Файл: Хайзерук Е.М. Кабелеукладчики. Вопросы теории и расчета.pdf

§ 4. ВИБРАЦИОННОЕ РЕЗАНИЕ ГРУНТА И ЭЛЕМЕНТЫ РАСЧЕТА ПРИВОДА

ВИБРАЦИОННЫХ НОЖЕЙ

Исследования вибрационных ножевых рабочих органов прово­ дились А. Н. Зелениным, Н. С. Шкуренко, В. Л. Баладинским, В. А. Чугиным, А. А. Дубровским и др. В настоящее время опре­ делены: а) физическая картина процесса вибрационного резания; б) энергетические затраты, необходимые для осуществления вибра­ ционного резания, и эффект, получаемый при этом в частных усло­ виях экспериментов; в) оптимальная для различных условий форма вибрационных ножей и параметры их приводов, применяемых в се­ рийных зарубежных кабелеукладчиках; г) исходные предпосылки методики расчета приводов вибрационных ножей на основе резуль­ татов частных экспериментов.

Для оценки совершенства процесса вибрационного резания грунта применяется показатель б, называемый эффектом вибрации по усилию резания

s Р — Рвкб

° - р '

где Р и Р в и б — усилия резания рабочего органа соответственно при статическом и при вибрационном процессах резания.

В зависимости от вида разрабатываемого грунта, формы рабо­ чего органа, параметров его колебаний (частоты и амплитуды), скорости поступательного движения и глубины резания эффект вибрации может достигать величины 0,3—0,9.

Эксперименты показали, что с увеличением глубины резания до 1,2 м мощность, расходуемая на привод вибратора, резко возрас­ тает, что повышает общую энергоемкость процесса вибрационного, резания,

т

Для кабелеукладчиков вибрационного типа, имеющих скорость поступательного движения vp = 270 м/ч при частоте колебаний рабочего органа со = 33 Гц, длина волны вибрации

^ ^ = I J O V - 0 - 0 0 2 3 M =2 '3ММ-

Поведение грунта при вибрационном резании изучено недоста­ точно полно. Известно лишь, что под воздействием вибраций в раз­ рушаемой среде частицы отделяются от массива и начинают коле­ баться, перемещаясь относительно рабочего органа; из грунта выделяются вода и воздух, захватывающие с собой более мелкие частицы. По мере удаления от вибрирующего рабочего органа дви­ жение частиц и освобождение воды и воздуха (паров воды) прекра­ щаются и колебания на некотором расстоянии от ножа полностью затухают; в этой зоне происходит только упругая деформация среды.

Во время вибрации грунта происходит снижение кажущегося коэффициента трения /', соответствующего началу перемещения грунта при вибрации:

рости и амплитудного значения скорости колебаний. Могут иметь

рость поступательного движения v меньше амплитудного значения скорости колебаний Л со. В выполненных конструкциях кабелеук­ ладчиков при v = 270 м/ч, Л = 30 мм и со = 33 Гц

-резании постоянна лишь для щатунно-кривошипных или кулачко-

S1

ковои подвески ножа и элементов кулачкового и кривошипношатунного механизмов.

Рассмотрим движение кабелепрокладочного ножа, совершаю­ щего колебания в вертикальном направлении. С ножом жестко соединены вибратор, П-образная рама, охватывающая базовый трактор, и опорные пневмоколеса (рис. 38). Шарнир, соединяющий охватывающую раму с трактором, далеко удален от ножа, поэтому

Дифференциальное уравнение движения системы с центробеж­

b — коэффициент сопротивления; с—радиальная жесткость пневмошин;

г — расстояние от центра тяжести дебаланса до оси враще­ ния;

со — угловая частота вынуждающей силы; t — время;

х— координата точки колеблющейся системы, лежащей на вертикальной оси.

Коэффициент сопротивления

X

где х — скорость колебаний. Радиальная жесткость пневмошин

S(m, + т ) g

с— или с = v 1 —^а-2-,

63