Определим силы сопротивления, возникающие при работе машин.
Рассмотрим случай работы бульдозера и скрепера на горизонтальном участке (Рис. 9).
При этом на машину действуют силы:
— веса машины GM;
— сопротивления на рабочем органе Рр.о;
— сопротивления передвижению машины Pf;
— тяги Т;
— реакции грунта на ходовом оборудовании R. На основании уравнений статики:
; Pf + Рро - Т = 0; Pf + Рро = Т < Тφ; (1)
; GM - R = 0; R = GM (2)
В уравнении (1) написано условие движения машины, т. е. все силы сопротивления меньше силы тяги по сцеплению Тφ.
Значения величин определяются по зависимостям Pf = GM∙f,
где f — коэффициент сопротивления перемещению (табл. 12).
Таблица 12
Вид поверхности движения | Гусеничный ход | Колёсный ход | ||
f | φ | f | φ | |
Асфальт | 0,06 | ------ | 0,02 | 0,7 |
Сухая грунтовая дорога | 0,07 | 0,9 | 0,05 | 0,6 |
Сухой песок | 0,15 | 0,4 | 0,05 | 0,3 |
Укатанная снежная дорога | 0,06 | 0,6 | 0,03 | 0,3 |
Влажный песок | 0,1 | 0,5 | 0,16 | 0,4 |
Взрыхлённый грунт | 0,1 | 0,7 | 0,18 | 0,4 |
Сила тяги по сцеплению Тφ = GM ∙ φ,
где φ — коэффициент сцепления движителя с грунтом (табл. 12).
Для бульдозера сила сопротивления на рабочем органе равна силе сопротивления копанию:
Рро = Рк = К∙В∙h, МН,
где К — удельный коэффициент сопротивления копанию, за висит от вида разрабатываемого грунта (меньшие значения принимают при расчете скреперов);
К = 0,07...0,1 МПа — для грунтов I категории;
К = 0,15...0,2 МПа — для грунтов II категории;
К = 0,22...0,25 МПа — для грунтов III категории;
В — ширина резания (рабочего органа), м;
h — глубина резания, м.
Для скрепера сила сопротивления на рабочем органе состоит из сил сопротивления копанию, перемещения призмы и заполнения,
Рро = Рк + Pf + Pн + PП ,
где Pн — сопротивление наполнению;
PП — сопротивление перемещению призмы волочения;
Pf — сопротивление передвижению машины;
Pf = (GС + GГ)f,
где GС — сила тяжести скрепера, Н;
GГ — сила тяжести грунта в ковше скрепера, Н;
;
γГ — средняя плотность грунта в естественном залегании, Н/м3 (табл. 13).
Таблица 13
Грунт | γ, Н/м3 |
Сухой песок | 15 000-16 000 |
Влажный песок | 16 000-17 000 |
Легкая супесь | 15 000-17 000 |
Супеси и суглинки | 16 000-18 000 |
Средний суглинок | 16 000-18 000 _J |
Сухой пылеватый суглинок | 16 000-18 000 |
Тяжелый суглинок | 16 500-18 000 |
Сухая глина | 17 000-18 000 |
Сила сопротивления наполнению ,
где — сопротивление силы тяжести поднимаемого столба грунта, Н;
= B∙h∙H∙γГ;
— сопротивление трению грунта о грунт в ковше, Н;
= X∙В∙Н∙ γГ,
; φ 2 — угол внутреннего трения грунта (Табл. 14).
Таблица 14
Грунт | Угол внутреннего трения φ2, град | X |
Глина | 14-19 | 0,24-0,31 |
Суглинок | 24-30 | 0,37-0,44 |
Песок | 35-45 | 0,46-0,50 |
Сопротивление перемещению призмы волочения, Н,
РН = Y∙В∙Н2∙ γГ∙μ2,
где Y — коэффициент объема призмы волочения перед заслонкой; Y = 0,5...0,7;
μ2 — коэффициент трения грунта о грунт, μ2 = 0,3...0,5.
Для нормальной работы скреперов необходимо соблюдение условия (1) (см. с.31).
В случае работы с толкачом
(T + TT)∙K0 ,
где ТТ — толкающее усилие толкача, Н;
К0 — коэффициент одновременности работ толкача и тягача, К0 = 0,85...0,90.
Для экскаваторов одноковшовых и многоковшовых на рабочем органе возникают силы сопротивления копанию, которые определяются так же, как и для бульдозеров.