автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.04, диссертация на тему:Определение рациональных параметров комбинированного рабочего органа для очистки и восстановления кюветов

РГб од

, днепропетровский шшенерио-строительный институт

I О 1 I -' -

На правах рукописи

БАРХАЛОВ Рашид Раджаб оглы

УДК 621.879.3.064.2

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЦИОНАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ

КОМБИНИРОВАННОГО РАБОЧЕГО ОРГАНА ДЛЯ ОЧИСТКИ И ВОССТАНОВЛЕНИЯ КЮВЕТОВ

05. 05. 04 — Дорожные н строительные машины

' АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Днепропетровск—1993

Работа выполнена на кафедре "Строителыше, дорожные и мелио ративнив машины" Азербайджанского инженерш-строительного университета и на ка<|юдро "Строительных. ц дорожшс машин" Днепропетровского инженерно-строительного института. ■

Научнш руководители - доктор технических неук, профессор Н.А.ИСРАШЮВ,

доктор технических наук, профессор, Заслуженный изобретатель Украины Л.А.ХМАЕ'А

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор В.В.ПИЧКЕ,

кандидат технических наук, профессор

в.м.сашрнов

Водущиь предприятие - Производственное объединение строительства и эксплуатации автомобиль-пых дорог Азербайджана

Защита состоится "13." ____1У93 г. в _|_3 часов на

заседании специализированного совета К 068.32.03 в Днепропетровском и.нженерн0-ст|)0ительн0м институте но адресу: 320600, Днепропетровск, ул. Чорнишоьскохх), 24 А. ДИСИ, ауд. 202.

о диссертацией можно ознакомится в.библиотеке института.

Автореферат разослан "ОтЬ 19'.« г.

Отзыи представляется в двух экземплярах с под(шсью, заверен

НОЙ НОЧВ'П.О.

Телефон для справок: 47-35-22.

Учении сокре! ,|рь

ищ иII'чг.ицюваннл'о Повета К. (Д'Й.э;'.03 |(н,|д.1лм' , лничиских наук, д>тент

Н.11.К0ЛШШК

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕШ. Работа по очистке и восстановление водоотводных каналов и кюветов при эксплуатации автомобильных дорог остается одним из наиболее трудоемких процессов, состовляя по трудоемкости 10...15% в общем объеме работ при эксплуатации автомобильных дорог. В связи с ростом темпов строительство дорог, увеличением их протяженности, а также их содержания требуется создание а^ь фектшзвых средств механизации для очистки и восстановлзния водоотводных каналов и кюветов. Слециэльнне машины для очистки кюветов в отечественной практике отсутствуют. Известна лишь устаревшая модель кюветоочистителя Д-9 на базе автогрейдера.

Существенная тенденция повышения единичной мощности землеройных машин непрерывного действия позволяют применить в конструкциях кюветоочистителя - высокопроизводительные рабочие органы, обеспечи-йавдие различные скорости копания и транспортирования грунта, что расширяет область применения таких машин по технологическим и грунтовым условиям. Апализ существующих конструктжяшх решений и результатов исследований показывает возможность создания комбинированного рабочего органа для очистки и восстановления кюветов. Однако в таких, рабочих органах взаимодействие фрэз, метателей и. пассивното рабочего органа отвала с грунтом изучено еще недостаточно. Практически но определены и не исследованы основные параметры комбинированного рабочего органа для очистки и восстановления кюветов.

Таким образом, проблема исследования и определения рациональных параметров комбинированного рабочего органа для очистки и восстановления кюветов является актуальной.

ЦЕЛЫ) РАБОТЫ является создание комбинированного рабочего орган? с боковой навеской на базовую машину для очистки и восстановления водоотводных каналов и кюветов и обоснованно его рациональных параметров и областей эффективного применения. В задачи исследований входило: обоснование и определение основных конструктивных и технологических параметров комбинированного рабочего органа применительно к конкретным условиям работы, налримэр, для очистки кюветов при эксплуатации автомобильных дорог; разработать математические модели , описывающие взаимодействие с разрабатываемой средой комбинированного рабочего органа; создать полевой эксгоримен- • талышй комбинированный рабочий орган для выполнения технологической операции-очистки кюветов; провести экспериментальные исследования с целыэ изучения сущности процесса очистки каналов и кюветов

