Шилибек К.К., Сыргабаев М.Н., Абильдаев А.Т.

         Таразский государственный университет имен М.Х. Дулати, Казахстан

 

ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА БУЛЬДОЗЕРНОГО ОБОРУДОВАНИЯ С САМОИЗМЕНЯЕМЫМ УГЛОМ РЕЗАНИЯ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ПЛАНИРОВОЧНЫХ РАБОТ

 

 

Развитие мелиорации как средства повышения урожайности сельскохозяйственных культур неразрывно связано с развитием земледелия, ростом производительных сил, повышением эффективности машин для обработки мелиорируемых земель.                                    

С учетом всех этих обстоятельств можно твердо утвердить, что большое место в мелиорации занимает научно-технический прогресс по созданию развитых мелиоративных систем и машин для планировки орошаемых земель.

         Планировка орошаемых земель имеет большое значение, так как она позволяет:

         значительно улучшить качество полива сельскохозяйственных культур и промывок засоленных почв.

         повысить производительность труда на поливе

         нормализовать использование орошаемой площади, оросительной воды и естественных осадков.

         повысить качество сельскохозяйственных работ (вспашка, посев, уход, уборка) и эффективность использования сельскохозяйственных машин.

            повысить эффективность внесенных удобрений

         снизить затраты на строительство оросительной сети.

         Все это в конечном итоге повышает в 1,5-2 раза урожай сельскохозяйственных культур, снижает себестоимость их продукции.

         Особенно большое значение планировка имеет на мелиоративно неблагополучных землях, на участках с сильно выраженным микрорельефом.

         В нашей стране большая часть планировочных работ выполняется с присутствием бульдозеров. Со времен серийных производств этих машин постоянно проводятся работы по совершенствованию конструкций, целью которых является повышение производительности, надежности и долговечности бульдозеров. При этом выбор и определение основных параметров рабочего оборудования имеет огромное значение. Несмотря на многочисленность земляных работ, а также на различность физико-механических свойств разрабатываемой среды, разновидность конструкций рабочих органов (отвалов) не много, за исключением специальных оборудований (шахтный, тоннельный и т.д.) Основные типы конструкций, которые эксплуатируются в наших мелиоративных системах имеют название: неповоротный, поворотный, универсальный. Из них в большей степени применяются, как правило, бульдозеры с неповоротным рабочим оборудованием, другие два вида отвала используются ввиду большого веса конструкций весьма редко. Решение задачи по дальнейшему увеличению производительности бульдозеров с неповоротным отвалом обеспечивает закономерные снижения себестоимости продукции, удельных показателей как металлоемкость, расход топлива на единицу продукции. Предлагается множество способов увеличения производительности бульдозеров и уменьшение энергоемкости работы. Среди них  достижение цели путем изменения величины одного из основных параметров – отвала. Поэтому конструкторы стремились, исходя из множеств результатов различных исследований, создать рабочий орган с оптимальными параметрами. К ним можно отнести радиус кривизны, высоту и ширину отвала, угол резания, заднийугол ит.д. Весьма перспективным является исследования влияния угла резания на производительность и энергоемкость процесса по комплексному механизацию планировочных работ.

         На кафедре «Транспортная техника и технологии» ТарГУ им. М.Х.Дулати проводится научно-исследовательская работа по повышению эффективности бульдозеров с неповоротным отвалом. Перед проведением экспериментальных работ были теоретический обоснованы преимущества новой техники, а также были сделаны обзорные, аналитические, поисковые работы в области эффективного применения бульдозеров.

         Был создан модель бульдозера ДЗ-42 в масштабе 1:10 с самоизменяемым углом резания и самоустановлением глубины резания. Для достижения этой цели было принято такое конструктивное решение, где отвал и рама между собой соединены упругим звеном (пружинами). Конструкция предлагаемого рабочего оборудования показана на рис.1

 

 

          

1 – отвал; 2 – тяга; 3 – упругий элемент; 4 – брус; 5 – сопротивление переменное;   6 – призма волочения.

