Файл: Механизация процессов добычи и переработки торфа..pdf

ла в два-три раза по сравнению с послойным способом, так как добыча послойным способом производится с повышенной влажностью 85—87%, что значительно удлиняет срок полевой сушки и сокращает сезонный сбор годовой продукции [2, 3]. Применение уборочной машины УПК-4 позволит создать не­ обходимый технологический комплекс машин, полностью ме­ ханизирующий процесс производства кускового подстилочного торфа.

Отделом научно-исследовательских работ института созда­ на машина для добычи кусковой подстилки карьерным спо­ собом.

Прицепная к трактору ДТ-75Б машина ДКП-2 состоит из следующих основных узлов (рис. 1 и 2): сцепки, подвижной

инеподвижной рам, пильных рабочих органов 5 и 16, прием­ ного и выдающего транспортеров, трансмиссии, гидросистемы

иследящего устройства.

Рабочий орган машины в целом представляет собой соче­ тание вибрирующего профиля и перпендикулярно установлен­ ной к нему горизонтальной дисковой пилы.

Такое конструктивное оформление рабочего органа объяс­ няется тем, что энергозатраты процесса резания торфа вибри­ рующим профилем (ножом), как показали результаты лабо­ раторных исследований, значительно меньше, чем при исполь­ зовании дисковой пилы, режущей залежь на глубину 350 мм в вертикальной плоскости. График зависимости изменения усилия резания от частоты колебания приведен на рис. 3.

Приемный и выдающий скребковые транспортеры предна­ значены для приема и выдачи отрезанного куска на поле сушки.

Трансмиссия машины состоит из карданного телескопиче­ ского вала, коробки перемены передач (от автомобиля ЗИЛ-150), центрального раздаточного конического редуктора, цилиндрического редуктора привода вертикальной пилы, про­ межуточного телескопического карданного вала, одноступен­ чатого цилиндрического редуктора и виброножа.

Гидросистема машины состоит из трех гидроцилиндров марки ЦС-75 и одного цилиндра ЦС-55, гибких шлангов, ме­ таллических трубопроводов и дросселя с регулятором обрат­ ного клапана и золотника. Два гидроцилиндра ЦС-75 предна­ значены для подъема и опускания рабочего органа, а один — для подъема и опускания отвала. Гидроцилиндр ЦС-55 вы­ полняет функцию исполнительного механизма в системе сле­ дящего устройства.

Следящее устройство предназначено для автоматического регулирования номинальной толщины слоя отрезаемого куска в процессе работы машины. Оно состоит из следящего катка, на оси которого жестко закреплен кулачок с ползуном золот­ ника 6 БГ 74-14, и гидроцилиндра ЦС-55. Базой следящему

Рис. 1, 2. Машина ДКП-2

катку служит вертикальная боковая поверхность карьера, вдоль которого работает машина. Она позволяет своевремен­ но фиксировать отклонения толщины отрезаемого слоя в лю­ бую сторону от нормальной. Устройство работает следующим

образом.

При отклонении машины, а следовательно, и изменении толщины срезаемого слоя торфа (например, в сторону увели­ чения толщины куска) откос карьера давит на следящий ка­ ток, который благодаря ассиметричному расположению отно­ сительно вертикальной оси отклоняется и вращает кулачок.

52

Сигнал отклонения передается на шток цилиндра ЦС-55, ко­ торый выдвигает подвижную раму с рабочим органом до тех пор, пока не устанавливается номинальная толщина срезае­ мого слоя торфа.

Машина ДКП-2 работает следующим образом-. Рабочий орган с помощью гидросистемы опускается в карьер. Диско­ вая горизонтальная пила подрезает откос карьера на глубину

Рис. 3. График зависимости изменения усилия резания от частоты колебаний

60 мм от боковой поверхности залежи, затем вибронож сре­ зает подрезанный слой торфа на глубину 350 мм. Горизон­ тальной пиле придано такое направление вращения, которое позволяет использовать силы трения и прилипания между бо­ ковыми поверхностями пилы и срезанного слоя как движущие силы, способствующие подаче и укладке отрезаемого слоя торфа на приемный скребковый транспортер. С помощью се­ катора, установленного на выдающем транспортере, лента торфа рассекается на куски длиной 150 мм. Куски торфяной подстилки (60X150X350 мм) с приемного транспортера по-

Рис. 4. Схема работы машины:

1 — картовая канава; 2 — рабочий проход машины

53

ступают на выдающий, который выстилает их на поверхность карты с левой стороны по ходу машины в фигуры сушки.

Машина ДКП-2 непрерывного действия работает по кру­ говой системе, перемещаясь вдоль картовой канавы (рис. 4). После окончания рабочего прохода выполняются вспомога­ тельные операции цикла по подъему рабочего органа в транс­ портное положение, повороту и переезду на соседнюю карту к противоположной стороне канавы. Затем в канаву опускает­ ся рабочий орган, и проход повторяется.

Преимущество машины ДКП-2 заключается в том, что она работает на залежах с пониженной начальной влажностью до 80%.

Техническая характеристика

ЛИ Т Е Р А Т У Р А

1.Б о ч а р о в М. С. Исследование полевой сушки и хранение подсти­ лочного торфа с применением стеллажей. Труды ВНИИТП, вып. 20, 1963.

2.П р о д о П., Р а у д с е н А. П. О механизированной добыче подсти­ лочного торфа в Эстонской ССР. Таллин, Эстгосиздат, 1959.