от наносов и получения регрессионных зависимостей по применению силовых- и энергетических показателей рабочего процесса комбинированного рабочего органа от его конструктивных параметров, характеристик грунта и условий взаимодзйствия с разрабатываемой средой; произвести сопоставление теоретических и экспериментальных результатов исследований; разработать методику выбора и определения рациональных параметров комбинированного рабочего органа для очистки и восстановления кюветов; выполнить технико-экономическую оценку эффективности внедрения в народное хозяйство комбинированного рабочего органа для очистки и восстановления кюветов.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА работы определяется: математическими моделями описания процесса взаимодействия со средой комбинированного рабочего органа для очистки и восстановления каналов и кюветов; выясненной физической сущности процесс взаимодэйствия со средой комбинированного рабочего органа, реализуюцей научную идею по взаимодействию со средой пассивного и активных рабочих органов для подсистемы "грунт-рабочие органы активного действия-рабочий орган пассивного дойствия" ("грунт-фреза-отвал-метатель"); полученными уравнениями регрессии по определению мощности, производительности, энергоемкости и др. параметров комбинированного рабочего органа; созданием нового комбинированного рабочего органа с рациональными параметрами для очистки и восстановления кюветов; разработанной методикой выбора и определения основных параметров, режимов работы машин и областями эМектиыюго применения комбинированного рабочего органа для очистки и восстановления каналов и кюветов.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ работы определяется: разработанными мотоддаами установления рациональных параметров комбинированного рабочего органа с использованием ЭВМ; полученным экономическим эффектом от внедреШ1я в народное хозяйство и использованием результатов исследований в учебном процессе АзИСУ.

РЕАЛИЗАЦИЯ РАбОТЫ. Рекомендации по расчету, и выбору рациональных параметров комбинированного рабочего органа использованы при щюектировании комбинированного рабочего органа на базе ав-•гогрейд&ра ДЗ-99 для очистки и восстановления водоотводных каналов и кюветов в П'ГТ Оргтьхстрой "Минстройавтодора" Азербайджана и внедрены в ЗЛУ г.Баку. Результаты исследований используются в учебном процессе АзИСУ.

ДОСТОВЕРНОСТЬ НАУЧНЫХ ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫВОДОВ И РЕКОМЕНДАЦИИ обоснована проваркой соответствия разработанных математических моделей результатам экспериментальных исследований. Относительная ошибка

отклонения результатов теоретических исследований от экспериментальных данных составляет 12...15?, коэффициент вариации составляет 12...17Ж пря вероятности результатов 0,9...0,95.

Обработка результатов экспериментальных исследований осуществлялась методами математической статистики.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Материалы диссертационной работы докладывались на заседаниях и научных семинарах кафедры "Строительные, дорожные и мелиоративные машины" АзИСУ (1986-1992гг), научно-технических конференциях АзИСУ (1986-1992 гг), XI,XII Республиканских научных конференциях аспирантов вузов Азербайджана (1988,1989 гг), XIV Международной научно-технической конференции "Механизация и автоматизация земляных работ" в г.Киеве (1991 г.), на заседании кафедры "Строительные и дорожные машины" ДИСИ <1992 г.), на научно-технической конференции ДИСИ (1993 г.).

ПУБЛИКАЦИИ.'По результатам исследований опубликовано 10 статей, получено 6 авторских свидетельств на изобретения и одно положительное решение Госкомизобретений. . •

ОБЪЕМ РАБОТЫ . Диссертация состоит пз введения, пяти глав, общих выводов , списка литературы и приложений. Работа в целом имеет 194 страниц, в том числе 130 страницы машинописного текста, 71 рисунка и 20 приложений.

НА ЗАЩИТУ ВЫНОСЯТСЯ:

-Теоретические модели описания взаимодействия с грунтом отдельных рабочих органов, составляющих комбинированный рабочий орган;

-Методика определения параметров комбинированного рабочего органа для очистки и восстановления кюветов;

-Результаты экспериментальных исследований по взаимодействию со средой комбинированного рабочего органа;

-Комбинированный рабочий орган для очистки и восстановления кюветов, сформированный по результатам теоретических и экспериментальных исследований;

-Методика проведения экспериментальных исследований; '

-Полученные уравнения регрессии по определена} мощности, производительности, энергоемкости от скорости движения базовой машины, окружной скорости фрезы, метателя и др.;

-Разработанная программа л блок схема по расчету и выбору рациональных параметров комбинированного рабочего органа на IBM PC;

• -Сформулированные научные рекомендации по определению рациональных параметров и областей эффективного использования комбини-

