Алгоритм расчета энергии контактного взаимодействия режущего инструмента баровой машины в условиях изнашивания с закрепленным абразивом

7. Концевой Е. М. Ремонт крановых металлоконструкций / Е. М. Концевой, Б. М. Розенштейн. - М. : Машиностроение, 1979. - 206 с.

8. Goldak J. A new finite element model for welding heat sources / J. Goldak, A. Chakvanati, M. Birbby //

Metallurgical transaction B. - June 1986. - Vol. 15b. -P. 299-305.

9. Goldak J. Computer Modeling of Heat Flow in Welds / Goldak J., Bibby M., Moore J. etc. // Metallurgical transactions B. - September 1986. - Vol. 17b. - P. 587600.

Одержано 14.10.2013

Лятуринський В. О., Сидоренко М.В. Моделювання тсля зварювального напружено-деформованого стану коробчастих кранових балок з криволшшними швами

У cmammi моделюеться виникнення залишкових напружень та деформацш при зварювант кранових балок коробчастого перетину. Розглянуто вплив рiзноманiтних технологiчних факторiв на пiслязварювальний напружено-деформований стан вузла з радiусним переходом. Доведено необхiднiсть урахування фазових i структурних перетворень сталi при моделюваннi. Виявлено взаемозв 'язок характерних руйнувань вузлiв з картинами залишкових напружень.

Ключовi слова: залишковi напруження, металоконструкщя, кран, зварювання, кiнцевi елементи.

Liaturinskii V., Sidorenko M. Simulation of post-weld stress-strain state of box crane girders with curved seams

The occurrence of residual stresses and strains caused by welding of crane box beams is modeled. The influence of various technological factors on post-weld stress-strain state of subassemblies with curved transition is considered. The necessity of taking into account the phase and structural transformations in the simulation is proved. The correlation between representative damages of subassemblies with pattern of residual stresses is identified.

Key words: residual stresses, metalware, crane, welding, finite elements.

УДК 620.178.169 : 621.891

Канд. техн. наук С. Н. Попов, С. В. Андриенко Запорожский национальный технический университет, г. Запорожье

АЛГОРИТМ РАСЧЕТА ЭНЕРГИИ КОНТАКТНОГО

ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА БАРОВОЙ МАШИНЫ В УСЛОВИЯХ ИЗНАШИВАНИЯ С ЗАКРЕПЛЕННЫМ

АБРАЗИВОМ

Исследован механизм взаимодействия при контактном трении поверхностей барового резца с асфальтобетоном. Разработан комплексный системный алгоритм эмпирического расчета сил трения и работы рабочего органа бары. Предложена методика анализа влияния величины силы трения и энергии в зависимости от удельного линейного износа резцов.

Ключевые слова: режущая кромка, резец, сила трения, работа силы трения, геометрические параметры резца, передняя грань резца, угол резания, путь трения, удельный износ.

Введение

Проблема анализа влияния основных геометрических параметров барового резца на процесс его изнашивания при разрушении асфальтобетонных покрытий в главной степени определяется величиной и направлением контактных сил при взаимодействии режущего инструмента с абразивной средой и в частности в усло-

виях контакта с закрепленным абразивом практически не изучена.

Это связано с тем, что на сегодняшний день отсутствуют практические алгоритмы для расчетов геометрических параметров резцов баровых машин, в частности величины и распределения усилий, действующих на рабочий орган. Такие параметры резца как ширина

© С. Н. Попов, С. В. Андриенко, 2013

138

и высота режущей кромки, путь резания, угол резания оказывают существенное влияние на эффективность работы режущих инструментов и их износ [1-3].

Поэтому решение задачи по созданию математических эмпирических и расчетных зависимостей, позволяющих оценить вклад каждого параметра изнашивания на процесс разрушения поверхности трения в условиях изнашивания бар, является актуальной.