54

Канд. техн. наук Л. Н. САМСОНОВ, А. Н. ПЕТРОВ

АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ РАСЧЕТА РАБОЧИХ СОПРОТИВЛЕНИЙ

ПРИ ЭКСКАВАЦИИ ТОРФЯНОЙ ЗАЛЕЖИ КОВШОМ

В основу силового расчета одноили многоковшового экс­ каватора закладываются рабочие сопротивления, оказывае­ мые разрушаемым грунтом на рабочий орган машины. Для экскаваторов, работающих на минеральных грунтах, доста­ точно полно исследованы диапазоны изменения этих сопро­ тивлений. Существуют методы их расчета, созданные на ос­ нове обширных экспериментальных исследований, а для не­ которых грунтов получены теоретические зависимости сопро­ тивлений от физических свойств грунта и параметров процес­ са экскавации. В области резания торфяной залежи проведе­ но много исследований, однако результаты их применимы для определенного рабочего органа (в основном различных типов торфяных фрез) и конкретного диапазона параметров процес­ са резания. Методика расчета сопротивлений при экскавации торфа ковшом дается в отдельных источниках [1—5] без по­ дробного обоснования.

Касательную составляющую усилия сопротивления при экскавации торфа ковшом предлагается оценивать по формуле

P = kbh,

где k —удельное сопротивление; рекомендуемые значения k = l , 2 —1,8 кгс/см2', b и h —ширина и толщина срезаемой стружки.

В работе [1] в качестве расчетной формулы рекомендует­ ся так называемая формула Зворыкина, заимствованная из теории металлообработки (6). Касательная составляющая усилия резания определяется по формуле

где ао — угол резания;

ft— коэффициент трения материала о резец; f2— коэффициент внутреннего трения материала; т0— предельное напряжение сдвига; 6 — толщина стружки; 5 — ширина стружки; у— угол скалывания.

55

Угол скалывания

где 01 —угол внешнего трения;

02—угол внутреннего трения.

Вработах [3, 4] усилие сопротивления резанию предла­ гается определять через усилие сопротивления для режущего периметра ковша, вводя поправки на форму ковша, его раз­ меры, наличие зубьев и т. д.

Касательная составляющая усилия сопротивления для периметра

(3)

где Р \ — усилие резания лезвием; Р2 —'Сопротивление трения наружных поверхностей

о грунт; Рз— сопротивление продвижению стружки;

р' и р"— удельная сила резания для горизонтального и вертикального ковша;

/ — коэффициент внешнего трения;

/0— длина режущей кромки ковша в направлении резания;

у0— объемная масса торфа; ср — угол внутреннего трения;

тСц— коэффициент сцепления;

Лк— высота контакта грунта с профилем; Е— модуль деформации;

Аb— сжатие стружки по ширине (за счет заострения вертикальных режущих кромок);

Лпред—длина выступающей части горизонтальной режу­ щей кромки;

е— основание натуральных логарифмов;

Я— величина деформации срезаемой стружки козырь­ ком ковша;

k0, Л0 — коэффициенты, зависящие от механических свой­ ств торфа;

а—угол наклона горизонтального профиля к горизонту.

56

Полную касательную составляющую усилия сопротивле­ ния для ковша определяют по формуле

где k \ , k 2 . . . k i —коэффициенты, отражающие влияние фор­ мы ковша, наличие зубьев и т. п. (диапа­ зон их изменения приводится).

Анализируя эти формулы для расчета сопротивления экс­ кавации торфа ковшом, следует отметить следующее:

1.Формула (1) для оценки сопротивлений в широком диа­ пазоне физико-механических свойств грунта и режимов реза­ ния требует знания значений k для всех этих условий, так как удельное сопротивление при их изменении меняется в ши­ роких пределах. Предлагаемый диапазон изменения коэффи­ циента (£=1,2—1,8 кг/см2), очевидно, не удовлетворяет этим условиям.

2.По формуле (2) определяется сопротивление при экска­ вации торфа ковшом. Расчеты основаны на предположении, что деформация происходит за счет скалывания по плоско­ стям, направленным под некоторым углом у к направлению перемещения резца. Процесс в торфе намного сложнее благо­ даря неоднородности материала, особенностям его физико­

механических свойств и поведения при деформациях. Поэто­ му применение этой формулы для расчета условно.

3. Формулы (3, 4) определяют качественную сторону про­ цесса и теоретического определения усилий сопротивления. Аналогия между деформацией грунта, передней гранью гори­ зонтальной режущей кромки и вертикальной деформацией плоским штампом не обоснована. Предлагаемые удельные со­ противления р' и р" для горизонтальной и вертикальной ре­ жущей кромки не увязаны с физико-механическими свойства­ ми торфа, и требуется определение их в каждом конкретном случае. Формула очень громоздка и не совсем удобна для практического расчета.

Для более наглядного сравнения этих методов расчета со­ противлений ковша был проделан расчет касательной состав­ ляющей усилия сопротивления для ковшей машин РВК и ТЭ-ЗМ.

Результаты расчета даны в таблице. При расчете были ис­ пользованы физико-механические характеристики торфа. Сравнение этих осредненных цифр позволяет сказать, что для ковша типа РВК, имеющего полублокированное резание, судя по мощности двигателя, более реальное значение дают формулы (3 и 4) как более полно рассматривающие физи­ ческую картину процесса. Для ковша прямой лопаты ТЭ-ЗМ формулы (1, 3, 4) дают близкие значения сопротивления.

57