['шяниого рабочего органа;

-Реалазацкя конструктивного решения комбинированного рабочего органа для очистки каналов и кивотов;

-Результата расчета экономической эффективности от внедрения ь народное хозяйство комбинированного рабочего органа.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ПЕРВАЯ ГЛАВА поовещепа обзору теоретических и экспериментальных исследований в области очистки водоотводных каналов и кюветов. Водоотводные каналы и юоветы со времени эксплуатации изменяют свою (1орму и размеры как по продольному профилю, так и по поперечному, что нарушает их нормальную работу. Автором при атом установлено, что каналы и кюветы, имеющие в начале форму трапеции, деформируясь, приобретают корытообразную форму. Причем, глубина их значительно уменьшается. Заиление каналов и кюветов и особенно интенсивно происходит в первое время поело постройки или очистки, когда рода легко размывает ощэ пе "устоявшиеся откоси". Размывы откосов и их обрушение чаще всего происходит в том случае, когда угол наклона откосе канала и кювета меньше, чем угол естественного откоса грунта.

Для восстановления пропускной способности каналов и кюветов необходимо периодически восстанавливать разрушенные откосы с одновременной очисткой даа. В процессе функционирования дороги в кювет попадает различные предметы. На дорогах, проложенных в лесу с запущенными кюветами, корш деревьев прорастают в земляное полотно. Во избежание повреждения полотна дороги для очистки кюветов нежелательно использовать манаты с гусеничным ходом. Все это ограничивает возможность применения не специальных машш и создает технические трудности при конструировании специальных мааин для очистки и восстановления кюветов.

Рабочие процессы грунтообрабатываюцих, землеройных и зомле--{юйно-тренспортных машин являлись предметом исследований многих ученых. В разработку теории процессов резания и копания грунта большой вкладвнесли Артемьев К.А., Баловней В.И., Ветров Ю.А., Волков Д.П., Гальперин М.И., Гарбузов З.Е., Гаркави Н.Г., Горячки» В.П., Домбровский Н.Г., Зеленин А.Н., Кузин Э.Н., Недорезов И.А., Ничке В.В., Петере Е.Р., Раннев A.B., Тарасов В.Н., Хархутл Н.Я., Холодов A.M., Хмара Л.А., Федоров Д.И., Ульянов H.A., Ярки! A.A. и др.Вопросы интенсификации рабочих процессов машин на базе иополь-

зования активизаторов различного назначения рассмотрэни в рьботъ* Баловнева В.И., Руднева В.К., Хмари Л.Д., Федорова Д.И., Ш.дорезо ва И,А.. Баладшюкого В.Л., Заднепровского Р.П., Ермилова A.B. и др.

Трезерние рабочие органы грунтообрабатываицих машин иосл&до вали Далин А.Д., Попов Г.Ф., Сшеоков Г.Н., Канарев Ф.М., Суриков

B.C., Гринчук И.М., из зарубежных ученых Н.Бернацки, И. ¡Зоне, М.Катсоу, Т.Исоида и др.

Основные теоретические и экспериментальные работы в области метатолвй принадлежат Кавалерову A.A., Исрафилову H.A., Кудрн

C.Е., Жаброву А.Б., Еаловнову В.И., Гласко М.С. и другим учиним. По результатам проведешюго обзора исследований грунтообраби

тшзающих, землеройных н землеройно-транспортных машин можно отмь тить, что задача научного обоснования принципа создания комбшшро ванного рабочего органа и определение рациональных параметре его конструкции но решена известными исследователями и является ак тувльной.

ВТОРАЯ ГЛАВА посвящена теоретическому анализу рабочего hjkj цасса а определению параметров комбинированного рабочего органа. Комбинированный рабочий орган состоит из отдельных рабочих органов -(Греза, метатель и отвал. Фреза срезает грунт по ширина, равной ширине кювета по дну и глубиной, равной толщине наносного слоя. Срезанний грунт отбрасывается .на метатель. Откоси кювета и неровности сечения после фрезы очищается отвалом и,грунт подается на метатель. Грунт, попавший на груптомэтатль от фрезы и отвала, отбрасывается наружу гашета.

Радиус метателя в зависимости от технологических параметроь кювета определяется зависимостью:

V 4- <1 + (ЩГ>

где б - ширина кювета по дну; р - угол заложения откосов; А'- ма нималыюе расстояние от периметра оттвтадо крал метателя.

