Б – косое; в – резание зубом

Угол заострения разрезающего элемента имеет оптимальную величину порядка 30 – 45 °. Отклонения от указанных значений приводят к воз­растанию сопротивления резанию. Влияние переднего угла ха­рактеризуется следующими данными, полученными А.Н. Зелени­ным для плотной супеси: если принять за 100 % сопротивление резанию при ψ = 90 °, то при ψ = 45 ° оно составляет 85%, а при ψ = 135 ° будет равно 112% (см. рис. 8).

В своих исследованиях на маятниковом копре А.Н. Зеленин получил зависимость, связывающую усилие резания, глубину и прочность грунта:

Р _р = С _у × h ^{1, 35},

где С _у – число ударов плотномера (ударника ДорНИИ);

h – глубина резания, мм.

Чисто аналитические исследования в области резания грунтов затрудняются тем, что до последнего времени ни из теории упругости, ни из теории пластичности не представилось возможным заимствовать гипотезу, применимую к решению поставленной задачи. Объяснить подобное положение можно недостаточной изученностью процесса разрушения грунтов. Поэтому на первом этапе работ ведущее значение в отношении отдельных вопросов, являющихся звеньями для построения основ теории резания грунтов в общем виде, принадлежит, как и в теории резания металлов, широко поставленным научным экспериментам в лабораторных и естественных условиях с всесторонним изучением механизма явлений при разрушении грунтов. Только в этом случае можно установить закономерности резания грунтов в различных условиях и даже предопределить характер протекания смежных, еще не исследованных процессов.

Конечной целью исследований является создание научных основ для расчета и проектирования высокопроизводительных органов раз­личных землеройных машин, обладающих наименьшей энергоемкостью, т.е. наибольшей производительностью на 1 кВт/ч затрачиваемой работы. Результаты эксперимента с установлением физической картины изучаемого процесса являются основой для правильной гипотезы с применением математического аппарата при создании аналитической или физической теории разрушения грунтов.

Задачи лабораторной работы: изучить основные закономерности процесса резания грунта элементарными профилями; определить теоретическое и экспериментальное значение усилия резания для различных углов заострения профиля и глубины резания, построить гафики.

Используемое оборудование и приборы: грунтовой канал; ударник ДорНИИ; динамометрическая тележка; элементарные профили с углом заострения равным 30º и 45º; датчик тензометрический с электронным блоком регистрации.

Порядок выполнения работы

Комплексное исследование данного вопроса, цель которого состоит в измерении параметров рабочего процесса резания грунтов, представляет собой весьма сложную задачу и возможно только при наличии специальной экспериментальной установки. Ниже дается описание установки, и приводятся основные положения методики экспериментальных работ.

Экспериментальная установка (рис.10) состоит из: направляющей тележки 1; станины 2; рейки 3; сменного рабочего органа 4 и тензометрического датчика 5; штока 8, передающего усилие от рабочего органа через рейку на тензометрический датчик считывающего устройства 9; предохранительного упора 10, предохраняющего датчик от недопустимых нагрузок.

Направляющая тележка сварной конструкции имеет четыре одноребордных колеса 6, которые опираются на рельсовый путь 7, уложенный на грунтовом канале.

В канал засыпается грунт, физико-механические свойства которого можно изменять для создания различных условий резания.

Направляющая тележка приводится в движение электродвигателем через коробку передач, позволяющую изменять скорость передвижения тележки.

По формуле А.Н. Зеленина Р_р = С_у h^{1, 35} вычислить теоретические значения усилия для глубины резания, равной 100, 150, 200, 250 мм, и результаты занести в табл.9.

Перед началом испытаний экспериментальную установку вывести в исходное положение.

Элементарный профиль последовательно заглубить на 100, 150, 200,

250 мм и зафиксировать болтом в проушинах стенда.

Включить питание считывающего устройства тензометрического датчика и проверить его работу, показания устройства сбросить на ноль.

Включить электродвигатель привода динамометрической тележки, которая движется по рельсам грунтового канала, а связанный с ней стенд перемещается относительно грунта, разрезая его элементарным профилем.

Во время движения тележки снять показания усилия резания с электронного блока и занести в табл. 9.

После окончания прохода тележки элементарный профиль вынуть из грунта, а экспериментальную установку холостым ходом возвратить в исходное

положение.

Повторные проезды для заданных глубин резания и углов заострения выполняются аналогичным образом.

Таблица 9