автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.13, диссертация на тему:Анализ и проектирование пространственного шарнирного вибропогружателя

(2109 92

КАЗАНСКИЙ ОРДЙУк "ЗНАК ПОЧЁТА" ШЬСКОХОЗШОГШШШ ИНСТИТУТ

им, М.ГОРЬКОГО

На правах рукописи

ЯХИН СЕРГЕЙ ЫИРВАТОШЧ

АНАЛИЗ И ПРОШИРОШиШ1 ПРХТРАИСТЕЕННОГО ШАРНИРНОГО ШРОПОГОйАТШ

Об.О^ЛУ ~ Теория механизмов и маши

АВТОРЕФЕРАТ диссертации ка соискание ученой степени кандидата технических наук

КАЗАНЬ - 1992

Работа выполнена в Казанском ордена "Знак Почета" сельскохозяйственном институте 'шдени М.Горького

Научный руководитель - доктор технических ндук, профессор

ЫУДРОВ П.г.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

- УМНОВ И.В.

доктор ииэкке-штематичеоких наук,

профессор

ИВАНОВ В.А.

Ведущее предприятие - АО "Гвдросьецстрой" (г.Казань)

Защита состоится I октября 1932г. в 10 часов -на заседании спениализироааиного совета К 120.24.02 в Казанском ощеиа "Знак Почета" сельскохозяйственном институте кьзенк М.Горького по адресу: 420011 г.Казань, учебный городок КСХИ, УЛК ШСХ0 ад. 813.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института (учебный городок ИСХИ, УЛК ЙМСХ).

Автореферат разослан " » сх^г^есми тг г>

Ученый секретарь специализированного совета кандщат технических наук, ^

профессор ¿У:! ГАЙНАЬОВ Х.С.

/¡' '

и

^ Ш'гН

I сгв"! I ■ ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность те;ы» Способ вибрационного погружения з грунт и извлечения из него различных свайных элементов (сваи, ютукты, трубы» балки и др.) получил« б настоящее время, широкое распространение при вооружении» ремонте и реконструкции объектов промышленного и сельскохозяйственного назначения. Это объясняется относительной простотой и более высокой 'гехнолопгееской эффективностью вибрационных погружающих машин (вибропогружателей) по сравнению с другими типами мшшзд данного назначения. Особенно эффективны вибропогружатели, функционирующие на основе создания зквутэдащей силы негармонического характера.

Однако чти виброгюгруяатоли шлю? ряд недостатков, обусловленных применением з шве зубчатых передач для привода и синхронизации дебзланскж залов. Поэтому создание малин, которое обладали бы достоинствами существующих, но лишенные их недостатков,-является зесьма актуальной задачей*

Настоящая работа посвящена разработке» исследованию и проектирования вибропогружателя, в котором привод дебалансов осуществляется с помощью пространственного четырзхзвенного механизма с вр&цателыпвш пара?.«:. Она является составной частью научно-исследовательских работ Казанского СХИ по теме 10 (номер государственной регистрации 0185,0070319).

Техническая новизна этого вибропогружателя защищена авторским свидетельством на изобретение №1245556.

дель работы. Разработать теоретические основы создания в^бропогрунателт, обладающего еысокой конструктивной и технологической эффективностью.

Объект и нетодц исследования. Объектом исследования является вибропогружатель, в котором привод дебалансов осущеетвля-, ется с помощью пространственного каханизна с вращательными язвами и его рабочий процесс.

При теоретической исследовании в работе использованы на» вестные гдетодн векторной алгебры^ матричного исчисления и функционального аналига, теории силового анализа пространственных механизмов с избыточными связями, числекшз методк решения дифференциальных уравнений и оптимизации.

Экспериментальное исследование проводилось на лабораторных вибропогружателях с использованием методов тензоиетрирова-ния.

