Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Влияние подвески бульдозерного оборудования на параметры рабочего процесса 9
1.1. Анализ результатов исследований бульдозерного оборудования 9
1.2. Патентные исследования подвески бульдозерного оборудования 14
1.3. Особенности подвески навесного оборудования рыхлителя с регулируемым углом рыхления 18
1.4.Анализ исследований учета угла резания при определении сопротивлений грунта копанию 21
Выводы 25
Глава 2. Разработка математической модели рабочего цикла бульдозерного оборудования 28
2.1. Влияние конструктивно-кинематических параметров подвески рабочего оборудования бульдозера на угол и глубину резания грунта 28
2.2. Влияние угла резания на возникающие сопротивления при разработке грунта 34
2.3. Моделирование процесса копания грунтов с учетом толщины стружки и угла резания на ЭВМ 41
Выводы 46
Глава 3. Экспериментальные исследования процесса влияния изменения угла резания на возникающие сопротивления разработки грунтов рабочим органом бульдозера 48
3.1. Методика, оборудование и материалы экспериментальных исследований 48
3.2 Адекватность принятой математической модели 56
Выводы 64
Глава 4. Выбор рациональных координат точек крепления подвески бульдозерного оборудования с переменным углом резания 66
4.1. Определение влияния координат точек крепления раскоса рабочего оборудования бульдозера с переменным углом резания на угол и глубину резания грунта 66
4.2. Влияние координат точек крепления раскоса на возникающие сопротивления копания грунта 73
4.3. Выбор координат точек крепления шарнирного раскоса подвески бульдозерного оборудования с переменным углом резания 77
Выводы 88
Глава 5. Технико-экономическая оценка эффективности внедрения результатов исследования 90
5.1. Технико-экономические показатели бульдозерного оборудования с переменным углом резания 90
5.2. Эффективность внедрения результатов исследования 95
Выводы 104
Заключение 105
Список использованных источников 108
- Особенности подвески навесного оборудования рыхлителя с регулируемым углом рыхления
- Моделирование процесса копания грунтов с учетом толщины стружки и угла резания на ЭВМ
- Влияние координат точек крепления раскоса на возникающие сопротивления копания грунта
- Технико-экономические показатели бульдозерного оборудования с переменным углом резания
Введение к работе
Актуальность темы. Одно из направлений расширения области применения и повышения эффективности использования машин для земляных работ, без увеличения мощности базовой машины является снижение удельных энергозатрат на выполнение технологических операций.
При совершенствовании существующих машин, в частности бульдозеров, данное направление, основанное на реализации рациональных конструктивных и режимных параметров, представляется более предпочтительным
Согласно теории резания грунтов рабочими органами отвального типа необходимо создание бульдозерного оборудования, которое реализует необходимую силу при рациональном угле резания.
Таким образом, для разработки фунтов различных категорий целесообразно иметь бульдозерное оборудование с переменным углом резания.
В настоящее время известны подвески бульдозерного оборудования, в которых изменение угла резания грунта осуществляется с помощью гидроцилиндра-раскоса, но они не получили широкого применения из-за значительного усложнения конструкции, связанного с использованием дополнительного силового привода.
Изложенное выше определяет актуальность темы диссертационной работы, направленной на совершенствование конструкции подвески бульдозерного оборудования с переменным углом резания.
Цель работы - повышение эффективности работы бульдозера путем снижения силы резания при разработке грунтов различных категорий за счет обеспечения рационального угла резания.
Для достижения цели работы были поставлены и решены следующие задачи:
провести обзор и анализ научных работ, посвященных процессам резания и копания грунтов рабочими органами отвального типа и выбору рациональных конструктивных параметров бульдозерного оборудования;
обосновать схему подвески бульдозерного оборудования, геометрия и кинематика которой обеспечит снижение силы резания в процессе разработки фунтов различных категорий;
разработать математическую модель рабочего цикла бульдозерного оборудования, учитывающую особенность кинематики подвески рабочего органа отвального типа;
разработать профаммное обеспечение для реализации математической модели и провести вычислительные эксперименты по определению силы разработки фунта рабочим органом бульдозера;
установить рациональную траекторию движения режущей кромки отвала при разработке фунтов различных категорий;
разработать рекомендации по применению подвески бульдозерного оборудования с переменным углом резания и определить технико-экономическую эффективность ее внедрения.