Рисунок 1 –Схема отвала с самоизменяемым углом резания

     

      В ранних статьях упоминались о вероятных положительных эффектах [1] нового оборудования, были теоретический обоснованы характер изменения некоторых дискретных параметров [2]

      Для экспериментального подверждения выдвинутых идеи были проведены серии опытов с моделью бульдозера ДЗ-42. Для этого была выбрана матрица планирования экспериментов второго порядка.(таб1)

      В качестве варируемых параметров выбраны: начальная глубина копания (Х1), твердость грунта (Х2), сила предварительного сжатия упругих элементов (Х3), скорость копания (Х4)

      Увеличение производительности бульдозеров при углах резания 700-800 по сравнению с 550 были доказаны россиискими учеными [3]  В нашем случае проводились подобные эксперименты с отвалом с самоизменяемым углом резания отвала. Целью эксперимента была установление закономерности изменении силы копания, обьема призмы волочения в зависимости от выбранных варируемых параметров. Результаты эксперимента приведены на таб.1 и получены соответствующие  графики и уравнении регрессии  

 

Таблица 1                       Матрица планирования эксперимента

в кодированном виде и результаты её реализации

 

№ опыта

Факторы

Функции отклика

Толщина первоначальной стружки, һ, мм

Твердость грунта,С

Сила предварительного сжатия пружины, Fсж ,  кг

Скорость движения рабочего оборудования

V, м/с

Горизонтальная состовляющая силы копания, Р01, кг

Вертикальная состовляющая силы копания, Р02, кг

Масса призмы волочении,

m,  кг

Угол резания,

α,градус

Х1

Х2

Х3

Х4

-

-

-

 

1

8

2

1

0,09

1,9

0

1,12

700

2

16

2

1

0,09

2,0

0

1,12

700

3

8

4

1

0,09

2,2

-0,37

1,25

800

4

16

4

1

0,09

2,3

-0,43

1,26

810

5

8

2

2

0,09

2,25

0,18

1,1

650

6

16

2

2

0,09

2,1

0,16

1,1

650

7

8

4

2

0,09

2,15

-0,17

1,2

750

8

16

4

2

0,09

2,2

-0,17

1,2

750

9

8

2

1

0,15

2,3

-0,07

1,15

720

10

16

2

1

0,15

2,1

-0,06

1,15

720

11

8

4

1

0,15

2,7

-0,46

1,26

800

12

16

4

1

0,15

2,8

-0,47

1,27

800

13

8

2

2

0,15

2,0

0,02

1,1

690

14

16

2

2

0,15

2,1

0,02

1,1

690

15

8

4

2

0,15

2,5

-0,2

1,2

750

16

16

4

2

0,15

2,7

-0,21

1,2

750

17

4

3

1,5

0,12

2,4

-0,07

1,16

720

18

20

3

1,5

0,12

2,95

-0,5

1,16

800

19

12

1

1,5

0,12

1,5

0,18

1,0

820

20

12

5

1,5

0,12

2,9

-0,61

1,3

800

21

12

3

0,5

0,12

2,5

-0,42

1,27

650

22

12

3

2,5

0,12

2,5

0,2

1,1

710

23

12

3

1,5

0,06

2,2

-0,02

1,13

730

24

12

3

1,5

0,18

2,0

-0,1

1,17

720

25

12

3

1,5

0,12

2,45

-0,07

1,15

720

26

12

3

1,5

0,12

2,4

-0,07

1,14

720

27

12

3

1,5

0,12

2,45

-0,07

1,16

720

28

12

3

1,5

0,12

2,5

-0,07

1,15

720

29

12

3

1,5

0,12

2,55

-0,076

1,14

720

30

12

3

1,5

0,12

2,5

-0,07

1,15

720

31

12

3

1,5

0,12

2,4

-0,072

1,16

720

 

            В результате анализа экспериментальных данных получены следующие графики:

 

 

 

Как показывает график зависимостей, с увеличением прочности и толщины снимаемой

стружки сила сопротивления растет

Уравнения регрессии полученные экспериментальным путьем:

Рг=8+0,4Х1 -1,5Х2-2,4Х3-3,1Х4+0,12Х12 -0,5Х33-0,2Х1Х2+10,5Х3Х4

                    mпр= 7,1-0,5Х1+0,6Х2+0,1Х3-0,3Х2Х3

 

Выводы:С увеличением твердости грунта и упругости пружины до 1,5 кг обьем призмы волочения растет, при дальнейшем увеличений упругости звена до 2,5 кг обьем призмы уменьшается с увеличением твердости грунта. Анализируя график, можно предположить, что для бульдозеров класса 3т с самоизменяемым отвалом оптимальным условием являються: Fcж=1,5кг, С=2 при һ=12 мм