推土機(jī)鏟刀與土壤相互作用理論(編輯修改稿)
2025-07-17 06:35 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 礎(chǔ)上，認(rèn)為土壤切削過程分為地表鏟刀前集土移動和地面下刀刃切削土壤兩個過程，建立了鏟刀與土壤相互作用數(shù)學(xué)模型，給出了鏟刀水平阻力和垂直鉛垂阻力表達(dá)式；詳細(xì)地研究了與前進(jìn)方向成直角的直立推土板與土壤之間的相互作用， 。該方法是將所需要的土壤－機(jī)器相互作用分解為少數(shù)不能忽略不計的基本性能(或行為)，識辨各性能所包含的特性，用基本物理力學(xué)法則描述這些特性，從而建立一套包括基本參數(shù)，并能得出所有輸入變量相互作用的結(jié)果的定量化性能方程式，并經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。真正成立的理論解的優(yōu)點(diǎn)是適用于大范圍的環(huán)境變化，精度較高，但往往復(fù)雜而費(fèi)時費(fèi)力。隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)值解析方法以及其他高科技方法很大的提高了理論分析法在地面機(jī)器系統(tǒng)研究中的應(yīng)用。模型試驗(yàn)就是把自然物理現(xiàn)象中一切與車輛工作過程有關(guān)的的因素按一定的比例縮小，并將該現(xiàn)象搬到試驗(yàn)室的土壤中來觀察和試驗(yàn)，然后再把觀察和實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)果用一定的比例放大，從而得到發(fā)生于原形中的物理現(xiàn)象。模型試驗(yàn)要求模型系統(tǒng)所有的參數(shù)相對于原形系統(tǒng)有各自對應(yīng)的比例，這就要求不僅在幾何方面，而且在動力學(xué)方面達(dá)到相似。模型試驗(yàn)法可以很好的控制所有的試驗(yàn)參數(shù)， 推土機(jī)鏟刀與土壤相互作用研究規(guī)劃 對推土機(jī)鏟刀與土壤相互作用研究進(jìn)行規(guī)劃，是構(gòu)建一個科學(xué)和高效的鏟刀與土壤相互作用試驗(yàn)系統(tǒng)的第一步也是關(guān)鍵的一步，這將作為構(gòu)建該試驗(yàn)系統(tǒng)的依據(jù)和指導(dǎo)思想。鏟刀與土壤相互作用研究內(nèi)容極為豐富，本章將從幾個主要方面進(jìn)行研究規(guī)劃。 推土機(jī)鏟刀切削阻力研究 推土機(jī)鏟刀切削阻力的研究主要是為了探求鏟刀與土壤相互作用的原理與規(guī)律，研究影響切削阻力的各種影響因素，以利于合理設(shè)計和使用鏟刀工作部件。 目前研究現(xiàn)狀 鏟刀型工作部件是常見的土方機(jī)械工作部件，其與土壤相互作用過程十分復(fù)雜，它引起土壤的各類形式的變形和各種摩擦力。 鏟刀與土壤相互作用過程和下列因素有關(guān)：鏟刀工作部件的結(jié)構(gòu)和幾何參數(shù)，如形狀、尺寸，切削刃的形狀及其尖劈角；機(jī)器的運(yùn)動學(xué)特點(diǎn)，如運(yùn)行軌跡、切削角的變化等；土屑的參數(shù)，如寬度、厚度及其比值，斷面面積；鏟刀與土作用的方式（基土的自由面數(shù)）；土的物理機(jī)械性質(zhì)，如壓縮、剪切、斷裂阻力，內(nèi)外摩擦角，密實(shí)度、濕度等。 在鏟刀與土壤相互作用過程中，土壤一般產(chǎn)生壓縮、剪切和很少的拉伸變形，并且伴隨土的斷裂，土與工作面的摩擦，鏟刀與地面的摩擦以及土本身之間的摩擦。 工作部件與土壤相互作用時，土體的變形情況可用單元工作元件和切削斷面壓入和切削土的情況來簡化描述。單元工作元件指的是平面壓模、楔、圓錐體等單元件。把這類單元壓入土體時，主要產(chǎn)生土的壓縮變形。在彈塑性、脆性或松散的土中，還產(chǎn)生沿土體滑移面的剪切變形。在壓模側(cè)面與土之間產(chǎn)生摩擦力，由于在壓模底部下面土中壓實(shí)區(qū)的運(yùn)動，造成土間的摩擦。當(dāng)把平面壓模、楔和錐體壓入土體時，還將產(chǎn)生土體的拉斷變形。切削斷面指的是用切削刃片制成截面形狀不同的切削元件。當(dāng)用切削斷面水平切削土?xí)r，切削元件的前刃口使土產(chǎn)生壓縮、剪切、拉伸等變形，對于粘性土還產(chǎn)生拉斷變形。此外，切削時還產(chǎn)生土壤與切削元件前刃口、土壤與切削斷面內(nèi)表面之間的摩擦。鏟刀形工作部件作業(yè)時，土沿工作表面的滑移阻力和土堆沿地面的移動阻力在總工作阻力中占有很大比重，仔細(xì)研究這一情況，對于確定工作部件的合理參數(shù)和工況有重要意義。推土機(jī)作業(yè)時，不僅要使土屑與基土分離，而且還要推移、堆集在切削刀具前方的拖曳土堆，并使切下的土屑穿過拖曳土堆而翻轉(zhuǎn) 到刀具的前方。推土機(jī)鏟刀是按土壤切削原理進(jìn)行工作的，切削阻力占整個工作阻力的很大部分。沿鏟刀運(yùn)行軌跡切線方向作用的合力稱為鏟挖力。推土機(jī)鏟挖力表達(dá)式為： 式中： —推土機(jī)鏟挖力； —切削力； —推移拖曳土堆的力； —用于克服土屑穿過拖曳土堆阻力的力； 然而，由于土的非均勻性質(zhì)，以及影響鏟挖力的因素十分復(fù)雜，目前通用的計算方法大多是建立在試驗(yàn)基礎(chǔ)上的一些經(jīng)驗(yàn)公式。例如，在計算推土機(jī)鏟刀切削力 時，常采用以下經(jīng)驗(yàn)公式： 式中：—平均單位鏟挖力，其值用試驗(yàn)方法確定，從Ⅰ到Ⅴ級土，對于鏟刀型工作部件 —土屑截面的平均面積。 平均單位鏟挖力取決于下列因素： 1. 土的物理—機(jī)械性能：土的壓縮比阻、拉斷比阻、彎曲比阻和剪切比阻，土的彈性模量、剪切模量，土與土、土與鋼的摩擦系數(shù)，土的密度。 2. 鏟刀和土屑的形狀與參數(shù)：土的受擠壓面積，鏟刀切削刃口磨損表面面積和長度，土屑的厚度和面積。 ：切削角，軌跡角。 可見，影響平均單位鏟挖力的因素十分復(fù)雜，因此有必要通過大量試驗(yàn)研究探求平均單位鏟挖力與眾多影響因素之間的內(nèi)在因果聯(lián)系。 土壤的振動切削研究 土壤振動切削可分兩類，一類是順著鏟刀推進(jìn)方向的振動切土，另一類是垂直于鏟刀推進(jìn)方向的振動切土。前者切削土壤的方向僅有一個，稱為一維切削；后者切削土壤的方向有兩個，即鏟刀推進(jìn)方向和與推進(jìn)相垂直的方向，稱為二維切削。二維切削較之一維切削具有切削效率高、動力消耗少等特點(diǎn)。 鏟刀不
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