Calculation of resistance force at firm clay digging with a cylindrical bucket

封面

如何引用文章

全文:

详细

BACKGROUND: The performance of single-bucket hydraulic excavators affects many areas of activity. This parameter of the machine largely depends on the volume of the material being moved. However, the bucket resistance forces do not allow large buckets to be installed on an excavator.

AIM: The paper discusses the design of the bucket which resistance to digging is reduced when it embeds into the ground. This statement has to be verified.

METHODS: For this aim, the process of embedding the bucket into firm dry clay is considered. This kind of soil is the most difficult to be processed. Since there is no viscosity in this soil, the equations of spatial problems of elasticity theory are used to describe the process. A number of assumptions are made, and the system of differential equations describing stresses in the soil is solved.

RESULTS: The result of the solution is the obtained dependence for determining the normal pressure from the soil in the process of its destruction, which helps to determine the overall digging resistance force. The initial parameters of the soil and bucket of the proposed design, developed for the excavator based on the YuMZ tractor, are described. The initial parameters are substituted into the resulting solution.

CONCLUSION: The obtained value of the digging resistance force is significantly lower than the force that the hydraulic drive of an ordinary excavator has to overcome.

作者简介

Grigory Buryi

Siberian State Automobile and Highway University

编辑信件的主要联系方式.
Email: buryy1989@bk.ru
ORCID iD: 0000-0002-5008-9176
SPIN 代码: 4216-0384

Associate Professor, Cand. Sci. (Engineering), Associate Professor of the Automotive Transportation Department

俄罗斯联邦, Omsk

参考

  1. Patent RUS №218368/ 23.05.2023. Byul. №15. Bury`j GG. Kovsh e`kskavatora. (In Russ.) EDN: ELYPHT
  2. Bury`j GG, Shherbakov VS, Poteryaev IK. Increase Single Bucket Excavator Productivity by Improving Bucket Shape. Vestnik Bryanskogo gosudarstvennogo texnicheskogo universiteta. 2019;84(11):38–45. (In Russ.) doi: 10.30987/1999-8775-2019-2019-11-38-45
  3. Nikolaev VA. Energy consumption for cutting the soil with buckets of a continuous unit to form the underlying layer of the road. Vestnik SibADI. 2020; 76(6):676–688. (In Russ.) doi: 10.26518/2071-7296-2020-17-6-676-688
  4. Litvin OI, Xoreshok AA, Dubinkin DM, et al. Analysis of methods for calculating the productivity of quarry hydraulic excavators. Gornaya promy`shlennost`. 2022;5:112–120. (In Russ.) doi: 10.30686/1609-9192-2022-5-112-120
  5. Nikolaev VA. Analysis of the interaction of the edge of the cantilever knife blade with the ground. Vestnik SibADI. 2020;72(2):172–181. (In Russ.) doi: 10.26518/2071-7296-2020-17-2-172-181
  6. Lukashuk OA. Regularities of formation of regime parameters of main mechanisms of quarry excavator in process of rock excavation. Gornoe oborudovanie i e`lektromexanika. 2019; 143(3):14–17. (In Russ.) doi: 10.26730/1816-4528-2019-3-14-17
  7. Troyanovskaya IP, Raznoshinskaya AV, Koz`miny`x VA, Leshhenko EA. Experimental studies of the process of industrial soil loosening. Gorny`j zhurnal. 2021;5:87–90. (In Russ.) doi: 10.17580/gzh.2021.05.11
  8. Kujundžić T, Klanfar M, Korman T, Briševac Z. Influence of crushed rock properties on the productivity of a hydraulic excavator. Applied Sciences (Switzerland). 2021;11(5):1–15. doi: 10.3390/app11052345
  9. Choudhary BS. Effect of blast induced rock fragmentation and muckpile angle on excavator performance in surface mines. Mining of Mineral Deposits. 2019;13(3):119–126. doi: 10.33271/mining13.03.119
  10. Xu G, Yu Z, Lu N, Lyu G. High-gain observer-based sliding mode control for hydraulic excavators. Harbin Gongcheng Daxue Xuebao. 2021;42(6):885–892. doi: 10.11990/jheu.201911056
  11. Pozharskij DA. Periodic contact and mixed elasticity theory problems (overview). Izvestiya vy`sshix uchebny`x zavedenij. Severo-Kavkazskij region. Seriya: Estestvenny`e nauki. 2021; 210(2):22–33. (In Russ.) doi: 10.18522/1026-2237-2021-2-22-33
  12. Bosakov SV. To the solution of the contact problem for a rectangular plate on an elastic half-space. Nauka i texnika. 2020;19(3):224–229. (In Russ.) doi: 10.21122/2227-1031-2020-19-3-224-229
  13. Linnik EYu. Assessment of contact stresses when inserting the striker into strong soil. Problemy` prochnosti i plastichnosti. 2020;82(1):52–63. (In Russ.) doi: 10.32326/1814-9146-2020-82-1-52-63
  14. Bosakov SV, Kotov YuN. Contact task for the plate, subject to restrictions on its some movements. Stroitel`naya mexanika i raschyot sooruzhenij. 2022;300(1):54–58. (In Russ.) doi: 10.37538/0039-2383.2022.1.54.58
  15. Brovka AG, Dedyulya IV, Murashko AA. Dependence of strength characteristics of argillite-like clay on the amount of unfrozen water. Prirodopol`zovanie. 2021;2:96-105. (In Russ.) doi: 10.47612/2079-3928-2021-2-96-105
  16. Rashidov TR, Dzhuraeva NB, Urinov AP. Modeling of the process of deformation and movement of the soil in the area of impact of the dredger. Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Matematika i mexanika. 2021;73:81–94. (In Russ.) doi: 10.17223/19988621/73/8
  17. Bekbasarov II. Impact of clay soil parameters on compressive stresses in pile during driving. Trudy` universiteta. 2023; 93(4):254–260. (In Russ.) doi: 10.52209/1609-1825_2023_4_254
  18. Kulikova EG. Some results of laboratory studies of the effect of vibration on the strength characteristics of cohesive fine geomaterials. Intere`kspo Geo-Sibir`. 2022;2(3):194–201. (In Russ.)doi: 10.33764/2618-981X-2022-2-3-194-201
  19. Trofimov VT, Korolev VA, Voznesenskij EA, et al. Soil science. Moscow: MGU; 2005. (In Russ.)

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载
2. Fig. 1. A cylindrical bucket: 1 — a cylindrical frame; 2 — sidewalls; 3 — a bucket rotation axle for assembly with a dipperstick; 4 — a mount axle of a hydraulic cylinder rod for bucket rotation; 5, 6 — fillets for limiting longitudinal displacement of the bucket; 7— holes in the sidewalls for the bucket rotation axle mounting; 8 — holes in the sidewalls for mounting of the hydraulic cylinder rod mount axle; 9 — a bucket’s tooth.

下载 (120KB)
索引源数据
3. Fig. 2. The stress tensor of an elementary cube of soil.

下载 (48KB)
索引源数据
4. Fig. 3. The sketch of the cylindrical bucket.

下载 (239KB)
索引源数据

版权所有 © Eco-Vector, 2024

Creative Commons License
此作品已接受知识共享署名-非商业性使用-禁止演绎 4.0国际许可协议的许可。
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».