Угол разгрузки метателя определяется по формуле (рисЛ):

•я K1 K1 2tgf}

арз=;Г 2агсз1п p^t-2arctg atgß+2h " К 2tgß

R 2tgp coa Сarctg -агссоз {---—rg^Tgh) * KP - }> (г)

где - расстояние от поверхности кювета до центра метьте ил;Ii глубина кювета.

~») иi т /// -

_ 6

Рис.1. Схема для определения угла разгрузки метателя. Внутренний радиус метателя должен определяться из условия:

го » «и ^з*' (3>

Учитывая выносную способность, и избежание забивания грунта в межлопчстном пространстве число лопастей должно находиться в интервале : м _

П. я И.,

2 if. Ru

(4)

где Гг

900(^о-)Чк В

техническая производительность метателя; - окружная скорость метателя; В - ширина лопастей метателя. •

В процессе работы комбинированного рабочего органа фреза срезает грунт и отбрасывает его на метатель. Отбрасывание грунта происходит с помощью ножей, срезающих грунт. Число ножей фрезы определяется по формуле:

irr it

(5)

П? *

2ф = 126 <&Вф з1пгОр В,

где II* - техничиская производительность фрезы; фот- угол разгрузки фрезы; йф- радиус Фрезы; с^- угол резания ножа фрезы;

окружная скорость фразы; В(- ширина гожа фрезы.

Длина ножа фрезы, участвующего в резании и отбрасывании грум та определяем по формуле:

11 =0,375 <рот ИфвШОр. (6)

Пассивный рабочий орган - отвал состоит из нижней части в ви дв лемеха п боковых профилирующих отвалов. Чтобы определить длшш лемеха (Рис.2.) исходим пз совместной работы фрезы на толщину е( . При попадании твердого включения мезду фрезой и поверхностью ммь ха, чтобы исключить заклиниваннэ его, минимальное расстояние между фрезой и поверхностьв лемеха должно быть равно толщине грунта, срезаемой лемехом at . Учитывая это, получаем:

К* + в, .

coso?1" ф 1 1л = - - ™

Минимальное расстояние мезду мэтаталем и дном 1шввта будет равно:

i'=t<«CVE) - -J^ - h , (8)

где А' - расстояние мевду мэтателем и режущей кромкой цожа Фрези; - минимальный угол резания, ломаха.

Угол отбрасывания грунта Фрезой определяется из выражения:

/m-А' )г4 (П,+б)2з1л[ф!- Ъ +arctg-rj$rr]

Фот= <р:+а-тс+атссоа <---*-п--—--—--- И

Ф

/5:

V ___

Вфсозарсозсагсгвс' Д?е "Ч) 1 Лг7вг ,к

+ атсзшс-ц-^-ф-}+агсг8(_У4 ). (9)

ф ф

В комбинированном рабочем органе метатель установлен внутри отвала. Поэтому расстояние от края метателя по дну и откосам из меняется. Изменяется тают угол резания отвала.при постоянной его длине 1 . Максимальный угол резания определяется по формуле:

+К.

+ 1 alnP

ag*! arctg{ -,-НО»

у л

Длиш образующих поверхностей отвала определены по формулам:

гюах_ ^Л Troin_ ^л (11/

соэс^3*' соза£1п

Рис. 2. Схема к определению основных параметров комбинированного рабочего органа для очистки и восстановления кюветов.

В расчетах применяется средняя длина поверхности отвала. При этом угол резания имеет значение:

с£1п+

врор" 2 • Ш

В комбинированном рабочем органе производительность отдельных рабочих органов не может быть различной, тек как фреза, метатель и отвал работают совместно. Производительность комбинированного рн бочего органа должна бить равна производительности метателя. Учи тывая это, производительность фрезы определяется формулой:

„ гСв(Л-е )

тЬ + 6Ъ

Поступательная скорость комбинированного рабочего органа он ределяется выражением:

^ — . (14)

2

збоо +<лик3

где К3 - коэффициент заиления кивета.

Общее сопротивление, возникащее при работе отвала

№ = У+ Н + и + Я , (15)

р п т ар

где Яр - сопротивление грунта рэзатш отвалом; Иа - сопротивление подъему грунта по поверхности отвала; У?т - сопротивление сил трения грунта при его перемещении по поверхности'отвала; I? - соптю тивление сил трения отвала по дну кювета.