Объект и предмет исследования. Объектом исследования является подвеска бульдозерного оборудования с переменным углом резания.
Предметом исследования являются силы резания фунтов и энергозатраты в зависимости от изменения угла и глубины резания фунтов различных категорий.
Методы исследования: обзор, анализ и обобщение результатов выполненных
исследований; теоретические и графоаналитические методы исследования, основанные на законах механики рычажных механизмов; математическое моделирование; программирование и вычислительный эксперимент - численное решение уравнений в среде Delphi; экспериментальное исследование физической модели.
Научная новизна результатов исследования.
разработана математическая модель, рабочего цикла бульдозерного оборудования, учитывающая особенности кинематики подвески отвала бульдозера с переменным углом резания;
разработана программа для ЭВМ «Расчет кинематических параметров бульдозерного оборудования с регулируемым углом резания», позволяющая определять рациональные конструктивно-кинематические параметры подвески бульдозерного оборудования, изменение угла, глубины и силы при разработке фунтов бульдозерным оборудованием с переменным углом резания;
получено уравнение регрессии, позволяющее определить силу разработки фунта отвалом бульдозера в зависимости от угла, глубины резания и физико-механических свойств фунта;
разработана научно обоснованная методика, позволяющая определить влияние конструктивных особенностей подвески бульдозерного оборудования с переменным углом резания на изменение силы резания фунта и изменение производительности бульдозера.
Достоверность полученных результатов, обоснована использованием
классической теории рычажных механизмов, основных положений механики и
теории резания фунтов, применением известных математических методов
решения уравнений; представленным объемом экспериментальных данных;
удовлетворительной сходимостью результатов теоретических и \
экспериментальных исследований.
Практическая ценность работы:
обоснованная схема подвески бульдозерного оборудования, обеспечивающая изменение угла резания и снижение силы при разработке фунтов I - IV категории, приводит к повышению производительности бульдозера за счет увеличения рабочих скоростей или увеличения толщины стружки разрабатываемого фунта.
установленные рациональные траектории движения режущей кромки отвала бульдозера при разработке фунтов различных категорий приводят к снижению силы копания фунта.
На защиту выносится:
математическая модель рабочего цикла бульдозерного оборудования, учитывающую особенность кинематики подвески рабочего органа отвального типа;
профамма для ЭВМ «Расчет кинематических параметров бульдозерного оборудования с регулируемым углом резания», позволяющая определять рациональные конструктивно-кинематические параметры подвески бульдозерного оборудования, изменение угла, глубины и силы при разработке фунтов бульдозерным оборудованием с переменным углом резания;
результаты экспериментальных исследований влияния конструктивных особенностей бульдозерного оборудования с переменным углом резания на изменение силы резания грунта.
уравнение регрессии, позволяющее определить силу копания грунта бульдозером в зависимости от угла и глубины резания грунта;
научно обоснованная методика, позволяющая определить влияние конструктивных особенностей подвески бульдозерного оборудования с переменным углом резания на изменение силы резания грунта и изменение производительности бульдозера.
Реализация результатов работы.
Научно обоснованная методика определения влияния конструктивных особенностей подвески бульдозерного оборудования с переменным углом резания на изменение силы разработки грунта и производительности бульдозера, а также зарегистрированная программа-расчета на ЭВМ «Расчет кинематических параметров бульдозерного оборудования с регулируемым углом резания», внедрены на ОАО «Орловский завод дорожных машин», эксплуатирующих организациях ЗАО «Аэролайт - Санкт Петербург», Орловско-Курском отделении Московской железной дороги, а также в учебный процесс при подготовке инженеров по специальности 170900 «Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование» в ОрелГТУ и 311900 «Технологии обслуживания и ремонта машин в АПК» в ОрелГАУ.
Апробация работы. Основные положения диссертационного исследования докладывались и получили одобрение на международных, региональных и республиканских научно-технических конференциях и семинарах: шестой российской научно-технической конференции «Прогрессивные технологии в транспортных системах». Оренбург, 2003 г.; четвертом международном научно-техническом семинаре «Современные проблемы подготовки производства, заготовительного производства, обработки и сборки в машиностроении и приборостроении» г. Свалява Карпаты, 2003г.; международных научно-практических конференциях «Надежность и ремонт машин», Гагра (2004; 2005 гг); научно-методических и научно-исследовательских конференциях Орел ГТУ, Орел (2001,2002,2003,2004, 20О5гг).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 работ, 1 свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ.
