Разработка грунта скрепером с переменной шириной копания тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.05.04, кандидат технических наук Барсуков, Иван Андреевич

• Барсуков, Иван Андреевич
• кандидат технических наук
• 1983

Оглавление диссертации кандидат технических наук Барсуков, Иван Андреевич

ВВЕДЕНИЕ

1.СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗДЦАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

Ы.Основные направления исследований по повышению эффективности скреперов

1.2.Основные методы расчета сопротивлений на рабочем органе скрепера

1.3.Конструктивные решения ножевых систем скреперов.

1.4.Сущность нового способа копания грунта ковшом скрепера и задачи его исследования

2.РАСЧЕТ СОПРОТИВЛЕНИЙ НА РАБОЧЕМ ОРГАНЕ СКРЕПЕРА

С ПЕРЕМЕННОЙ ШИРИНОЙ КОПАНИЯ

2.1.Исходные положения и допущения

2.2.Определение соцротивлений грунта при копании его скрепером с прямыми ножами

2.3.Определение сопротивлений на рабочем органе скрепера с уменьшенной шириной копания

2.4.Взаимосвязь между высотой заполнения и объемом грунта в ковше

3.АНАЛИТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА РАЗРАБОТКИ ГРУНТА СКРЕПЕРОМ С ПЕ ИЗ ME ИНОЙ ШИННОЙ КОПАНИЯ

3.1.Математические модели и расчетные условия аналитических исследований

3.2.Влияние высоты заполнения ковша и глубины копания на показатели процесса разработки грунта скрепером

3.3.Влияние ширины копания на величину сопротивлений на рабочем органе скрепера и высоту заполнения ковша грунтом

3.4.Рациональные параметры процесса копания грунта скрепером

3.5.Влияние начальной глубины копания на возможные варианты рабочего процесса скрепера с переменной шириной копания

3.6.Сравнительные показатели процесса заполнения ковша скрепера с выступающим средним ножом и с переменной шириной копания . ЮЗ

3.7.Выводы по результатам аналитических исследований

4.АППАРАТУРА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

4.1.Экспериментальный скрепер с переменной шириной копания

4.2.Датчики и аппаратура

4.3.Методика экспериментальных исследований

4.4.Определение необходимого числа опытов, обработка результатов испытаний и оценка их достоверности

5.РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДШАНИЙ ПРОЦЕССА РАЗРАБОТКИ ГРУНТА СКРЕПЕРОМ С ПЕРЕМЕННОЙ ШИРИНОЙ

КОПАНИЯ

5.1.Изменение очертаний продольного и поперечного профилей грунта в ковше в процессе копания

5.2.Исследование процесса заполнения ковша скрепера с выступающим средним ножом и совковым режущим органом

5.3.Влияние величины начального заглубления ножей и параметров процесса уменьшения ширины копания на показатели работы скрепера по новому способу IS

5.4.Сравнительные показатели разработки грунта скрепером с выступающим средним ножом и с переменной шириной копания

5.5.Сопоставление результатов теоретических и экспериментальных исследований

5.6.Выводы по результатам экспериментальных исследов аний.

6.ПРАКТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИИ 179 6.1.Методика тягового расчета скрепера с переменной шириной копания

6.2.Определение скорости уменьшения ширины копания и усилия на привод подвижных ножей.

6.3.Определение производительности скрепера ДЗ-20 с переменной шириной копания с ковшом емкостыоЭ м в производственных условиях.

6.4.Расчет экономического эффекта от применения скрепера с переменной шириной копания в производственных условиях

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка грунта скрепером с переменной шириной копания»

В Основных Направлениях экономического и социальюго развития СССР на I98I-I985 годы и на период до 1990 года отмечается: "В строительном, дорожном и коммунальном машиностроении создать высокопроизводительные машины для комплексной механизации основ-* ных работ на всех стадиях строительного производства и освоить их выпуск" /т/.

Значительная часть общего объема строительных работ приходится на разработку и перемещение грунта» При выполнении этих работ используются землеройно-транспортные машины, обладающие высокой производительностью и эффективностью.

