автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.04, диссертация на тему:Определение оптимальных параметров и условий использования рыхлителей в строительстве

на правах рукописи

НГУЕН ЗАНЬ ШОН

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ И УСЛОВИЙ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЫХЛИТЕЛЕЙ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ.

05.05.04- Дорожные, строительные и подъемно - транспортные машины

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва- 2005

Работа выполнена на кафедре сервиса дорожно-строительных машин Московского автомобильно-дорожного института (государственного технического университета)

Научный руководитель

Официальные оппоненты

- заслуженный деятель науки и техники Российской Федерации, доктор технических наук,

профессор Владилен Иванович Баловнев

- доктор технических наук, профессор Игорь Константинович Расстегаев;

- кандидат технических наук Евгений Павлович Щеблыкин

Ведущая организация

ВНИИстройдормаш.

Защита состоится 24 июня 2005 года в 12:00 часов на заседании Диссертационного совета Д 303.018.01 в ОАО « Научно - исследовательский институт транспортного строительства» (ОАО 1ЩИИС) по адресу: 129329, Москва, улица Кольская, дом 1, конференц-зал Телефон для справок - (095) 180-50-80

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ОАО ЦНИИС. Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенных печатью, просим направить в адрес диссертационного совета

Автореферат разослан « 24 » мая 2005 года.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук

Петрова Ж. А.

до О

Общая характеристика работы

Актуальность работы. При разработке горных пород и твердых грунтов в строительстве широкое применение находят рыхлители. Во Вьетнаме в соответствии с проектами строительства дорог в горных районах наряду с другими строительными машинами применяются в больших объемах рыхлители. Рыхление фунтов и пород как показывает практика, является наиболее доступным и менее затратным методом разрушения грунтов.

В области изучения методов рыхления грунтов и пород рыхлителями и теории расчета рыхлительного оборудования выполнены работы ряда исследователей. В Российской Федерации в этой области известны труды профессоров А.Н.Зеленина, Н.Г. Домбровского, В.И.Баловнева, И.А. Недорезова, Э.Н.Кузина, Д.П. Волкова, И.К. Растегаева, Е.М. Кудрявцева Исследования профессора Е.М. Кудрявцева посвящены экономическому анализу выбора и определения параметров строительных машин. В области разработки методов выбора рыхлителей известны труды профессора А.Н.Зеленина и в области разработки вечномерзлых грунтов известны работы профессора И.К. Растегаева. В этих трудах разработаны методы определения тягового усилия рыхлителей, основных технических параметров, определения производительности рыхлителей. Однако вопросы оптимального определения массы рыхлителя в зависимости от тягово-эксплуатационных свойств рыхлителей и методы выбора рыхлителей в зависимости от условий эксплуатации в этих работах не решены в полном объеме. Важной задачей является разработка методики определения оптимальной массы рыхлителя и выбора рыхлителя из существующих на рынке. Эти вопросы имеют большое значение для Вьетнама в связи с большими объемами строительства в горных районах республики. Социалистическая Республика Вьетнам не имеет заводов по производству рыхлителей. Такие машины для нужд строительства закупаются на рынке. Поэтому методика выбора рыхлителей приобретает для Вьетнама важное значение. Такая методика Лф^рйит повысить эффективность

би • " •. . ¡.а С.иетсуоу,«

РК

использования рыхлителей и увеличить прибыль производителей работ. Тема диссертационной работы является необходимой и актуальной.

Цель диссертационной работы. Повышение эффективности использования рыхлителей на основании оптимизации параметров и выбора типа рыхлителей в зависимости от условий эксплуатации. Научная новизна работы заключается в следующем:

• Установлены зависимости, определяющие характеры изменения времени рабочего цикла и производительности рыхлителя в зависимости от массы, мощности машины, прочности породы и дальности рыхления.

• Разработана методика определения оптимальной массы рыхлителя в зависимости от условий эксплуатации (прочность грунта, коэффициент сопротивления передвижения машины, коэффициент сцепления, коэффициент буксования, ширина зубьев, глубина рыхления, числа зубьев, скорость рыхления, дальность рыхления и т.д.). Масса определялась на основании анализа времени рабочего цикла рыхлителя и производительности.

• Разработана зависимость определения величины силы сопротивления рыхления грунта, основанная на теории статики сплошной среды с введением интегрального показателя прочности грунта - числа ударов плотномера.

При этом использована корреляционная связь динамического плотномера с другими показателями прочности по величине прохождения звуковых колебаний через среду, конуса вдавливания и т.д. Однако число ударов имеет важное преимущество перед другими методами. Интегральный показатель прочности определяется простым прибором в полевых условиях. Зависимость определения силы сопротивления введена в формулу для определения оптимальной массы рыхлителя.

• Разработаны номограммы и программа определения оптимальной массы

рыхлителя и выбора рыхлителей в зависимости от условия эксплуатации.

Разработана методика выбора рыхлителей для данных условий эксплуатации из рыхлителей, которые предложены на рынке.

• Разработка номограмм и программы для выбора рыхлителей из предложенных на рынке.

Достоверность результатов работы подтверждена сопоставлением результатов аналитических расчетов с результатами имеющихся экспериментальных исследований но определению силы сопротивлений рыхлению грунтов и определению производительности рыхлителя. Практическая ценность работы заключается в следующем: Разработана методика определения оптимальной массы рыхлителя. Разработаны методика и программа выбора рыхлителей в зависимости от условий эксплуатации.

Разработана методика определения сопротивления рыхлению в зависимости от интегрального показателя прочности грунта - числа ударов плотномера.

Методика передана Управлению механизации транспоршого строительства №1, которое находится во Вьетнаме, в городе Ханое.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

• Установленные зависимости, определяющие характеры изменения времени рабочего цикла и производительности рыхлителя в зависимости от массы, мощное! и машины и прочности породы.

• Теоретическое обоснование и методика определения силы сопротивления рыхлению грунта.

• Теоретическая методика определения оптимальной массы рыхлителя в зависимости от условий эксплуатации.

• Методика выбора рыхлителей для данных условий эксплуатации из имеющихся, на рынке.