Научная новизна аакяачаетск в следущом:

» разработан новый вибропогружатель, создающий негармоническую сщугдащуа силу за счет применения в приводе дебалан-сов пространственного механизма с вращательными.парами5

- получены анаяиямескиз зависимости дяк гсикеиатичеокого, дштыячьзкого, энергетического анализа вибропэгрукателя и его рабочего процесса с учетом неравномерности вращения входного звена;

= разработана методика определения оптимальных значений кензтруктивкш: и кинематических параметров вибропогружателя, обеспечивающих наибольшую производительность при минимальных энергетических затратах;

- составлен пакет программ для анализа, проектирования впбрэпогрукателя и его рабочего процесса на ЭВМ.

Практическую ценность имеют:

- предложенный способ привода дебадансов погружающих (извлекающие) машин вибрационного действия;

- конструкция пространственного вибропогружателя, обладающего высокой надежностью;

- методика п программа расчета на ЭШ динамических, энергетических и технологических параметров пространственных вибропогружателей.

.Реализация работы. На основе проведенных исследований раг работака рабочая конструкторская документация пространственно: вкбропэгрусгтедя для погружения обсадных труб водозаборных скеагчн» переданная в СДМК треста "Ремсальбурвод" (г.Казань).

Апробация работы. Основные' результаты исследований доложена, оС>с,у;.-геш и одобрены на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состааа Казанского СЙ1 б 1935 ...1992г., ресдубликанских конференциях по вопросам механизации сельского хозяйства (г. Казань) в 1988 и 1990г., республи какской конференции поиашденной 10 - летию КамПИ (г. Набережные Челны) в 1990г., региональной конференции по вопросам ре-

сурсосберегаыцих технологий (г. Волгоград) ь 1983 году.

Действующая модель вибропогружателя демонстрировалась на ЗДНХ СССР в 198? году и была удостоена поощрительной премии.

Публикации» По теме диссертации опубликовано б печатных работ, включая авторское свидетельство на изобретение.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из предисловия } введения, четырех глав, заключения, списка использованной литература (97 наиыеноианий) и приложения. Текстовая часть изложена на 101 странице, поясняется 62 рисунками и 3 таблица?.»». Общий объем диссертации составляет 212 страниц.

СОДЕШНИЕ РАБОТЫ

В предисловии дана краткая характеристика работы, отражены выносимые на защиту положения.

Ро введении приводится краткий анализ существующих «огру-наыкрг-с (извлекающих) машин вибрационного действия в историческом плане развития эдей. Отмечено, что наиболее оффектиьдыми являются вибропогругсатели, функционирующие на основе создания вынуждающей силь! негармонического характера. Однако применение в них зубчатых передач для привода и синхронизации дебаланскнх валов является причиной низкой долговечности зтих магаин. Работа таких вибропогружателей сопровождаете высокими уровнями щума„

Для устранения отмеченных недостатков разработан новий привод дебалансов вибропогрунателя, вмючающий пространственный четырехзвенный механизм с вращательными парами.

В связи с этим возникла необходимость решения следующих основных задач:

- разработать конструкция вибропогружателя;

- исследовать кинематику9 динамику и энергетику нового пространственного вибропогружателя, разработав методику определения оптимальных значений его параметров;

- создать опнтко-гфС?.шшдешшй ебразец Е^бропегруяйтеяя, провести на кем экспериментальное исследования по проверке теоретически выкладок, а также определить его технологические возможности;

- б -

- составить пакет програш для расчета и проектирования вибропогружателя на SEM;

- оценить его экономическую эффективность.

В первой главе дается описание конструкции пространственного вибропогружателя, его расчетная схема, приводится взаимосвязь конструктивных параметров{ исследуется кинематика вибропогружателя как при постоянной» так и при переменной55^ угловой скорости его входного звена.