Литературный обзор данных

Априори показывают [1, 2], что величина действующих сил трения на резце и энергия контактного взаимодействия зависит от комплекса взаимосвязанных параметров - триботехнических, конструкционных, эксплуатационных, материаловедческих и др. При этом определить превалирующий фактор, в большей степени, влияющий на энергию контакта и, в конечном итоге, на износостойкость резца на сегодняшний день пока еще весьма затруднительно. Так, по мнению Слюсаренко В.В. [5], изменение величины и направления сил, действующих на режущий инструмент, может определять характер воздействия, в частности степень закрепленности абразивных зерен - от жестко закрепленного, полузакрепленного до незакрепленного, что в свою очередь, влияет на сам процесс резания твердого покрытия и изнашивание рабочего органа -резца. Однако, в работе приводится только качественный анализ влиянияи отсутствует методика расчета количественных численных значений параметров три-босистемы.

Вследствие этого, исследователи Беркович И. И., Громаковский Д. Г. [6], главным образом, связывают взаимодействие абразивных частиц с поверхностью резца с процессами изнашивания, которые возникают за счет сил трения, при действии которых в условиях диссипации на поверхности материала резца все же образуются и накапливаются повреждения. Так, Якубов Ф. Я., Якубов Ч. Ф. [7] указывают на то, что разрушение материала происходит именно после достижения некоторой критической величины накопленной энергии. Шагарова О.Н. и Дворук В. И. со своими кол -легами [9, 10] отмечают, что образование частиц износа при контакте инструмента с породой сопровождается увеличением поверхностной энергии, которая напрямую связана с процессом трения. При этом количество энергии, поглощаемой микрообъемом изнашиваемой поверхности, зависит от энергоемкости процессов, протекающих в металле при взаимодействии с абразивом. В тоже время, в источнике нет четких данных, как и каким образом можно оценить этот вклад. Это, очевидно, связано с тем, что в зависимости от эксплуатационных режимов и параметров контактного трения, механизм разрушения поверхности материала может быть существенно различным.

Так, в исследовании Алимова О. Д. и его коллег [11] указывается, что при работе затупленными резцами силы резания и усилие подачи возрастают, что приво-

дит к значительному повышению энергозатрат на разрушение породы. Кроме того, отмечено, что наиболее эффективными являются резцы с минимальным углом резания. Поэтому, для обеспечения достаточной технологической прочности режущей кромки и износостойкости резцов, они предлагают, угол резания для режущего инструмента принимать в пределах от 75 до 85°.

Другой точки зрения по увеличению износостойкости резцов придерживаются Ведерников Н. И. и Мак-хамов К. Х. [8, 12], которые считают, что повышение удельной энергии разрушение породы, главным образом, связано с уменьшением ширины резца. По их мнению, это обусловлено тем, что при снижении угла резания уменьшается высота контакта передней грани резца с разрушаемым массивом, и выход отделяемых элементов породы практически не затруднен. Поэтому затраты энергии на проходку твердых слоев понижаются, а эффективность процесса резания (разрушения) породы повышаются. По мнению Кузнецовой В. Н. [13], доминирующая величина суммарной силы сопротивления грунта разработке приходится на лобовые поверхности режущих рабочих органов землеройных машин, однако, количественная оценка и расчет не приведены. Самый полный анализ факторов, определяющий производительность резания породы приведен в работе [4], однако в нем не учитывается такой важный фактор как степень закрепленности абразивных частиц, который влияет на механизм изнашивания, что в конечном итоге обуславливает получение некорректных результатов.

Таким образом, единая точка зрения на проблему оценки влияния триботехнических параметров рабочих органов на процесс разрушения поверхности инструментов отсутствует, анализ априори показал недостаточность, бессистемность, а в некоторых аспектах и противоречивость данных, что требует настоятельного проведения целенаправленных дальнейших исследований.