Апробация работы и публикации. Основные результаты работы опубликованы в 4 статьях, доложены и одобрены на ежегодных научно-

технических конференциях Московског о автомобильного дорожного института (ГТУ).

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 160 страницах машинописного текста и включает введение, пять глав, общие выводы, 51 рисунок, 21 таблиц и список литературы из 101 источников.

Основное содержание диссертации

Во введении дано обоснование актуальности темы диссертации, сформулирована цель, научная новизна и практическая ценность работы.

В первой главе диссертации приведен анализ исследований в области использования рыхлителей. При разработке горных пород и твердых грунтов е строительстве широкое применение находят рыхлители. Во Вьетнаме в соответствии с проектами строи гальства дорог в горных районах, наряду с другими строительными машинами применяются в больших объемах рыхлители. Рыхление грунтов и пород как показывает практика, является наиболее доступным и менее затратным методом разрушения фунтов. На строительных объектах Вьетнама работает рыхлительное оборудование ведущих производителей дорожно-строительной техники на тракторах различного класса (фирмы «Катерпиллер Трактор» (США) рыхлители с бульдозерами на базе гусеничных тракторов мощностью 48-522 кВт; фирмы «Фиат - Аллис» (Fiat- Allis, Италия, США) бульдозеры с рыхлителями мощностью 60,4- 391 кВт; фирмы «Интернейшнл - Дрессер» (США) бульдозеры с рыхлителями мощностью 48,5- 335 кВт; фирмы «Комацу» (Япония) бульдозеры с рыхлителями мощностью 49-463кВт; закрытое акционерное общество «Челябинское строительно-дорожные машины» (Россия) бульдозеры с рыхлителями с тяговым усилием от 36,5 - 190 кН; ОАО « Промтрактор» (Россий) бульдозеры с рыхлителями на тракторе Т330; ОАО «ЧТЗ - Уралтрак» (Россия) бульдозеры с рыхлителями на тракторе ДЭТ-350).

В области изучения методов рыхления трунтов и пород рыхлителями и теории расчета рыхлительного оборудования выполнены работы ряда исследователей. В Российской Федерации в этой области известны труды профессоров А.Н.Зеленина, Н.Г. Домбровского, В.И.Баловнева, И.А. Недорезова, Э.Н.Кузина, Д.П. Волкова, И.К. Растегаева, Е.М. Кудрявцева. Исследования профессора Е.М. Кудрявцева посвящены экономическому анализу выбора и определения параметров строительных машин. Из анализа исследований в области использования рыхлителей вытекают следующие выводы:

1. Навесные тракторные рыхлители являются эффективными машинами для рыхления тяжелых грунтов и трещиноватых горных пород. Конструкция навесных тракторных рыхлителей сравнительно простая. Рыхлительное оборудование может устанавливаться на гусеничных тракторах, пневмоколесных тягачах, автогрейдерах, экскаваторах и погрузчиках. Рыхлители имеют широкую сферу и универсальность применения, высокую производительность и низкую стоимость единицы продукции. Применение рыхлителей позволяет использовать землеройные машины для разработки прочных разрыхленных грунтов, а также повысить в 3-5 раз производительность более тяжелых машин, разрабатывающих такие грунты без предварительного рыхления.

2. Подавляющее большинство рыхлителей выполняется с внутренней рамой, навешиваемой на задний мост или поперечную балку рамы трактора (тягача). Все рыхлители имеют гидравлическое управление. Подавляющее большинство рыхлителей мощностью до 100 л.с. оснащаются 5-7 зубьями, остальные 1-3 зубьями.

3. Конструкция навесных рыхлителей развиваются в направлении увеличения мощностей базовых тракторов, применения толкачей и обеспечения постоянства угла рыхления за счет параллелограммной подвески.

4. Основные рабочие параметры рыхлителей, выпускаемых в РФ, находятся на уровне современных зарубежных рыхлителей. Производительность

рыхлителя зависит от его типа и размеров рабочего органа, массы, тягового усилия, системы управления; условия эксплуатации (технологий производства, типа и физико-механических свойств грунтов), а также от квалификации и производственных навыков обслуживающего персонала.

5. Для оптимизации параметров и условий работы и выбора рыхлителя в условиях эксплуатации необходимо вывести формулы определения таких показателей эффективности как время рабочего цикла и

производительность рыхлителя.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

• Установить зависимости, определяющие характеры изменения времени рабочего цикла и производительности рыхлителя в зависимости от массы, мощности машины, прочности породы и дальности рыхления и других параметров.

Разработать методику определения оптимальной массы рыхлителя в зависимости от условий эксплуатации (прочность грунта, коэффициент сопротивления передвижения машины, коэффициент сцепления, коэффициент буксования, ширина зубьев, глубина рыхления, скорость рыхления, дальность рыхления и т.д.).

• Определить величину силы сопротивления рыхлению грунта на основе теории статики сплошной среды введением интегрального показателя прочности грунта - числа ударов динамического плотномера.

• Разработать номограммы и программу определения оптимальной массы рыхлителя в зависимости от условия эксплуатации.

• Разработать методику выбора рыхлителей для данных условий эксплуатации из рыхлителей, которые имеются на рынке или у предприятия.

• Разработать номограммы и программу для выбора рыхлителей из имеющихся на рынке или в парке предприятия.

• Выполнить работу по оценке технико-экономической эффективности от внедрения предлагаемой методики в практику.

