6.3. Тяговые расчеты при работе скрепера

Наиболее энергоемкой является операция копания грунта. Работа скрепера с тягачом или в прицепе с трактором возможна при соблюдении условия, выражаемого уравнением движения

Р_к > W (6.1)

где P_k - сила тяги тягача или трактора; W - общее сопротивление грунта при работе скрепера.

Величина необходимого тягового усилия Р_к определяется по величине наибольшего сопротивления W при наборе грунта на заключительной стадии наполнения ковша скрепера.

W = W_m + W_p + W_H + W_П, (6.2)

где W_m - сопротивление перемещению груженного скрепера; W_p - сопротивление резанию грунта; W_H - сопротивление наполнению при подъеме и перемещении грунта внутри ковша; W_П - сопротивление перемещению призмы волочения.

Рис. 6.3. Расчетная схема определения тягового усилия.

Сопротивление перемещению груженого скрепера W_m определяется по формуле

W_m = (G_c + G_r ) ּ (f ± i ) (6.3)

где G_c - масса скрепера; G_r - масса грунта в ковше; f - коэффициент сопротивления качению в пределах 0.1 - 0.2 ; i - уклон поверхности пути.

Масса грунта в ковше скрепера может быть определена как

G_r = qּρ⁰ּ K_H / K_P (6.4)

где q - геометрическая емкость ковша скрепера; ρ⁰ - объемная масса грунта в естественном залегании; K_H - коэффициент наполнения ковша грунтом; K_P - коэффициент разрыхления грунта в ковше.

Сопротивление грунта резанию рекомендуется определять как

W_p = K ּ b ּ h (6.5)

где K - удельное сопротивление резанию; b - ширина ковша скрепера; h - толщина срезаемой стружки.

Сопротивление наполнению ковша складывается из сопротивления при подъеме грунта, поступающего в ковш W^’_H , что можно представить как массу столба грунта, поступающего в ковш, и сопротивления трению грунта в ковше W^”_H , т.е.

W_H = W^’_H + W^”_H (6.6)

Сопротивление от массы столба грунта, поднимающегося в ковш, равно

W^’_H = b h H ρ⁰ , (6.7)

где Н - высота наполнения ковша.

Сопротивление трению W^”_H грунта по грунту может быть найдено как

W^”_H = x b H² ρ⁰, где х = (6.8)

Здесь φ₂ есть угол внутреннего трения или структурная вязкость грунта. Величины х и φ₁ определяются с помощью справочника.

Сопротивление перемещению призмы волочения равно

W_П = y b H² ρ⁰ φ₂ , (6.9)

где y - коэффициент объема призмы волочения перед заслонкой и ножом ковши скрепера, обычно принимаемый в пределах 0,5 - 0,7.