通常計(jì)算切削阻力時(shí)，常用比削切阻力這個(gè)概念，它表示開挖單位斷面的面積土壤時(shí)的阻力。在這個(gè)定義中沒有提及刀具厚度的影響及比切削阻力與切削深度間的非線性問題，事實(shí)上，當(dāng)土壤切削斷面面積是一定時(shí)，不同的切削角度、切削深度、斷面寬度條件下，得到的切削阻力，或挖掘阻力是截然不同的。從反鏟挖掘機(jī)鏟斗挖掘過程可知，土塊從土中的剝離主要是依靠鏟斗的主切削刃，側(cè)切削刃對土壤的擠壓作用。這一點(diǎn)與刀型切削裝置的切削土壤是有區(qū)別的。為進(jìn)一步研究斗型切削裝置的切削機(jī)理與過程，本文設(shè)計(jì)了類似于鏟斗切削刃的刀具，并運(yùn)用試驗(yàn)方法研究了實(shí)測條件下土壤施于切削刀具單位面積上的切削阻力（以下簡稱切削阻力）與刀具 厚度、刀具寬度、切削深度及切削角度之間的關(guān)系，供挖掘機(jī)工作裝置設(shè)計(jì)時(shí)參考。
　　1 切削阻力試驗(yàn)
　　試驗(yàn)在施工現(xiàn)場進(jìn)行，試驗(yàn)對象為原始黑砂土，該土壤的常數(shù)C=8.25，土壤的內(nèi)摩擦角φ25.1º經(jīng)三軸剪切試驗(yàn)，所得結(jié)果如圖1所示，土壤試件壓縮試給時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線如圖2所示。測試驗(yàn)儀器采用上海新衛(wèi)自動(dòng)化工程公司生產(chǎn)的lt靜力觸探機(jī)、單橋靜力觸探探頭和CL-4A型靜力探測儀，試驗(yàn)用部分切削刀具如圖3所示。
　　1.1 切削參數(shù)與切削阻力的關(guān)系
　　首先對土壤切削進(jìn)行三因素（刀具寬度、切削深度、切削角度）、二水平正交試驗(yàn)，試驗(yàn)安排見表1，其中，各尺寸參數(shù)以度計(jì)，測試中測得的切削阻力Y的單位為MPa。各試驗(yàn)刀具厚度均選 為1cm。
　　對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行回歸分析，得出切削這種土壤時(shí)的單位切削面積時(shí)上切削阻力Y（MPa）與刀具寬度、切削深度和切削角度的關(guān)系式為：

Y=2.0747-0.2288X1+0.4538X2+0.7138X3

　　式中X1、X2、X3分別為刀寬、切削深度和切削角。
　　通過顯著性檢驗(yàn)得出F0=33.40、F1=6.83、F2=26.87、F3=66.49均滿足t（0.05)的要求,說明該回歸方程在這個(gè)水平上是顯著的.從以上F1各值可見:切削深度的變化對切削阻力影響很大，而切削刀具寬度的變化對切削阻力的影響比較顯著，但與前兩者比，相對小些。
　　1.2 刀具參數(shù)與切削阻力的關(guān)系
　　如前秘述，比切削阻力沒有考慮刀具厚度對切削阻力的影響。在刀具斷面面積，切削深度都相同的條件下，對具有不同寬厚比的刀具，切割相同土壤時(shí)的切削阻力進(jìn)行比較，可以看出刀具形狀對切削阻力的影響。試驗(yàn)采用了斷面面積為10cm³而厚度分別為1cm、1.2cm、1.4cm、1.6cm、1.8cm及2cm的刀具。通過對土壤進(jìn)行連續(xù)地切割（切削角為90º），得到了各刀具所受阻力隨切深變化的數(shù)據(jù)，圖4、圖5示出當(dāng)深度為10cm、15cm時(shí)的切削阻力二次回歸曲線。
　　從圖4、圖5可見，當(dāng)切削刀具作用于土壤的面積一定時(shí)，存在著合理選擇刀具寬厚比的問題，若刀具斷面尺寸選擇得當(dāng)，可使切削阻力最小。此結(jié)論產(chǎn)非符合以往的比切削阻力的概念，按此概念在上述條件下，刀厚為1cm時(shí)的切削斷面面積與刀厚2cm時(shí)的切削斷面面積比值為10：5，則切削阻力亦應(yīng)符合這個(gè)2：1的比例 關(guān)系，但實(shí)測結(jié)果并不如此。從圖4、圖5可以看出，實(shí)測比例 在不同切削深度時(shí)分別為1：1.5和1:1.25。由此可以證明：傳統(tǒng)的計(jì)算切削阻力的方法只考慮了被切削土壤的斷面的尺寸這個(gè)唯一的的因素，而未顧及她具參數(shù)對切削阻力的影響。則按此方法得到的計(jì)算結(jié)果的精度與可靠性勢必受到影響。同時(shí)也給出了切削阻力隨切削深度變化的非線性結(jié)果。試驗(yàn)證明，土壤切削過程是土壤與刀具相第作用的過程，且由二者共同決定著土壤切削阻力的大小和特征，因此在選擇鏟斗切削刃尺寸時(shí)，應(yīng)針對作業(yè)對象進(jìn)行必要的土切試驗(yàn)，在滿足剛度、強(qiáng)度條件下，應(yīng)對鏟斗切削刀刃的厚度、鏟斗的寬度、壽命等多種因素矛以充分考慮，以實(shí)現(xiàn)鏟斗優(yōu)化設(shè)計(jì)，減小切削能耗。
　　2 鏟斗側(cè)刃切削阻力試驗(yàn)
　　為霰考察鏟斗側(cè)刃參加切削時(shí)，切削阻力增加的程度和變化情況，本文采用4種不同形狀的刀具進(jìn)行了切削阻力比較。刀具的橫斷面面積均為10cm²，厚為1cm，其中一刀具的切削刃為直板，其它三種刀具的切削刃 均為90º直角形，見圖3，在這三種刀具的側(cè)刃上，分別標(biāo)記為L45、L60、L90。試驗(yàn)結(jié)果示于圖6中，結(jié)果表明，當(dāng)切削刃為直角型且為L90切削阻力明顯增加，約為直板刀刃切削的110%。但當(dāng)側(cè)刃的切削角為45º、60º時(shí)，切削阻力有所下降，且側(cè)刃做得越尖銳，單位切削面積上的切削阻力越小。試驗(yàn)結(jié)論說明：在鏟斗設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)同時(shí)考慮 其斗容及挖掘阻力問題，即應(yīng)協(xié)調(diào)斗寬、斗深及斗側(cè)刃角度等 多個(gè)因素，提高鏟斗側(cè)刃角度多個(gè)因素，提高鏟斗的作業(yè)效率。從圖6還可以看出，具有一業(yè)角度的側(cè)刃對切削阻力的影響并不明顯，可按等 效主切削刃參數(shù)計(jì)算切削阻力。
　　3 結(jié)論
　　在現(xiàn)場試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用回歸分析方法給出恥試驗(yàn)條件下的刀具所受的切削阻力與刀具斷面形狀、切削深度及切削角度的關(guān)系，以及在刀具斷面面積相同的條件下，刀具切削刃的寬厚比變化對切削阻力影響的二次曲線及方程，并定量地給出了假冒刃角度對切削阻力的影響程度