Структура и объем. Диссертация состоит из: введения, пяти глав, заключения, списка использованных источников из 127 наименований и 6 приложений; содержит 203 страницы основного текста, в котором 36 рисунков, 16 таблиц и 83 страницы приложений.
Особенности подвески навесного оборудования рыхлителя с регулируемым углом рыхления
Анализ особенностей конструкций подвесок бульдозерного оборудования по авторским свидетельствам и патентам бывшего СССР и зарубежных стран: США, Японии, ФРГ, Франции и Великобритании выполнен с глубиной поиска с 1959 г. по 2005 г. Представляющие интерес авторские свидетельства и патенты по этой теме могут быть представлены в виде двух групп (приложение А): - подъем-опускание бульдозерного оборудования за толкающие брусья (табл. П.А.1); - подъем-опускание бульдозерного оборудования за бульдозерный отвал (табл. П.А.2). Анализ выделенной группы авторских свидетельств (патентов) по теме исследования показал следующие: 1. При подъеме-опускании бульдозерного оборудования за толкающие брусья (см. табл. П.А.1) в процессе работы бульдозера угол резания практически не изменяется, что обеспечивается жесткой фиксацией раскосов. 2. При подъеме-опускании бульдозерного оборудования за бульдозерный отвал (см. табл. П.А.2) в процессе работы бульдозера угол резания изменяется. Существующие бульдозеры, включающие тягач, отвал, механизм подъема отвала, толкающие брусья, у которых угол резания обычно равен 50... 60. Это позволяет уменьшить вертикальную составляющую силу резания, так как составляющая, приложенная к отвалу, вызывает перегрузку передних колес тягача и уменьшает его продольную устойчивость. Однако, при этом сопротивление резанию грунта значительно превосходит сопротивление резания грунта при угле резания 20...30.
Цель изобретения авторского свидетельства № 166904, класс Е 02 F 3/76, СССР предусматривает установку отвала под оптимальным углом резания с одновременным автоматическим регулированием его заглубления. Достигается это тем, что каждый из нижних толкателей выполнен в виде шарнирного четырехзвенника, шарнирно прикрепленного к отвалу и тягачу. Шарнирный четырехзвенник выполнен с упругой связью в виде регулируемых спиральных пружин и опорным катком, установленным на одном из его нижних звеньев (рис. 1.4).
Бульдозер по авторскому свидетельству № 166904 включает тягач 1, отвал 2, механизм 3 подъема отвала, верхние толкатели 4, шарнирный четырехзвенник 5, спиральные пружины 6, опорный каток 7 и нижнее звено 8 четырехзвенника. Если при работе бульдозера сопротивление резанию и перемещению грунта превышает по величине 90% ... 95% - силы тяги по сцеплению Рсц, то четырехзвенник складывается за счет растяжения (сжатия) пружин. При этом точка крепления опорного катка опускается вниз до упора в грунт обода катка и заглубление отвала прекращается. Если сопротивление копанию продолжает расти, происходит выглубление отвала за счет дальнейшего складывания четырехзвенника. Как только сопротивление копанию по величине станет меньше или равно (0.90 ... 0.95)Рсц - четырехзвенник восстановит свое первоначальное положение, а опорный каток поднимается вверх, обеспечив свободное заглубление отвала.
Данная схема регулирования угла резания значительно усложняет конструкцию подвески бульдозерного оборудования применением большого количество дополнительных элементов в конструкции бульдозерного оборудования.
Авторское свидетельство № 1178851, класс Е 02 F 3/76, СССР относится к землеройным машинам и может быть использовано в бульдозерах с неповоротньш отвалом. Бульдозер включает (рис. 1.5) базовую машину 1, отвал 2, толкающие брусья 3, боковые раскосы 4, гидроцилиндры 5 подъема-опускания отвала. Управление каждым гидроцилиндром производится отдельно. Передние концы 6 раскосов 4 шарнирно закреплены на отвале, а задние концы 7 шарнирно установлены на базовой машине 1. Раскосы 4 расположены в плане под острым углом к толкающим брусьям и отвалу (угол г) и выполнены по длине, меньше длины брусьев 3, а боковые проекции последних и раскосов 4 расположены под углом между собой.