Методика проведения расчетов

Параметры резания асфальтобетона следующие: рабочая скорость машины 60 м/час; скорость резания (скорость перемещения резцов) V = 3 ± 0,5 м/с, угол наклона бара 70°. При длине бара Ьб = 2 м длина цепи Ь = 5,244 м. Работы проводились на баровой установке на базе трактора МТЗ-82, с режущим органом «Урал-3 3» с резцами РП-3. Так как срок службы резцов составляет до 3 смен (до 24 часов работы машины), то после каждой смены нами были отобраны по 5 резцов. После проведения работ резцы очищались от грязи мягкой металлической щеткой, промывались в ацетоне. Замеры проводились по 3-м основным геометрическим параметрам резцов, необходимых для расчета сил: высота и ширина резца, угол резания с помощью штангенциркуля 11111 1-125-0,1, угломера типа 1-2 ГОСТ 5378-88.

Результаты исследований

Рассчитать затраченную энергию взаимодействия резца бары возможно исходя из классического понимания работы трения. Так при этом суммарная энергия работы резания (разрушения) асфальтобетона [4]:

А = — • I

тр тр •.

где АтР - работа трения, Дж; Дтр - сила трения, Н; I -путь трения, м.

Анализ схемы силового взаимодействия (рис. 1) показывает, что при работе резца на его переднюю грань передается сила давления разрушаемого массива породы ^. Под воздействиемэтойсилыдавленияивозни-кающейнапереднейгранисилытрения -тр1 формируется результирующая нагрузка на рабочем инструменте , которая отклонена от нормали к рабочей поверхности резца на угол трения ф . Равнодействующую этих сил можно разложить на составляющие по осям координат: - сопротивление резанию передней поверхностью резца и ¥п1 - сопротивление подаче резца на забой. Соответственно, забой - поверхность массива породы (отделенной массы породы), которая перемещается в процессе горных работ по выемке.

Таким образом, силу трения, действующая на переднюю грань резца можно определить как:

-тр = М •

N1,

Рис. 1. Схема силового взаимодействия на переднюю грань резца бары при резании асфальтобетона: 1 - твердые частицы абразива; 2 - резец; 3 - битумная связка; -п1 - нормальная составляющая или сопротивление подачи резцана забой; —т1 - касательная составляющая или сопротивление резанию передней гранью резца; а - угол резания инструмента; Ф - угол трения грунта о сталь (ф = 25...45°) [14]

где М- - коэффициент трения асфальтобетона по стали, ц = 0,5 ; - нормальная сила, действующая перпендикулярно передней грани барового резца, Н.

При этом, нормальную составляющую силы можно легко представить в виде:

рт = рт • СО!5 Ф

где - равнодействующая сила, Н; Ф - угол трения

асфальтобетона о сталь, ф = 30°.

Исходя из этого, равнодействующую силу выразим в виде:

-Ро, = л/ -п12 + Д.,2

где -п1 - нормальная составляющая или сопротивление подачи резцана забой, Н; - касательная составляющая или сопротивление резанию передней гранью резца, Н.

Нормальная составляющая -п1:

-п1 = -уд • Ь • к • ка • ки • кф • кбл • кпр • а+Ф) .

Касательная составляющая :

-т1 = Руд •Ь •к • ка • ки • кф • кн • кпр,

где -'уд - удельное сопротивление резанию грунта, Руд = 0,15 МПа; Ь = 0,013 м, к = 0,04 м - ширина и толщина среза, м; кф - коэффициент формы передней

грани, кф = 1; ка - коэффициент, учитывающий влияние угла резания, принимаем ка = 1,23; ки - коэффициент влияния скорости резания (при ирез = 1...10 м/с,

ки = 1,01. ..1,7). Примем ки = 1,18; - коэффициент1, учитывающий пространственность процесса резания (зависит от соотношения толщины и ширины среза),

кпр = 0,68; - коэффициент блокированности резца; к н = 0,57.

