一种实验测试耙齿不同角度入土压力的计算方法与流程

本发明属于疏浚工程，特别是涉及一种实验测试耙齿不同角度入土压力的计算方法。

背景技术：

1、疏浚工程中，在进行耙吸式挖泥船耙头耙齿设计时，需要得到耙齿的入土压力作为设计参数。目前，一方面缺少耙齿入土压力的测试方法，另一方面，耙齿进行切削时，会对地形成不同的切削角度，缺少不同角度耙齿入土压力的计算方法。因此，有必要寻求一种实验测试耙齿不同角度入土压力的计算方法，用于耙头设计时更为准确的测量与计算耙齿的入土压力。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种实验测试耙齿不同角度入土压力的计算方法。该方法为耙齿入土压力测试与不同角度入土压力的计算提供了一种有效的方法，可以为耙头设计时计算耙齿的入土压力。

2、本发明是这样实现的，一种实验测试耙齿不同角度入土压力的计算方法，包括如下步骤：

3、步骤一、实验装置的准备

4、所述实验装置包括实验土、盛土箱和耙齿入土压力测试装置；

5、首先将盛满实验土的盛土箱放置并固定于实验台，然后将需要测试的一定尺寸要求的耙齿固定于耙齿入土压力测试装置上，再将安装耙齿后的耙齿入土压力测试装置放置并固定于实验土上；

6、所述耙齿入土压力测试装置为液压驱动式耙齿入土压力测试装置；

7、步骤二、耙齿竖直入土压力的计算

8、调整耙齿竖直方向的位置，使得耙齿初始位置齿尖与土表面贴合；调节液压缸的压力，使得液压缸带动耙齿做竖直方向向下运动；当耙齿入土达到一定深度时，记录入土压力；再次调节液压缸的压力，改变耙齿入土深度，并记录入土压力；重复此过程，得到多组耙齿竖直方向入土压力与入土深度的关系，并拟合得到计算公式f合＝al+b；其中，f合为耙齿入土总压力，l为耙齿入土长度，a和b为系数；

9、步骤三、耙齿不同角度入土压力的计算

10、耙齿入土过程中，以水平方向速度vx和竖直方向速度vy入土，产生的合速度v合沿着与水平方向呈角度α的方向；同时，耙齿受到水平方向的力fx和竖直方向的力fy的作用，产生的合力f合沿着与水平方向呈角度α的方向；当耙齿处于不同的切削角度α时，由耙齿入土长度l得到耙齿入土深度h，即h＝l*sinα，同理，由耙齿的入土总压力f合，得到耙齿入土需要的水平力fx和竖直力fy，即fx＝f合*cosα，fy＝f合*sinα。

11、在上述技术方案中，优选的，所述耙齿入土压力测试装置包括耙齿装置、底座和液压缸，所述耙齿装置包括顶部圆盘、圆柱主体和耙齿，所述圆柱主体的顶部与顶部圆盘固定连接，圆柱主体的底部与耙齿固定连接，所述耙齿竖直向下；所述底座包括底盘、圆柱套筒和座肋板，所述底盘为中空结构，所述圆柱套筒位于底盘上方，所述座肋板分别与圆柱套筒和底盘固定连接；所述圆柱主体伸入圆柱套筒内并与圆柱套筒紧密配合且滑动连接，所述顶部圆盘与底盘之间连接多个液压缸，使在液压缸的驱动下，圆柱主体在圆柱套筒内做竖直方向的直线运动，进而带动耙齿做竖直方向的直线运动。