Бульдозер работает следующим образом. Подъем-опускание отвала может производиться гидроцилиндрами 5 как параллельно самому себе, так и с поперечным перекосом отвала при включении одного из гидроцилиндров 5. От бокового смещения отвал при работе удерживают раскосы 4. Звенья в кинематической схеме навесного оборудования могут быть подобраны так, что при подъеме отвала 2 угол со между тыльной стороной отвала и горизонтальной плоскостью будет увеличиваться. Это обеспечивает сброс грунта с лобового листа отвала 2 при его подъеме и устраняет возможность задевания отвалом базовой машины 1. При заглублении отвала 2 угол резания будет уменьшаться, это способствует уменьшению силы сопротивления грунта при резании, что в конечном итоге повышает производительность бульдозера. Регулирование угла резания по авторскому свидетельству № 1178851 осуществляется в большом диапазоне.
По авторскому свидетельству № 1178851 регулирование угла резания осуществляется в небольшом диапазоне, потому что конструкция реализует, в основном, идею перекоса отвала в вертикальной плоскости, а также добавляются дополнительные гидроцилиндры, которые усложняют конструкцию бульдозера. 1.3. Особенности подвески навесного оборудования рыхлителя с регулируемым углом рыхления
Исследование вопроса создания подвески бульдозерного оборудования позволяющей уменьшать угол резания, а следовательно снизить энергоемкость процесса копания грунтов без применения дополнительных конструктивных элементов в конструкции подвески бульдозерного оборудования привело к рассмотрению конструкций подвесок рыхлителыюго оборудования с изменяемым углом рыхления, и рассмотрение вопроса применения аналогичных подвесок отвала бульдозера.
Совершенствование рыхлителыюго оборудования на тракторах большой мощности является повышение его кинематической подвижности в вертикальной плоскости. Тенденцию этого развития можно проследить по схеме на рис. 1.6 [10,54,55,99,122,124]. Наиболее простым является трехзвенное навесное устройство с одной степенью подвижности, зубья которого присоединены к трактору посредством тяговой рамы и гидроцилиндров подъема-опускания (рис. 1.6а).
В процессе подъема-опускания трехзвенного рыхлительного оборудования происходит поворот тяговой рамы с зубом относительно шарниров крепления к опорному кронштейну, что обусловливает изменение угла рыхления а в широких пределах, равных угловым перемещениям /? ведущего звена тяговой рамы рыхлителя. На уровне опорной поверхности трактора угол рыхления приближается к 90, а передняя грань стойки зуба имеет наклон в сторону трактора. В результате возрастает сопротивление внедрению в грунт, что в целом ухудшает заглубляемость рыхлителя и отрицательно влияет на тягово-сцепные качества трактора.
Моделирование процесса копания грунтов с учетом толщины стружки и угла резания на ЭВМ
Конструкция стенда состоит из следующих составных частей: базиса; насосной станции; набора сменных гидравлических элементов. Базис является несущей конструкцией для размещения других основных частей стенда, и представляет собой двухстоечную лабораторную тележку с рабочим столом, установленную на 4-х колесах (два из них снабжены тормозом). В нижней части тележки под рабочим столом имеется две тумбочки для хранения сменных элементов, соединительных кабелей, шлангов и т.п. Над рабочим столом по обе лицевые стороны стенда размещены с небольшим наклоном от вертикального положения 2-е сетчатые монтажные панели для крепления сменных элементов. В верхней части базиса расположена антресоль, на которой могут быть установлены элементы релейно-контактной системы управления или программируемый логический контроллер. Насосная станция осуществляет хранение и подачу рабочей жидкости под давлением к сменным гидравлическим элементам. Она выполнена в виде гидробака, на крышке которого установлены насосная станция и два блока управления. Набор сменных гидравлических элементов представляет собой комплект гидроал парато в и гибких трубопроводов в дидактическом исполнении. Дидактическое исполнение заключается в том, что гидроаппараты с помощью специальных зажимов имеют возможность крепиться на монтажных панелях, а через распределительные плиты и переходники соединяются между собой с помощью гибких трубопроводов, снабженных быстроразъемными соединениями.
