Методика проведения экспериментальных исследований для оценки качественных и количественных показателей формирования призмы волочения

Введение. На основании проведенного натурного эксперимента была дана оценка процесса формирования призмы волочения перед отвальной поверхностью и выявлены качественные показатели, подтверждающие теоретические исследования данного процесса.

Материалы и методы. При проведении экспериментальных исследований использовались основные положения теории планирования эксперимента, базирующиеся на методах математической статистики. В соответствии с теоретическими исследованиями процесс формирования призмы волочения перед рабочими органами землеройных машин сопровождается не только изменением скорости перемещения грунта по поверхности, происходящими в результате действия адгезионных сил и сил трения, но и возникающего в процессе перемещения грунта по криволинейной поверхности отвала ускорения Кориолиса, которое является, на наш взгляд, основной причиной неравномерного распределения грунта перед отвальной поверхностью.

Результаты. Предлагаемая методика проведения и обработки результатов эксперимента позволила выявить, что параметрами, характеризующими силу налипания грунта на поверхности рабочего органа отвального типа являются: объемная масса грунта; скорость перемещения грунта в i-й точке поверхности рабочего органа; время перемещения грунта по отвальной поверхности; коэффициент трения грунта по поверхности рабочего органа; время взаимодействия грунта с поверхностью рабочего органа. Методика обработки результатов эксперимента позволила выявить качественно и оценить количественно процесс формирования призмы волочения при перемещении грунта по поверхности рабочего органа в двухмерном пространстве, определить изменение скоростей перемещения грунта в произвольной точке поверхности и провести верификацию рабочей гипотезы и теоретических исследований о характере изменения скоростей перемещения грунта перед отвальной поверхностью.

Обсуждение и заключение. Установлено, что для снижения липкости необходима оптимизация параметров рабочего органа, глубины копания и времени взаимодействия грунта с поверхностью рабочего органа.

1. Belousov S.V., Saprykin E.A., Karmazin I.S. Explanation of the angle of sharpening of a plough cutting working body. E3S Web of Conferences. Sevastopol: EDP Sciences. 2019. P. 00025. DOI 10.1051/e3sconf/201912600025.

2. Zenkov S.A. Application of thermal effect as a means to combat ground-and-machine part adhesion. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. Krasnoyarsk: Institute of Physics and IOP Publishing Limited. 2020. P. 32060. DOI 10.1088/1757899X/862/3/032060.

3. Ren L., Cong Q., Tong G., Chen B. Reducing adhesion of soil against loading shovel using bionic electro-osmosis method. Journal of Terramechanics. 2001; 38: 211–219.

4. Yang X., Xia R., Zhou H., Guo L., Zhang L. Bionic surface design of cemented carbide drill bit. Science China Technological Sciences. 2016; 59: 175–182.

5. Tagar A.A., Ji C., Ding Q. fan etc. Soil failure patterns and draft as influenced by consistency limits: An evaluation of the remolded soil cutting. 2014; 137: 58–66.

6. Ничке В.В., Тулузов А.Г. Формирование призмы волочения и определение рациональных отношений высоты и ширины отвала // ХНАД, Харьков. Режим доступа https://cyberleninka.ru/article/n/formirovanie-prizmy-volocheniya-i-opredelenieratsionalnyh-otnosheniy-vysoty-i-shiriny-otvala (дата обращения: 07.04.2024)

7. Берестов Е.И., Лесковец И.В. Методика расчета геометрических параметров призмы волочения на отвале бульдозера // Вестник Белорусско-Российского университета. 2009. № 2(23). С. 6–12. Режим доступа: https://e.biblio.bru.by/bitstream/handle/1212121212/1449/57253243 (дата обращения: 07.04.2024)

8. Шемякин С.А., Гамоля Ю.А., Шишкин Е.А. Сопротивление копанию несвязных грунтов отвалом бульдозера // Ученые заметки ТОГУ, Хабаровск. 2016. Том 7, № 1. С. 217–219.

9. Берестов Е.И., Лесковец И.В. Влияние свойств грунта на усилия сопротивления копанию рабочим оборудованием бульдозера // Вестник Полоцкого государственного университета. Серия В. Машиностроение и машиноведение. 2011. № 3. С. 45–52.

10. Сурашов Н.Т., Асматулаев Р.Б., Толымбек Д.Н. Определение оптимальных конструктивных параметров отвала бульдозера // Вестник СибАДИ. 2022;19(4): 500–513. https://doi.org/10/26518/2071-7296-2022-19-4-500-513/

11. Мячникова Н.Н. Бульдозерный отвал типа «Сигма» // Молодой ученый. 2017. № 3(137). С. 129–132. Режим доступа: https://moluch.ru/archive/137/38571/ (дата обращения: 18.02.2024).

12. Беляев В.В. Математическая модель поверхности грунта, обрабатываемой автогрейдером // Строительные и дорожные машины. 2006. № 8. С. 33–39.

13. Шукуров Н.Р., Мухамадиев Г.М., Абиджанов З.Х. Основные направления интенсификации рабочих процессов землеройно-транспортных машин // Молодой ученый. 2020. № 12(302). С. 61–65. Режим доступа: https://moluch.ru/archive/302/68279/ (дата обращения: 17.04.2024).

14. Сладкова Л.А., Григорьев П.А. Модель формирования призмы волочения при разработке грунта рабочими органами отвального типа // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2024. № 1. С. 576–581. DOI 10.24412/2071-6168-2024-1-576-577.

15. Шукуров Н.Р., Мухамадиев Г.М., Абиджанов З.Х. Основные направления интенсификации рабочих процессов землеройно-транспортных машин // Молодой ученый. 2020. № 12(302). С. 61–65. Режим доступа: https://moluch.ru/archive/302/68279/ (дата обращения: 17.04.2024).