Среди землеройно-транспортных машин особое место занимают скреперы. Эти машины осуществляют полный цикл технологических операций по разработке и перемещению грунта независимо от применения других видов машин, скреперы производят копание, транспортирование грунта, его разгрузку и планировку поверхности, во время движения они предварительно уплотняют отсыпанный грунт. Благодаря этим качествам скреперы нашли широкое применение в дорожном и мелиоративном строительстве, а также при производстве вскрышных работ и открытых разработках полезных ископаемых /2-5/.

Скреперы рационально использовать при дальностях транспортирования грунта от I00 метров до 5 километров /б/. Применение этих машин в указанном диапазоне дает минимальную стоимость разработки грунта по сравнению с любым видом землеройной техники. По данным работы /7/,использование самоходных скреперов при дальности транспортирования грунта 1,5 - 2 км улучшает технико-экономические показатели в 5-8 раз по сравнению с экскаваторами и другими землеройными машинами. Масштабы производства и использования

- б скреперов в народном хозяйстве неуклонно возрастают. На долю скреперов приходится около 10^ всего объема земляных работ /8/.

Производительность скреперов пропорциональна объему набираемого в ковш грунта. Для скреперов, использующих традиционные методы воздействия на разрабатываемый массив, объем грунта в ковше увеличивается с ростом высоты заполнения, которая зависит в основном от силы тяги, развиваемой тягачом, физико-механических характеристик грунта и глубины копания, в работе /9/ на основе большого объема экспериментальных и теоретических исследований показано, что определенная высота заполнения может быть достигнута только при определенной толщине срезаемой стружки, чем больше проектируемая высота заполнения, тем на более толстой струкке должно вестись заполнение. Но, если заполнение ковша заканчивается при стружке, толщина которой будет больше минимально необходимой, то соответственно возрастает потребная сила тяги.

Скреперы традиционного типа разрабатывают грунт за счет силы тяги, передаваемой от тягача к ковшу и его режущему элементу - ножу. Сила тяги, развиваемая колесным или гусеничным тягачом, ограничена крутящим моментом двигателя или сцепным весом машины. Сопротивление грунта копанию ковшом скрепера в период набора да остается постоянным, а постепенно увеличивается с ростом высоты заполнения. Поэтому в выпускаемых в настоящее время скреперах поддержание тягового баланса на рабочем органе осуществляется за счет постепенного выглубления ковша, то есть за счет уменьшения толщины срезаемой стружки к концу набора грунта. Такой способ копания грунта скрепером обладает существенным недостатком, поскольку вместе с уменьшением глубины копания снижается возможная высота заполнения ковша в конце набора грунта, следовательно,совершенствование способа копания грунта скреперами традиционной конструкции является одним из резервов повышения их производительности.

С целью повышения производительности скрепера за счет увеличения объема набираемого в ковш грунта в данной работе предложен новый способ регулирования сопротивлений на рабочем органе, заключающийся в изменении площади вырезаемого грунта путем непрерывного уменьшения ширины копания при сохранении постоянной глубины копания /10/. Применение такого способа поддержания тягового баланса скрепера обеспечит увеличение глубины копания и конечной высоты заполнения по сравнению со скреперами обычной конструкции. При этом не требуется дополнительная сила тяги, так как увеличение сопротивления копанию по мере набора грунта в ковш компенсируется непрерывным уменьшением площади вырезаемого грунта за счет ширины копания.

Б связи с вышеизложенным в данной работе автором выполнено следующее:

- обоснован новый способ копания грунта скрепером и разработана конструкция для его осуществления, позволяющие увеличить объем набираемого грунта без приложения к ковшу дополнительной силы тяги;

- разработана методика расчета сопротивлений на рабочем органе скрепера с переменной шириной копания;

- проведены аналитические исследования работы скрепера с переменной шириной копания, с прямыми и ступенчатыми ножами;

- изготовлен экспериментальный образец скрепера, реализующий новый способ, разработана система датчиков и составлена методика его исследований в полевых условиях;

- проведены экспериментальные исследования и определены рациональные параметры работы скрепера с переменной шириной копания;

- разработаны чертежи и изготовлен опытный образец скрепера с перeyeиной шириной копания на базе серийной машины ДЗ-20 и выявлен положительный эффект от его использования в условиях эксплуатации:

На защиту выносятся следующие основные положения:

- способ копания грунта скрепером и конструкция ножевой системы для его осуществления;

- методика тягового расчета скрепера с переменной шириной копания;

- результаты аналитических и экспериментальных исследований скрепера с переменной шириной копания и с серийной ножевой i системой с выступающим средним ножом;

- результаты испытаний опытного образца скрепера ДЗ-20 с переменной шириной копания с ковшом 9 м3 в условиях эксплуатации*

Автор выражает благодарность кандидату технических наук П.И.НИКУЛИНУ за помощь, оказандгю при выполнении данной работы.