Таким образом, работу силы трения, учитывая все приведенные выражения и подставляя их в формулу (1), получим:

Атр1 =д/-п12 + -т12 • СОБф-Ц-1 =

тр1

1

( РудЫлк а кикф к бл к прС1ё(Ф + а)) +

+ ( РудЫШ а кикф к бл к пр )2

соБф • м • I,

Вся последовательность расчета силы трения и энергии, затрачиваемой на ее преодоление, сведена в алгоритм (рис. 2). В то же время расчет силы трения резца

Рис. 2. Алгоритм проведения расчета основных действующих сил на резец баровой машины

требует дополнительного анализа, что связано с необходимостью учесть следующие параметры:

1. —уд - удельное сопротивление резанию грунта, в основном, зависит от параметров грунта, таких как гранулометрический состав, влажность, плотность и температура. Из-за отсутствия данных в литературе об удельном сопротивлении асфальтобетона, можно принять то, что он соответствуетБуд для мерзлых грунтов. Это объясняется тем, что мерзлый грунт, как и асфальтобетон обладают высокими значениями предела прочности при сжатии: ст сж = 3,9 - 8,3 МПа для мерзлого

грунта при температуре -5°С, стсж = 3,5-6,2 МПа для асфальтобетона при температуре 5-10 °С. Принимаем Еуд = 0,15 МПа [15];

2. Ширина инструмента (ширина среза),Ь, м. Ширина режущей кромки барового резца Ь =0,013 м;

3. Высота рабочей части резца (высота среза), к, м. Высота рабочей части резца (высота передней грани) к = 0,04 м;

Таким образом, площадь срезанного микрообъема 5 = Ь • к = 0,013 • 0,04 = 0,00052 м2 .

4. Коэффициент формы передней грани кф :

- для резцов с плоской передней гранью кф = 1;

- для резцов с выпуклой передней гранью кф = 0,90 - 0,95 ;

- для резцов с выпуклой клиновидной передней гранью кф =0,85-0,90 [16];

5. Коэффициент, учитывающий влияние угла резания ка , определяется согласно таблице 1 [15], где нижний предел принимается для вязкой абразивной среды, верхний предел - для хрупкой.

Таблица 1 - Значения коэффициента влияния угла резания

Таблица 2 - Значение коэффициента блокирован-ности в зависимости от способа резания

Угол резания а, °

Коэффициент

50

0,850,89

60

0,90,92

70

0,931,06

80

1,081,26

90

1,231,34

6. Коэффициент влияния скорости резания ки (при

ирез = 1...10 м/с, ки = 1,01.1,7). Примем к„ =1,18 [16];

7. Коэффициент, учитывающий пространственность процесса резания, который зависит от соотношения толщины и ширины среза к пр . Так, при ширине режущей кромки Ь = 10 - 15 мм, коэффициент кпр = 0,680,52 [16]. Принимаем кпр = 0,68;

8. Коэффициент блокированности резца . Для полублокированной схемы резания [5, 17] коэффициент бло-кированности определяется согласно таблице 2, кн = 0,65.

Способ резания Значение коэффициента блокированности кн

Блокированное 1

Полублокированное 0,64-0,91

Свободное 0,34-0,8

9. Угол трения Ф грунта по металлу, находящийся в пределах 25-45°; для мерзлого грунта Ф = 25-32° . Мерзлый грунт - это многокомпонентная система, в которой имеются такие составляющие как твердая, жидкая, газообразная фазы и лед, а асфальтобетон состоит из вяжущего материала - битума и минеральных составляющих. Таким образом, твердая фаза - абразивные частицы васфальтобетоне, как и в мерзлом грунте, жестко закреплены, и угол трения Ф для асфальтобетона принимаем ф = 30°;

10. Коэффициент трения грунта по стали зависит, главным образом, от нормального давления на грунт, характера сложения грунта (нарушенное, ненарушенное), ц. В зависимости от типа грунта коэффициент трения ц находится в пределах 0,4-0,7. Принимаем коэффициент трения асфальтобетона по стали ц = 0,5;

11. Пройденный путь, в нашем случае равен длине цепи, 1ц , м. При длине бара 2 м, 1ц = 5,244 м. Однако, в

контакте с асфальтобетоном находится не все резцы, расположенные в цепи. При глубине резания к = 1600 мм, длина цепи, контактирующей с абразивом, составляет около 3,985 м. Поэтому при расчете энергии на преодоление сил трения необходимо учитывать 1ц =3,985 м

(около 55 резцов из общего количества 72 штук).