12、在上述技术方案中，进一步优选的，所述耙齿装置还包括齿肋板，所述齿肋板分别与顶部圆盘和圆柱主体固定连接。

13、在上述技术方案中，更进一步优选的，所述齿肋板设置多个，呈均匀分布设置在顶部圆盘和圆柱主体之间。

14、在上述技术方案中，进一步优选的，所述圆柱套筒位于底盘中间正上方。

15、在上述技术方案中，进一步优选的，所述座肋板设置多个，呈均匀分布设置在圆柱套筒和底盘之间。

16、在上述技术方案中，进一步优选的，所述液压缸在以耙齿为中心的圆周方向均匀布设，所述液压缸的缸筒端与底盘固定连接，所述液压缸的伸缩杆端与顶部圆盘固定连接。

17、在上述技术方案中，进一步优选的，所述液压缸为双行程活塞式液压缸。

18、与现有技术相比，本发明具有的优点和积极效果是：

19、本发明的实验测试耙齿不同角度入土压力的计算方法，通过液压驱动式耙齿入土压力测试装置，对耙齿竖直方向的入土压力进行测试，得到耙齿竖直方向入土压力与入土深度的关系；再通过不同角度入土压力的计算方法对不同切削角度时耙齿的入土压力进行计算，得到不同切削角度时耙齿入土压力。本发明为耙头设计时耙齿入土压力的计算提供了一种有效的测试与计算方法，方法简单，易于实现。

技术特征：

1.一种实验测试耙齿不同角度入土压力的计算方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的实验测试耙齿不同角度入土压力的计算方法，其特征在于，所述耙齿入土压力测试装置包括耙齿装置、底座和液压缸，所述耙齿装置包括顶部圆盘、圆柱主体和耙齿，所述圆柱主体的顶部与顶部圆盘固定连接，圆柱主体的底部与耙齿固定连接，所述耙齿竖直向下；所述底座包括底盘、圆柱套筒和座肋板，所述底盘为中空结构，所述圆柱套筒位于底盘上方，所述座肋板分别与圆柱套筒和底盘固定连接；所述圆柱主体伸入圆柱套筒内并与圆柱套筒紧密配合且滑动连接，所述顶部圆盘与底盘之间连接多个液压缸，使在液压缸的驱动下，圆柱主体在圆柱套筒内做竖直方向的直线运动，进而带动耙齿做竖直方向的直线运动。

3.根据权利要求2所述的实验测试耙齿不同角度入土压力的计算方法，其特征在于，所述耙齿装置还包括齿肋板，所述齿肋板分别与顶部圆盘和圆柱主体固定连接。

4.根据权利要求3所述的实验测试耙齿不同角度入土压力的计算方法，其特征在于，所述齿肋板设置多个，呈均匀分布设置在顶部圆盘和圆柱主体之间。

5.根据权利要求2所述的实验测试耙齿不同角度入土压力的计算方法，其特征在于，所述圆柱套筒位于底盘中间正上方。

6.根据权利要求2所述的实验测试耙齿不同角度入土压力的计算方法，其特征在于，所述座肋板设置多个，呈均匀分布设置在圆柱套筒和底盘之间。

7.根据权利要求2所述的实验测试耙齿不同角度入土压力的计算方法，其特征在于，所述液压缸在以耙齿为中心的圆周方向均匀布设，所述液压缸的缸筒端与底盘固定连接，所述液压缸的伸缩杆端与顶部圆盘固定连接。

8.根据权利要求2所述的实验测试耙齿不同角度入土压力的计算方法，其特征在于，所述液压缸为双行程活塞式液压缸。

技术总结
本发明涉及一种实验测试耙齿不同角度入土压力的计算方法，属于疏浚工程技术领域，首先，通过液压驱动式耙齿入土压力测试装置，测得耙齿在竖直入土时耙齿入土深度与耙齿入土压力的关系，拟合耙齿入土深度与耙齿入土压力的计算公式；然后，根据耙齿不同的入土角度，计算耙齿水平方向受力与竖直方向受力，得到耙齿不同切削角度时耙齿入土深度与耙齿入土压力的关系。本发明可得到不同切削角度耙齿入土压力与入土深度的关系，为耙头设计时耙齿入土压力的计算提供了一种有效的实验测试方法，实验方法简单，易于实现。

技术研发人员：李章超,杨正军,郭志勇,陈浩,郑选斌,赵强
受保护的技术使用者：中交天津航道局有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15