Содержание к диссертации
Введение
Состояние вопроса. цель и задачи исследования 7
1.1 Существующие модели взаимодействия рабочих органов цепных траншейных экскаваторов с грунтом 7
1.2 Обзор исследований по рациональным режимам работы машин с активным рабочим органом 11
1.3 Промышленное освоение цепных траншейных экскаваторов со скребковым рабочим органом 16
Выводы по главе. Цель и задачи исследований 23
2. Моделирование рабочего процесса цепного траншейного экскаватора 25
2.1 Системный анализ 26
2.2 Математическая модель подсистемы «грунт - рабочее оборудование» 29
2.3 Физическая модель подсистемы «грунт - рабочее , оборудование» 32
2.4 Описание лабораторной установки и методика проведения эксперимента 36
2.5 Математическая модель цепного траншейного экскаватора 40
Выводы по главе 42
3. Определение рациональных режимов работы цепных траншейных экскаваторов 44
3.1 Результаты исследований подсистемы «грунт - рабочее оборудование» 44
3.2 Результаты исследований цепного траншейного экскаватора 50
3.2.1 Зависимость основных параметров рабочего процесса от управляющих воздействий оператора
3.2.2 Влияние коэффициента распределения мощности на а производительность экскаватора и энергоемкость процесса
3.2.3 Определение оптимальных параметров рабочего процесса в зависимости от мощности двигателя, тягового класса базовой машины и прочностных свойств разрабатываемых грунтов 63
Выводы по главе 71
4. Оценка эффективности цепных траншейных экскаваторов, способных адаптироваться к изменяющимся грунтовым условиям 73
4.1 Технико-экономическая эффективность использования экскаваторов с оптимальным коэффициентом распределения мощности 73
4.2 Методика расчета цепных траншейных экскаваторов, способных адаптироваться к изменяющимся грунтовым условиям 79
5. Выводы по работе и направления дальнейших исследований 81
Список используемой литературы
- Обзор исследований по рациональным режимам работы машин с активным рабочим органом
- Физическая модель подсистемы «грунт - рабочее , оборудование»
- Зависимость основных параметров рабочего процесса от управляющих воздействий оператора
- Методика расчета цепных траншейных экскаваторов, способных адаптироваться к изменяющимся грунтовым условиям
Введение к работе
&4
Актуальность работы. В настоящее время выполняются огромные объемы строительных работ по сооружению подземных коммуникаций. Сооружение подземных коммуникаций связано, в первую очередь, с отрывкой траншей различного профиля и протяженности. Указанные рабогы выполняются при помощи экскаваторов, при этом траншейные экскаваторы по сравнению с одноковшовыми имеют более высокую производительность и каче-сіво отрываемой траншеи. Кроме того, граншейные экскаваторы просты в управлении, легко поддаются автоматизации и менее опасны в природоохранном отношении.
Характерной особенностью траншейных экскаваторов является разветвление силового потока, при котором часть мощности двигателя базовой машины передается рабочему органу, минуя движитель. Наряду с другими факторами указанное разветвление существенным образом влияет на производительность экскаватора. Для траншейных экскаваторов мощность на рабочем органе характеризует величину снижения его тягового сопротивления, а мощность на движителе определяет скорость поступательного перемещения экскаватора. В виду того, что мощность экскаватора ограничена, возникает необходимость ее рационального распределения в зависимости от параметров траншеи, мощности двигателя и тягового класса базовой машины.
Так как траншейные экскаваторы работают в широком диапазоне изменения грунтовых условий, очевидно, что с изменением прочности разрабатываемых грунтов должно изменятся и распределение мощности между приводом рабочего органа и движителя. Таким образом, встает вопрос о создании траншейного экскаватора, способного адаптироваться к изменяющимся грунтовым условиям.
Цель работы: повышение эффективности цепных траншейных экскаваторов за счет адаптации к изменяющимся грунтовым условиям. Для достижения цели в работе поставлены и решены следующие
Задачи:
-
Разработать математическую и физическую модели подсистемы «грунт -рабочее оборудование».
-
Разработать математическую модель цепного траншейного экскаватора.
-
Определить влияние значения коэффициента распределения мощности на производительность экскаватора и энергоемкость процесса.