Во второй главе приведены показатели эффективности рыхлителей:

время рабочего цикла и производительность рыхлителя. Время рабочего цикла

рыхлителя в виде функции от технико-эксплуатационных параметров процесса

является показателем эффективности протекания процесса рыхления:

. _ Кд Г -кцсп Р¿рЛ-, m.gif .к,.кв(„0 I--—-+-—-,с

тт

где кудр - удельное сопротивление грунта рыхлению,—; кВСпр -

м

коэффициент, учитывающий время на внедрение зуба рыхлителя в грунт,

экспериментальная величина; кВсп е ~ (1+—), кВСпр = 1, 2 -1, 5; ЬР - ширина

Ь

зуба, м; Ьр - глубина рыхления, м; 1Р - путь рыхления, м; п3 - число зубьев рыхлителя; к7 =----1- - коэффициент, учитывающий тягово-

сцепные свойства рыхлителя; экспериментальная величина; т - масса тягача с рыхлителем, кг; £ = 9,81м/с2 - ускорение свободного падения; УРАЬ - средняя

рабочая скорость рыхлителя,УРАб = 0,5 - 1,5 м/с; =---1-----

(<Р(Ц-/± 0(1-Ам

коэффициент, учитывающий влияние тягово-сцепных свойств рыхлителя на протекание операции холостого хода; квсп.о - коэффициент, учитывающий

время на маневрирование, разгон, торможение и т.п. кВсп о = ), кВСл о 5

1, 7; N - мощность двигателя, Вт; <рСц - коэффициент сцепления рыхлителя с грунтом, фец = 0,6-0,7; коэффициент сопротивления передвижении рыхлителя, экспериментальная величина, Г = 0,1 - 0,2; 1 - уклон местности, 1 = 0 - 0,05; 8р - коэффициент буксования при рыхлении грунта, величина экспериментальная, 5Р= 0,15- 0,2; 80б - коэффициент буксования при обратном движении рыхлителя, величина экспериментальная, 50б = 0,1-0,2; т| -коэффициент полезного действия трансмиссии рыхлителя, ц = 0,85; кзд -коэффициент загрузки двигателя при выполнении операции обратного хода

рыхлителя, величина экспериментальная , кзд = 0,8-0,85. Производительность рыхлителя в виде функции от технико-эксплуатационных параметров:

П~'ТГ~Т~ \--—л- м3/ 4 (2)

П - ——-; где к1 - ; --размерный коэффициент; яР = kpA3-bp.hp.lp. п,,

м3 - объем разрыхлённого грунта за один рабочий цикл машины; ки -коэффициент использования машины по времени, экспериментальная величина; кРАЗ - коэффициент развала прорези, экспериментальная величина, крдз =2-5.

Проведена проверка расчетных значений производительности рыхлителя:

Таблица 1

Производственный эксперимент Расчетная величина

Тип Мощность Масса Производи- Расчетная Ошибка

грунта двигателя агрегата тельность производи-

№ тягача эксперимента тельность

п/п Куд Р N (Вт) т (кг) П (м3/ч) П (м3/ч) %

(Н/М )

1 300000 242000 52600 150-160 134 1

2 500000 242000 52600 150-160 133 17

3 700000 242000 52600 109-146 129 18

4 300000 300000 49930 187-212 171 14

5 500000 300000 49930 150-160 168 8

6 700000 300000 49930 109-146 163 27

Результаты исследований позволяют сделать следующие выводы:

1. Система показателей оценки эффективности и оптимального использования техники, разработанная профессором Баловневым В.И.может быть использована для оценки и оптимизации рыхлителей.

2. Время рабочего цикла tPq и производительность П являются важными показателями эффективности работы рыхлителя. Чем меньше t,.u и чем выше П тем лучше машина.

3. Формула для определения производительности, разработанная нами отражает характер протекания процесса рыхления. Она может быть использована при выполнении расчетов по установлению эффективности рыхлителей и их оптимизации.

4. Формулы (1) и (2) содержат такой важный показатель как величину силы сопротивления рыхлению куд p.bp.hp. Величину кудр необходимо определять экспериментально для тех грунтов, где будут использованы рыхлители. Это встречает трудность. Целесообразно использовать интегральный показатель прочности грунта Суд. Определить по Суд силу сопротивления рыхлению и затем определить показатель эффективности и осуществить выбор рыхлителя.

В третьей главе приведено определение сопротивлений рыхлению Результаты исследований по рыхлению грунтов отражены в работах

A.Н.Зеленина, Н.Г.Домбровского, В.С.Заленского, М.И.Ровинского, И.А.Недорезова, В.Д.Телушкина, Г.А.Шлойдо, Е.П.Щеблыкина Ю.П.Никифорова, Л.ПЩулькина, Ю.Н. Берновского, И.К.Растегаеваа также

B.Л. Баландинского, К.В. Александряна, И.М. Ващука, P.A. Рамазяна и многих других.

За последние годы был выполнен ряд работ по исследованию разрушения плотных, прочных грунтов механическими способами. Исследования И.П. Бородачева, Б.З. Захарчука, Д.П. Волкова, И.М. Ващука, И.А.Недорезова, И.К. Растегаева, В.Д. Телушкина, Б.А.Ефимова, A.A. Яркина а также В.А. Захарова, И.И. Сухова, А.П. Степанова, Д.П. Федорова и других авторов внесли значительный вклад в учение о разрушении грунтов.

Приведено определение сопротивлений при разработке грунтов рыхлителем по интегральному показателю прочности - числу ударов плотномера (С,,л)

Wp3,T = А,(Кl)ctp.Kc„.C^.bp.hp+0,5A1.K1.Y-bp.hp2, Н. (3)

где А|=1+^8. С^ар; Кг аналитический коэффициент, зависящий от углов рыхления <Хр, внутреннего р и внешнего 8 трения; Ссц - сцепление между частицами, Н/м2; у - объемный вес среды, Н/м3; Ьр - ширина зуба, м; Ьр -глубина рыхления, м;. КсЦ - размерный корреляционный коэффициент, показывающий, сколько единиц сцепления в МПа приходится на один удар плотномера ДорНИИ [МПа/число ударов]; Суд - число ударов плотномера ДорНИИ.

Связь между показателем Ссц и интегральным показателем прочности-числом ударов плотномера ДорНИИ Суд определяется следующим соотношением:

Ссц = Ксц-Суд , (4)

Проведено сопоставление расчетов, осуществленных с данными испытаний промышленных рыхлителей на тракторах ЧТЗ(табл.1).

Эксперименты выполнены на грунте Щ категории - суглинке. Зуб рыхлителя имел ширину по режущей кромке 1>1 =0,06 м, по верхнему образцу Ь2 =0,082 м, длина зуба 1з6 = 0,25 м, угол заострения а = 45°.