Кинематическая схема исследуемого вибропогружателя представлена на рисз.1. Он состоит из корпуса I, на котором установлен электродпигатель 2 с двумя выходными концами вала. На концах вала жестко закреплены кривошипы 3 к 4, которые шарнир-но соединены через шатуны 5 и 6 с коленчатыми валами 7 и 8. На концах коленчатых валов жестко закреплены дебалансные грузы 9 и 10, по два груза на кавдом валу. Корпус вибропогружателя своей никней частью устанавливается на торец погружаемого элемента и закрепляется там посредством наголовника II.

Геометрическая ось "а-а" вала электродвигателя 2 перпендикулярна оси "в-в" коленчатого вала 7, а такке общей оси "с-с" коленчатого вала 8 и отстоит от них на расстоянии 6¿ . Точно таким же образом располокзкы геометрические оси шатунов 5 в б4 т. е. ось "d -d " перлеедицулярна оси "е-е", соответственно ось "к-к" перпендикулярна оси "и-н" и отстоят эти оси-друг от друга на расстоянии 6z (длина шатуна).

Сочетание звеньев 3,5 и ? составляют правый, а звенья 4, 6 и 8 левый механизмы привода дебалансов, отличие которых заключено в значении угла скрещивания осей щарлиров кривошипов и коленчатых валов. У правого механизма указанный угол равен d , а у левого (IfaO0-d- ).

Кратчайшее расстояние м отмеряется от середину шрнира до jen и определяется выражением

ßi = tz'Sind.. (I)

Эйесь и далее использовался закон изменения угловой скорости входного эвена, полученный в главе III работы на основе исследования динамики вибропогружателя в процессе гюгру-иеиия.

вибропогружателя

Таким образом, каэдый из механизмов привода дебалансов представляет из себя частный случай механизма Веннетта.

Вибропогружатель работает алещукхцим образом. От электродвигателя 2 вращение передается кривошипам 3 и 4, которые через -шатуны 5 и б приводят в движение коленчатые вали 7 и 8 с закрепленными ка их концах дебадансами 9 и 10. Вращение вала электродвигателя, при описанном выполнении привода» преобразуется в синхронное вращение дебалансов в противоположных направлениях с переменной угловой скоростью за оборот. На одной обороте коленчатих валов дебалансы будут иметь максимальное и минимальное значения угловой скорости, за счет чего и достигается изменение выцуадакщей силы вибропогружателя по негармоническому закону.

В работе рассматривается влияние угла скрещивания осей шарниров звеньев (к , как одного из основных конструктивных

параметров на угловуа скорость коленчатых валов 60г » их угловое ускорение ¿3 и полное ускорение центра масс дебалансов GSo, определяемых из выражений

CQSd

й)5:

1- Sind.- COS lP

5

(2)

ScHd'Sin'PCOTcL t _ _ £ (3)

(l-SWeLCOSV)1 -i-Slnd-COSW '

где Ф s <U>1 - соответственно угол поворота, угловая

скорость и угловое ускорение входного звена (вала), Ъз ~ расстояние от центра ыасс дебалаиса до оси его вращения.

Bs второй главе определяются давления в шарнирных узлах вибропогружателя и внешний (приводной) момент, приложенный к его входное зпвиу (ваду).

Поскольку прсстранственный механизм привода дебалансов является <шйды статически неопределимым, для его силового анализа использовался способ» суть которого заключается в сла-дущем. S одном кз шарниров временно устраняются три избыточные связи путем ашзна вращательной пары на пару иар-цклшщр. Механизм становится статически определимым и в ком, при рассмотрении динамического равновесия соответствующих. звеньев, определяются давления s шарнирах. Затем методом сил определяются отброшенное ранее связи. На зтой стадии принимаются во внимание ксиструвтавше параметры и прочностные свойства реального механизме привода дебалансов. После этого подсчитывающей давления в сарнлрах от действия избыточны: связей, ксл: от действия внешних сии и эти давления прибавляются алгебраически к подученным ранее в статически определимом механизме. Таким образоы находятся истинные значения давлений в шарнирах статически неопределимого механизма.