" Ьср{ ^А^рГ^^- +1+созр З1ю'ср(1+Х сгдо^р)],

°»5 СКГМ ' ЬК, к

+1 (соаа^ср+й е<т^ср + + (16)

где акро- сила тяжести комбинированного рабочего органа.

Получена общая математическая модель, описыващая процесс очистки кшветов комбинированным рабочим органом. Для численного анализа математической модели была разработана программа на ланки "Бейсик" к компьютеру "Корвет". В результате исследований и акали за модели, получен ряд зависимостей энергоемкости, мощности и про изводительности от рассмотренных параметров и факторов.

С увеличением угла резания ножа фрезы повышается пршгчюди телыюсть и потребляемая мощность (Рис.3). При повышении угла ре зания свыше 45° производительность остаемся постоянной. Г) г., объясшштоя том, что производительность комбинированного раб. ч«м\»

-1 кЬт-г

1го 80

1Л-гкВтг

/У.кйт

•ю <оо ел

6 30 8.0

р, 60 7,6

а)

V

г

)/ >

/

8,? 7,5 6,5

пД

(Ь5 И5

105

Л/.к&т

5 к&т-г

о О,су, чое ^ к

60215

<ео

ко

60

есузб

С01£5

г)

Л/.к&Т

\ Ч'

\ А

А *

К

16 м 8

4

Лс.З. Зависимость потребляемой мощности N(1), производительности П(2) и энергоемкости процесса Е(3) от: а)угла резания ножа фрезы «{,при Аок-6м/с; 0^=4.5м/с; г0=0,2м; 2ф =3; е =0,01м; а£1п=20°;

е^О.СКм; гм=б; 0) окружной скорости метвтодя .Юокяра 3ок=4,5м/с;

2ф=3; го=0,2м; е =0,01м; а£1п=20°; е1•=0,02м; с^ =40°; в) толщины

слоя срезаемой лемехом е1 при -9ок=6м/с: =3: =6; ,го=0,2м; е

=0,01м; =4,5м/с; с^ =40°; г) число ножей па фрезо 2ф

яри «ок=6м/с; ^к=4,5м/о; 2и =8; г0 =0,2м; е =0,01м; ар 40°;

с^1п=20°; е^о.огм.

органа ограничена производительностью метателя. Анализируя зависимость потребляемой мощности, производительности и энергоемкости процесса от окружной скорости метателя (рис.3) установлено, что с увеличением окружной скорости метателя растет производительность. При увеличении -0окот 5 до 6 м/с производительность повышается от 80 до 101 м3/ч, а потребляемая мощность растет от 7 до 8,7 кВт. При постоянной производительности, в зависимости от окружной скорости метателя, мощность увеличивается от 8,9 до 9,9 кВт, что объясняется повышением кинетической энергии на отбрасывание грунта.

При увеличении толщины грунта, срезаемого лемехом увеличивается .производительность и потребляемая мощность (рис.3).

С увеличением числа ножей на фрезе Zф (рис.3) увеличиваются производительность'и потребляемая мощность, а энергоемкость уменьшается. Это объясняется тем, что с увеличением числа ножей, производительность растет.больше, чем потребляемая мощность.

Увеличение окружной скорости фрезы, -б*к ведет к повышению производительности. При этом соответственно увеличивается потребляемая мощность. При дальнейшем увеличении окружной скорости > 6,5 м/с производительность остается постоянной. Из графика следует также, что при постоянной производительности комбинированного рабочего органа, рост окружной скорости ведет к повышению расхода энергии на сообщение живой силы для отбрасывания грунта.

С увеличением числа лопастей метателя (при постоянном обьеме грунта, выброшенного одной лопастью) от 2 до 4 производительность растет соответственно от 50 до 108 м3/ч и соответственно увеличивается потребляемая мощность, а энергоемкость процесса уменьшается. Это обьясняется тем, что производительность увеличивается больше, чем потребляемая мощность. При дальнейшем увеличении числа лопастей метателя производительность и энергоемкость остается постоянными. Это объясняется тем, что производительность фрезы ограничивает увеличение производительности комбинированного рабочего органа.

В ТРЕТЬЕЙ ГЛАВЕ представлена методика проведения экспериментальных исследований комбинированного рабочего органа для очистки и восстановления дна каналов и кюветов. Для проведения полевых опытов был сконструирован и изготовлен на опытно-экспериментальном заводе■ "Минстройавтодора" Азербайджана (г.Баку) экспериментальный комбинированный рабочий орган и установлен па базовую машину лото -грейдера ДЗ-99. Навесное устройство состоит из специального чронш-

тьйна, прикрепленного к раме автогрвйдвра. Шарнирное соединение позволяет с помощью гидроцшшндра перевести комбинированный рабочий орган в транспортное и рабочее положения.

