Математичні моделі процесу розвантаження ґрунту з ковша скрепера

Abstract

UK: Постановка проблеми. Сучасне машинобудування направлене на створення енергоефективних машин для виконання різних робіт. Основні напрямки розвитку це: зниження енергозатрат на розроблення ґрунту; збільшення продуктивності; підвищення довговічності та надійності; розширення технологічних можливостей тощо. Традиційні способи розрахунку сил, які діють під час розвантаження ковша скрепера, не дають можливості описати процес повністю, а лише дозволяють розрахувати максимальне зусилля, потрібне для розвантаження. Тому зусилля, які виникають у процесі розвантаження, невідомі. Аналіз публікацій. Аналізуючи конструкційні особливості вдосконалення ковша скрепера, слід відзначити тенденцію, спрямовану на підвищення ефективності заповнення ковша. При цьому не розглядається проблема розвантаження ґрунту з ковша скрепера, яка також вимагає додаткових енерговитрат. Підвищення ефективності процесу розвантаження може бути досягнуте за рахунок удосконалення форми елементів ковша, конструкції. Мета статті. Створення нового теоретичного способу розрахунку, який враховує кількість залишкового ґрунту у ковші протягом усього періоду розвантаження. Завдання. Розробити математичну модель процесу розвантаження ковша скрепера. Провести теоретичний аналіз процесу розвантаження ковша скрепера з метою аналітичного визначення діючого опору. Розробити алгоритм для розрахунку визначення опору розвантаження. Висновки. Для розглянутого ковша скрепера розроблено математичні моделі процесу розвантаження, які враховують силу тертя ґрунту по днищу ковша; силу тертя ґрунту по бічних стінках ковша; силу опору коченню роликів підвісу задньої стінки; силу інерції поступального руху маси ґрунту і задньої стінки під час увімкнення механізму розвантаження ґрунту з ковша скрепера; довжину днища; висоту ковша; щільність набраного ґрунту; кут природного осипання ґрунту і дозволяють розраховувати залежність зміни маси ґрунту від положення задньої стінки відносно довжини днища скрепера, а також зусилля, необхідні для його розвантаження. Теоретичний розрахунок дозволяє визначати: опір розвантаження для ковша скрепера з напівкруглим днищем; зміну маси ґрунту у ковші від положення задньої стінки відносно довжини днища скрепера для щільності ґрунту 1 600–1 800 кг/м3. 3. Розроблений алгоритм для розглянутого ковша скрепера дозволяє розрахувати силу опору розвантаження

RU: Постановка проблемы. Современное машиностроение направлено на создание энергоэффективных машин для выполнения различных работ. Основными направлениями развития являются: снижение энергозатрат на разработку грунта; увеличение производительности; повышение долговечности и надежности; расширение технологических возможностей и др. Традиционные способы расчета сил, действующих при разгрузке ковша скрепера, не дают возможности описать процесс полностью, а лишь позволяют рассчитать максимальное усилие, которое требуется при разгрузке. Поэтому усилия, которые возникают в процессе разгрузки, неизвестны. Анализ публикаций. Анализируя конструкционные особенности совершенствования ковша скрепера, следует отметить тенденцию, направленную на повышение эффективности заполнения ковша. При этом не рассматривается проблема по разгрузке грунта из ковша скрепера, которая также требует дополнительных энергозатрат. Повышение эффективности процесса разгрузки может быть достигнуто за счет совершенствования формы элементов ковша, конструкции. Цель статьи. Создание нового теоретического способа расчета, учитывающего количество остаточного грунта в ковше в течение всего периода разгрузки. Задачи. Разработать математическую модель процесса разгрузки ковша скрепера. Провести теоретический анализ процесса разгрузки ковша скрепера с целью аналитического определения действующего сопротивления. Разработать алгоритм для расчета определения сопротивления разгрузки. Выводы. 1. Для рассматриваемого ковша скрепера разработаны математические модели процесса разгрузки, которые учитывают силу трения грунта по днищу ковша; силу трения грунта по боковым стенкам ковша; силу сопротивления качению роликов подвеса задней стенки; силу инерции поступательного движения массы грунта и задней стенки при включении механизма разгрузки грунта из ковша скрепера; длину днища; высоту ковша; плотность набранного грунта; угол естественного осыпания грунта и позволяют рассчитывать зависимость изменения массы грунта от положения задней стенки относительно длины днища скрепера, а также усилия, которые необходимы для его разгрузки. 2. Теоретический расчет позволяет определять: сопротивление разгрузки для ковша скрепера с полукруглым днищем; изменение массы грунта в ковше от положения задней стенки относительно длины днища скрепера для плотности грунта 1 600-1 800 кг/м3. 3. Разработанный алгоритм для рассматриваемого ковша скрепера позволяет рассчитать силу сопротивления разгрузки

EN: Problem statement. Modern engineering aimed at creation energy efficient machines to perform vari- ous operations. The main areas of development are: reduction of energy consumption for extraction of soil; increase productivity; increase durability and reliability; expanding technological capabilities and so on. Traditional methods of calculating the forces acting at unloading scraper bucket, make it impossible to fully describe the process, but only allows to calculate the maximum effort requiring in unloading. Therefore, the efforts occurring during process of un- loading are unknown. Analysis publications. Analyzing the constructional features of improving of scraper bucket should be noted a tendency aimed at increasing the efficiency of filling the bucket. It is not the problem of unloading soil with a scraper bucket, requiring additional energy also. Increasing the efficiency of the process of unloading can be achieved by improving the shape elements bucket construction. The purpose of the article. To create a new theoretical method of calculation taking into consideration the amount of residual soil in buckets throughout the period of unload- ing. Problems. To develop a mathematical model of unloading scraper. To conduct a theoretical analysis of the process of scraper for the purpose of determining the current analytical support. Develop an algorithm for calculating the defini- tion of resistance discharge. Conclusions: 1. For concerned scraper bucket the mathematical model of the process of unloading are developed, taking into consideration friction force of the soil in the bottoms of the bucket; friction force of soil on the side walls of the bucket; rolling resistance force of the rollers suspension trailing wall; inertia translational motion of the mass of the soil and the trailing wall in turning the unloading mechanism of soil scraper bucket; the length of the bottom; the height of the bucket; dialed density of the soil; angle of crumbling soil and allow us to calculate the mass dependence of the soil on the position relative to the length of the trailing wall of the bottom scraper and the ef- forts requiring for its unloading 2. Theoretical calculation allows to determine: the resistance of unloading of scraper bucket with a semicircular head; change in the mass of soil in buckets on the position relative to the length of the trail- ing wall of the bottom scraper for soil density 1600-1800 kg/m3; 3. Developed algorithm for studied scraper bucket allows you to calculate the resistance of the unloading