Грунт имел следующие параметры: тип - суглинок, Суд =8-9, угол внешнего трения 8 = 26°, угол внутреннего трения р = 29°, объемный вес 17 Н/ м3, Ксц = 15000 Н/(м2уд). Опыты выполнены по рыхлению грунта рыхлителем на тракторе ЧТЗ при различной глубине рыхления с углом рыхления <Хр = 55°. В процессе экспериментов фиксировалась горизонтальная Рх составляющая сопротивления рыхлению в таблицу 2; объемный вес грунта у = 17000н/м3; ширина зуба рыхлителя Ь= 0,082 м; глубина рыхления Ьр =0,7 ; 0,9 и 1,1 м.

Таблица 2

Горизонтальная составляющая

Глубина

сопротивлению >Лгрхгр1:, кН Ошибка %

рыхления Ь, м -'-г_____

Эксперимент Расчет

0^7 65 74,87 15

П5 9б7«5 18~

и 130 119 10

Сопоставление результатов показывает, что в пределах принятых допущений, разработанные зависимости могут быть использованы для количественного и качественного анализа сил сопротивления рыхлению в зависимости от влияющих факторов.

Результаты исследования позволяют сделать следующие выводы:

1 .Расчеты сопротивлений, основанные на экспериментальных формулах, содержат ряд эмпирических коэффициентов, которые справедливы для условий, в которых эти коэффициенты были определены, что является недостатком таких методов расчета. Формула проф. Домбровского просгая, она применяется для расчета силы сопротивления копанию, но имеет следующие недостатки: коэффициент Ккоп должен быть рассчитан для каждого рабочего орт-ана и рассчитать для каждого типа грунта. В полевых условиях это трудно сделать.

2.В пределах принятых допущений, зависимость(З), разработанная нами может быть использована для количественного и качественного анализа сил сопротивления рыхлению в зависимости от влияющих факторов. Формула имеет следующее достоинство: она базирует на показатели объективных физических свойств грунта, которые не зависят от конструкции рабочего органа (Ссш р, 5,Ор).

3.При использовании формулы необходимо установление корреляционной связи между сцеплением и числом ударов плотномера. Такая

связь может быть установлена на основании работы профессора И.А.Недорезова (4).

4.Величину силы сопротивления рыхлению грунта необходимо использовать в показателе эффективности и выборе рыхлителей для конкретных грунтовых пород по числу ударов плотномера Суд. В четвертой главе приведено определение оптимальной массы и условий использования рыхлителей. Сформированы показатели эффективности работы рыхлителей в виде функций от технико-эксплуатационных параметров.

Время рабочего цикла:

_ куд г -квел.г -Ьр -Ьр 1р пР %2 т.§1р.к3 -к^,, 0

рц - у. 1 7~т )с

т-ёУрлв N

принятые обозначения даны ранее.

Эксплуатационная производительность рыхлителя

я=7-Ь.----м3/Ч

кудр-квепр-^г | квепо-т-8"^з

РАЗ 1

принятые обозначения даны ранее.

Разработаны также ряд других показателей: удельная производительность, удельная материалоемкость, удельная энергоемкость и оценка эффективности по сокращению энергетических и материальных затрат.

Приведены зависимости времени рабочего цикла 1рц и производительности П от массы машины и других технико-эксплуатационных параметров ( куд , И, Ь, 1Р, ), (рис.1,2).

10000

20000

30000

40000

50000 т(хг)

-А-Куд р = 100000 н/н2 -*-Кулр = 200000 -е-Куд р = 4ЭОООО —в—Куд р=600000 -в-куд р = 800000 ——Куд р = 950000

Рис.1 Зависимость времени рабочего цикла рыхлителя (Цц) от (тм), (Ы), (кудр) и (1Р) ( при N=200.000 Вт, 1р=40 м )

Проведено определение оптимальной массы рыхлителя. Оптимальная масса рыхлителя т0РТ устанавливается на основании приравнивая нулю первой производной зависимости определения времени рабочего цикла по ш:

или

N. Jcyjt .кщ-fj rip.hp lpn¡ ,k2 8 У ель -ÍOB ^ОБ

N.Ay Jc^ .Суд ЛКní be Jif, Jpn3 Jc2

кг

, КГ

(5)

(6)

8 У?ль-fosaoskз

На основании зависимостей (5) и (6) разработаны графики определения оптимальной массы машины morrr от мощности двигателя N и от удельного сопротивления рыхлению грунта кудр и числа ударов плотномера Суд), ( рис,3,4)

m(iir)

-А— Куд p = 100000 н/м2 —Куд р =200000 -в— куд р = 400000

-в- Куд р =600000 —— Куд р =800000 — Куд р =950000

Рис.2 Зависимость производительности (П) рыхлителя от массы машины(ш), удельного сопротивления рыхлению грунта к>др), (при N = 200.000 Вт).

Рыхлитель с определенными техническими параметрами m, N, УРАь, hP, bP и другими неизменными факторами эффективно разрыхлит грунт определенной прочности (куд р). В других условиях рыхлитель работает менее эффективно, уменьшается производительность, растёт энергоёмкость рыхления. Проведено определение прочностных характеристик грунтов, в которых рыхлитель с известными параметрами дает наибольшую производительность. Удельное сопротивление рыхлению грунта устанавливается на основе формулы (5), (6) (для предварительных расчетов):

, _ _m-g foslas** П\

~ i. >1. i V 7 <РГЦ кЧГП P Ьр "р-1р-П,-к2

или Су - _m-S fob *оь ____(8)

К' квсп г h„ hr >,

О -(-,-,-(-1-,-,-,-1

100000 200000 300000 400000 500000 600000 700000 800000 900000 1000000

I Куя.р(н/м2)

I-1-1-1-1-1-1-1-1-(.

25 50 75 100 125 150 175 200 225 250

С

уд

= 100000 Вт -»(-N= 150000 -©-N = 200000 -»-N = 250000 -в— N=300000 —N = 350000 = 400000

Рис.3 Зависимость оптимальной массы (т01П) рыхлителя от удельного сопротивления грунтов(к„д.р)

" (Вт)

-*-Суд = 25 —X—Суд = 50 —е—Суд= 100 -*-Суд=150 —•—Суд =200 —Суд = 235

Рис.4 Зависимость оптимальной массы (тшгт) рыхлителя от мощности двигателя (Ы)

Разработана программа выбора и определения оптимальных параме-фов рыхлителей в зависимости от условий эксплуатации приведено на рис.5.