Энергетические показатели комбинированного рабочего органа определялись при помощи аппаратуры ЭМА-П, которая установлена на автомобиле тензолаборатории УАЗ 452В. Для определения энергетических показателей исследуемого комбинированного рабочего органа регистрировались крутящие моменты на валу фрезы, метателя и усилия на тяговом звене при протаскивании. Для определения частоты вращения вала фрезы и метателя применялись контактные датчики, а измерение пройденного пути проводилось путеизмерительным колесом, снабженным контактным датчиком.

В ЧЕТВЕРТОЙ ГЛАВЕ представлены результаты экспериментальных исследований комбинированного рабочего ор±ана в полевых условиях. Экспериментальные исследования проводились с целью изучения физической сущности процесса очистки и восстановления кюветов и под-тверадения теоретических результатов, определения рациональных параметров и общей потребляемой мощности комбинированным рабочим органом. .

Свойства грунта являются решающим фактом при выборе способа его разработки. Грунт наносов обладает различными свойствами, которые изменяются в зависимости от влажности и процентного содержания глинистых частиц. Для оценки грунта , как рабочей среда кюве-тоочистительной машины, изучены физико-механические свойства и состояние наносов. Установлено, что грунт наносов по соотношению частиц различеной крупности относится к средним и тяжелым суглинистым грунтам, а по трудоемкости их разработки - к первой и второй категории. Вес одного кубического метра грунта исследованных кюветов колеблется'в пределах 1240...1690 кг/м3.

Плотность грунта существенно влияет на сопротивление грунта резанию. Чем больше степень разрыхления грунта, тем легче он поддается резанию и отделению от массива. При вдавливании конуса плотномера в грунт не нарушенной структуры давление колеблется от 1.2 до 4,3 МПа, а сопротивление разрыхленного грунта не превышает 0,25МПа. Опыты по установлению влажности наносного грунта в кюветах проводились на различных участках и в разное время с 5-ти кратной повторностьэ до глубины 20 см. В результате наблюдений ус-тшюшюно, что влажность с течением времени интенсивно изменяется ь пределах 30 - "2.57Ж. При обработке указанного типа грунта оптимальная влажность считается 16...18Ж. В этих значениях влажности

грунт хорошо разрыхляется, не требует больших усилий при обработке и не липнет к поверхности рабочих органов. Коэффициент трепия грунта о сталь зависит от вида и его состояния. Величина его колеблется от 0,25 до 1,0, увеличиваясь при нешлифованных поверхностях стали. Наименьшее значение коэффициенте трения наблюдается при наименьших значениях влажности грунта.

Исследовано влияние поступательной скорости рабочего органа на потребляемую мощность и производительность (рис.4). Установлено, что с увеличением поступательной скорости мощность на протаскивание машины растет пропорционально скорости движения, а повышение мощности на выброс грунта метателем происходит относительно медленнее. С изменением поступательной скорости от ■в = 0,05 м/с до 0,15 м/с общая потребляемая мощность комбинированного рабочего органа возрастает с 3,4 до 10,0 кВт, т.е. в 3 раза. При этом энергоемкость процесса очистки кюветов остается неизменной. ПоэтЬму при малых толщинах слоя заиления, чтобы увеличить производительность машины, необходимо назначать большую скорость передвижения (с учетом запаса мощности).

Значение мощности, полученной экспериментальным путем в поле вых условиях, имеет хорошую сходимость с теоретическими значениями.что подтверждает правильность теоретических предпосылок(Рис.4).

Установлено, что при очистке кюветов от заклания оптимальной является влажность наносов 16...19%. Эта влажность соответствует влажности наносного грунта при очистке кювета в весенний период. С увеличением влажности грунта мощность, потребляемая метателем на выброс грунта, возрастает более интенсивно, чем мощность потребляемая пассивным рабочим органом - отвалом.

С увеличением частоты вращения метателя, при сохранении постоянной подачи грунта на лопасть, затраты мощности па выброс грунта резко возрастают. Также резко повышается дальность отброса грунта. Учитывая потребную дальностьвыброса иравномерность разброса грунта, качественные и энергетические показатели метателя, атакже его удельную производительность, рациональное значение числа оборотов метателя должна быть в пределах 160...180 об/мин.(при диаметре Б=740 мм).