- 9

I. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. Основные направления исследований по повышению эффективности скреперов

В основу разработки грунта скрепером традиционной конструкции положен принцип резания. Поэтому создание высокопроизводительных землеройных машин, в том числе и скреперов, невозможно без глубокого изучения процесса резания грунтов.

К наиболее ранним работам в этой области относятся труды В.П.Горячкина /II/ по исследованию процесса резания почв и определению рабочих сопротивлений почвообрабатывающих машин. Работа Н.Г.Домбровского /12/ была одной из первых, выполненных применительно к рабочим органам землеройных машин. Предложенная им упрощенная формула В.П.Горячкина учитывает сопротивления при помощи коэффициента уде лью го сопротивления копанию и размеров поперечного сечения вырезаемой стружки.

Значительный вклад в изучение процесса резания грунтов внесен А.Н.Зелениным /13,14/. Им были поставлены опыты по резанию грунта элементарными ножами, периметрами и в результате обработки большого объема экспериментальных исследований предложены формулы силы резания для ковшей экскаваторов, скреперов, отвалов бульдозеров и автогрейдеров. Эти формулы учитывают влияние глубины и ширины копания, угла резания, количества зубьев и поверхностей среза,а также высоты пригружающего слоя грунта на сопротивление копанию.

Большой этап в области исследований резания грунтов и поцу-скальных пород связан с работами Ю.А.Ветрова /15-17/. Им проведены эксперименты по резанию грунта простыми острыми ножами, сложными ножами и ковшами. В результате их выполнения установлены особенности и условия отделения стружки, закономерности трения между ножом и грунтом, а также влияние износа режущего инструмента на сопротивление резанию. На основе теории предельного равновесия сыпучей среды предложены аналитические зависимости для определения сопротивления грунтов резанию и копанию отвальными и ковшовыми рабочими органами. Рассмотрены практические задачи проектирования рабочих органов землеройных машин, преимущественно одноковшовых и роторных экскаваторов.

С целью уточнения физических явлений при резании грунта Д.И.Федоров /18/ исследовал внедрение в грунт плоского штампа, клина и режущих профилей с различными углами резания, и очень подробно описал происходящие при этом явления деформации грунта и образование в нем поверхностей отрыва. Им исследовалось влияние схемы взаимодействия, формы и размеров элементарных профилей, конструкции рабочих органов, на полное и удельное усилие резания. Эти исследования позволили рекомендовать к применению рабочие органы с полукруглой режущей кромкой.

Перечисленные выше работы являются фундаментальными, поскольку в них изложены основы разрушения грунтов резанием, кроме того, следует отметить работы М.И.Гальперина /19/ и в.Д.Абергауза /20/ по исследованию процесса резания мерзлых грунтов и горных пород рабочими органами фрезерного типа. Из зарубежных, наиболее известны работы Динглингера Е. /21/, Ратье И. /22/, Кюна Г., Дресса» Кинаста Ф., Вильмса А., в которых представлены результаты экспериментов по резанию грунта элементарными ножами и отвалами. Однако ведущая роль в изучении процессов резания грунтов, раскрытию физической сущности происходящих при этом явлений и практическом использовании результатов исследований принадлежит советским ученым. Помимо Н.Г.Домбровского, А.Н.Зеленина, Ю.А.Ветрова, Д.И.Федорова крупный вклад в исследование процесса копания грунта рабочими органами экскаваторов, скреперов, погрузчиков, бульдозеров, авто грейдеров, грейдер-элеваторов, совершенствование их конструкций и методов расчета внесли К.А.Артемьев /9/, И.П.Борода-чев /б/, В.Й.Баловнев /23-25/, Д.П.Волков /26,27/, Ю.Б.Дейнего /28/, В.М.Гольдштейн /6,29/, И.А.Недорезов /30,31/, Д.Й.Плешков /29,32/, Е.Р.Петерс /33/, В.к.Руднев /34-36/, В.Н.Тараоов /37/, Н.А.Ульянов /38,39/, с.А.Фиделев /40/, А.М.Холодов /41,42/» В.А.Шнейдер /43/, А.А.Яркин /44/, и целый ряд других исследователей. Проведенные ими работы позволили не только дополнить и уточнить имевшиеся ранее результаты, но и более глубоко и всесторонне изучить рабочие процессы землеройных машин, ооздать теорию резания и копания грунтов и на этой основе конструировать новые, высокопроизводительные машины.