Рис.5 Схема программы выбора и определения оптимальных параметров рыхлителей в зависимости от условий эксплуатации

* Расчетная формула введена в ЭВМ:

т - ^-кррЬр-крЛ^кьспр^р&г „г

р1V { 1 к

К р'ЗМ 0!> ОБ 3

Информация об условиях эксплуатации : N = 150.000 Вт;к = 700.000 н/м2; Ьр = 0,09 м;Ьр = 0,05 м; п3 = 1;квспр — 1, 5; 1р = 30 м; к2 = 2,ё = 9, 81 м/с2; V = 1,2 м/с2; ГМОб = 0,1; 10ь = 30 м; к3 = 2; (рси= 0,7.

Таблица 3

♦ Информация о технических параметрах машин, имеющихся на рынке:

№

п/п Модель т(кг) N (ВТ) Ь, (м) Ьр (м) п Мм/с) v^M/C)

1 ДЗ-171-1 17545 125000 0,08 0,5 1 0,86 0,83

2 ДЗ-171-3.02 17465 125000 0,08 0,5 1 0,86 0,83

3 ДЗ-190 18400 125000 0,08 0,45 1 0,86 0,83

4 Д3-171.3.05 17540 125000 0,08 0,5 1 0,86 0,83

5 ДЗ-171.Э-М06 17460 125000 0,08 0,5 1 0,86 0,83

6 ТС-10 16500 176000 0,08 0,5 3 1,26 1,26

7 Д 3-240 18700 176000 0,08 0,5 1 1,12 1,12

8 Б-170М.01.ЕР 18479 125000 0,08 0,65 3 0,86 0,83

9 Б-170М.03.ЕР 19089 132000 0,08 0,65 3 0,86 0,83

10 ДЗ-126В-2 (ДЭТ-250М2 Б1Р1) 41340 237400 0,11 1,3 1 2,02 2,02

11 Т-330Р1-01 50520 259000 0,11 0,7 1 2,31 1,91

12 ДЭТ-350 Б1Р1 44427 257400 0,11 0,7 1 2,52 2,52

13 Т-11.01Я 20300 127000 0,08 0,64 1 3,08 3,92

14 Т-15-01Я 28500 175000 0,08 0,83 1 3,08 3,92

15 Т-20.01К 36000 215000 0,11 1,13 1 2,91 3,72

16 Т-25.01К 47700 279000 0,11 1,15 1 3,52 4,25

17 Т-35.01ЯБ1 58300 382000 0,11 0,6 1 3,58 4,34

Результаты исследований позволяют сделать следующие выводы: 1.Величины показателей эффективности рыхлителей имеют оптимальное значение tPU =min и П= шах при определенном значении m и других неизмененных параметрах^,куДР и др.).

2.Оптимальная масса и, следовательно, тяговое усилие тягача, зависит от технических и эксплуатационных факторов. Оптимальная масса топт рыхлителя увеличивается с увеличением мощности(1Ч), удельною сопротивления грунта рыхлению(кУдр), площади сечения прорезаемой цели

(Ьр.Ьр). Оптимальная масса рыхлителя уменьшается с ростом рабочей скорости рыхлителя (урль).

3.Рыхлитель с определенными техническими параметрами т,М,\'глБ^Р, Ьр и другими неизменными факторами эффективно разрыхлит грунт определенной прочности (кудр). В других условиях рыхлитель работает менее эффективно, уменьшается производительность, растёт энергоёмкость рыхления.

4.Разработана номограмма определения оптимальной массы машины топт и выбора рыхлителя в зависимости от удельного сопротивления рыхлению грунта куд и других показателей прочности (куа, ур).

5.Разработанная программа для ЭВМ по определению и выбору оптимальных параметров рыхлителей в зависимости от условий эксплуатации также может применяться для определения и выбора оптимальных параметров других дорожно-строительных машин.

6.По этой программе можно выбрать машину из имеющихся на рынке, дать рекомендацию специалистам по использованию и рекомендацию предприятиям по производству машин.

В пятой главе проведены расчеты но определению технико-экономического эффекта от использования рыхлителей с оптимальными параметрами.

Используется суммарная удельная себестоимость единицы продукции

где С*- суммарная удельная себестоимость единицы продукции, руб./м1

См.ч - стоимость машино - часа, руб./ч; Пэч - эксплуатационная часовая производительность рыхлителя, м3/ч; СП.Р - стоимость погрузки- разгрузки машины на транспортные средства при перебазировании с учетом затрат на монтаж-демонтаж руб.; Спшкм- удельная стоимость перебазирования на один км, руб./км; В - расстояние перебазирования, км; Корм-ехн - коэффициент организационно- технологической надежности работ на объекте, принимался Т.Ы.^Тов- число работы на объекте, ч

а) Проведено определение эксплуатационной часовой производительности рыхлителей.

Для сопоставляемых машин: для первой машины, имеющей следующие параметры: модель Т-15-01 Я; ш=28500 кг; №= 175кВт; Ьр= 0,08 м; Ьр= 0,83 м; п3 =1; 1рЦ =65 сек; 11=110 м3. Для второй машины, имеющей следующие параметры: модель Т-330Р1-01; т = 50520 кг; N = 259 кВт; Ър = 0,11м; Ьр = 0,7 м; п3 = 1; 1рЦ=54,51 сек; П=152 м3/ч. Параметры первого рыхлителя рыхлителя по массе и мощности наиболее близко подходят к оптимальным расчетным величинам.

В работе представлены графики зависимостей Се1 для указанных машин, построенные по формуле ( 9) в зависимости от объема работ на объекте V. Сопоставляя Се£ для первой и второй машин, можно отметить, что при малых объемах (до 1500 м3) экономически целесообразнее первая машина, после 1500 м3 - вторая машина.

б) Проведено определение суммарной удельной себестоимости единицы продукции для сопоставленных машин.

