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

нож. Заглубление прямого ножа происходит хуже, чем ножа с пло­ ским долотом.

Для определения влияния ширины плоского долота на тяговое сопротивление ножа было проведено динамометрирование экспе­ риментального ножа со сменными долотами (см. рис. 24, а) шири­ ной 25, 45, 60, 80 и 100 мм на четырех различных участках при глубине резания 20—50 см. На рис. 26 изображен график зависи­ мости тягового сопротивления ножа с плоским долотом от ширины долота для глубины резания 20, 30, 40 и 50 см для одного участка.

с

Для других участков графики имеют подобную форму. Как видим,

резании его ножом с плоским долотом: выступающее вперед до­ лото при движении ножа приподнимает грунт, нарушая его струк­ туру и уменьшая плотность по сравнению с плотностью в естествен­ ном залегании. Лезвие ножа раздвигает грунт с нарушенной струк­ турой в стороны и частично перемещает вверх. При sx >» (1,5-ь ч-1,8) s долото разрушает более широкую грунтовую призму, чем это требуется для прорезания щели лезвием ножа с минимальным сопротивлением его перемещению.

На рис. 27 схематично изображена зона деформированного грунта, образующаяся при резании его ножом с плоским долотом, ширина которого больше, чем толщина s лезвия ножа. Характер

48

деформации грунта в указанной зоне соответствует деформациям, наблюдаемым при выполнении поперечных и продольных разрезов кабельной щели после прохода ножа.

Поперечные размеры приподнимаемой долотом призмы грунта зависят от ширины долота и физико-механических свойств грунта.

Измерения ширины с зоны деформаций, наблюдаемой на поверх­ ности грунта, показали, что угол наклона 9 боковых граней грун­ товой призмы, поднимаемой долотом, к вертикали для глубины резания от 20 до 50 см при изменении ширины долота от 25 до 60 мм

Для рассматриваемой зависимости получена эмпирическая формула

b0 = 0,0485e°-°9 5 W .

Прирост тягового сопротивления при изменении угла резания долота

ARx (a,) == *o(ax — 26°).

Для определения влияния угла заострения р\ долота на тяго­ вое сопротивление Rx была проведена серия опытов с эксперимен­ тальным ножом, оснащаемым сменными долотами одинаковой ширины, которые имели различные углы заострения в пределах от

стороны и очень мало поднимает его вверх. Ширина призмы на по­ верхности грунта при резании ножом с долотом, имеющим угол заострения р\ = 45°, приблизительно вдвое меньше ширины соот­ ветствующей призмы для ножа, имеющего плоское долото такой же ширины.

По выполненным поперечным разрезам область деформаций грунта, возникающая при резании его. ножом с заостренным доло­ том, имеет форму, схематично показанную на рис. 29. Поперечное расширение области деформации грунта в месте прохода долота может быть объяснено тем, что равнодействующие нормальных сил и сил трения, под действием которых происходит перемещение частиц грунта от долота, направлены при малых Р х в боковые сто­ роны от продольной вертикальной плоскости долота под большим углом к вертикали.

Для определения влияния длины передней поверхности долота на тяговое сопротивление были проведены опыты с эксперимен­ тальным ножом, оснащаемым сменными долотами одинаковой ширины, которые имели длину передней поверхности 180, 275 и 400 мм для глубины резания 50 см при прочих одинаковых параме­ трах. С увеличением длины долота тяговое сопротивление ножа возрастает, что можно объяснить значительным расширением зоны деформации грунта в продольном и поперечном направлениях, а также и тем, что удлинение долота вызывает удлинение рабочей поверхности трения ножа о грунт.

Изложенное позволяет сделать следующие выводы.

50

1. Оснащение ножа кабелеукладчика долотом оказывает суще­ ственное влияние на тяговое сопротивление. Нож с долотом опти­ мальных параметров имеет меньшее тяговое сопротивление, чем прямой нож без долота (в опытах автора уменьшение составляло

всреднем 27,4%).

2.Для работы на глубинах до 50 см оптимальным является плоское долото, имеющее ширину в 1,5—1,8 раза большую, чем толщина лезвия ножа, передний угол 26 и длину передней поверх­ ности 275 мм.