Глубокие и обширные исследования по резанию грунтов, проводимые советскими учеными, стали базой изучения закономерностей работы землеройных машин, в том числе и скреперов. Е.Р.Петерс /45/ одним из первых исследовал процесс копания грунта скрепером и предложил определять полное сопротивление на рабочем органе как сумму сопротивлений резанию, заполнению и перемещению призмы волочения. Разработанный им метод, дополненный впоследствии В. А.Шнейдером /46/, до настоящего времени широко примеш-ется при проектировании новых скреперов. На основе исследования процесса наполнения ковшей О.Е.Рынсков /47/ предложил свой метод расчета сопротивления копанию применительно к рабочим органам грейферного типа. И.я.Русинов /48/ исследовал работу скреперов в аэродромном строительстве, а Ю.Б.Дейнего /49/ в условиях массового применения этих машин при сооружении канала, что позволило определить режимы работы и фактическую их производительдасть в эксплуатации.

В.Г.Ясинецкий /50/ впервые рассмотрел процесс заполнения ковша скрепера, используя прозрачную боковую стенку. Он установил, что в конце заполнения грунт движется в виде незначительно расширяющегося потока с образованием плоских поверхностей скольжения. , Обе поверхности скольжения наклонены к горизонту под углом 60 -70°, в зависимости от высоты слоя и разновидности грунта в ковше.

Определению оптимальных параметров ковша и совершенствованию методов расчета сопротивления копанию посвящена работа К.А.Артемьева /9/. Ширина ковша должна быть не меньше высоты заполнения, а нож скрепера должен обеспечивать резание грунта шириной, меньшей, чем ширина ковша. Разработанный К.А.Артемьевым метод тягового расчета скрепера более полно учитывает влияние характеристик грунта и параметров ковша на сопротивление копанию, по сравнению с методом Детерса-Шнейдера.

В.И.Баловнев /51/ предложил аналитический метод расчета сопротивления заполнению и копанию грунта ковшом скрепера, с использованием основных положений теории давления грунта на подпорные стенки, и определил рациональные параметры ковша. Ширина копания к концу заполнения должна быть меньше ширины ковша.

Рассмотренные работы позволили выявить наиболее важные закономерности процесса заполнения ковша и создать основы теории копания грунта скреперами. Последующие исследования были направлены на совершенствование имеющихся методов тягового расчета, уточнение процесса взаимодействия ковша скрепера с грунтом и определение его рациональных параметров. Г.Н.Карасев /52/ считает, что ширина ковша должна быть в 2, 5 раза больше выооты заполнения и в 3,4 раза больше длины днища. М.А.Бармаш /53/ пришел к выводу, что наиболее рациональным является набор грунта с постепенным заглублением ковша или с постоянной глубиной копания. Такие способы копания грунта скрепером обеспечивают максимальное заполнение ковша. "А. В .Лещине кий /54/ дал рекомендации по определению рациональных параметров механизма разгрузки скреперов. А.М.Щемелев /55/ рекомендует выбирать точку подвеса заслонки так, чтобы ее нижняя кромка в положении копания находилась за линией поверхности скола в основном массиве грунта.

В.Г.Белокрылов /56/, рассматривая процесс заполнения ковша и поведение грунта в нем, теоретически доказывает, что в ковше образуется параллельный поток грунта, расположенный под углом к горизонту. А.А. УГрюмовым /57/ даны рекомендации по срокам службы скреперных ножей и периодичности их замены, что будет способствовать повышению производительности скрегоров.