Установлено, что разница в суммарных удельньБс себестоимостях АСе1 для сопоставленных машин также меняется в зависимости от Ьбъема работ. Пусть объем работы на объекте У0 = 1000 м3, что соответствует часто встречаемым объектом работы рыхлителей во Вьетнаме' (разработка грунтов с длиной Ь0 =100 м, шириной В0 =15 м и глубиной'рыхления Ц,-= 1 м). Тогда число часов работы для каждой машины на объекте:То6|^10 часов; Тоб2=7,24 часов; суммарная удельная себестоимость единицы продукции для каждой

машины С* 1=5,62 руб./м3; С„2=5,72 рубУм3; Годовой объем работы для каждой машины Угод1=230000 м3/год; У10Д2=317680 м3/год; Годовая себестоимость для каждой машины: Сгод1= 1292600 руб./год; Сгод2=1817130 руб./год.

Годовой экономический эффект для указанных объемов работ равен: ДСе,.2 =Эгод1.2 = Сгад2 - СГ0Д1 = 1817130 - 1292600 = 524530 руб./год

Следовательно машина выбранная по разработанной нами методике является наиболее оптимальной для рыхления грунтов при данных условиях эксплуатации.

Общие выводы

]. При разработке горных пород и твердых грунтов в строительстве широкое применение находят рыхлители. Во Вьетнаме в соответствии с проектами строительства дорог в горных районах, где наряду с другими строительными машинами будут использоваться рыхлители. Рыхление грунтов и пород как показывает практика, является наиболее доступным и менее затратным методом разрушения фунтов.

2. В области изучения методов рыхления фунтов и пород рыхлителями и теории расчета рыхлителыгого оборудования выполнены работы ряда исследователей. Однако вопросы оптимального выбора массы рыхлителя в зависимости от тягово-эксплуатационных свойств рыхлителей в этих работах не решены в полном объеме. Важной задачей является разработка методики определения оптимальной массы рыхлителя и выбора рыхлителя из существующих на рынке. Эти вопросы имеют большое значение для Вьетнама в связи с большими объемами строительства в горных районах республики. Такая методика позволит повысить эффективность использования рыхлителей и увеличить прибыль производителей работ.

3. В диссертации разработана методика определения оптимальной массы и выбор рыхлителя в зависимости от основных технико-эксплуатационных параметров машины (мощности двигателя, массы машины, удельного сопротивления, ширина зубьев рыхлителя, числа зубьев, глубины рыхления, скорости работы и дальности рыхления). Методика основана на анализе системы показателей эффективности использования рыхлителей в строительстве (времени рабочего цикла, производительности рыхлителя).

Время рабочего цикла является одним из основных показателей

эффективности. Оно входит составным элементом при определении друшх показателей эффективности (производительности, удельной производительности, удельной металлоемкости, и удельной энергоемкости и др.).

4. Установлена аналитическая зависимость определения времени рабочего цикла и других показателей эффективности от основных технических и эксплуатационных параметров рыхлителей. Время рабочего цикла прямо пропорционально удельному сопротивлению копания грунта, ширине зубьев, глубине рыхления, дальности рыхления и обратно пропорционально массе машины, мощности двигателя и скорости рыхления.

5. Установлен характер изменения показателей эффективности времени рабочего цикла и производительности от массы и других технических параметров в условиях эксплуатации. На графиках каждая кривая рабочего цикла в зависимости от массы машины при других неизменных параметрах имеет точку минимума. Каждая кривая производительности в зависимости от массы имеют точку максимума. При одном значении удельного сопротивления рыхлению грунта с увеличением мощности двигателя значение минимума кривой времени рабочего цикла уменьшается, а точка максимума кривой производительности увеличивается.

6.Установлена зависимость определения оптимальной массы машины от технических параметров рыхлителя и прочности грунта. Оптимальная масса рыхлителя увеличивается с увеличением мощности двигателя, удельного сопротивления фунта рыхлению, площади сечения прорезаемой цели. Оптимальная масса рыхлителя уменьшается с ростом рабочей скорости рыхлителя. Из графиков следует, что рыхлители с большей мощностью двигателя работают более эффективно, чем рыхлители той же массы, но с меньшей мощностью двигателя.

7. Оптимальная масса зависит от величины удельного сопротивления грунта рыхлению. Величина удельного сопротивления зависит от прочности грунта и конструкции рабочего органа. При выборе рыхли геля для конкретных

условий эксплуатации необходимо знать величину удельного сопротивления рыхлению конкретных пород.

8. В работе предложена экспериментальная зависимость определения сопротивления рыхлению на основании теории механики сплошной среды, разработанной профессором В.В.Соколовским. Горизонтальная составляющая сопротивления рыхлению увеличивается с увеличением числа ударов плотномера «Суд», ширины зубья рыхлителя «Ьр», глубины рыхления «Ьр» и коэффициента «Ксп» и зависит от угла рыхления « Ор» и углов трения грунта 5, Р)-

9. На основе разработанных положений сформулирована аналитическая зависимость определения оптимальной массы рыхлителя от основных технических параметров и прочностных свойств на основе теории механики сплошной среды интегрального показателя прочности - числа ударов плотномера. Разработан графический метод выбора оптимальной массы машины в зависимости от основных технических параметров и прочностных свойс 1 в грунта, которые определяются различными методами (удельным сопротивлением рыхлению «Кудр», числом ударов плотномера «Суд».

10. На основании разработанной зависимости определения оптимальной массы рыхлителя разработана программа выбора рыхлителя в зависимости от условий эксплуатации и, прежде всего, от прочностных свойств грунта по числу ударов плотномера. Это обеспечивает простой и удобный метод выбора рыхлителей для производства строительных работ в конкретных грунтовых условиях по интегральному показателю прочности - числу ударов плотномера.

11. Выполнен расчет технико-экономической эффективности от реализации результатов исследований. Методика передана Управлению механизации транспортного строительства №1, которая находится во Вьетнаме, в городе Ханое. По результатам исследований опубликованы четыре печатные работы, в которых отражены основные положения диссертации:

1. Нгуен Зань Шон Определение сопротивлений рыхлению при разработке прочных грунтов Сборник « Актуальные проблемы технической эксплуатации строительных и дорожных машин» - М., МАДИ, 2004. - с 26-31.

2. Нгуен Зань Шон, Баловнев В.И. Выбор рыхлителей в зависимости от условий эксплуатации - Журнал «Механизация строительства»-№9, 2004, с 1418.