Б диссертации разработка программа силового анализа вибропогружателя на ЭШ, с помощью которй выявлены закономерности изменения силовых факторов для двух случаев, когда угловая

скорость входного вала вибропогружателя постоянна и когда переменна. Исследуется такие влияние параметров вибропогружателя на максимальные значения силовая факторов.

Установлено, что величины давлений в шарнирах изменяются в зависимости от положения входного вала вибропогружателя f и достигают своих максимальных значений в интервалах Ф ~ =45...60° и Ф =£80...330°. При переменкой угловой скорости входного вала наблюдается значительней рост максимальных значений сил и моментов по сравнения со случае?.!,, когда эта скорость постоянна. На рост «аксимальных значений более существенное влияние оказывает угол скрещивания осей шарниров звеньев, чем угловая скорость входного вала. Эти факты необходимо учитывать при инженерных расчетах вибропогружателя.

Результаты вычислений показали, ч^о значения приводного момента, полученные при силовом анализе и из условия равенства нуль 'суммы мощостей всех внешних сил, прилаженных к звеньям вибропогружателя совпадав"?. Это обстоятельство подтвердило правильность силового анализа.

Получена формула для определения величины пьгнумд&кщзй. силы, развиваемой вибропогружателем. Она имеет ьед

- ПТ-зО)! г д - СО sU (С05 -^nd-SiriУ^ШД gf г 5C&S f-5tf?;iC05Sqj (5) {1-SLndCSStP)i >

если угловая скорость входного звена переменна, или

(1-Sinä.CßS'P}3 '

когда угловая скорость входного звена постоянна.

На рис.2 представлены графики изменения выпадающей силы в зависимости от угла поворота входного вала для различных значений угла скрещивания осей шарниров, построенные- на основании выражения (5). Здесь же показана кривая изменения вынуждающей силы при вращении дебаланеов с постоянной угловой скоростью ( P6°"5t ), экстремальные значения которой принята за единицу. Из графиков видно, что максюдун абсолютного значения вынуждающей силы при одних и тех же параметрах' вибропогружателя (Mticca .небалансов ('ТЪ ), 1ь , ) зависит от угла скрещи-

ванш . С увеличением величины отмеченного угла происходит возрастание максимального значения шцувдаацей силы. При этом интервал Т максимального ее действия сокращается. Это дает основание полагать, что эффективность погружения свайных элементов в грунты повышенной плотности в этом случае будет выше.

. Далее в работе дается методика определения мощности, необходимой для привода вибропогружателя исходя из работы 1.:о:.-;ен~ гр. сопротивления.

Исследована динамика входного вала вибропогружателя при его работе на абсолютно жесткой опоре, даются рекомендации по уменьшению коэффициента неравномерности угловой скорости входного вала.

Третья глава посвящена исследованию динамики вибропогружателя, в процессе ..огрубения, определению показателей процес-

са вибрационного погрунэиия и проектированию вибропогружателя. .

Опиоакл расчетные схемы взаимодействия погружаемого элемента с грунтом, определяется мощность» затрачиваемая на преодоление сопротивления грунта и мощность приводного электродвигателя, данн методика определения оптимальных значений параметров и порддогг прооктировакия пространственного вибропогружателя.

В исследованиях принята улругопластическая модель взаимодействия погружаемого элемента о грунтом.

Затраты мощности на преодоление сопротивления грунта подсчитываются по йсгг.гуло

{ г

' о

где и - период Ейбращш, х - мгновенно» значение скорости погружения.

Для вычисления скорости X рассматривается устойчивое движение погружаемого элемента под действием заданных внеазшх сил и сил сопротивления грунта. Задача резалась на ЗЕЧ, для чего была разработана блок-схема и составлена программа, функционирующая на основе применения метода Рунгэ-Кутта. Подсчет мощности N2. основан на использовании метода Симпссна, причем из всех циклов выбирается наибольшее значение мощности, которое и выводится на печать.

Выбор приводного электродвигателя осуществляется с учетам мощностей, затрачивай?,на привод вибропогружателя и преодоление сопротивления грунта.

