通常计算切削阻力时，常用比削切阻力这个概念，它表示开挖单位断面的面积土壤时的阻力。在这个定义中没有提及刀具厚度的影响及比切削阻力与切削深度间的非线性问题，事实上，当土壤切削断面面积是一定时，不同的切削角度、切削深度、断面宽度条件下，得到的切削阻力，或挖掘阻力是截然不同的。从反铲挖掘机铲斗挖掘过程可知，土块从土中的剥离主要是依靠铲斗的主切削刃，侧切削刃对土壤的挤压作用。这一点与刀型切削装置的切削土壤是有区别的。为进一步研究斗型切削装置的切削机理与过程，本文设计了类似于铲斗切削刃的刀具，并运用试验方法研究了实测条件下土壤施于切削刀具单位面积上的切削阻力（以下简称切削阻力）与刀具 厚度、刀具宽度、切削深度及切削角度之间的关系，供挖掘机工作装置设计时参考。1 切削阻力试验试验在施工现场进行，试验对象为原始黑砂土，该土壤的常数C=8.25，土壤的内摩擦角φ25.1º经三轴剪切试验，所得结果如图1所示，土壤试件压缩试给时的应力应变关系曲线如图2所示。测试验仪器采用上海新卫自动化工程公司生产的lt静力触探机、单桥静力触探探头和CL-4A型静力探测仪，试验用部分切削刀具如图3所示。
1．1 切削参数与切削阻力的关系首先对土壤切削进行三因素（刀具宽度、切削深度、切削角度）、二水平正交试验，试验安排见表1，其中，各尺寸参数以度计，测试中测得的切削阻力Y的单位为MPa。各试验刀具厚度均选 为1cm。
对试验结果进行回归分析，得出切削这种土壤时的单位切削面积时上切削阻力Y（MPa）与刀具宽度、切削深度和切削角度的关系式为：Y=2.0747-0.2288X1+0.4538X2+0.7138X3式中X1、X2、X3分别为刀宽、切削深度和切削角。通过显著性检验得出F0=33.40、F1=6.83、F2=26.87、F3=66.49均满足t（0.05)的要求,说明该回归方程在这个水平上是显著的.从以上F1各值可见:切削深度的变化对切削阻力影响很大，而切削刀具宽度的变化对切削阻力的影响比较显著，但与前两者比，相对小些。1．2 刀具参数与切削阻力的关系如前秘述，比切削阻力没有考虑刀具厚度对切削阻力的影响。在刀具断面面积，切削深度都相同的条件下，对具有不同宽厚比的刀具，切割相同土壤时的切削阻力进行比较，可以看出刀具形状对切削阻力的影响。试验采用了断面面积为10cm³而厚度分别为1cm、1.2cm、1.4cm、1.6cm、1.8cm及2cm的刀具。通过对土壤进行连续地切割（切削角为90º），得到了各刀具所受阻力随切深变化的数据，图4、图5示出当深度为10cm、15cm时的切削阻力二次回归曲线。从图4、图5可见，当切削刀具作用于土壤的面积一定时，存在着合理选择刀具宽厚比的问题，若刀具断面尺寸选择得当，可使切削阻力最小。此结论产非符合以往的比切削阻力的概念，按此概念在上述条件下，刀厚为1cm时的切削断面面积与刀厚2cm时的切削断面面积比值为10：5，则切削阻力亦应符合这个2：1的比例 关系，但实测结果并不如此。从图4、图5可以看出，实测比例 在不同切削深度时分别为1：1.5和1:1.25。由此可以证明：传统的计算切削阻力的方法只考虑了被切削土壤的断面的尺寸这个唯一的的因素，而未顾及她具参数对切削阻力的影响。则按此方法得到的计算结果的精度与可靠性势必受到影响。同时也给出了切削阻力随切削深度变化的非线性结果。试验证明，土壤切削过程是土壤与刀具相第作用的过程，且由二者共同决定着土壤切削阻力的大小和特征，因此在选择铲斗切削刃尺寸时，应针对作业对象进行必要的土切试验，在满足刚度、强度条件下，应对铲斗切削刀刃的厚度、铲斗的宽度、寿命等多种因素矛以充分考虑，以实现铲斗优化设计，减小切削能耗。
2 铲斗侧刃切削阻力试验为霰考察铲斗侧刃参加切削时，切削阻力增加的程度和变化情况，本文采用4种不同形状的刀具进行了切削阻力比较。刀具的横断面面积均为10cm²，厚为1cm，其中一刀具的切削刃为直板，其它三种刀具的切削刃 均为90º直角形，见图3，在这三种刀具的侧刃上，分别标记为L45、L60、L90。试验结果示于图6中，结果表明，当切削刃为直角型且为L90切削阻力明显增加，约为直板刀刃切削的110%。但当侧刃的切削角为45º、60º时，切削阻力有所下降，且侧刃做得越尖锐，单位切削面积上的切削阻力越小。试验结论说明：在铲斗设计时，应同时考虑 其斗容及挖掘阻力问题，即应协调斗宽、斗深及斗侧刃角度等 多个因素，提高铲斗侧刃角度多个因素，提高铲斗的作业效率。从图6还可以看出，具有一业角度的侧刃对切削阻力的影响并不明显，可按等 效主切削刃参数计算切削阻力。3 结论在现场试验的基础上，运用回归分析方法给出耻试验条件下的刀具所受的切削阻力与刀具断面形状、切削深度及切削角度的关系，以及在刀具断面面积相同的条件下，刀具切削刃的宽厚比变化对切削阻力影响的二次曲线及方程，并定量地给出了假冒刃角度对切削阻力的影响程度。由于土质的不均匀性和不确定性，加之挖掘机操作的多样性，使挖掘机工作装置试验分析的精度受到很大影响。因此应对土切理论及铲斗与土壤相互作用的规律做深入地研究。
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