3. Нгуен Зань Шон, Баловнев В.И., Определение сопротивлений при разработке грунтов рыхлителем по интегральному показателю прочности -числу ударов плотномера - Журнал «Дорожные и строительные машины» - № 6, 2005.-е 12-14.

4. Нгуен Зань Шон Выбор рыхлителей по величине интегрального показателя прочности грунта - Сборник трудов международной научно-технической конференции ИНТЕРСТОЙМЕХ, г. Тюмень, 2005, с 35-37.

Подписано в печать 47.05". 2005г. ... Формат 60x84/] 6.

I ираж 100 экз Заказ № у т Усл. иеч. л.

(ЮО «Техполифафценгр» ПЛД№ 53-477 Тел./факс: (095) 151-26-70

РНБ Русский фонд

2007-4 900

Введение.

Глава 1. Анализ исследований, выполненных в области использования рыхлителей.

1.1 Работы по рыхлению пород в горных районах Вьетнама.

1.2. Рыхлители, используемые в строительстве.

1.3. Анализ исследований по определению силовых и энергетических параметров рыхлителей.

1.4. Определение производительности и основных технико-эксплуатационных параметров рыхлителей.

Выводы по главе 1.

Цель и задачи диссертационной работы.

Глава 2. Показатели оценки эффективности рыхлителей.

2.1. Показатели эффективности использования техники.

2.2. Определение производительности рыхлителей.

Выводы по главе 2.

Глава 3. Определение сопротивлений рыхлению.

3.1. Анализ методов определения сопротивления рыхлению.

3.2. Определение сопротивлений при разработке грунтов рыхлителями по интегральному показателю прочности - числу ударов плотномера ДорНИИ (Суд).

Выводы по главе 3.

Глава 4. Определение оптимальной массы и условий использования рыхлителей.

4.1 Формирование показателей эффективности работы рыхлителей в виде функции технико-эксплуатационных параметров.

4.2 Влияние прочности грунта на продолжительность рабочего цикла и производительность рыхлителя.

4.3 Зависимость времени рабочего цикла tpu и производительности П от массы машины и других технико - эксплуатационных параметров (N, b , куд).

4.3.1 Зависимость времени рабочего цикла (tpu) от массы машины(ш), мощности двигателя, удельного сопротивления(куд.р)и дальности рыхления(1р).

4.3.2 Зависимость производительности (П) рыхлителя от массы машины (т), мощности двигателя (N) и удельного сопротивления рыхлению грунта (куд.р).

4.4 Определение оптимальной массы рыхлителя.

4.5 Определение прочностных характеристик грунтов, в которых рыхлитель с известными параметрами дает наибольшую производительность.

4.6 Программа выбора и определения оптимальных параметров рыхлителей в зависимости от условий эксплуатации.

Определение потребного количества рыхлителей.

4.7 Технологические схемы работы рыхлителя.

Выводы по главе 4.

Глава 5. Определение технико-экономического эффекта от использования рыхлителей с оптимальными параметрами

Выводы по главе 5.

Актуальность работы. В настоящее время в условиях перестройки народного хозяйства во Вьетнаме намечается большой подъем в развитии экономики страны. Генеральный план экономического и социального развития 2001-2010 гг. направлен на превращение Вьетнама в развитое социалистическое государство. Для этого предлагается значительно увеличить объем капитального и социального строительства. Предусматривается строительство многих ГЭС на реках на севере и на юге страны и другие объекты, связанные со значительным развитием сети автомобильных дорог и коммуникаций.

Объем строительства призван обеспечивать пропорциональное и динамичное развитие всего народного хозяйства, непрерывное наращивание экономического потенциала страны.

В материалах IX съезда КПВ определено, что основной задачей строительства является наращивание производственного потенциала страны на новой технической основе, сооружение жилищ и объектов коммунального, бытового и культурного социального назначения и транспортных коммуникаций.

Осуществление программы строительства государственных предприятий, жилых домов, школ, больниц, детских дошкольных учреждений и сети автомобильных дорог, стало возможным благодаря высоким темпом роста национального дохода. Развитие строительства во Вьетнаме подчинено основному принципу социализма - созданию материальной базы для всестороннего развития благосостояния всего народа. В таблице 1 приведены величина и степень ежегодного увеличения национального дохода Вьетнама (GDP) и экономическая структура в периоде 2000-2005 г. [99]

Таблица 1

Национальный доход(СБР) в периоде 2000-2005 г.

2000 2001 2002 2003 2004 2005

ОБР(млрд. донгов) в том числе: 228892 272036 313623 361016 399942 444139

- сельское, лесное и рыболовство 62219 75514 80826 93072 101723 107913

- промышленность и строительство 65820 80876 100595 117299 137959 162595

- услуги 100853 115646 132202 150645 160260 173631

Степень увеличения 9,5 11,2 13 14,9 16,5 18,4

Особое внимание уделяется энергетическому строительству и развитию сети автомобильных дорог в стране. Следует отметить, что существующая сеть автомобильных дорог во Вьетнаме ещё не достаточно обеспечивает нормальное функционирование отраслей народного хозяйства. Качественная картина развития автомобильных дорог во Вьетнаме представлена в табл.2.

Таблица 2

Динамика строительства автомобильных дорог во Вьетнаме по годам в тыс. км.

Типы дорог 1988 1992 1996 2000 2004

Асфальтобетонные покрытия 9,4 10,58 11,84 13,26 14,85

Гравийнощебеночные покрытия 48,7 54,81 68,51 85,63 107,03

Грунтовые 26,9 28,77 30,64 32,51 34,38

Чтобы вести страну в период индустриализации и модернизации по решениям VIII и IX съездов Коммунистической Партий Вьетнама одьщ'из важных задач является строительство и совершенствование сети автомобильных дорог. В условиях и характеристиках географий страны строительство автомобильной дороги Север-Юг или автомобильной дороги имени Хо Ши Мина имеет существенно важное значение. Эта дорога имеет длину выше 3300 км, протянута через всю страну с севера до юга через 28 провинций в 7 из 8 географических районов и 3 климатических районах Вьетнама. В составе этой дороги - 300 км должны построить новых дорог, а в остальном должны улучшить качество и расширить уже существующие части. 2/3 протяженности дороги Север-Юг проходит через горные местности. При строительстве дороги необходимо выполнить 36106 млн.м земляных работ в течение 5 лет.

