b) Độ cứng của vật thể va vấp
3.2. Phõn tớch lực tỏc động lờn gầu xỳc
Sự tỏc dụng tương hỗ giữa gầu và đất khi mỏy làm việc là một quỏ trỡnh phức tạp. Chữ đào đất đối với mỏy xỳc cú thể hiểu theo hai khớa cạnh khỏ khỏc nhau:
1. Đào đất thuần tuý, tức đất bị bong ra dưới tỏc dụng của gầu xỳc giống như ta dựng chiếc cuốc, thuổng, mai; nhưng để đo đạc lực cản thống nhất thường người ta đào bằng lưỡi đào mẫu (Hỡnh 1.8 a và b).
2. Đào đất và tớch lại khi đất bị bong ra dưới tỏc dụng của gầu xỳc.
Trong hàng loạt trường hợp, năng lượng cần thiết cho quỏ trỡnh đào đất và tớch lại trong gầu xỳc lớn hơn hẳn so với quỏ trỡnh đào đất thuần tuý trong cựng điều kiờn về chất đất, dạng hỡnh học lưỡi đào và kớch thước “vỏ bào”.
Hỡnh 1.14. Dạng hỡnh học lưỡi đào(a) và lực cản đào (b) Trờn hỡnh 1.14 ta thấy: b, c - Kớch thước vỏ bào - Gúc trước - Gúc sau - Gúc lưỡi nhọn = + - Gúc đào
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
P0 - Lực cản đào tổng hợp
P01, P02 Lực cản đào tiếp tuyến và thẳng gúc với quỹ đạo đào (theo lý thuyết N.G.Dombrụvski).
Quan sỏt quỏ trỡnh đào đất thuần tuý cú thể thấy như sau: Trước tiờn đất trước lưỡi đào bị đồn lại, khi lực đào lớn bằng sức chống đối cắt tối đa thỡ đất bị bong ra thành vỏ bào.
Đào đất cú thể gặp ba trường hợp (Hỡnh 1.15), trường hợp đầu (hỡnh 1.15a) gặp khi xuất phỏt đào (xuất hiện cả lực cản đào hai bờn hụng); trường hợp sau (hỡnh 1.15b) gặp thường xuyờn, phổ biến; đú là đào lấn dần dần (chỉ xuất hiện lực cản đào một bờn hụng); trường hợp cuối (hỡnh1.15c) rất ớt gặp, đú là đào hớt, chỉ cú lực cản đào thẳng, trước lưỡi đào, khụng gặp lực cản hai bờn hụng.
Hỡnh 1.15. Cỏc trường hợp đào đất bằng gầu xỳc mỏy xỳc
Mụi trường đất là một mụi trường rất phức tạp, gầu xỳc đào đất và phương phỏp đào cũng rất khỏc nhau, điều này đó ảnh hưởng lớn đến sự xỏc định lực cản đào. Nhiều người đó bỏ cụng nghiện cứu vấn đề này; như
E-Dinglinger; Klein; Nerlo – Nerli; N.G. Dombrụvski; M.J. Galperin; Ju.A. Vetrv…
Xột về quan điểm thực tiễn chỉ cú cụng thức của N.G. Dombrrụvski xem như phổ biến hơn cả. Dombrụvski đề nghị tớnh lực cản đào thuần tuý P0 là tổng hai thành phần P01 và P02 (xem hỡnh 1.14). [6]
+ Lực cản đào tiếp tuyến P01 là lực cản cú phương tiếp tuyến với quỹ đạo đào, nú nằm trong mặt phẳng cắt.[2]
+ Lực cản đào phỏp tuyến P02, cú phương vuụng gúc với quỹ đạo đào, tức là P02 P01. Cú tỏc dụng chống lại sự ấn sõu của lưỡi cắt vào nền. Lực P02 cú giỏ trị
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
thay đổi tựy theo hỡnh dạng và vị trớ của lưỡi cắt. Muốn cho lưỡi cắt khụng bị đẩy ra khỏi nền cắt, ta phải cõn bằng được lực P02.[2]
Trị số P01 cú thể tớnh theo:
P01 = K2bc [6] K2 - Hệ số cản đào thuần tuý (Bảng 1)
b, c - Kớch thước vỏ bào (chiều rộng và chiều dày của phoi đất)
P02 tớnh từ P01; nú phụ thuộc vào loại mỏy, cấu tạo bộ cụng tỏc, tỡnh trạng sắc, cựn lưỡi đào, quỹ đạo đào…Cụ thể tớnh như sau:
P02 = P01 [6]
Trong đú: là hệ số phụ thuộc vào chế độ đào, phụ thuộc vào gúc đào và
phụ thuộc vào sự mài mũn của lưỡi cắt, thường chọn = 0,1 0,45 Giới hạn đối với lưỡi đào cựn, vỏ bào mỏng.