Опыты показали, что приведенное тяговое сопротивление можно считать в известных пределах прямо пропорциональным толщине ножа при условии, что изменение толщины ножа сопровождается соответствующим изменением ширины долота, т. е. при сохранении оптимального соотношения s и sv При этом коэффициент пропор­

циональности может быть принят равным (1 + 0,1 As), где As =

— s — 3,0 см. Поэтому уравнение (1) может быть приведено к виду

вают, что уменьшение угла резания а приводит к уменьшению тяго­ вого сопротивления ножа, в связи с чем нож должен иметь а << 90° (например, а = 75°), так как при меньших углах резания проис­ ходит значительное увеличение длины ножа (проекции заглублен­ ной в грунт части ножа на горизонтальную плоскость) в направле­ нии резания.

По результатам исследований А. Н. Зеленина и А. Д. Далина можно рекомендовать угол заострения р лезвия ножа равным 40—45°.

Угол наклона равнодействующей тягового сопротивления ножа к горизонту и глубина расположения точки ее приложения оказы­ вают существенное влияние на устойчивость хода кабелеуклад­ чика.

Эти величины определялись для ножей двух типов при различ­ ной глубине резания на одном типе грунта — тяжелом суглинке.

сунке представлены результаты измерений угла наклона б равно­ действующей тягового сопротивления к горизонту и глубины hR точки ее приложения, отсчитанной от поверхности грунта, для двух указанных типов ножей.

Как следует из графиков, угол 8 с увеличением глубины реза­ ния Я при прочих одинаковых условиях для данного грунта умень­ шается. Это можно объяснить тем, что при увеличении Н гори­ зонтальная составляющая тягового сопротивления Rx возрастает быстрее, чем его вертикальная составляющая Ry, представляю­ щая собой сумму вертикальных сил, действующих на долото и на лезвие ножа. Если принять во внимание результаты исследований

Д. А. Сточкуса по определению зависимости угла б от переднего угла ножа, при а = 75°, то Ry приблизительно пропорционально горизонтальным силам, действующим на нож.

Сумма вертикальных сил, действующих на долото, должна воз­ растать с увеличением глубины резания, так как высота приподни­ маемой долотом призмы грунта, а следовательно, и отпор его дви­

«5° hRlcH

Рис. 30. Зависимость б и hR от глубины резания Н для ножей с плоскими доло­ тами н лезвиями различной толщины:

Р = 40°; Р, - 180°; а = 75°; а , = 26°

показывают, что точка приложения равнодействующей находится ниже середины заглубленной в грунт части ножа.

Серия опытов по определению зависимости б и hR от ширины sx плоского долота показала, что при увеличении sx от 25 до 80 мм угол б имеет тенденцию к возрастанию, a hR существенных измене­ ний не претерпевает.

Зависимость б и hR угла р\ заострения долота определялась по результатам динамометрирования ножа со сменными долотами, имеющими р\ 45, 70, 90, 120 и 180°, при глубине резания 50 см. Результаты этого динамометрирования показаны графиками на рис. 31, из которых видно, что при увеличении р\угол б возрастает и при р х = 120ч-180° сохраняет постоянное значение. Уменьше­ ние глубины hR точки приложения тягового сопротивления с увели­ чением р х происходит вследствие облегчения условий резания грунта лезвием из-за увеличения ширины разрыхленной грунтовой призмы, поднимаемой долотом перед лезвием, а также вследствие уменьшения сил трения на передних гранях заостренного долота.

52

По результатам исследования влияния геометрических пара­ метров ножа, на изменение б и hR можно сделать следующие вы­ воды.

1. Для глубины резания 50 см изменение угла б для ножа кабе­ леукладчика, по данным опытов автора, составляет 17—25°.

2.Точка приложения равнодействующей тягового сопротивле­ ния расположена спереди, ниже середины заглубленной в грунт части ножа.

3.Увеличение ширины плоского долота при прочих одинако­ вых геометрических параметрах ножа приводит к возрастанию угла наклона б равнодействующей тягового сопротивления к гори­ зонту. Заострение долота при тех же условиях уменьшает б.

тров ножа на его тяговое сопротивление были'использованы коли­ чественные соотношения тяговых сопротивлений ножа-эталона и других ножей, отличающихся своими геометрическими параме­ трами.

Корреляционная связь между приведенным тяговым сопротив­ лением ножа-эталона и глубиной резания для грунтов различной плотности выражается формулой (I), для грунта средней плот­

53