Для получения закона движения входного вала вибропогружателя и параметров процесса погружения (время, глубина, скорость и ускоренно погру-;ен:!я свайного элемента) рассматривается полная динамическая модель процесса погружения, включающая в себя динамическую модель приводного (асинхронного) электродвигателя. В этой модели движение системы вибрапогруда-тель-сьайний зломент описывается системой двух нелинейных уравнений зторогз порядка, в исходном варианте имехацие вид.

Jo'P-L-Ma-n-ijgZj-Sin^b-msZzXSin^-J

где N , 8 - соответственно масса и сада тяжести систеш вибропогружатель-свайный элемент, Р я Ы - соответственно силы лобового и бокового сопротивления грунта погружению^ до - приведенный к входному валу момент инерции, L - крутящий момент электродвигателяв' о - угол поворота коленчатых валов, К - ускорение поступательного движения системы^ ¿р s {Р - соответственно угловая скорость и угловое ускорение входного вала вибропогружателя (вместо W) и сi обозначавшихся ранее), Q - ускорение свободного падения.

После подстановки соответствующих выражений и преобразования эта система решалась на ЭШ по специально разработанной программе.

Анализ результатов решения показал, что в процессе погружения колебания угловой скорости входного вала вибропогружателя по сравнению с его работой на абсолютно кесткой опора становятся более значительными (рис.3). Коэффициент неравномерности угловой скорости 5 в первой случае составил 0,1929, во втором 0,348.

Известно, что колебания угловой скорости, и следовательно углового ускорения приводят к возникновению больших динамических нагрузок п'приводе ьшшны, поэтому при расчета): звеньев вибропогружателя на прочность необходимо основываться на законах движения входного вала вибропогружателя при погружении.

Во время резонанса происходит значительное возрастание коэффициента б и давлений б шарнирах механизма привода деба-лаксов, поэтому работа вибропогружателя в резонансном режиме нежелательна.

Выявлено влияние угла скрещивания осей шарниров звеньев на параметры процесса погружения. Так например, при погружении в глинистые грунты, с увеличением величины отмеченного .угла в интервале от 20 до 30 градусов происходит интенсивное .увеличение размаха колебаний систеш, увеличиваются средняя

ф pqd } с 200

Í90

ÍSO {

"v,

ч * ч /

'А / v/\

17

V rf^Á Y

¡ \

Ч

1

„■пдеимщ ОЯЛвЯГИ». uJ

60

IÍQ

iv

O

rM

300

Рис.З. Зависимое?!! угловой скорости входного вала вибропогружателя о? угла ÍP :

- при погружении в песчанка грунта

- при работе на г.есткой опоре

скорость и предельная глубина погружения свайного элемента. При значении угла окрещивокия более 45 градусов наблюдается тещенция к сниксенка указанных параметров. Увеличение средней скорости погружения способствует повкзэниэ производительности вибропогружателя, а увеличение предельной глубиш погружения свайного олег/.ента повышает его несущую способность.

При проектировании вибропогружателя наглейшей задачей является определение оптимальных значений следующих его параметров: угла скрещивания осей иарнироз звеньев с1 , номинальной угловой скорости входного вала 6Л и сужарного статического момента дебалансовк К.

Определение оптимальных значений <Л , СО < и К предлагается проводить по условию максимума коэффициента 0 , определя-

^ Статический момент дебаланса есть произведение его кассы iía раоотопгие от центра масс до оси вращения.

емого из условия

VnCp

0 =

N2

гпах 5

так. ($)

где Vn - средняя скорость погружения свайного элемента на заданную гдубицу H ( Vnp = H/i „ t - время погружения на гдубицу H ) „ N2°* - максимум средней мощностиs затрачиваемой на преодоление сопротивления грунта при погружении на глубину H .