Гидравлическая принципиальная схема экспериментальной установки "Стенд-имитатор - 2"представлена на рисунке 3.2. В напорную линию гидроцилиндра вмонтирован датчик давления ММ1393А. Вывод датчика с помощью специального кабеля соединены с устройством вывода информации. Регистрация и анализ исследуемых процессов резания грунтов выполняется при помощи цифрового омметра, силы резания замеряются с помощью датчика давления ММ1393А. Давление в гидросистеме замеряется манометром. Сила на штоке гидроциллиндра определяется расчетным путем исходя из показаний датчика давления. Исследования влияния конструктивно кинематических параметров бульдозерного оборудования на изменение угла и глубины резания проводились на ПЭВМ с использованием прикладной программы КОМПАС - ГРАФИК 5.11, которая была адаптирована для решения данной задачи. Использование функции параметризации в данной программе позволило строить плоские кинематические модели различных видов оборудования и снимать показания с достаточной точностью для решения данной задачи (рисунок 3.3). Исследование влияния конструктивно-кинематических параметров бульдозерного оборудования с переменным углом резания на изменение угла и глубины резания грунта с использованием прикладной программы КОМПАС - ГРАФИК 5.11 производится следующим образом, создается плоская модель бульдозерного оборудования в необходимом масштабе, задаются исходные параметры подвески бульдозерного оборудования, далее изменяя угол наклона толкающего бруса или длину гидроцилиндра с определенным шагом последовательно снимаются показания угла и глубины резания грунта. Изменяя исходные конструктивно-кинематические параметры бульдозерного оборудования, сравниваем показания полученные при расчете на ЭВМ при математической модели. Так же экспериментальным путем с использованием адаптированной программы КОМПАС - ГРАФИК 5.11 существует возможность найти рациональные точки крепления оборудования на отвале и базовой машине для любого типа базовых тракторов с учетом возможности конструктивного размещения шарнирного раскоса на машине и отвале. конструктивно-кинематических параметров бульдозерного оборудования Оценка достоверности аналитических исследований, полученных при определении изменения угла и глубины резания, а также возникающих сопротивлений при разработке грунта бульдозером, была проведена путем сравнения с результатами, полученными при испытаниях физической модели рабочего органа землеройной машины на испытательной установке "Стенд-имитатор - 2", а также результатов полученных при помощи программы КОМПАС-ГРАФИК 5.11 адаптированной для решения данной задачи. При сопоставлении экспериментальных результатов с расчетными, возможны их расхождения. Причинами таких расхождений являются: - допущения принятые в методике расчета; - неизбежные погрешности измерений и погрешности при определении физико-механических свойств грунта. - для исключения влияния объема призмы волочения на сопротивление копанию принято условие, что все сопротивления фиксируются для момента, когда призма волочения сформировалась, но процесс резания грунта еще продолжается, т.е. когда требуется наибольший расход энергии. - сопротивления от движения призмы волочения и стружки грунта практически не зависят от силы резания, поскольку они определяются высотой отвала, которая несколько уменьшается при его заглублении Существующие методы математической обработки результатов испытаний изложены в работах [13,14]. Для определения повторности опытов по каждому этапу исследований проведены серии контрольных опытов. Исходя из обработки их результатов, установлена кратность опытов, равная 4, что позволяет обеспечить надежность результатов до 0,95 при нормальном законе распределения.
Влияние координат точек крепления раскоса на возникающие сопротивления копания грунта
Аналогичный характер влияния на глубину и угол резания имеет точка крепления 21 раскоса на раме двигателя. Лишь с точки крепления 3 начинает проявляться активное воздействие подвески на положение отвала. Обеспечивается заглубление отвала при угле резания до 55 на глубину до 30 см. При дальнейшем переносе точки крепления раскоса на отвале характер взаимосвязи угол резания - глубина резания сохраняется при увеличении значений критической глубины, при которой происходит выглубление отвала.
По мере переноса точки крепления раскоса на отвале с позиции 1 последовательно до позиции Т наблюдается смещение экстремальных значений глубины резания в сторону уменьшения угла резания. Так, для точки крепления Г экстремумам глубины резания соответствует угол а = 53; для точки крепления 3 экстремальные значения смещаются к а = 46...49; для точки крепления 5 - к а = 43...45; для точки 7 - к а = 40...42.