-
Определить оптимальные значения коэффициента распределения мощности в зависимости от ширины траншеи, мощности двигателя и тягового класса базовой машины, прочностных свойств разрабатываемых грунтов.
-
Оценить эффективность использования цепных траншейных экскаваторов с оптимальным коэффициентом распределения мощности.
-
Разработать методику расчета цепных траншейных-экекаваторов0 способных адаптироваться к изменяющимся грунтовым услбййяй^1'^^д''
3 1 С.Петербург Л,у,[
: э з«р л**'?/} J
Методы исследований основаны на использовании основных положений системного анализа, математического и физического моделирования рабочего процесса цепного траншейного экскаватора и взаимодействия рабочего органа с грунтовой средой, научных положений теоретической механики, механики грунтов и теории планирования эксперимента.
Методика исследований включает также применение методов имитационного моделирования на ЭВМ и использование вычислительной техники и методов вычислительной математики.
Научные положения, защищаемые автором:
- физическая и математическая модели подсистемы «грунт - рабочее обору
дование»;
- математическая модель рабочего процесса цепного траншейного экскава
тора;
влияние величины коэффициента распределения мощности двигателя базовой машины между приводом рабочего оборудования и движителем на производительность экскаватора и энергоемкость процесса;
зависимость оптимального значения коэффициента распределения мощности от ширины траншеи, мощности двигателя и тягового класса базовой машины, прочностных свойств разрабатываемых грунтов;
методика расчета цепных траншейных экскаваторов, способных адаптироваться к изменяющимся грунтовым условиям.
Достоверность научных положений обоснована: подтверждается методологической базой исследования, основанной на положениях теории резания грунтов, соблюдении основных принципов физического и математического моделирования, идентификацией промежуточных результатов исследований с исследованиями других авторов.
Научная новизна представлена:
- физической и математической моделями подсистемы «грунт - рабочее обо
рудование»;
математической моделью рабочего процесса цепного траншейного экскаватора;
оптимальным значением коэффициента распределения мощности в зависимости от ширины траншеи, мощности двигателя и тягового класса базовой машины, прочностных свойств разрабатываемых грунтов.
Практическая ценность работы заключается в разработанной методике расчета цепных траншейных экскаваторов, способных адаптироваться к изменяющимся грунтовым условиям.
На защиту выносятся следующие основные положения: физическая и математическая модели подсистемы «грунт - рабочее оборудование», математическая модель цепного траншейного экскаватора, влияние коэффициента распределения мощности двигателя базовой машины между приводом рабочего оборудования и движителем на производительность экскаватора и энергоемкость процесса, зависимость оптимального значения коэффициента распределения мощности от ширины траншеи, мощности двигателя и тягово-
го класса базовой машины, прочностных свойств разрабатываемых грунтов, методика расчета цепных траншейных экскаваторов, способных адаптироваться к изменяющимся грунтовым условиям.
Реализация результатов. Основные выводы и рекомендации по работе приняты к внедрению в ЗАО "Труд" при модернизации траншейного экскаватора ЭТЦ-165А. Кроме того, результаты исследований используются в учебном процессе на кафедре СДМ и ГС по курсам "Машины для земляных работ", "Моделирование рабочих процессов ПТ и СДМ", дипломном проектировании.
Апробация работы. Отдельные этапы и основные результаты работы докладывались и получили одобрение на научных семинарах, конференциях ИрГТУ, СибАДИ (1996-2003 г.г.)
Публикации. По результатам исследований опубликовано 6 печатных работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения и приложения. Работа содержит 105 страниц машинописного текста, 34 рисунка, список литературы из 62 наименований и приложение на 16 страницах.
Обзор исследований по рациональным режимам работы машин с активным рабочим органом
Существующий уровень развития науки и техники требует применения современных методов научных исследований, которые включают в себя системный анализ, моделирование и статистическую обработку результатов эксперимента.
Системный подход к решению сложных многопараметрических задач предполагает представление объекта исследования в виде системы, взаимодействующей, с внешней средой. На систему накладываются внутренние связи и ограничения по конструктивным, технологическим и другим требованиям. В соответствии с задачами исследования формируются параметры входа и выхода.