Дэлэг Д. /58/ и А.Е.Самойлов /59/ исследовали влияние скорости на процесс копания грунта скрепером и установили, что наиболее рациональная ее величина составляет I I, 5 м/сек.Дальнейшее повышение скорости копания не способствует увеличению производительности скрепера.

Е.И.Берестов /60/ установил, что увеличение угла резания с до 4еР способствует росту вертикальных реакций на мосты самоходного скрепера и улучшает тяговые качества машины.

Отдельные вопросы исследования процесса копания грунта скрепером традиционной конструкции рассмотрены в работах /6163/.

Помимо исследования взаимодействия рабочего оборудования скрепера с разрабатываемым грунтом, большое внимание уделяется повышению тяговых качеств тягача, особенно колесных машин. В этом направлении ведущая роль принадлежит работам Н.А. тэпянова /38,39/. в них изложены научные основы конструирования самоходных колесных землеройно-транспортных машин, в том числе и скреперов. Дана методика выбора основных параметров ковша скрепера и расчета сопротивления копанию, определения мощности двигателя, передаточных чисел трансмиссии и нормальных реакций на колеса машины в режиме копания с толкачем.

Вопросам оптимального агрегатирования колесных скреперов с толкачем посвящены также работы П.И.Ревзина /64/ и В.Ф.Петренко /6&/. В.А.Нилов /66/ исследовал скреперный поезд из двух колесных машин с передними ведущими мостами и показал возможность заполнения ковшей без применения толкача. Самоходные колесные скреперы ДЗ-107 с двумя ведущими мостами тоже могут объединяться во время набора грунта в скреперный поезд /67/, что улучшает их тяговые характеристики и исключает необходимость применения толкача. Принцип перераспределения реакций на ведущие мосты трактора T-I50K серийного полуприцепного скрепера ДЗ-87 использован Б.А-Фалькевичем /68/ при создании рычажного сцепного устройства, позволяющего повысить силу тяги тягача. Э.Г.Ронинсон /69/ установил закономерности распределения вертикальных реакций на оси скрепера в процессе заполнения ковша, что позволило уточнить методику тягового расчета самоходных машин.

Проведенные обширные исследования процесса копания грунта скреперами, основные результаты которых изложены в рассмотренных выше работах,позволили настолько улучшить параметры вновь создаваемых машин, что в рамках традиционных конструкций были практически полностью исчерпаны резервы повышения их эффективности. Поэтому дальнейшее развитие скреперов происходило главным образом в направлении совершенствования рабочего оборудования и применения принципиально новых методов воздействия на грунт.

- 15

Совершенствование конструкции ножевой системы является одним из путей повышения производительности скрепера /'70/. В. А.Кацин /71/ установил, что рациональная ширина копания совковым органом должна составлять 0,5 * 0,65 от ширины ковша. Это позволяет вести набор грунта с увеличенной глубиной копания и повысить объем грунта в ковше на 25-30%.

В.В.Мелашичем /72/ исследована ножевая система с двумя ножами, один из которых расположен в передней, а другой в задней части ковша. Ширина копания передним ножом составляет половицу ширины ковша, в начале заполнения в работе участвуют передний и задний ножи, а с увеличением сопротивления копанию задний нож исключается из набора и заключительный этап осуществляется только передним ножом. Это обеспечивает снижение силы тяги на 26% и увеличение производительности на 20-22%. Ю.А.Попов /73/ рассмотрел работу ковша скрепера, в котором нож состоит из средней неподвижной части и двух боковых подвижных, ножи поворачиваются на горизонтальных шарнирах с помощью гидроцилиндров, в начале заполнения набор грунта происходит по всей ширине ковша, а на конечном этапе боковые ножи поднимаются над поверхностью копания и продолжается работа только средним ножом. Рекомендуется уменьшать ширину резания в 3 раза по сравнению с шириной ковша, что увеличивает высоту заполнения на 17-34%. А.И.Демиденко /74/ показал, что за счет наклона боковых стенок ковша, с одновременным уменьшением ширины копания, можно снизить сопротивление копанию и увеличить емкость ковша до 40%.