С учетом качественных и энергетических показателей работы метателя ведичина -объема грунта, .выбрасываемого одной лопастью, должна- быть в пределах q = 3...7 дм3. Исходя из этого условия,' следует выбрать поступательную скорость и количество лопастей метателя, оставляя объем грунта, отбрасываемый одной лопастью и чис-

П И* /\(кВт

•110

100

£0

60

40 Л

■(6

12

ГИ(Ш) ж

\ 1/х.

/ ■ ____с

а---- - ____с

АС5

1^07

409

0.«

О,«

Рис.4.- Зависимость потребляемой мощности N и производитель

ности П от поступательной скорости чЭп

при: гц=4;

гм=12; «ок=6м/с; ^=4,5м/с; К3=0,5. -- теоретическая зависимость; ---- экспериментальная зависимость.

ло оборотов метателя постоянны мл.

При малых значениях скоростей -0П= 0,15 м/с и Пф =1,5 с"1 с точки зрения малого расхода энергии выгодно йспользовать четырех или ше^тиножэвой рабочий орган. При больших поступательных скоростях ^=0,15 м/с ( при постоянном числе оборотов Пф=1,5 с-1) необходимо увеличивать'"число ножей на фрезе до 10...12, чтобы толщина стружки оставалась постоянной.

На основе выполненных теоретических и экспериментальных исследований подучены зависимости, позволяющие на научной основе определить рациональные параметры комбинированного рабочего органа, которые приведены в таблице, а также подучены уравнения регрессии, описывающие с достаточной точностью энергетические величины в зависимости от конструктивных и технологических параметров рабочих органов и кюветов:

N-37,05 11°'966;

N-280,312 -О^'169

V-0"098

N-=-3,91 Ф . ф ок

Таблица

Определение рациональных параметров комбинированного рабочего органа для очистки и восстановления кюветов

| NN 1 пп Наименования параметров Обозначение Едн. измерен. Формулы для определения рациональных параметров

\ 0 и 7 4 5

| 1 Минимальный угол резания ножа отвала ОФ град. .¡пп о о ¿р = 20...30

' ? Толщина грунта., срезаемого лемехом м о,о2

! '' Расстояние между метателем и фрезой £ . м £ = 0.05...0,01

! 4 Ширина лопасти метателя В.- м В = 0,15...0,25 о о «¿р = 30...60 = 4.5...8

; с Угол резания ноха фрезы град.

: и Окружная скорость фрезы 24 м/с

! Радиус фрезы кф м Кф = ь - е1

1 ь Радиус метателя Р.М м Ем - в/2( 1 + 1/созр)1в(90-р) - й'

1 5 1 Миник. расстояние между метателем. -дном и откосом кювета Я' м й'= (Кф +Е )-Ь/со5(Ар - Ь

! 10 Расстояние от поверхности кювета до центра метателя м К1 = (км - А') - Ь

з 4 к

1 » Окружная спорость метателя Ъок м/с %к = С1,3... 1,5 )L

12 Угол разгрузки метателя 0(Р3 ' град. см.формулу (2)

13 Внутренний радиус метателя го к г0'5> RkC 1-с^-рз )

14 15 Чгело лопастей на метателе Производительность врезы It гф Пт 5, К/Ч см.фогмулу (4) ^ г* г Пт * -П • / в( li-et)/(h/tgß +Bh)

IE Поступательная скоростьрабочего органа 9п м/с fe ^ Пт/[Ьг/1вЭ. J-ВЬЖЗ ЗБ00]

17 18 13 Длина лемеха отвала Максимальный угол резания ножа отвала Среднее значение угла резания нока отвала 1л ,еах dp. <4Р к град, град. min mV 1л = Кф+Е-[(Нф+£ )/coscAp -Ro+e]/tgap см.формулу (10) /min ,/мх Арср= с dp -tdp )/2

20 Максимальная длина образующей поверхности отвала ках L м max max L = 1л/созслр

21 Минимальная длина образующей поверхности отвала Ein L м min min L = b/cosap

22 Расчетная длина .образующей поверхности отвала . Lop X шах min Lcp - iL + L )/2 I

23 Число ножей фрезы Zip Z® = ПтЙ"/126^от sin3dp Bj \

24 Угол отбрасывания фрезы 1^0 т град. см.формулу С91

В ПЯТОЙ ГЛАВЕ па основе проведенных теоретических л экспериментальных исследований проведено сравшггольноо их сопоставление и оценка технико-экономических показателей комбинированного рабочего органа. Экономический эффект от внедрения рабочего органа определен по состоянию цен па июль месяц 1992 года и составляет 2 млн. 52 тыс. руб. в год.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. На основе проведенных теоретических и экспериментальных исследований автором научно сформулированы методические основы выбора и определения основных конструктивных и технологических параметров комбинированного рабочего органа для очистки и восстановления кюветов.