Поиск цукшх значений параметров' d. , я К, удовлетворяющих sтому условию, осуществляется с использованием ЭВМ путем перебора с заданным тагом значений отмеченных параметров в следующих ракемзедуешх граница:s =5...45°, Lô{ =78... ...314 рад/сi №=0,35. ..100 кг'"и. Указа! шив границ« обоснованы так. Шшшя граница угла oL определяется условиями самоторшз-жения мэханизма привода дебаланзоа» с верхняя условиями его проворачиваемости. Пределы изменения tût ссзтезтстщпзт границам синхронной скорости роторов йсинхргннюс олектроквигстелсГ:. Интервал изменения К охваетвазт значения статического ыемзкта небалансов серийных вибропогружателей. Необходимую точность вычисляемых параметров коа> добиться путем уиеньшэшш величины шага при работа с оЩ в диалоговом рахаше.

Предложенный способ определения оптимальных значений параметров хорошо согласуется с экспериментальными данными и нашел практическое применение при проектировании исследуемого вибропогружателя»

В четвертой главе представлена экспериментальные исследования и расчет экономической «рфективнссти вибропогружателя.

При проведении экспериментальных исследований необходимо было реамть следующие задачи?

I. Проверить аналитические выражения, определяющие силовые факторы, действующие на звенья пространственного механизма привода дебалансов вибропогружателя.

?.. Бьмвить функциональные возможности исследуемого вибропогружателя, генерирующего негармоническую вынуждающую сиду в сравнении с наиболее широко распространенным вибропогрука-

телем, создающим вынуящащую силу гармонического (синусоидаль-иого) характера.

3, Установить влияние параметров вибропогружателя на основные показатели процесса вибрационного погружения.

4. Подтвердить правильность теоретических исследований динамики вибропогружателя а процессе погружения.

При решении первой из указанных задач использовался метод тензометрирования. Экспериментальная установка включала в себя исследуемый механизм, усилитель (тип 8АНЧ-7М), шлейфный осциллограф (тип Н-П5). Вращение входного вг-ла механизма осуществлялось от специального привода, который имея большой момент инерции, обеспечивал вращение с углевой скоростью, близкой к постоянной.

Результаты исследования показали, что общий характер теоретических и экспериментальных кривых совпадает достаточно близко, при этом экспериментально определение значения сил и моментов на 10...меньше теоретических. Следовательно аналитические выражения достаточно точно описывают силовиэ факторы, действующие на звенья механизма привода дебалаксоо и могут быть применен« при прочностних расчетах звеньев отмеченного механизма.

Для решения последующих задач бнл изготовлен экспериментальный вибропогружатель, конструкция которого позволяет легко устанавливать кривошипы и коленчатые валы с различишь параметрами и получать нужную неравномерность вращения дебалаксов, изменять угловуи скорость входного вала и статический момент дебалансов. Эта конструкция пространственного вибропогружателя дает возможность сравнительно просто перестроить его в вибропогружатель с "¡тостоянной угловой скоростью вращения дебалансов.

Применялись трубчатые сваи, которые соединяются с чибро-погружателеи через наголовник, включающий з себя тензометр"-чоскуя головку для регистрации вызогадасщай силы.

Эксперименты проводились на лабораторном стенде, состоящим из грунтового лотка, заполненного срзднезернистым увлажненным песком, -экспериментального вибропогружателя, грузоподъемного устройства, измерительной и пусково* аппаратуры.

В результате получена зависимости глубины и средней скорости погружения свай от'времени, угловой скорести входког© вала, статичесши-о дамекта дебаланеое и диаметра свай. Для примера на рис»4 показаны зависимости предельной гдубины и среднсй скорости погружения.от статического момента дебалансов для двух типов вибропогружателей из которых ведно, что прост-ранстгзнкый вибропогружатель обеспечивает более высокие показатели 9 чем вибропогружатель с постоянной угловой скоростью вращения дебаланеое,,

шрл-

п>(чин

51

! ! г -агиац&и?) —

0,85 0,1 0,15 К^г-к

Рис.4. Зависимости предельной глубины (а) и средней скорости погружений Сб) о? статического момента дебаланзов

Выявлено йлшчие угла скрещивания <к на глубину и среднюю скорость погружений свай» Как и при теоретическом исследовании, е увеличением величины ©того угла происходит увеличение значений отмеченных показатеяейц а после «А.-=40° набладается тенденция к кх снижении.