Все результаты замеров и расчетов занесены в таблицы 3 и 4.

Анализ расчетных данных таблицы 4 позволил определить, что величины действующих сил на передней грани резца зависят от ее площади (ширины режущей кромки и высоты рабочей части резца), которая является площадкой контакта с разрушаемым массивом породы. На начальном этапе работы резца (/ « 0,5 ч, I = 4,1 • 103 м) передняя грань резца воспринимает максимальные значения силы трения иработынаих преодоление (Дтр =20,95 Н, Атр = 83,48 Дж), но при увеличении машинного времени баровой установки^ = 24 ч), соответственно и пути трения (I = 196,74-103 м), сила трения и энергия на их преодоление понижаются (Дтр =5,61 Н, Атр = 22,35 Дж). Это объясняется тем, что площадь контакта передней грани режущего инструмента уменьшается.

Результаты линейного износа резцов (см. табл. 5, рис. 3) по передней грани и по ее высоте позволили нам рассчитать удельный линейный износ. Удель -ный линейный износ резца определяется величиной

Таблица 3 - Замеры основных геометрических параметров резцов (средние значения)*

Машинное время работы, ч Ширина режущей кромки (ширина среза), Ь , м Высота рабочей части резца (высота среза), h, м Угол резания, а,град Пройденный путь резца, l, -\03 м

и 0,5 0,0 \3 0,04 85 5,4

8 0,0 \\ 0,035 77 86,3

\6 0,009 0,032 74 \72,6

24 0,006 0,027 72 258,9

* В таблице представлены средние значения

Таблица 4 - Расчет действующих нагрузок на резец и работы на преодоление силы трения по передней грани

№ п/п Машинное время работы, t, машино-часов Путь трения резца, 1, • \03 м Силы, возникающие при взаимодействии резца с асфальтобетоном

Нормальная составляющая силы, Fn, Н Касательная составляющая силы, Рт, Н Равнодействующая сила, FR, Н Нормальная сила, Р* , Н Сила трения, Р Н Работа силы трения, АтР, Дж

\ и 0,5 4,\ -20,4 43,9 48,4 4\,9 20,95 83,48

2 8 65,58 - \ 5,72 33,7 37,\9 32,2 \6,\ 64,\6

3 \6 \3\,\6 -5,78 23,2 23,9 20,7 \0,35 4\,24

4 24 \ 96,74 -2,67 \2,67 \2,95 \\,2\ 5,6\ 22,35

линейного износа, приходящейся на единицу работы силы трения:

уш А

тр\

где &Нср\ - средняя величина линейного износа резца

по передней грани, Д^ср! - средняя величина линейного износа по высоте, мм (см. табл. 5, рис. 3); Атр -работа на преодоление сил трения по передней грани, Дж (таблица 4).

Анализ механизма разрушения барового инструмента показал, что при работе новых резцов на их передних гранях сосредоточены высокие контактные давления, что сопровождается большим сопротивлением трения между неразрушенным массивом асфальтобе-

тона и инструментом и износом режущего инструмента. Перед резцом образуется уплотненное ядро (рис. 4) из раздробленного асфальтобетона, перемещающееся по мере движения режущего инструмента с высокой скоростью, что приводит к дополнительному трению между резцом и абразивом. При этом абразивные частицы, прижимаясь к передней поверхности резца, осуществляют наибольшее силовое воздействие на нее.

Это связано с тем, что в результате изнашивания происходит скругление режущих кромок резца, что влечет за собой повышение величины силы сопротивления перемещению. Выше приведенные изменения обуславливают уменьшение угла резания (с 85° до 72°) и площадки контакта резца с абразивной средой с 0,00052 м2 до 0,000\6 м2 (см. табл. 3, рис. 5), при этом результаты производственных испытаний показывают постоянное увеличение износа.