Системный анализ позволяет при заданных входных воздействиях определить параметры и структуру объекта, при которых показатели эффективности достигают своих экстремальных значений. При этом прямое экспериментирование на натурных образцах требует значительных материальных затрат и времени, а технические возможности конкретного образца зачастую ограничивают область исследований.
Моделирование, как метод научных исследований, обладает, с одной стороны, приемлемой достоверностью результатов, с другой - существенным сокращением затрат по сравнению с экспериментами на натурных образцах. Поэтому использование средств моделирования в исследовании подобных объектов является вполне оправданным.
Моделирование предполагает изучение объекта исследования при помощи модели, которая соответствует оригиналу и заменяет его на отдельных этапах исследования. Математические модели не обладают с объектом одной физической природой и не имеют с ним геометрического подобия. Необходимое условие - наличие одинаковой системы уравнений, описывающих поведение исследуемого объекта и модели.
Математические модели целесообразно использовать в случае, когда известны зависимости отдельных параметров объекта от внешних факторов. Широкое использование современной вычислительной техники делает математическое моделирование удобным средством изучения сложных многопараметрических систем.
Физические модели имеют одинаковую с объектом исследования физическую природу и отличаются от него масштабами параметров и величин. При этом необходимым условием являются физическое подобие и тождественность законов движения модели и исследуемого объекта. Физические модели используют при отсутствии математического описания объекта исследования.
Использование физической модели предполагает проведение эксперимента, который является важным этапом научных исследований. При помощи эксперимента проверяются рабочие гипотезы и предположения, формируются новые представления об исследуемом объекте, устанавливаются конкретные зависимости и величины.
Активный эксперимент дает возможность устанавливать значения факторов заранее по определенному плану, а исследователь может активно вмешиваться в ход эксперимента. При этом планирование эксперимента значительно сокращает трудоемкость и время его проведения, позволяет достичь заданного уровня значимости при минимально возможном числе опытов или при заданном числе опытов максимально возможный уровень значимости результата.
Системный анализ Цепной траншейный экскаватор представляет собой сложную динамическую систему с разветвленной структурой, многочисленными связями и различного рода ограничениями. Система находится под действием активных сил (сила тяги базовой машины), внешних возмущений (сопротивление грунта копанию) и управляющих воздействий со стороны оператора. В общем случае указанные воздействия носят случайный характер и могут наблюдаться в различных сочетаниях. Универсальную методологию исследования подобных объектов » предоставляет системный анализ. На рисунке 2.1 представлен системный анализ цепного траншейного экскаватора в виде системы "грунт - рабочее
оборудование - базовая машина - опорная поверхность". Основу системы составляют подсистемы "грунт - рабочее оборудование" и "базовая машина -опорная поверхность". Свойства каждой из подсистем характеризуются параметрами входящих в данную подсистему объектов. Так, для подсистемы "грунт - рабочее оборудование" определяющими следует считать: линейные и угловые размеры (ширина скребка, угол установки рабочего органа) и кинематические параметры (скорость цепи). Свойства подсистемы "базовая машина - опорная поверхность" определяют тип и параметры двигателя, характеристика агрегатов трансмиссии, параметры движителя. На систему наложены внутренние связи и ограничения по конструктивным, технологическим, эксплуатационным и другим требованиям.
В соответствии с поставленной задачей исследования входом системы являются: грунтовые условия (прочность, объемная масса и др.) и параметры разрабатываемой траншеи (ширина и максимальная глубина). Выходом служат показатели эффективности работы экскаватора (качество траншеи, производительность, энергоемкость процесса и др.).
Системный анализ цепного траншейного экскаватора дает возможность установить структуру и параметры основных его подсистем, оказывающих влияние на показатели эффективности. Варьирование указанных параметров при заданных входных воздействиях позволяет достичь экстремальных значений на выходе системы.
В виду того, что к настоящему времени отсутствует достаточно надежное математическое описание процесса взаимодействия рабочего органа с грунтом, подсистему «грунт - рабочее оборудование» полезно представить математической и физической моделями, идентифицировав результаты исследований. Подсистема «базовая машина - опорная поверхность» с .« определенными допущениями может быть описана системой уравнений, учитывающими конструктивные особенности реальной машины.
