Расчёт силы сопротивления при копании твёрдой глины цилиндрическим ковшом

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Обоснование. Производительность одноковшовых гидравлических экскаваторов влияет на многие сферы деятельности. Этот параметр машины во многом зависит от объёма перемещаемого материала. Однако силы сопротивления на ковше не позволяют устанавливать на экскаватор ковши больших объёмов.

Цель работы. В работе рассматривается конструкция ковша, при внедрении которого в грунт, сопротивление копанию сокращается. Необходимо провести проверку данного утверждения.

Методы. Для этого рассматривается процесс внедрения рассматриваемого ковша в твёрдую сухую глину. Этот грунт труднее всего поддаётся разработке. Так как в этом грунте отсутствует вязкость, для описания процесса используются уравнения пространственных задач теории упругости. Принимается ряд допущений и решается система дифференциальных уравнений, описывающих напряжения в грунте.

Результаты. Итогом решения является полученная зависимость для определения нормального давления от грунта в процессе его разрушения, что позволяет определить общую силу сопротивления копанию. Далее приводится описание исходных параметров грунта и ковша предлагаемой конструкции, спроектированного для экскаватора на базе трактора ЮМЗ. Проводится подстановка исходных параметров в полученное решение.

Заключение. Полученное значение силы сопротивления копанию существенно ниже силы, которую приходится преодолевать гидроприводу стандартного экскаватора.

Об авторах

Григорий Геннадьевич Бурый

Сибирский государственный автомобильно-дорожный университет (СибАДИ)

Автор, ответственный за переписку.
Email: buryy1989@bk.ru
ORCID iD: 0000-0002-5008-9176
SPIN-код: 4216-0384

доцент, канд. техн. наук, доцент кафедры «Автомобильный транспорт»

Россия, Омск

Список литературы

  1. Патент РФ 218368 / 23.05.2023 Бюл. №15. Бурый Г.Г. Ковш экскаватора. EDN: ELYPHT
  2. Бурый Г.Г., Щербаков В.С., Потеряев И.К. Увеличение производительности одноковшового экскаватора через усовершенствование формы ковша // Вестник Брянского государственного технического университета. 2019. № 11(84). C. 38–45. doi: 10.30987/1999-8775-2019-2019-11-38-45
  3. Николаев В.А. Затраты энергии на резание грунта ковшами агрегата непрерывного действия для формирования подстилающего слоя автодороги // Вестник СибАДИ. 2020. № 6. C. 676–688. doi: 10.26518/2071-7296-2020-17-6-676-688
  4. Литвин О.И., Хорешок А.А., Дубинкин Д.М., и др. Анализ методик расчёта производительности карьерных гидравлических экскаваторов // Горная промышленность. 2022. № 5. С. 112–120. doi: 10.30686/1609-9192-2022-5-112-120
  5. Николаев В.А. Анализ взаимодействия кромки лезвия консольного ножа с грунтом // Вестник СибАДИ. 2020. № 2. C. 172-181. doi: 10.26518/2071-7296-2020-17-2-172-181
  6. Лукашук О.А. Закономерности формирования режимных параметров главных механизмов карьерного экскаватора в процессе экскавации горных пород // Горное оборудование и электромеханика. 2019. № 3(143). C. 14–17. doi: 10.26730/1816-4528-2019-3-14-17
  7. Трояновская И.П., Разношинская А.В., Козьминых В.А., Лещенко Е.А. Экспериментальные исследования процесса промышленного рыхления грунта // Горный журнал. 2021. № 5. C. 87–90. doi: 10.17580/gzh.2021.05.11
  8. Kujundžić T., Klanfar M., Korman T., Briševac Z. Influence of crushed rock properties on the productivity of a hydraulic excavator // Applied Sciences (Switzerland). 2021. Vol. 11, N. 5. P. 1–15. doi: 10.3390/app11052345
  9. Choudhary B.S. Effect of blast induced rock fragmentation and muckpile angle on excavator performance in surface mines // Mining of Mineral Deposits. 2019. Vol. 13, N. 3. P. 119–126. doi: 10.33271/mining13.03.119
  10. Xu G., Yu Z., Lu N., Lyu G. High-gain observer-based sliding mode control for hydraulic excavators // Harbin Gongcheng Daxue Xuebao. 2021. Vol. 42, N. 6. P. 885–892. doi: 10.11990/jheu.201911056
  11. Пожарский Д.А. Периодические контактные и смешанные задачи теории упругости (обзор). Известия высших учебных заведений // Северо-Кавказский регион. Серия: Естественные науки. 2021. № 2 (210). C. 22–33. doi :10.18522/1026-2237-2021-2-22-33
  12. Босаков С.В. К решению контактной задачи для прямоугольной пластинки на упругом полупространстве // Наука и техника. 2020. Т. 19, № 3. C. 224–229. doi: 10.21122/2227-1031-2020-19-3-224-229
  13. Линник Е.Ю. Оценка контактных напряжений при внедрении ударника в прочный грунт // Проблемы прочности и пластичности. 2020. Т. 82, № 1. C. 52–63. doi: 10.32326/1814-9146-2020-82-1-52-63
  14. Босаков С.В., Котов Ю.Н. Контактная задача для пластинки при условии ограничений на её некоторые перемещения // Строительная механика и расчёт сооружений. 2022. № 1 (300). C. 54–58. doi: 10.37538/0039-2383.2022.1.54.58
  15. Бровка А.Г., Дедюля И.В., Мурашко А.А. Зависимость прочностных характеристик глины аргиллитоподобной от количества незамёрзшей воды // Природопользование. 2021. № 2. C. 96–105. doi: 10.47612/2079-3928-2021-2-96-105
  16. Рашидов Т.Р., Джураева Н.Б., Уринов А.П. Моделирование процесса деформирования и движения почвы в зоне воздействия глубокорыхлителя // Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2021. № 73. C. 81–94. doi: 10.17223/19988621/73/8
  17. Бекбасаров И.И. О влиянии показателей глинистых грунтов на сжимающие напряжения в свае при забивке // Труды университета. 2023. № 4 (93). C. 254–260. doi: 10.52209/1609-1825_2023_4_254
  18. Куликова Е.Г. Некоторые результаты лабораторных исследований влияния вибрации на прочностные характеристики связных мелкодисперсных геоматериалов // Интерэкспо Гео-Сибирь. 2022. Т. 2, № 3. C. 194–201. doi: 10.33764/2618-981X-2022-2-3-194-201
  19. Трофимов В.Т., Королев В.А., Вознесенский Е.А., и др. Грунтоведение. Москва: МГУ, 2005.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Ковш цилиндрический: 1 — цилиндрический каркас; 2 — боковые стенки; 3 — ось поворота ковша устанавливаемая на рукоять экскаватора; 4 — ось крепления штока гидроцилиндра поворота ковша; 5 и 6 — буртики для исключения продольных перемещений ковша; 7 — отверстия в боковых стенках для установки оси поворота ковша; 8 — отверстия в боковых стенках для установки оси крепления штока гидроцилиндра; 9 — зуб ковша.

Скачать (120KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Тензор механических напряжений элементарного куба грунта.

Скачать (48KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Эскиз цилиндрического ковша.

Скачать (239KB)
Метаданные

© Эко-Вектор, 2024

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
 


Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).