмотров: 789
Процессу отделения грунта от массива, называемому резанием, сопутствует перемещение грунта перед рабочим органом или по нему. Совокупность этих процессов называется копанием. При копании рабочий орган воздействует на грунт силой Р, преодолевая сопротивление грунта W0. Касательная составляющая последнего W1 на направление движения рабочего органа, численно равная касательной силе копания Р1, определяется выражением, кН:
W1 = k1b h sinφ,
где b и h – ширина и толщина стружки, м;
k1 – коэффициент пропорциональности, называемый удельным сопротивлением грунта копанию, кПа. При разработке песков, легких и средних супесей и суглинков одноковшовым экскаватором k1 = 18…80 кПа, при разработке тех же грунтов многоковшовым траншейным экскаватором k1 = 70…230 кПа; при разработке теми же способами тяжелых и очень тяжелых глин соответственно k1 = 220…400 кПа и k1 = 650…800 кПа.
По существу, удельным сопротивлением грунта копанию определяется трудность его разработки. По этому критерию, а также по средней плотности в плотном состоянии грунты делятся на группы, используемые для определения норм выработки при механизированных земляных работах. Согласно этой классификации одни и те же грунты могут быть отнесены к различным группам в зависимости от того, какими машинами они разрабатываются. Это затрудняет сравнительную оценку землеройных машин, реализующих различные способы разработки грунтов, в связи с чем при проектировании и испытаниях указанных машин пользуются научно обоснованной классификацией немерзлых землистых грунтов по методу проф.А.Н.Зеленина, в основу которого положена сопротивляемость грунтов внедрению в них плоского штампа – стержня (обычно приводятся в таблицах). Согласно этой классификации грунты делятся на восемь категорий, из которых первые четыре разрабатываются машинами в состоянии природной плотности, а для разработки грунтов V…VIII категорий их предварительно разрыхляют, преимущественно взрывом.
Нормальная составляющая сопротивления грунта копанию, кН:
W02 = ψW01 ,
где ψ – коэффициент пропорциональности. Для одноковшовых экскаваторов, работающих в однородных грунтах ψ = 0,1…0,15; при работе в неоднородных грунтах и тупой режущей кромке значения ψ увеличиваются в 1,5…2 раза и более.
Боковая составляющая сопротивлению грунта копанию W03, численно равная боковой силе копания Р3, возникает лишь в случае разработки неоднородных по ширине режущей кромки грунтов, а также когда режущая кромка наклонена к направлению движения под углом, отличным от прямого – косое резание.
В случае необходимости выделения из усилия Р1 силы резания Рр ее абсолютное значение, кН:
Рр = k'1 bc ,
где k'1 – удельное сопротивление грунта резанию, кПа, обычно принимается из таблиц. Там же приводятся удельные сопротивления грунта копанию экскаваторами с рабочим оборудованием лопаты и драглайна.