Обзор существующих теорий копания грунта

1.2.6 Обзор существующих теорий копания грунта

В настоящее время существует ряд работ, описывающих различные методы теоретического определения усилий, возникающих при копании грунта землеройно-транспортными машинами, включающих резание грунта и перемещение грунта по отвалу и впереди его. Огромный вклад в создание основ теории резания грунтов принадлежит В.П. Горячкину, Н.Г. Домбровскому, А.Н. Зеленину, Ю.А. Ветрову, К.А. Артемьеву, В.И. Баловневу и др.

Существующие теории копания грунта можно условно разделить на две группы, которые отличаются подходами к построению теории:

1) теории, основанные преимущественно на обобщении результатов экспериментальных исследований. Эти полуэмпирические теории более просты, но не ставят целью объяснение или полное описание явлений, возникающих в грунте при копании, и могут оказаться непригодными за пределами области, в которой лежат исходные экспериментальные данные;

2) теории, базирующиеся на основных положениях механики сплошной среды и теории прочности.

Данные теории позволяют определить сопротивление резанию и копанию при условии, что известны параметры РО, режим работы и параметры грунта.

Однако в реальных условиях большинство этих параметров носят случайный характер. Поэтому для создания математических моделей рабочих процессов ЗТМ, при проведении планировочных работ, силовое воздействие со стороны грунта при копании должно оцениваться как случайная функция.

В работе случайный процесс, изменения реакции Е грунта на отвале автогрейдера, предлагается представить в виде:

Е = Е_т + Е_ф,

где Е_т – низкочастотный тренд; Е_ф – высокочастотная составляющая, которая изменяется по случайному закону нормального распределения.

Корреляционные функции случайных флюктуаций можно представить в виде:

,

где s_ф² – дисперсия флюктуаций; a_ф и b_ф – параметры корреляционной функции.

Значения a_ф и b_ф приведены в табл. 1.2.

Таблица 1.2. Значения параметров корреляционной функции для определения флюктуаций Е_ф

Коэффициенты вариации флюктуации y_ф составляющих сопротивления копанию приведены в табл. 1.3.

Для определения низкочастотного тренда Е_т реакции грунта можно использовать различные теории копания. В работах для этой цели предложено использовать теорию копания, предложенную К.А. Артемьевым и его учениками.

Таблица 1.3. Коэффициенты вариации составляющих сопротивления копанию

Горизонтальная составляющая вектора силы сопротивления копанию грунта ножом криволинейного профиля постоянного радиуса кривизны с острой режущей кромкой применительно к отвалу автогрейдера выражается в виде:

W_x= .sin²j + W_пр. sin j,

где Е_х, Е_у – соответственно горизонтальная и вертикальная составляющая силы сопротивления резанию грунта при лобовом копании; W_пр – сопротивление перемещению призмы волочения; m₁ – коэффициент трения грунта по металлу; j – угол захвата отвала.

При косом копании вертикальная Е_у^j и поперечная Е_z^j составляющие силы резания определяются

Е_у^j = Е_у.sin j; E_z^j = E_x. cos j.

,

где g_р – объемная масса грунта в призме волочения;

g – ускорение свободного падения;

b – длина отвала;

H_г – высота отвала по хорде без участка, погруженного в грунт;

r_о – угол внешнего трения;

e – угол, составленный вертикалью и линией, соединяющей верхнюю точку отвала с точкой его контакта с поверхностью разрабатываемого грунта, равен

где a_р – угол резания; h – толщина срезаемой стружки; R_г – радиус кривизны отвала; H_o – высота отвала по хорде.

Величина H_г определяется по формуле

.

Значения Е_х и Е_у записываются в виде

где g_г – объемная масса грунта.

М_1R = 1+tg r_o^. tg;

M_2R = tg - tg r_o;

где b₁ – угол, образуемый подпорной стенкой с вертикалью; w_г – центральный угол дуги ножа криволинейного профиля, погруженного в грунт.

w_г = arccos - a_р;

.

Автогрейдер является универсальной машиной и при выполнении планировочных работ ему приходится работать с грунтами различных категорий. Однако финишные, отделочные планировочные операции автогрейдер проводит на разрыхленных грунтах, при этом толщина снимаемого слоя не превышает 0,07 м, то есть процесс планировки земляного полотна несколько отличается от процесса копания грунта толщиной срезаемой стружки и прочностью грунта, а следовательно, и диапазоном изменения реакции грунта копанию, действующей на отвал.

Таким образом, анализ показал, что проблеме определения сопротивления копанию грунта посвящено достаточно много работ, математический аппарат определения сопротивления копанию хорошо проработан и отражает детерминированными выражениями зависимость сил реакции грунта на РО от физико-механических свойств грунта, толщины стружки и параметров РО, а так же флюктуации реакций, носящих случайный характер, и позволяет использовать их для достижения поставленных в работе целей.

Похожие работы

Управление дорожными машинами через "GPS"

Скачать

23845

2

1

... различных конструктивных особенностей, точности и назначений. Высокоэффективный компьютерный тахеометр «Geodimeter AT-MC» (рис. 14) специально разработан для автоматического управления работой дорожно-строительных машин и механизмов (бульдозеров, автогрейдеров, асфальтоукладчиков и т.д.). Технические характеристики компьютерного тахеометра: Средняя квадратическая погрешность измерения углов: · ...

Налоговое регулирование инновационной деятельности (на примере предприятий Железнодорожного района г. Витебска)

Скачать

209765

15

2

... предусмотрены Законом о республиканском бюджете в сумме 2689432779 тыс. р. и расходы в сумме 3222042888 тыс. р.   2.3 Практика налогообложения инновационной деятельности в Республике Беларусь На примере четырех предприятий Железнодорожного района г. Витебска разных форм собственности и осуществляющих различные виды деятельности, рассмотрим порядок налогообложения инновационной деятельности. ...

Совершенствование внутрипроизводственных отношений ЗАО Минерал

Скачать

111202

21

15

... на дизельное топливо; вследствие повышения активности деятельности предприятия в данное время возрастают затраты на ремонт. Раздел II. Система внутрипроизводственных экономических отношений. Характеристика существующей системы. С 1 января 2000 года ЗАО “Минерал” работает по принципу внутризаводского хозрасчёта, который в настоящее время основывается на следующих принципах: –    оперативно- ...

Строительство автомобильных дорог

Скачать

194929

35

13

... работ по устройству земляного полотна необходимо соблюдать правила техники безопасности, приведенные в соответствующих разделах и «Правил техники безопасности при строительстве, ремонте и содержании автомобильных дорог» и СНиП III-4-80 «Техника безопасности в строительстве». Постоянно следить за дислокацией дорожных знаков согласно согласованной с ГИБДД схеме. Общая длина захватки (участка), ...