Силы, действующие на рабочий орган машины

Рассмотрим действие сил при установившемся движении, при постоянной толщине стружки грунта (глубине рыхления) при следующих допущениях:

1) клин абсолютно острый;

2) трение задней грани клина о грунт отсутствует.

В этих условиях на плоский клин действует реакция грунта и собственный вес клина, рисунок 2.4.1

Rx = Np sin δ +μ1Nр cosδ;(18)

Rz =Np cos δ- μ1Np sin δ; (19)

Абсолютное значение равнодействующей нормальных сил определяется по формуле:

Np=RX=PK' , (20)

гдеμ1 – коэффициент трения грунта о рабочий орган, μ1 = 0,5…0,7;

RX = 57813,6 Н;

Np=49698,02 Н;

Rx = 49698,02*sin55+0,6*49698,02*cos55 = 57813,6 Н;

Rz = 49698,02*cos55-0,6*49698,02*sin55 = 4079,47 Н.

Направление Rz зависит от значения коэффициентаμ1 и угла резания δ.

Так при δ > 45 ° и при определенном значенииμ1 происходит выталкивание клина, т. е. Rz > 0.

Np - равнодействующая нормальных сил;μ1 Np - сила трения по рабочей грани; X, Z- оси проекции; Rx, Rz - реакции горизонтальной и вертикальной сил;R1,R2 - горизонтальная и вертикальная реакции грунта на площадку затупления; Рк - сопротивление копанию;δ - угол резания

Рисунок2.4.1 -Схема воздействия сил на рабочий орган

В реальных условиях режущий орган имеет износ, и поэтому на клин добавляются реакции грунта на площадку затупления R1 и R2. Рабочую длину автогрейдера принимаем 3,745м. Проекции износа режущей кромки показаны на рисунке2.4.2.

Z – вертикальная проекция износа, Z =(5…8) 10-3, м; X – горизонтальная проекция износа, X = 4Z, м

Рисунок2.4.2 - Схема износа режущей кромки

Значения R1 и R2можно определить по формулам:

R1=k’(Zb+μ1Xb);(21)

R2=k'Xb+K2b,(22)

где b - ширина резания, м;

k' - предельная несущая способность грунта, Н/м2;

К2 - реакция грунта на 1 м ширины резания, Н.

Для грунта с влажностью ω = 12% :

R1= 1,00*106*(0,006*3,745+0,6*0,024*3,745)=76398 Н;

R2 =1,00*106*0,024*3,745+9330*3,745 = 124820,85 Н.

С учетом реакцийR1,R2на затупленную площадку:

Rx = Npsinδ+ μ1Nр cosδ + R1; (23)

Rz = Np cos δ- μ1Np sin δ - R2;(24)

Rx =57813,6+76398 = 134211,6 Н;

Rz =4079,47 – 124820,85 = -120741,38 Н.

Следовательно, равнодействующая нормальных сил будет равна

Nр= ;(25)

Nр = = 49698,02 Н.