Физическая модель подсистемы «грунт - рабочее , оборудование»
Описание лабораторной установки и методика проведения эксперимента Результаты экспериментов должны обладать достаточной надежностью, которая при моделировании зависит не только от степени соответствия модели натурному образцу, но и метода измерений, измерительной аппаратуры, квалификации экспериментатора. Применение математической теории планирования и статистической обработки результатов эксперимента позволяет существенно сократить число опытов, уменьшить время проведения эксперимента, а также получить математическую модель исследуемого процесса.
В качестве объекта исследования принято рабочее оборудование экскаватора ЭТЦ-165 с шириной отрываемой траншеи 0,27 м и 0,4 м.
Цель экспериментальных исследований - определение усилия копания в зависимости от скорости цепи, скорости подачи и глубины отрываемой траншеи и уточнение отдельных коэффициентов, входящих в математическую модель.
Эксперименты проводились в грунтовом канале (рис. 2.4), который состоит из лотка с тензометрической тележкой, привода, пульта управления и комплекта регистрирующей аппаратуры.
Лоток 1, длиной 6 м, шириной 1 м и глубиной 0,6 м, заполнен грунтовой смесью 2 (средний суглинок). По краям лотка имеются направляющие, по которым перемещается тензометрическая тележка 3 с физической моделью
Тележка содержит раму с опорными колесами, на раме установлен бесступенчатый регулируемый привод рабочего органа. Привод состоит из электродвигателя постоянного тока 5 и клиноременной передачи 6. Имеется возможность установки сменного рабочего оборудования для подготовки грунта к эксперименту.
Пульт управления позволяет изменять направление и скорость рабочих движений. Скорость цепи рабочего органа замеряется датчиком 7, скорость передвижения тележки - датчиком 8, крутящий момент на рабочем органе -датчиком 9.
В комплект регистрирующей аппаратуры входят: блок питания, усилитель 8АНЧ и 6-канальный самописец (рис. 2.5). На рис. 2.6 и 2.7 - представлены датчики скорости цепи и крутящего момента на валу рабочего органа.
Методика определения усилия копания в зависимости от скорости цепи, скорости подачи и глубины отрываемой траншеи предполагает проведение по классическому однофакторному плану двух серий экспериментов: - для модели рабочего органа шириной 0,27 м; - для модели рабочего органа шириной 0,4 м.
Необходимое количество повторных опытов устанавливалось статистическим путем, исходя из величины ошибки метода измерения и измерительной аппаратуры, а также требуемой надежности результатов. Для этого по пробной серии экспериментов в неизменных условиях с двумя моделями определялось значение коэффициента вариации действительной скорости перемещения тензометрической тележки и ошибка эксперимента [6]. По ошибке и требуемой надежности результатов определялось количество повторных опытов, которое для обеих моделей равнялось трем.
Грунтовая смесь в канале перед каждым опытом разрыхлялась, планировалась и уплотнялась. Ежедневно контролировалась относительная влажность грунта путем отбора проб в нескольких точках грунтового канала и прокалки их в лабораторной печи при температуре 105... 110 С. прочность грунта определялась по числу ударов ударника ДорНИИ. Все эксперименты
В процессе эксперимента замерялись следующие параметры: скорость рабочей цепи, скорость подачи и крутящий момент на приводном валу рабочего органа.