Впервые создан комбинированный рабочий орган, позволивший реализовать научную идею по взаимодействию со средой пассивного и йктивных рабочих оргапов для подсистемы "грунт - рабочие органы активного действия - рабочий орган пассивного действия" ("грунт-фреза-отвал-метатель" ).

2. Разработаны математические модели, описывавшие с достаточной точностью процесс взаимодействия с разрабатываемой средой комбинированного рабочего органа для очистки и восстановления кюпе-тов, позволяющие утверждать о роботоспособности и технико-экономической эффективности исследуемого рабочего органа.

3. Выполненные экспериментальные исследования, позволившие установить физическую сущность процесса очистки каналов и кюветов комбинированным рабочим органом показывают, что особенность процесса заключается в уменьшении числа проходов комбинированного рабочего оргэна за счет того, что грунт, вырезаемый фрезой, боковыми ножами отвала, попадает на метатель, который отбрасывает материал на край кювета. Автором научно обосновано соотношение скоростей процесса, производительности отдельных рабочих органов, составляющих комбинированный рабочий орган.

4. В результате выполненных экспериментальных исследований получены уравнения регрессии, описывающие с достаточной степенью точности силовые и энергетические величины в зависимости от конструктивных и технологичеких параметров кювета.

V ... " N¿37,85 h°'906 ; NM=0,098 tf^70 ;

О 33

N.=3,91 •б* ' ; N =280,312 fli'169.

Б. Разработанная методика выбора и ояределения рациональных параметров комбинированного рабочего органа для очистки кюветов позволяет осуществить выбор и определение параметров на этапе проектирования пового рабочего органа.

6. Оценка эффективности и внедрения в народное хозяйство комбинированного рабочего органа для очистки кюветов за счет повышения производительности в 2,5 - 3 разе позволяет подучить экономический эфокт 2млн. 52тыс.руб/год (по состоянии цен на ишь месяц Т992 г.).

7. Сопоставление результатов теоретических исследований с экспериментальными показывает удовлетворительную их сходимость, расхождение при этом не превышает 10...1Ь%.

Основные положения диссертации изложены в следующих работах:

1. Исрэфилов H.A., Бархалов P.P. Навесное устройство для со-тржяшю автомобильных дорог. Ияформ.листок АзНИИНТИ, сер. Строит, и стройиндустрия, 1987,И7 3 с.

2. Исрафилов H.A., Бархалов P.P. Навесное устройство на автогрейдер ДЗ-99 для очистки и восстановления боковых канав автомобильных дорог/Эксп.Инф.Автомобильные дороги, N10, 1987.- с 32-34.

3. Исрафилов H.A., Бархалов P.P. О движении грунта в межлопастном пространстве ротационных каналоочистигельных машинах. Вестн. с.-х. науки, Баку, I9P7, N5 с.17-20.

4. Исрафилов H.A., Бархалов P.P. Формы и расположения лопатки фрезы машин для очистки водоотводных пеналов. Вестн. с.-х. науки, Баку, 1987, N5. с.26 30.

5. Исрафшюв H.A., Бархалов P.P. Навесное устройство для содержания водсютводшл каналов.//Строительные и дорожные машины,1988, NII.-c.I7.

6. Бархалов P.P. Новый комбинированный рабочий орган для. очистки кюветов, тезисы докл. XI Респ.науч.конф. аспирантов вузов Азербайджана. - Баку, 1988 г. с.56.

7. Бархалов P.P. Баланс мощности комбинированного рабочего органа кюветоочистителя, тезисы докл.XII Респ.науч.конф. аспирантов вузов Азербайджана.-Баку, 1989 г., с.75-76.

8. Исрафилов H.A., Бархвлов P.P. Определение основных параметров отвала комбинированного рабочего органа машин для очистки водоотводных каналов. Вестн. с.-х. науки, 1990, N4, с.78 63.

9. Исрафилов H.A., Бархалов P.P. Условия применения моханиза-