Таблица 5 - Измерение линейного износа по передней грани резца и по высоте

Машинное время работы, ч Путь трения резца, 1, •\03 м Линейный износ по передней грани, ДН4, х\0-3 м Линейный износ резца по высоте, ДН\, х\0-3, м Удельный линейный износ резца по передней грани, мм/Дж Удельный линейный износ резца по высоте, мм/Дж

Сечение \-\ Сечение 2-2 Сечение 3-3 Сечение 4-4 Сечение 5-5

и 0,5 4,\ 0,\3 0,42 0,89 \,06 \,\8 0,5 0,0088 0,006 \

8 65,58 0,29 0,8\ \,2 \,52 2 4,87 0,0\82 0,076 \

\6 \3\,\6 0,77 \,43 2,\8 2,89 3,53 8 0,0524 0,\950

24 \ 96,74 0,88 2,03 3,2 4,03 7,00 \3 0,\535 0,5830

Рис. 3. Эпюры износа исследуемых резцов: | | - изношенный металл; АН 1 - линейный износ по передней грани, мм;

АН4 - линейный износ по высоте резца, мм

будет выходить на поверхность, а попадет обратно в образованную резцами выемку.

Анализ зависимостей силы трения (кривая 1) и работы (кривая 2) для передней грани (рис. 6) показывает, что снижение сил и работы обусловлено уменьшением площади передней грани резца, контактирующей с абразивной массой, вследствие затупления режущих кромок и износа режущего инструмента. В тоже время удельный линейный износ резца (кривая 3, 4) с увеличением времени работы баровой машины возрастает.

Выводы

Разработан алгоритм расчета сил, позволяющий правильно выполнить расчет сил на передней поверхности барового резца и определить работу сил трения. При расчете сил трения и энергии на их преодоление нами учитывались геометрические параметры инструмента (ширина и высота режущего инструмента, угол резания).

Анализ полученных расчетных и графических данных показал:

- максимальный износрежущих инструментов зарегистрирован по передней грани резцов, что связано с уменьшением ширины режущей кромки (Ь = 0,013 м при t и 0,5 м/ч до Ь = 0,006 м при t = 24 м/ч) и высотного размера резца (И = 94,5 мм при t и 0,5 м/ч до И = 82 мм при t = 24 м/ч). Это приводит к снижению сил, действующих на резец. С увеличением времени работы баро-вой машины, а соответственно, пути трения, зафиксирована потеря массы, геометрических размеров резца, уменьшение затрат энергии для разработки асфальтобетона, в результате снижения объема разрабатываемого резцом абразива, что, в свою очередь, не обеспечивает требуемую производительность резания по сравнению с новым инструментом. При этом удель -ный износ резцов будет постепенно возрастать.

Рис. 4. Схема разрушения асфальтобетона баровым режущим инструментом: N - усилия, действующие на переднюю грань: 1 - уплотненное ядро; 2 - битумная связка; 3 - абразивные частицы; 4 - рабочая часть резца

Рис. 5. Характер износа передней грани резцов

Размеры уплотненного ядра снижаются, следовательно, это не требует больших значений усилий резания, поскольку выход отделяемых элементов (раздробленного абразива) из предрезцовой зоны не будет затруднен. Весь объем разрушенного массива породы не

0,8

0,6

0.4

0,2

]00

80

8.

