Механики XXI веку №15 2016

Механики XXI веку. № 15 2016 г.

358

УДК 624.132.3.002.5:621.879

Результаты многофакторного эксперимента по определению силы прилипания

грунта к машинам

Зеньков С.А.

, Балахонов Н.А., Дрюпин П.Ю., Минеев Д.А.

Братский государственный университет, ул. Макаренко 40, Братск, Россия

mf@brstu.ru

Ключевые слова:

сила прилипания, связный грунт, метод отрыва, землеройные машины, ад-

гезионный отрыв, когезионный отрыв

В статье была поставлена задача определения влияния факторов, обуславливающих адгезию грунтов

к рабочим поверхностям, на величину силы прилипания. С целью решения поставленных задач были использова-

ны методы многофакторного планирования экспериментальных исследований. Это дает возможность полу-

чить максимально полезную информацию об исследуемых процессах при минимальном количестве опытов.

Проведены экспериментальные исследования по определению силы прилипания грунта к металлическим по-

верхностям землеройных машин. Эксперименты проводились на специальном стенде отрывного типа. Опреде-

лены значимые факторы, влияющие на процесс прилипания грунта. Получены результаты, позволяющие опре-

делить характер отрыва: адгезионный или когезионный, а также регрессионную модель, определяющая коли-

чественный и качественный характер изменения функции отклика от исследуемых факторов при реализации

матрицы эксперимента Построены графики квазиоднофакторных зависимостей напряжения отрыва от зна-

чимых факторов.

При разработке влажных связных грунтов происходит интенсивное налипание грунта к внут-

ренним стенкам ковша. При работе в летнее время уже через 45 мин работы объем налипшего грунта

уменьшает объем ковша на 10…11%. При работе зимой процесс налипания грунта более интенсивен

и зависит от температуры, а объем налипшего грунта сокращает вместимость ковша на 25…30 %.

Грунт особенно интенсивно налипает на переднюю и боковые стенки ковша, особенно в местах их

перехода. Это явление вызывает ухудшение условий наполнения ковша, увеличение сопротивления

копанию, увеличение времени разгрузки ковша, уменьшению полезного объема ковша. Все это при-

водит к уменьшению производительности [1 - 8].

Применяемые на практике методы борьбы с налипанием и намерзанием (адгезией) трудоёмки

и малоэффективны, отрицательно сказываются на работоспособности рабочего оборудования земле-

ройных машин [9 - 16].

В работе была поставлена задача определения влияния факторов, обуславливающих адгезию

грунтов к рабочим поверхностям, на величину силы прилипания. С целью решения поставленных

задач были использованы методы многофакторного планирования экспериментальных исследований.

Это дает возможность получить максимально полезную информацию об исследуемых процессах при

минимальном количестве опытов. Это особенно важно, когда моделирование отдельных процессов

(например, температурного режима) представляет определенные трудности [17 - 19]. Недостаточная

изученность исследуемых процессов вызвала необходимость использования аппарата математиче-

ской теории планирования эксперимента для получения математических моделей процессов. В экс-

периментах на стенде отрывного типа (рис.1) в качестве функции отклика (параметра оптимизации)

на воздействие факоров, определяющих поведение изучаемой системы, выбрано сопротивление от-

рыву образца материала от грунта. Это сопротивление может носить как адгезионный (А), так и коге-

зионный (К) характер. Проведен эксперимент для определения величины силы прилипания грунта к

металлической поверхности [20 - 23].

Эффект оценивался по величине напряжения отрыва металлической поверхности от образца

грунта



, определяемое по формуле:

отр





(1)

где

отр

– нагрузка, необходимая для отрыва поверхности от образца грунта, Н;



площадь кон-

такта образца грунта с металлической поверхностью, (

м01,0