Анализ работ, посвященных совершенствованию конструкций ножевых систем показывает, что в этом направлении существует одна главная тенденция - уменьшение ширины копания на конечном этапе набора грунта. Это позволяет получить большую глубину копания и увеличить высоту заполнения на 20-35$. Настойчивые поиски исследователей по совершенствованию конструкций ножевых систем, реализующих принцип перехода в конце заполнения к уменьшенной ширине копания, свидетельствуют об аткуальности этого научного направления. увеличение заполнения ковша можно получить применением активных гру нто пер вмещающих устройств в нем. Наиболее известным и широко применяемым в зарубежных машинах /75/, является элеваторное устройство. В настоящее время создание скреперов с элеваторной загрузкой считается одним из наиболее перспективных направлений у нас в стране /7,44,76,77/. Но скреперы с элеваторной загрузкой обладают и рядом недостатков, главными из которых являются: значительное усложнение конструкции передней части ковша, днища и механизма разгрузки, невозможность работы на переувлажненных грунтах и с каменистыми включениями /78/. в связи с этим проводились исследования по использованию более простых активных грунтоперемещающих устройств в ковше в виде безлопастного метателя грунта /79/,подгребающего /80/ и загрузочного /81/ устройсав. Н.В.Баринов /82/ провел исследование работы скрепера с телескопическим ковшом на моделях, а А.В.Матвеев /83/ исследовал применение подвижного днища на скрепера ДЗ-ЗЗ с увеличенной длиной ковша. Результаты этих работ показали возможность увеличения объема набираемого в ковш грунта на 30-50$. По сравнению с совершенствованием конструкций режущих элементов это направление дает больший выигрыш в повышении производительности скреперов, но существенно увеличивает металлоемкость скреперов, усложняет их конструкцию и снижает надежность работы.

Поэтому более перспективным представляется направление исследований по применению новых методов воздействия на грунт: воздушной и жидкостной смазки, низкочастотных колебаний рабочего органа, ультразвука, взрыва /36,84-86/. Особого внимания заслуживает использование газовой смазки /35/ для снижения сопротивления копанию грунта землеройными машинами потому, что она дает заметный выигрыш в увеличении производительности этих машин практически без существенных дополнительных затрат и усложнения конструкций рабочих органов. Приоритет в этой области исследования в нашей стране принадлежит работам, проводимым под руководством В.К.Руднева /34/ и В.И.Баловнева /87/. А.Б.Ермилов /88/ и И.Г. Кириченко /89/, исследованиями в лабораторных условиях на моделях скреперов и на натурных образцах в полевых условиях, доказали возможность увеличения объема набираемого в ковш грунта до 35$. Наиболее глубокие и обобщающие исследования по применению газовой смазки в рабочих органах бульдозеров, скреперов и автогрейдеров провел В.К.Руднев /90/. Он разработал научные основы интенсификации процесса копания грунта такими машинами. Газовая смазка обеспечивает повышение производительности на 26-43$.

Заключение диссертации по теме «Дорожные, строительные и подъемно-транспортные машины», Барсуков, Иван Андреевич

7. ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И НАПРАВЛЕНИЕ ДАЛЬНЕЙШИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Обобщая результаты проведенных теоретических и экспериментальных исследований, можно сделать следующие выводы:

1. Разработан новый способ копания грунта скрепером, заключающийся в регулировании сопротивлений на рабочем органе скрепера за счет непрерывного уменьшения ширины копания при сохранении постоянной глубины.

2. Создана новая конструкция ножевой системы для осуществления этого способа, у которой боковые ножи смонтированы на днище посредством поперечных направляющих с возможностью возвратно-поступательного перемещения.

3. Разработана методика тягового расчета скрепера с переменной шириной копания, работающего по новому способу, в соответствии с методикой составлены программы, позволяющие с учетом параметров ковша, тяговых качеств тягача и физико-механических свойств грунта определить основные показатели работы скрепера при заполнении ковша с постоянной глубиной копания, а также моделировать на ЭЦВМ реальный процесс набора грунта скрепером с переменной шириной копания и серийными скреперами с прямыми или ступенчатыми ножами.

4. Показано теоретически, что увеличение высоты заполнения ковша является главной причиной роста сопротивления копанию, но повышение глубины копания на конечном этапе набора грунта способствует снижению интенсивности пригрузки от сопротивления заполнению и уменьшению удельного сопротивления копанию.