н

а й

60

40

0

25

R

20 15

10

б 5

У >

] 2

а

4

-71*

0

8

12

20

24

28

32

Машинное время работы барового резца, t, машино-часов

Рис. 6. Характер изменения силы трения и энергии на их преодоление в зависимости от машинного времени работы барового резца в асфальтобетоне: изменение силы трения (кривая \), работы силы трения (кривая 2) и удельного линейного износа резца по передней грани (кривая 3) и удельного линейного износа резца по высоте (кривая 4) в зависимости от машинного

времени работы барового резца

- сила трения зависит от геометрических параметров резца (ширины и высоты рабочей части инструмента, угла резания, заднего угла); удельного сопротивления асфальтобетона резанию Руд, формы передней грани, схемы резания, скорости резания, тогда как работа силы трения зависит от пройденного пути трения резца, формы траектории и величины силы трения;

- максимальные значения силы трения (16-21 Н) и работы на их преодоление (65-84 Дж) достигаются на начальном этапе работы баровых резцов (t и 0,5-8 машино-часов работы баровой машины), а минимальные

(Ртр = 4-6 Н, Атр = 16-22 Дж) - соответствуют предельно изношенному режущему инструменту (24-32 машино-часа работы).

- после работы резца в асфальтобетоне в пределах пути трения 200х103 м зафиксирован максимальный линейный износ инструмента по передней грани (по высоте Д Н\ср = 15 мм (и 16 %) от всей длины резца 95 мм, по ширине режущей кромки Д Н4ср = 4,51 мм (и35 %) от ширины режущей кромки 13 мм).

Таким образом, силы трения, образующиеся в результате взаимодействия абразивных частиц с рабочими поверхностями барового резца, приводят к рассеянию (диссипации) энергии, что проявляется в образовании тепла на контакте резец - абразивная среда. К тому же, это приводит к разрушению режущего инструмента, т. е. к его износу. Знание величины энергии на преодоление сил трения дает нам возможность прогнозировать, на каком этапе работы режущего барово-го органа произойдет значительное разрушение поверхности резца, т. е. снижение производительности его работы из-за уменьшения работы сил трения, геометрических размеров инструмента и объема разрабатываемого асфальтобетона.

Исходя из вышеизложенного, способом повышения срока службы баровых резцов является армирование рабочих поверхностей износостойким материалом. Результаты этой работы будут использованы нами в

дальнейшем для: 1) разработки упрочняющего износостойкого материала и технологии его нанесения; 2) оптимизации геометрической формы резца.

Список литературы

1. Попов С. М. Триботехшчш та матерiалознавчi аспекти руйнування сталей i сплавiв при зношуванш / С. М. Попов, Д. А. Антонюк, В. В. Нетребко. - Запорiжжя : ЗНТУ, ВАТ «Мотор CiH», 2010. - 368 с.

2. Popov S.N. Tribotechnical analysis of the influence of cutting parameters asphalt covering on wear rate of a bar cutter / Popov S.N., Andrienko S.V. // Тиждень науки -2013 : зб. тез доп. щорiч. наук.-практ. конф. викладачiв, науковщв, молодих учених, астранив, студента ЗНТУ (Запорiжжя, 15-19 кв. 2013 р.). В 4-х т. Т. 1 / вщп. ред. Ю.М. Внуков. - Запортжжя : ЗНТУ, 2013.

3. Попов С. Н. Исследование характера изнашивания и анализ механизма абразивного разрушения рабочих органов баровых машин / С. Н. Попов, С. В. Андриенко // Новi матерiали i технологи в металурги та машинобуду-ванш. - 2013. - № 1. - С. 50-57.

4. Сукач М. К. Рiзання грунту двосекцшним похилим лан-цюговим робочим органом / М. К. Сукач, С. I. Лисак // ГБДММ, №76. - 2010. - С. 59-65.

5. Слюсаренко В. В. Методические указания для выполнения лабораторных работ по «Теории резания грунтов» / В. В.Слюсаренко, А. В. Русинов, Д. А. Соловьев. - Саратов : Саратовский гос. агр. ун-т им. Н. И. Вавилова, 2002. - 48 с.

6. Беркович И. И. Трибология. Физические основы, механика и технические приложения / И. И. Беркович, Д. Г. Громаковский. - Самара, 2000. - 139 с.

7. Якубов Ф. Я. Особенности проявления закономерностей физической мезомеханики при трении и износе / Ф. Я. Якубов, Ч. Ф. Якубов // Вчеш записки Кримсько-го шженерно-педагопчного ушверситету. Збiрник нау-кових праць. - 2009. - № 18. -С. 5-9.