Получен закон изменения угла поворота входного вала виб-ропэгрукателя от времени в процессе погружения, на основании которого мзтедол! графического дифференцирования построены графики его угловой скорости и углового ускорения. Используя эти графики приводится сравнение значений выцувдагацей силы, полу-

ченкых теоретическим путем и экспериментально. Это сравнение похазало, что сбшкй характер кривых вполне сопоставим, при этом "пиксеыэ" значения вщуядаещей силы как в направлении погружения, так и з противоположном совпадают достаточно близко. Это дает основание заключитьs что выражения6 полученные»нерпой к второй главе достаточно точно описывают кинематически»« и динамические параметры работы вибропогружателя з процессе погружения и могут быть использована при расчете к проектировании пространственного вибропогружателя.

Годовой экономический эффект от использования пространственного чибгопогруясатзля составляет более II тысяч рублей.

ОБЩИЕ ВНЕСЩЫ

1. Разработал новый, более ¡эффективный вибропогружатель,

функционирующий на основе создания негармонической шнуздакзщей силы» для привода дебалаксов которого использован прострап-стзенный четарехавеншй иехонкзм с врз^цательнкага парами.

2. Подучены аналитические зависимости для кинематического, динамического и энергетического анализа этого вибропогружателя, по которым составлен пакет программ для расчета на ЭЕЧ.

3.Результаты теоретически исследований вибропогружателя показали, что дебалансы вращаются с неравномерной угловой скоростью за оборот. Это обстоятельство позволяет получить зьтг/к-дакауа силу негармонического характера. Сноеги максимального значения угловая скорость дебаланссз, следовательно и вынуждающая сила, достигают при угле поворета сходного вала =0, а минимального при ф -180®, Это дает возможность направлять максимальное вмцрдающее усилие либо в направлении пегрпгкенкя свайного элемента, либо на его иззлеченкз. Кзглекениэ величины выцуядающей сшш зависит главным обрязок о? значения угла d. скрещивания осей шарниров звеньев. С увеличением отмеченного srw время максимального действия БГ-ъфщащзЯ сюш сокращается ¡г характер ее действия становится более резким» Это обстоятельство позволят пошеить зф^ег'тизчость погружения в грдантн с по-вдачнкой плотностью.

4. На основании силового анализа установлено, что величины давлений в шарнирах механизма привода дебалансов как при переменной угловой скорости входного вала, так и при постоянной изменяются в зависимости от положения входного вала вибропогружателя и достигают своих максимальных значений в первом случае при =45.„„60° и 1Р =280...330°, во втором прч Р = =50...60 и Ч3 =300...330^. Поэтому для практических расчетов достаточно найти давления при указанных интервалах угла <-р . Максимальные значения давлений в шарнирах при переменной угло-еой скорости входного вала значительно выше, чем при постоянной.

5. Результата исследования энергетики вибропогружателя показали, чю мощность, необходимая для привода вибропогружателя возрастает по мере увеличения угла скрещивании осей шарниров и угловой скорости входного вала- Менее интенсивное увеличение мощности наблодается с ростом статического момента дебалансов. Мощностьг затрачиваемая на преодоление сопротивления грунта значительно вьшш мощности, необходимой для привода самого вибропогружателя. При одинаковых условиях пространственный вибропогружатель потребляет мощности на 10...10^ больше, чем вибропогружатель с постоянней угловой скоростью вращения дебалансов.