Наибольшую глубину внедрения отвала в грунт при угле резания до 55, как и наибольшую глубину резания, обеспечивает точка 1 крепления раскоса к тыльной стороне отвала. Максимальные глубины резания имеют столь большие значения, что не могут представлять практического значения, поскольку мощность силовой установки базового трактора ограничена. Максимальная глубина резания для исследуемого бульдозера ДЗ-27С составляют 33,5 см, поэтому значения достигаемой глубины резания с использованием управляющей подвески для точек крепления раскоса 1, 2 и 3 находятся за пределами диапазона исследования. Окончательный выбор рациональных точек крепления раскоса необходимо осуществить на базе энергетических показателей с учетом мощности силовой установки базового трактора.
При изменении положения точек крепления шарнирного раскоса в вертикальной плоскости (перед радиатором двигателя) характер взаимосвязи угол резания - глубина резания сохраняется. Точки крепления 4", 5", 6" и 7" (рисунок 7 приложение Г) не обеспечивают активного воздействия подвески рабочего оборудования бульдозера на положение отвала.
При креплении раскоса в точке 1" по мере заглубления отвала происходит увеличение угла резания с 57 до 58 на глубине 40 см, уменьшение угла до 55 происходит на глубине более 70 см. Экстремальное значение глубины резания для рассматриваемого Положения крепления раскоса смещено в область больших значений угла резания по сравнению с креплением раскоса на раме двигателя. Кроме этого недостатка, крепление раскоса по вертикали перед радиатором двигателя характеризуется большой величиной выглубления режущей кромки отвала на заключительной стадии. Все это указывает на предпочтительность крепления шарнирного раскоса на раме двигателя по сравнению с его расположением перед радиатором.
Обработка результатов позволила установить максимальную глубину резания, при которой происходит выглубление режущей кромки зависящей от параметров подвески бульдозерного оборудования с шарнирным раскосом: Лщвх3-1-6,103 + 2.2-КГ -d2 +5.009-[0 (k + b) + 5.1S24-\Q-n(k + b)2 -L2 (4.1)
Это зависимость упрощает расчеты максимальной глубины резания бульдозера, поскольку значение соподчиненных параметров усреднены. Поэтому полученное выражение может быть использовано для любых параметров подвески с шарнирным раскосом.
Изменение положения подвески бульдозерного оборудования приводит к пространственному перемещению отвала с одновременным изменением глубины и угла резания. Это приводит, в свою очередь, к изменению сопротивлений резания, движению стружки по отвальной поверхности, перемещению призмы волочения и результирующего сопротивления копанию. Поэтому оценку эффективности координат различных точек крепления шарнирного раскоса можно осуществить только с позиций энергетических показателей.
Рассмотрим изменения возникающих сопротивлений при использовании подвески бульдозерного оборудования с переменным углом резания и изменении координат точек крепления шарнирного раскоса для I, II, III и IV категорий грунтов.
В результате обработки расчетов проведенных на ЭВМ получено уравнение регрессии сопротивления резанию грунта I категории, в кН:
Графики этой зависимости (рисунки 4.6 - 4.7) показывают, что для различных точек крепления шарнирного раскоса при опускании отвала, происходит увеличение толщины стружки, что приводит к росту сопротивления резания до определенной глубины. Дальнейшее опускание отвала приводит к его интенсивному повороту, что сопровождается выглублением режущей кромки с резким уменьшением угла резания. В результате этого сопротивление резанию уменьшается, и зависимость сопротивления резанию от глубины в графической форме выражается в виде петли.
Технико-экономические показатели бульдозерного оборудования с переменным углом резания
Эффективность использования бульдозерного оборудования определяется его производительностью и энергетическими затратами, которые зависят от толщины срезаемой стружки, скорости передвижения и тягового усилия, реализуемого двигателем трактора. Поэтому определение точек крепления шарнирного раскоса необходимо произвести, учитывая указанные показатели.