8. Махкамов К. Х. Расчет износостойкости машин. Учебное пособие / К. Х. Макхамов. - Ташкент : ТашГТУ, 2002. - 144 с.

9. Дворук В. I. Визначення поверхнево! енерги металiв при абразивному зношуванш / В. I. Дворук, М. В. Кшдра-чук, О. В. Герасимова // Фiзика i хiмiя твердого тша. -

2006. - Т. 7, № 3. - С. 560-563.

10. Шагарова О. Н. Факторы, влияющие на долговечность горно-обогатительного оборудования при абразивном изнашивании / О. Н. Шагарова // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2010, №11. - С. 178181.

11. Алимов О. Д. Об износе цепного исполнительного органа при резании мерзлых грунтов / О. Д. Алимов, И. Г. Басов, Ф. Ф. Зелингер // Известия Томского ордена трудового красного знамени политехнического института им. С. М. Кирова. - 1965. - Т. 129. — С. 40-47.

12. Ведерников Н.И. Конспект лекций «Горные машины и комплексы для добычи и обогащения полезных ископаемых». Для студентов 3 и 4 курса специальности 6.090216 «Горное оборудование» дневной и заочной форм обучения. - Алчевск : ДонГТУ. - 2007. - 134 с.

13. Кузнецова В. Н. Развитие научных основ взаимодействия контактной поверхности рабочих органов землеройных машин с мерзлыми грунтами : автореф. дис. на соиска-

ние учен. степени доктора техн. наук: спец. 05.05.04 «Дорожные, строительные и подъемно-транспортные машины» / В. Н. Кузнецова. - Омск, 2009. - 52 с.

14. Кухар И. В. Машины и механизмы садово-паркового и ландшафтного строительства: Учебное пособие по курсовому проектированию / И. В. Кухар. - Красноярск : СибГТУ, 2006. - 124 с.

15. Солод В. И. Проектирование и конструирование горных машин и комплексов / В. И. Солод, В. Н. Гетопанов, В. М. Рачек. - М. : Недра, 1982. - 350 с.

16. Малевич Н. А. Горнопроходческие машины и комплексы / Н. А. Малевич. - М. : Недра, 1980. - 384 с.

17. Слепченко В. А. Обоснование выбора основных параметров режущего инструмента экскаваторов траншейных бесковшовых : автореф. дис. на соискание учен. степени канд. техн. наук: спец. 05.05.04 «Дорожные, строительные и подъемно-транспортные машины» / В. А. Слепченко. - Томск, 2004. - 185 с.

Одержано 05.12.2013

Попов С.М., Андаенко С.В. Алгоритм розрахунку енерпТ контактно!' взаемодТ р1жучого шструменту баровоТ машини в умовах зношування ¡з закршленим абразивом

До^джений механизм взаемодП при контактному mepmi поверхонь барового pi-зця з асфальтобетоном. Розроблений комплексний системний алгоритм методики емпiричного розрахунку сил тертя i роботи робочого органу бари. Проведений анализ змши величини сили тертя й енергИ в залежностi eid питомого лiнiйного зносу рiзцiв.

Ключовi слова: рiзальна кромка, ргзець, сила тертя, робота сили тертя, геометричнi параметри ргзця, передня грань ргзця, кут ргзання, шлях тертя, питомий знос.

Popov S., Andrienko S. Algorithm for calculating the energy of contact interaction of the operating tool of the bar machine in conditions of wear with a fixed abrasive

The mechanism of interaction at contact friction of the surfaces of the bar cutter with asphalt is studied. A complex system algorithm for empirical calculating of the friction forces and work of the operating tool of the bar machine is designed. Analysis method of the influence of the value friction force and energy in depending of the specific linear wear of cutters is proposed.

Key words: the cutting edge, cutter, the friction force, the work of the friction force, geometrical parameters of the cutter, the front face of the tool, the cutting angle, the friction distance, the specific wear.