6. На основании результатов исследования динамики вибропогружателя установлен©5 что угловая скорость входного вала» даже при его работе на жесткой опоре, непостоянна. Неравномерность увеличивается при погружении когда вибропогружатель совершает колебательные движешш. Увеличение угла скрещивания осей шарниров звеньев способствует стремительному росту коэффициента неравномерности угловой скорости входного вала вибропогружателя. Ё свою очередь,, увеличение указанного коэффициента влечет за собой значительный рост давлений в шарнирах .механизма привода дебалансов.

7. Анализ результатов теоретически исследований процесса погружения свайных элементов с помощью пространственного вибропогружателя показал, что величина угла скрещивания осей шарниров звеньев оказывает существенное влияние на этот процесс.

Тая, при погружении в глинксткз грунта с увеличением этого угла увеличивается размах колебаний, срздяяя скорость и предельная глубина погруненга свайного элемента, Наиболее интенсивный рост указанных параметров происходит с увеличением отиечзинего угла в интервале 8? 20 до -50 градусов.

8. Разработаны осневи прсзктирсээния пространственного вибропопзпкателяв экдазчащко в себя определение оптишлышх значений угла скрещивания ссей ларнирзв звеньев, статического момента дебалансоз и углевой скорости входного Еала.

9. Экспериментальный исследования по проверке аналитических выражений, епределяпщж силы и моменты, действующие на звенья механизма привода дебалаксов «оказали, что эти выражения достаточно тсчио описываст сйловйэ фактор»!. Разница щгщу их иаксиваяьишта аначекяяиа яегкт в пределах 10... IШ.

10. Сравнительные икспершеитакьныэ исследования двух типов вибропогружателей ~ пространственного и е постоянной угловой скоростью вращения дебелаисов показали прещутцеетва первого. Глубина и скорость погруземия свейаас элементов при помощи пространственного вибропогружателя вшэ, чем вябропогрук&геля. другого типа, С увеличением угла скрвшвения осей варнирсь* статического момент© дебалаксоз, угловой скорости входного вала пространственного вибропогружателя происходит увеличение основных показателей процесса погружения: глубины к средней

с корости погружения.

И. На основании результатов исследований разработана рабочая конструкторская документация на создание пространственных вибропогружателей.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Яхкн С.Ы. Конструкция и кинематика пространственного зибропогрумателя// Совершенствование использования сель ^нехозяйственной техники. Сб. .чауа. тр. в 2-х частях. Часть II. -- Казань, изд. Казанского ветеринарного нкст^тута. 1988. --С. 1.07 -ИЗ.

2. Яхкн С.М. Гвсчет моз^остк эяектредзкг?телг прсстрая-

ствекьэго вибропогрутатодя// Тезисы докладов республиканской

нзузно-практической конференции в 2-х частях. Часть I. - Казань, изд. Казанского СХИ, 1393. ™ СЛ09-И0.

3. Яхин С.М. О динамике пространственного вибропогружателя// Наука-производству: Тезисы докладов Республиканской научно-технической конференции КАМАЗ-КамГШ. - Наберенные Чёлны. -

- КамЛИ. 1990 - С. I9ö~I99.

4. Яхин С.К. Пространственный вибропогружатель свай// Региональная науч.-техн. конф: Тез. докл. - Волгоград, 1988. -

- С.163-161.

5. Яхин С.Ыо 0 результатах силового анализа механизма привода дебалаксов пространственного вибропогружателя// Вопросы механизации сельскохозяйственного производства: Тез. докл. ресцубл. науч.-техн. конференции- Казань, IS88. - С.92-93.

6. A.c. I24S65S (СССР), ШР Е 02 33 7/18, Устройство для погружения свай /%дров П.Г.» Мудрое А.Г. и Яхин С.М. -

- 4с.гил.

Гюдт1С&ко к печати2£0*.$& Формат 60x90//$ Бумага множительная Печать от-сетная Усл.печ.л. /О_Тирад 1ой__ЗаказШ._

Офсетная паборатэрия КСХИ К.Маркса,65 Казанский ордена "Знак Почета" сельскохозяйственный институт им.М.Горького