Dombrụvski cho trường hợp đào và tớch đất lại, lực cản đào cũng tớnh tương tự như trờn, nghĩa là:
P01 = K1bc [6] Ở đõy K1 - hệ số cản đào và tớch đất lại (bảng 1)
Bảng 1: Hệ số cản đào thuần tuý, cản đào và tớch đất trong gầu xỳc [6]
Loại
đất Tờn đất và mụi trường đào
Hệ số cản đào tớnh theo KN/m2
Đào và tớch đất K1 Đào thuần tuý K2 I Cỏt, ỏ cỏt, ỏ sột nhẹ và trung
bỡnh ẩm và rời 16 - 80 10 - 30
II Á sột, sỏi nhỏ và trung bỡnh, sột
mềm (ẩm nhẹ và rời) 70 - 160 27 – 60
III Á sột chắc, sột trung bỡnh, ẩm
nhiều hoặc rời, than đỏ mềm 120 – 250 55 – 130
IV
Á sột nặng pha sỏi hoặc lẫn đỏ nhỏ, sột ẩm nhiều và rất ẩm, than đỏ cứng vừa
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn V Sột rất khụ, hoàng thổ cứng chắc, thạch cao và đỏ ghớp mềm, mộc ghen mềm 330 – 450 230 - 320 VI Sản phẩm nổ mỡn, quặng cỏc loại nhỏ mịn 220 - 250
Đối với mỏy xỳc, việc xỏc định lực cản đào chung (đào và tớch) chỉ tiến hành một bước trực tiếp nhờ hệ số K1 trong bảng 1 đó được nghiờn cứu:
Lực cản cắm gầu vào đống vật liệu phụ thuộc vào tớnh chất cơ lý của vật liệu, phụ thuộc vào chiều rộng của gầu và chiều sõu đưa lưỡi cắt vào vật liệu.
Ngoài ra Ju.A.Vetrovo cú cụng thức tớnh lực cản đào thuần tuý theo hướng tiếp tuyến với quỹ đạo đào cú kớ hiệu là Pđ (Đối với Dombrụvski là P01) [6]
Pđ = m1bc + 2m2c2 + 2m3c + pb
Ở đõy: b, c - thụng số vỏ bào
- Hệ số ảnh hưởng của gúc đào
m1 - Hệ số cản đào trực diện khi , = 45
m2 - Hệ số cản hụng xỏc định sự phỏ vỡ đất ở đú m3 - Hệ số cản đất ở hụng
p - Lực cản phỏt sinh khi lưỡi đào cựn trờn một đơn vị chiều dài lưỡi cắt đào (tức chiều rộng b ở vỏ bào)
Nhỡn vào cụng thức ta thấy rừ nú gồm bốn phần cú ý nghĩa như sau (vế phải cụng thức trờn)
Phần 1 chỉ lực cản cắt thuần tuý trực diện cú sột tới ảnh hưởng của gúc đào. Phần 2 chỉ lực cản do đất bị phỏ vỡ ở hai bờn hụng
Phần 3 chỉ sự cản cắt thuần tuý ở hai bờn hụng Phần 4 chỉ lực cản phụ do do lưỡi đào cựn
Khi đào lấn và đào hớt, thành phần thứ hai và ba vế phải cụng thức trờn hoặc bị mất hệ số nhõn 2 hoặc biến mất hoàn toàn.
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
Lực cản đào tỏc dụng vào chớnh giữa thành trước của gầu và cú phương vuụng gúc với thành trước của gầu.
Phản lực đặt chớnh giữa thành sau và cú phương vuụng gúc với thành sau
của gầu.
Phản lực được phõn bố đều cho 2 khớp liờn kết thành sau của gầu.
* Mỏy làm việc bỡnh thƣờng ở cuối giai đoạn đào đất.
Điều kiện tớnh toỏn:
Cần mỏy vuụng gúc với phương di chuyển của mỏy. Mỏy làm việc trờn mặt phẳng ngang.
Tay gầu vươn xa nhất, gầu cắt đất với phoi dày lớn nhất, chịu lực cản đào
tiếp tuyến.
Gầu đó tớch đầy đất chiều dày phoi đất lớn nhất
* Mỏy đang đào đất, răng gầu gặp chƣớng ngại vật
Xột trường hợp này cần mỏy nghiờng gúc. Khi răng gầu gặp chướng ngại vật, chịu lực cản đào lớn nhất
Trong cụng thức trờn thành phần lực cản chủ yếu là lực cản của lưỡi gầu cũn thành phần lực cản hai bờn hụng của gầu là thành phần lực cản khụng lớn chỉ bằng 15 – 20% lực cản của lưỡi gầu.
* Kết luận:
Vậy ta thấy rằng vựng chịu lực tỏc dụng lớn nhất là lưỡi gầu vỡ vậy đõy chớnh là nơi sẽ nhanh mũn nhất trong quỏ trỡnh làm việc của gầu xỳc.
Khi thiết kế chế tạo cần lưu tõm đến biện phỏp làm tăng độ cứng, tăng khả năng chống mũn bề mặt cho những vựng làm việc xung yếu trờn.
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
Chƣơng 2. NGHIấN CỨU CƠ CHẾ PHÁ HỎNG VÀ ĐỀ XUẤT PHƢƠNG ÁN CHẾ TẠO PHỤC HỒI
Trong quỏ trỡnh sử dụng cỏc chi tiết mỏy bị hao mũn, độ hao mũn phụ thuộc vào cỏc điều kiện như: Chất lượng chế tạo, kỹ thuật chăm súc và điều kiện sử dụng.
Việc chăm súc bảo dưỡng và sử dụng khụng đỳng là nguyờn nhõn quan trọng làm cho độ hao mũn tăng nhanh. Khi làm việc cỏc chi tiết chuyển động tương đối trờn nhau, sinh ra ma sỏt giữa cỏc bề mặt làm việc, làm mài mũn cỏc chi tiết. Trong điều kiện bỡnh thường thỡ quy luật hao mũn diễn ra tỉ lệ thuận với thời gian sử dụng và khối lượng cụng việc hoàn thành.
Quy luật hao mũn theo 3 giai đoạn sau: [3]