стенд для исследования работы бесковшевых траншеекопателей

264
Материалы 56-й научно-технической конференции
УДК 621.879.4:624.139
П.В. АНПИЛОГОВ, ассистент,
А.Д. КУХАРЕНКО, аспирант
СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОТЫ
БЕСКОВШЕВЫХ ТРАНШЕЕКОПАТЕЛЕЙ
Стенд предназначен для исследований бесковшевых траншеекопателей:
определения работоспособности и действующих нагрузок на рабочий орган,
возникающих при работе траншеекопателя при прорезании траншей разной
ширины в различных грунтовых условиях.
Стенд состоит из горизонтально-фрезерного станка 1 (рис. 1), на стол 2
которого установлен тензометрический силомер для измерения и фиксирования горизонтальных сил. Силомер состоит из 2 плит, соединённых между собой балкой равного сопротивления, на которой наклеены тензорезисторы.
Верхняя плита установлена на шариковых направляющих и может смещаться
относительно нижней (основания).
Рис. 1. Общий вид стенда
Рабочее оборудование траншеекопателя монтируется на его шпинделе 3
станка и дополнительном кронштейне.
Механический факультет
265
Модель траншеекопателя включает в себя следующие основные элементы: раму рабочего органа 4, раму центрального рабочего органа 5, рамы
боковых рабочих органов 6, тяги 7, пять комплектов валов, набор шестерен,
шпонки, подшипники, цепи, кронштейны резцедержателей, пять комплектов
резцедержателей, резцы и т. д.
Рама рабочего органа 4, состоящая из двух пластин прикреплена
к кронштейну 8, установленному шарнирно на выходном валу 3 станка 1 на
подшипниках качения.
На раме 4 шарнирно закреплен рабочий орган, состоящий из двух параллельных цепных многорезцовых исполнительных органов 6 и центрального исполнительного органа 5.
Центральный исполнительный орган 5, выполнен в виде пластинчатого
режуще-транспортирующего устройства с огибающей его бесконечной цепью,
нижняя ведомая звездочка 9 которого при рабочем ходе машины находится
впереди его верхней ведущей звездочки 10. На цепи шарнирно установлены
кронштейны, к которым посредством болтового соединения прикреплены
резцедержатели. Резцы 11 установлены на резцедержателях в соответствии со
схемой расстановки.
По обе стороны от центрального исполнительного органа 5 содержатся
два цепных многорезцовых исполнительных органа 6 в виде бесконечных цепей, установленных на направляющих рамах, ведомые звездочки 12 которых
вместе с ведомой звездочкой 9 центрального исполнительного органа 5 расположены на одном валу. На цепях шарнирно закреплены резцедержатели, на
которых в соответствии со схемой расстановки установлены резцы 13.
Верхней опорой центрального рабочего органа 5 является система тяг 7,
соединённая с одной стороны жёстко с кронштейном 8, установленным на
выходном валу 3 станка, а с другой стороны шарнирно с верхним валом 14
центрального рабочего органа 5.
Такая схема крепления позволяет изменять углы наклона центрального
и боковых рабочих органов.
Так как весь рабочий орган установлен шарнирно и может вращаться
относительно оси выходного вала 3 станка, то необходима вторая опора, которая реализована в виде консольной балки 15, установленной на раме 4 рабочего органа и находящейся своей консолью в неподвижном кронштейне 16,
закрепленном на станине фрезерного станка 1. На консольной балке 15 наклеены тензорезисторы, с помощью которых при деформации балки регистрируется вертикальная составляющая сил резания.
Окружные (тангенциальные) силы определяются через крутящий момент на приводной звездочке 17.
Привод исполнительных органов осуществляется следующим образом.
На выходном валу 3 станка установлена ведущая звездочка 17, от которой через цепь 18 крутящий момент передается на вал 19, установленный на раме
рабочего органа 4. На этом валу 19 установлены две шестерни 20 привода
цепных многорезцовых исполнительных органов 6, а так же шестерня 21, от
которой через цепь 22 крутящий момент передаётся на ведущий вал 14 привода центрального рабочего органа, а далее через шестерню, установленную на
266
Материалы 56-й научно-технической конференции
этом же валу, крутящий момент передаётся на цепь центрального рабочего
органа 5.
Станок 1 имеет несколько скоростей вращения выходного вала 3 (скоростей резания) и несколько скоростей передвижения (подачи) стола 2.
Кроме того, пять комплектов валов, резцедержателей и резцов, позволяют собрать траншеекопатели для нарезания траншей разной ширины от
В2 = 1,5·В1 (с шириной траншеи170 мм), до В2 = 3,5·В1 (с шириной траншеи
302 мм) и производить исследования при резании траншей разной ширины
при различных углах наклона исполнительных органов.
Исследования проводятся по специально разработанной методике, следующим образом:
Собирается траншеекопатель необходимой ширины. На стол 2 станка
устанавливается форма с образцом грунта 23 определённых размеров. Устанавливаются необходимые углы наклона исполнительных органов (угол β1
и β2). Устанавливаются необходимые скорости резания и подачи стола 2. Станок пускается, и образец грунта 23 начинает передвигаться к рабочему органу
со скоростью VП (рис. 1).
При нарезке траншеи, два цепных многорезцовых исполнительных органа 6 прорезают узкие щели, а центральный исполнительный орган 5 снизу
подрезает образовавшуюся призму грунта 24. Подрезанный центральным исполнительным органом 5 грунт, транспортируется им же вверх (на реальной
машине грунт должен попадать на транспортер и далее выноситься на обочину, либо в транспортное средство).
Установленные на рабочем органе измерительные датчики в процессе
резания грунта фиксируют действующие нагрузки и передают данные на компьютер.
Анализ экспериментальных исследований позволяет выбрать наиболее
эффективную настройку исполнительного органа траншеекопателя, обеспечивающую наименьшую энергоемкость разработки грунта и большую производительность.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Пат. 80467 Российская Федерация, МПК (2006) Е 02 F5/06. Траншеекопатель /
Ф.Ф. Кириллов, П.В. Анпилогов, А.Д. Кухаренко; заявители и патентообладатели:
ГОУВПО «ТГАСУ», ООО «Тепромес». – опубл. 10.02.2009, Бюл. № 4.