Математическая модель цепного траншейного экскаватора Широкие возможности изучения подобных систем открывает математическое моделирование. На рис. 2.8 представлена расчетная схема цепного траншейного экскаватора, которая может быть описана следующей системой уравнений: где: p - угол наклона траектории движения рабочей цепи к горизонту, рад; Vi - скорость движения рабочей цепи, м/с; V2 - действительная скорость перемещения агрегата, м/с. РОССИЙСКИ! а- угол наклона рабочего органа к вертикали, рад; h - толщина срезаемой стружки, м; 1 - расстояние между скребками, м; ki - коэффициент удельного сопротивления грунта копанию, Па; к и Ai - эмпирические коэффициенты; Р - сила сопротивления грунта копанию, Н; b - ширина траншеи, м; W - сопротивление перемещению экскаватора, Н; С - коэффициент сопротивления перемещению экскаватора; G - вес экскаватора, Н; 8 - коэффициент буксования движителя; А, В и п - коэффициенты, зависящие от свойств грунта и параметров движителя; Pi и р2 - давление в напорной магистрали привода рабочего органа и движителя соответственно, Па; г и R - радиус ведущей звездочки рабочего органа и приводного колеса движителя соответственно, м; Е - энергоемкость процесса, кВт ч/мЗ; I, ii и i2 -передаточные числа согласующих редукторов; і - передаточное число ходоуменьшителя; qi и q2 - рабочий объем гидромотора привода рабочего органа и движителя соответственно, м3; М] и М2- крутящий момент гидронасосов привода рабочего органа и движителя соответственно, Нм; ri и г2 -КПД привода рабочего органа и движителя соответственно; wi и W2 -угловая скорость вала гидромотора привода рабочего органа и движителя соответственно, рад/с; Qi и Q2 - рабочий объем гидронасоса привода рабочего органа и движителя соответственно, м3; fi и f2- параметр регулирования рабочего объема гидронасоса привода рабочего органа и движителя соответственно; w - угловая скорость коленчатого вала ДВС, рад/с; Ni и N2 - мощность привода рабочего органа и движителя соответственно,
Вт; Ki - коэффициент распределения мощности двигателя базовой машины между приводом рабочего органа и движителем. Уравнения (2.21) составлены на основе результатов исследований З.Е. Гарбузова [21,22] и положений теории резания грунтов Н.Г. Домбровского [20,27,28]. Они определяют кинематические характеристики рабочего оборудования и силовое взаимодействие с грунтом. Уравнения (2.22) учитывают взаимодействие колесного движителя с опорной поверхностью, изложенное в работах Н.А. Ульянова [57]. Уравнение (2.23) характеризует параметры двигателя базовой машины [52,53,54,55], уравнения (2.24) описывают процессы, происходящие в объемном гидроприводе рабочего органа и движителя [38,46].
При составлении математической модели были приняты следующие допущения: - рассматривается установившийся режим работы экскаватора; - потери в приводе рабочего органа и движителе учитываются соответствующим КПД. Входом модели являются параметры регулирования fl и f2, выходом служат основные параметры рабочего процесса и показатели эффективности экскаватора.
І.При изучении рабочего процесса цепных траншейных экскаваторов необходимо использовать современные методы научных исследований, включающие системный анализ, моделирование, статистическую обработку результатов эксперимента.
2. Физическое и математическое моделирование подсистемы «грунт -рабочее оборудование» позволяет провести идентификацию и повысить надежность результатов исследований. 3. Разработанная математическая модель цепного траншейного экскаватора дает возможность исследовать основные параметры рабочего процесса и определить рациональные режимы работы экскаваторов в зависимости от ширины траншеи, мощности двигателя и тягового класса базовой машины, прочностных свойств разрабатываемых грунтов.
Зависимость основных параметров рабочего процесса от управляющих воздействий оператора
Сочетание параметров регулирования однозначно определяется коэффициентом распределения мощности двигателя базовой машины между приводом рабочего органа и движителем. Указанный параметр выбран в качестве показателя, определяющего режим работы экскаватора.
На рис. 3.10 представлена зависимость производительности и энергоемкости рабочего процесса экскаватора на базе трактора МТЗ-80 с шириной рабочего органа 0,4 м на грунтах II категории. Кривые 1-4 показывают изменение скорости поступательного перемещения экскаватора от коэффициента распределения мощности при различных значениях параметра регулирования fi.
С увеличением коэффициента распределения мощности до некоторого предела скорость поступательного перемещения и производительность экскаватора во всех случаях нарастают и достигают максимума в точках, соответствующих максимальному использованию двигателя по мощности. При дальнейшем увеличении коэффициента распределения мощности нагрузка двигателя превышает номинальную, и последний переходит на корректорную ветвь внешней скоростной характеристики. Угловая скорость коленчатого вала падает, вместе с ней уменьшается скорость поступательного перемещения и производительность экскаватора.