Подвеска бульдозерного отвала при перемещении точки крепления шарнирного раскоса на раме двигателя с позиции Г последовательно до позиции 7 обеспечивает перемещение режущей кромки отвала на большую глубину, также как и перемещение точки крепления раскоса на отвале с позиции 9 последовательно до позиции 1. Увеличение толщины срезаемой стружки приводит к росту сопротивления копанию, темп увеличения которого несколько ниже, чем у толщины стружки, благодаря уменьшению угла резания. Так, например, при установке одного конца раскоса в точке Т и перестановке его другого конца с точки 6 на точку 3 приводит (увеличению максимальной глубины с 25 см до 47 см, т.е. в 1.88 раза, а сопротивление копанию возрастает при этом для I категории грунта с 62 кН до 105 кН (в 1.69 раза), для IV категории с 229 кН до 373 кН (в 1.63 раза). Это приводит к непропорциональному распределению удельных затрат сопротивления копанию на 1 см толщины срезаемой стружки.
В реальных условиях толщина стружки не может беспредельно увеличиваться, поскольку мощность силовой установки конкретного трактора постоянна. Наибольшее распространение для навешивания бульдозерного оборудования получили тракторы Т-130, соответственно, класса Ют с тяговым усилием 100. Предположим, что тяговое усилие трактора полностью реализуется на копание грунта. Исходя из этого допущения, определим максимально возможную глубину копания для различных точек крепления раскоса с учетом категории грунта. При перестановке раскоса на раме двигателя с позиции Г последовательно до позиции 7 происходит увеличение максимально возможной глубины копания для тягового усилия 100 кН и для всех категорий грунта. В районе точек крепления 5 и 6 происходит снижение темпа роста глубины копания, что позволяет предположить, что в этом диапазоне может находиться одна из точек крепления шарнирного раскоса.
При перестановке крепления раскоса перед радиатором двигателя с позиции 1" последовательно до позиции 7" происходит снижение максимальной глубины копания. Это же наблюдается и при перестановке раскоса на отвале с позиции 1 последовательно до позиции 8. При установке раскоса на позиции 9 система подвески РО бульдозера лишь для варианта раскоса 9-1" обеспечивает заглубление отвала на 7 см, другие же варианты (9-2", 9-3" и 9-4" и т.д.) не позволяют опустить отвал ниже поверхности грунта.
Кроме ограничений диапазона изменения положения отвала, варианты крепления раскоса по вертикали перед радиатором двигателя имеют худшие значения энергетических показателей по сравнению с вариантами раскоса при его креплений на раме двигателя. Если последний вариант раскоса обеспечивает разработку грунта I категории при тяговом усилии 100 кН на глубине 45 см, а II категории при тяговом усилии 150 кН - 40 см, то при креплении раскоса перед радиатором двигателя, соответственно, на 37,5 и 34,2 см, что в 1,2 и 1,17 раза ниже. Это объясняется тем, что в этом случае угол резания больше и при фиксированном тяговом усилии 100 кН толщина стружки меньше. Учитывая отмеченные недостатки, подвеска РО бульдозера более эффективна при креплении раскоса на раме двигателя.
Для выбора координат наиболее эффективных точек крепления раскоса на раме двигателя проанализируем удельные показатели затрат сопротивления копанию на 1 см максимальной толщины срезаемой стружки для І, ТІ, III и IV категорий грунтов (таблицы 4.3, 4.4, 4.5, 4.6).
Аналогичным образом определим эффективные варианты раскоса при его креплений перед радиатором двигателя. Проведем подобный анализ для вариантов раскоса, обеспечивающего процесс копания с тяговым усилием 100 кН. Установленные значения раскосов приведены в таблице 4.7.
Анализ вариантов раскосов с минимальными значениями удельного сопротивления копанию показывает, что раскосы с креплением по вертикальной линии перед радиатором двигателя базового трактора имеют более высокие удельные показатели при тяговом усилии 100 кН. Это говорит о том, что в этих случаях управляющая подвеска не обеспечивает должной минимизации угла резания, что приводит к более высоким значениям возникающих сопротивлений. Поэтому такие варианты крепления шарнирного раскоса исключаются из дальнейшего анализа.
Сопоставление выделенных вариантов крепления раскоса на раме двигателя при тяговом усилии 100 кН показывает, что единственной точкой крепления, которая встречается во всех комбинациях раскосов для I, И, III и IV категорий грунтов является позиция 5 . Хотя точка 5 присутствует в сочетаниях раскосов с большей или меньшей эффективностью, но ее целесообразно принять единственной точкой крепления раскоса для всех категорий грунтов, что исключит перестановку раскоса на раме двигателя и упростит конструкцию подвески.