5. Установлено, что определенной ширине копания соответствует минимальная средняя сила тяги на рабочем органе скрепера, с ростом глубины копания величина ширины, соответствующая минимальной силе тяги, уменьшается и находится в пределах 0,62 + 0,45 от ширины ковша.

При постоянной силе тяги, приложенной к ковщу, максимальную высоту заполнения можно получить только при определенной ширине и глубине копания.

6. Сравнительный теоретический анализ работы скрепера с переменной шириной копания и серийного скрепера с выступающим средним ножом показал, что для скрепера новой конструкции конечная высота заполнения ковша в 1,4 раза больше при использовании одного и того же тягача. При одинаковой высоте заполнения ковша энергоемкость копания новым скрепером меньше на 10%, а дэемя набора на 28%, чем для серийного скрепера.

7. Для подтверждения выдвинутых теоретических положений изготовлен экспериментальный образец прицепного скрепера ДЗ-ЗЗ с переменной шириной копания, разработана система датчиков для замера основных параметров процесса копания грунта и составлена методика его исследований в полевых условиях.

8. Экспериментально доказано, что для получения наибольшей интенсивности роста высоты заполнения ковша целесообразно на начальном этапе использовать ножевую систему с выступающим средним ножом, а в конечной стадии набора грунта переходить к копанию совковым органом.

9. Исследования на экспериментальном образце позволили определить рациональные параметры работы скрепера с переменной шириной копания и выявить его эффективность по сравнению со скрепером с серийной ножевой системой. При одинаковом времени заполнения новый скрепер набирает грунта в 1,3 раза больше, чем скрепер с выступающим средним ножом. По следу скрепера с переменной шириной копания забой по высоте получается более ровным.

- 213

10. Разработаны чертежи и изготовлен опытный образец прицепного скрепера с переменной шириной копания на базе серийной машины ДЗ-20. Геометрическая емкость ковша увеличена с 7 до 9 ма. Испытания этого скрепера в условиях эксплуатации показали возможность увеличения объема набираемого грунта на 40% и повышения производительности на 35^ по сравнению с серийной машиной.

Годовой экономический эффект от использования скрепера с переменной шириной копания составляет около 4000 руб. на I машину.

Направлением дальнейших исследований следует считать изучение работы скрепера с переменной шириной копания, агрегатируеыого с колесным тягачом.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Барсуков, Иван Андреевич, 1983 год

1. Основные направления экономического и социального развития СССР на 1.8I-I985 годы и на период до 1990 года. М. Политиздат, 1981, 95 с.

2. Домбровский Н.Г. Скреперам широкую дорогу. "Механизация строительства", 1975, №4, с.2-3.

3. Дегтярев А., Ушаков К., Петров А. Скрепер машина широкого профиля."Промышленное строительство и инженернае сооружения", 1977, №4, с.38-40. Ч

4. Майлинд В.Я. Эффективность вскрышных работ колесными скреперами. "Горный журнал", 1972, №1, с.15-16.

5. Scrapes average 20 ООО m* dail^ ом ШеНа cut and fiU job. Heatfy CotiblMicUon Netfs, i9&2, vol, 26, dJ2 , p. {2-{Ъ.

6. Справочник конструктора дорожных машин. Под ред. И.П.Борода-чева М., "Машиностроение", 1973. 52 с.

7. Кошелев В.А., Ронинсон Э.Г. 0 проблеме создания и развития самоходных скреперов. "Строительные и дорожные машины", 1977 №3, с.25-27.

8. Яркин А.А. Тенденции и перспективы развития скреперов. "Механизация строительства", 1975, №4, с.8-9.

9. Артемьев К.А. Основы теории копания грунта скреперами. М., "Машгиз", 1963. 128 с.

10. Ульянов Н.А., Барсуков И.А. Способ копания грунта ковшом скрепера и устройство для его осуществления. Авторское свиде -тельство № 939 661. Открытия, изобретения, промышленные образцы и товарные знаки, 1982, № 24.

11. Горячкин В.П. Собрание сочинений.т.2.М.,"Колос",1965. 460 с.12,13,1415,16,17,18,19