Кривая V2, огибающая точки максимума скорости перемещения экскаватора при различных значениях параметра регулирования fi," ограничивает область возможной производительности экскаватора при максимальном использовании двигателя по мощности.
Кривая энергоемкости процесса Е также является функцией коэффициента распределения мощности и при условии максимального использования двигателя по мощности носит экспоненциальный характер.
Для кривых V2 и Е можно условно выделить две области с границей раздела Ki = 0,1. Наибольший интерес представляет правая область, где существует множество значений коэффициента распределения мощности, при которых производительность экскаватора близка к максимальной. Для определения оптимального из них необходимо исследовать зависимость основных параметров рабочего процесса от коэффициента распределения мощности с учетом ограничений, накладываемых на процесс по конструктивным, технологическим и др. требованиям.
В качестве ограничений выбраны максимальные значения толщины срезаемой стружки - 0,1 м, усилия копания - 20 кН, тягового сопротивления рабочего органа - 14 кН и скорости рабочей цепи - 2,5 м/с.
Максимальная толщина стружки зависит от выносной способности, которая для скребкового рабочего органа определяется максимальным объемом грунта, срезанного и вынесенного на дневную поверхность одной группой резцов и скребком. Максимальное усилие копания определяется прочностными характеристиками рабочего оборудования и определяется настройкой предохранительного клапана. Максимальное тяговое сопротивление рабочего органа ограничивается тяговым классом базовой машины, а скорость рабочей цепи - динамическими усилиями в приводе и условиями разгрузки.
На рис. 3.11 представлена зависимость основных параметров процесса экскаватора на базе трактора МТЗ-80 с шириной рабочего органа 0,4 м на грунтах II категории от коэффициента распределения мощности. Из приведенных зависимостей следует, что при работе экскаватора с коэффициентом распределения Ki = 0,1 все параметры процесса, кроме скорости рабочей цепи, лежат в допустимых пределах. При существующей конструкции рабочего органа скорость рабочей цепи Vi = 4,2 м/с является чрезмерно высокой.
Снижение скорости цепи до Vi = 1,65 м/с при условии максимального использования двигателя по мощности приводит к завышенным значениям толщины срезаемой стружки и тягового сопротивления рабочего органа.
Режим работы экскаватора с коэффициентом распределения Ki = 0,14 является оптимальным, т.к. энергоемкость процесса близка к минимальной, ни один из параметров не выходит за рамки наложенных ограничений, а двигатель базовой машины работает в режиме максимальной мощности.
Зависимость производительности и энергоемкости процесса для рабочего органа шириной 0,27 м представлены на рис. 3.12.
Сравнительный анализ приведенных зависимостей показывает, что при работе с оптимальным коэффициентом распределения мощности производительность экскаватора и энергоемкость процесса не зависят от ширины отрываемой траншеи. Вместе с тем, при изменении последней происходит перераспределение мощности двигателя базовой машины между приводом рабочего органа и движителем. Так, у экскаватора с рабочим органом 0,27 м за счет увеличения толщины срезаемой стружки усилие копания, тяговое сопротивление, давление в обоих приводах и коэффициент буксования остаются прежними. Однако, за счет изменения рабочих скоростей, мощность, потребляемая движителем, возрастает, мощность же на привод рабочего органа снижается. Указанное обстоятельство приводит к увеличению оптимального коэффициента распределения мощности с 0,14 до 0,23.
Методика расчета цепных траншейных экскаваторов, способных адаптироваться к изменяющимся грунтовым условиям
Эффективность использования экскаваторов с оптимальным коэффициентом распределения мощности проводилась в сравнении с базовым вариантом, в качестве которого принят серийный экскаватор ЭТЦ-165А. На рис. 4.1 представлена зависимость основных параметров рабочего процесса экскаватора ЭТЦ-165А с рабочим органом шириной 0,4 м от прочностных свойств разрабатываемых грунтов.
На грунтах I категории усилие копания и тяговое сопротивление рабочего органа минимальны, суммарная потребляемая мощность - 5,65 кВт, что составляет около 13% мощности двигателя базовой машины. Увеличить загрузку двигателя и повысить производительность экскаватора не позволяют ограничения по толщине срезаемой стружки и скорости цепи.
При переходе на грунты III категории усилие копания, тяговое сопротивление и мощность на привод рабочего органа существенно возрастают, однако скорость рабочей цепи, скорость поступательного перемещения и толщина срезаемой стружки по той же причине остаются неизменными. Суммарная потребляемая мощность увеличивается до 17 кВт, что составляет 41% мощности экскаватора.
Анализ полученных зависимостей показывает, что у экскаватора ЭТЦ-165А во всем диапазоне изменения грунтовых условий наблюдается явное несоответствие параметров рабочего оборудования и мощности базовой машины. Из-за ограничений по выносной способности рабочего органа и скорости цепи невозможно достичь полной загрузки двигателя базовой машины. В связи с этим отсутствует возможность даже частичной адаптации 1.60E+04
Зависимость основных параметров рабочего процесса (Р, W, Ni, N2, h, Vb V2, ki) экскаватора ЭТЦ-165А от прочностных свойств разрабатываемых грунтов. экскаватора к изменяющимся грунтовым условиям.
Выносная способность рабочего оборудования может быть увеличена за счет увеличения высоты резцов и скребков. На рис. 4.2 представлена зависимость основных параметров рабочего процесса экскаватора с увеличенной выносной способностью рабочего органа от прочностных свойств разрабатываемых грунтов.
Увеличение толщины срезаемой стружки до 0,097 м дает возможность на грунтах II категории увеличить поступательную скорость перемещения экскаватора до 0,226 м/с. Дальнейшее увеличение толщины срезаемой стружки ограничивает максимальное тяговое сопротивление рабочего органа, Суммарная мощность копания также увеличивается до 39 кВт, а коэффициент использования двигателя по мощности - до 0,9.
На слабых грунтах толщина срезаемой стружки и скорость поступательного перемещения экскаватора из-за ограничений по скорости рабочей цепи остаются на прежнем уровне. Их незначительное увеличение объясняется повышением угловой скорости коленчатого вала двигателя за счет снижением загрузки двигателя. Остальные параметры процесса на грунтах I категории существенно снижаются.
Для стабилизации усилия копания и тягового сопротивления рабочего органа на грунтах III категории толщина срезаемой стружки уменьшается до 0,057 м за счет снижения скорости поступательного перемещения экскаватора до 0,129 м. При этом наблюдается частичная адаптация экскаватора к изменяющимся грунтовым условиям.
Увеличение скорости цепи приводит к уменьшению толщины срезаемой стружки, усилия копания и, соответственно, тягового сопротивления рабочего органа. Поэтому появляется возможность дополнительного увеличения скорости поступательного перемещения экскаватора, максимальное значение которой ограничивается мощностью двигателя базовой машины. P(H) W(H) _ л Nl(BT) 2-00Е+04 N2(BT)
Зависимость основных параметров рабочего процесса (Р, W, Ni,N2, h, Vi, V2, ki) экскаватора с увеличенной выносной способностью рабочего оборудования от прочностных свойств разрабатываемых грунтов Р(Н) W(H) ЩВт) N2(BT)
Зависимость основных параметров рабочего процесса (Р, W, N1N2, h, б, Vi, V2, ki) экскаватора с увеличенными выносной способностью и скоростью цепи от прочностных свойств разрабатываемых грунтов На рис. 4.3 представлена аналогичная зависимость для экскаватора с увеличенными выносной способностью и скоростью рабочей цепи. Из графиков следует, что повышение скорости цепи до 4,6 м/с дает возможность на грунтах I категории увеличить скорость поступательного перемещения до 0,487 м/с. При этом другие параметры процесса не выходят за рамки ограничений, а двигатель базовой машины работает в режиме максимальной мощности. Наблюдается явление полной адаптации экскаватора к изменяющимся грунтовым условиям. Таким образом, по сравнению с базовым вариантом увеличение выносной способности рабочего органа за счет высоты резцов и скребков дает возможность повысить производительность экскаватора на грунтах I и II категории - в 4,3 раза, а на грунтах III категории - в 2,5 раза (рис. 4.4, кривая 2). Дальнейшее повышение производительности ограничивается тяговым сопротивлением рабочего органа.