Значительный объем земляных работ в грунтах, осуществляемых в дорожном строительстве, особенно при сооружении дорог в горной местности, требует предварительного рыхления, и имеется в дорожном строительстве, особенно при сооружении дорог в горной местности. Так при строительстве автомобильной дороги имени Хо Ши Мина из 36106 млн. м3. объема земляных л работ -18000 млн.м выполняются в прочных грунтах [101]. Во Вьетнаме в соответствии с проектами строительства дорог в горных районах, наряду с другими строительными машинами в больших объемах применяются рыхлители.

В области изучения методов рыхления грунтов и пород рыхлителями и теории расчета рыхлительного оборудования выполнены работы ряда исследователей. В Российской Федерации в этой области известны труды профессоров А.Н. Зеленина, Н.Г. Домбровского, В.И. Баловнева, И.А. Недорезова, Э.Н. Кузина, Д.П. Волкова, И.К. Растегаева. Исследования профессора Е.М. Кудрявцева посвящены экономическому анализу выбора и определения параметров строительных машин. В области разработки методов выбора рыхлителей известны труды профессора А.Н. Зеленина и в области разработки вечномерзлых грунтов известны работы профессора И.К. Растегаева. В этих трудах разработаны методы определения тягового усилия рыхлителей, основных технических параметров, определения производительности рыхлителей. Однако вопросы оптимального определения массы рыхлителя в зависимости от тягово-эксплуатационных свойств рыхлителей и методы выбора рыхлителей в зависимости от условий эксплуатации в этих работах не решены в полном объеме. Важной задачей является разработка методики определения оптимальной массы рыхлителя и выбора рыхлителя из существующих на рынке. Эти вопросы имеют большое значение для Вьетнама в связи с большими объемами строительства в горных районах республики. Социалистическая Республика Вьетнам не имеет заводов по производству рыхлителей. Такие машины для нужд строительства закупаются на рынке. Поэтому методика выбора рыхлителей приобретает для Вьетнама важное значение. Такая методика позволит повысить эффективность использования рыхлителей и увеличить прибыль производителей работ. Тема диссертационной работы является необходимой и актуальной.

Цель диссертационной работы. Повышение эффективности использования рыхлителей на основании оптимизации параметров и выбора рыхлителей в зависимости от условий эксплуатации.

Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем:

• Установлены зависимости, определяющие характеры изменения времени рабочего цикла и производительности рыхлителя в зависимости от массы, мощности машины, прочности породы и дальности рыхления.

• Разработана методика определения оптимальной массы рыхлителя в зависимости от условий эксплуатации (прочность грунта, коэффициент сопротивления передвижения машины, коэффициент сцепления, коэффициент буксования, ширина зубьев, глубина рыхления, число зубьев, скорость рыхления, дальность рыхления и т.д.). Масса определялась на основании анализа времени рабочего цикла рыхлителя и производительность.

• Разработана зависимость определения величины силы сопротивления рыхления грунта, основанная на теории статики сплошной среды с введением интегрального показателя прочности грунта - числа ударов динамического плотномера. Динамический плотномер имеет корреляционную связь с другими показателями прочности по величине прохождения звуковых колебаний через среду, конуса вдавливания и т.д. Однако число ударов имеет важное преимущество перед другими методами. Интегральный показатель прочности грунта определяется простым прибором в полевых условиях. Зависимость определения силы сопротивления введена в формулу для определения оптимальной массы рыхлителя.

• Разработаны номограммы и программа определения оптимальной массы рыхлителя в зависимости от условия эксплуатации.

• Разработана методика выбора рыхлителей для данных условий эксплуатации из рыхлителей, которые предложены на рынке.

• Разработка номограмм и программы для выбора рыхлителей из предложенных на рынке.

Достоверность результатов работы подтверждена сопоставлением результатов аналитических расчетов с результатами имеющихся экспериментальных исследований по определению силы сопротивлений рыхлению грунтов и определению производительности рыхлителя. Практическая ценность работы заключается в следующем: Разработана методика определения оптимальной массы рыхлителя. Разработаны методика и программа выбора рыхлителей в зависимости от условий эксплуатации.

Разработана методика определения сопротивления рыхлению в зависимости от интегрального показателя прочности грунта — числа ударов плотномера ДорНИИ.

Методы переданы организации транспортного строительства №1, которая находится во Вьетнаме, в городе Ханое.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

• Установленные зависимости, определяющие характеры изменения времени рабочего цикла и производительности рыхлителя в зависимости от массы, мощности машины и прочности породы.

• Теоретическое обоснование и методика определения силы сопротивления рыхлению грунта.

• Теоретическая методика определения оптимальной массы рыхлителя в зависимости от условий эксплуатации

• Методика выбора рыхлителей для данных условий эксплуатации из имеющихся, которые предложены на рынке.

Апробация работы и публикации. Основные результаты работы опубликованы в 4 статьях, доложены и одобрены на ежегодных научно-технических конференциях Московского автомобильного дорожного института (ГТУ).

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 160 страницах машинописного текста и включает введение, пять глав, общие выводы, 51 рисунок, 21 таблиц и список литературы из 101 источников.

Общие выводы

1. При разработке горных пород и твердых грунтов в строительстве широкое применение находят рыхлители. Во Вьетнаме в соответствии с проектами строительства дорог в горных районах, где наряду с другими строительными машинами будут в больших объемах рыхлители. Рыхление грунтов и пород как показывает практика, является наиболее доступным и менее затратным методом разрушения грунтов. На строительных объектах Вьетнама работает рыхлительное оборудование ведущих производителей дорожно-строительной техники на тракторах различного класса (фирмы «Катерпиллер Трактор» (США) рыхлители с бульдозерами на базе гусеничных тракторов мощностью 48-522 кВ; фирмы «Фиат - Ajumc»(Fiat- Allis, Италия, США) бульдозеры с рыхлителями мощностью 60,4- 391 кВт; фирмы «Интернейшнл - Дрессер» (США) бульдозеры с рыхлителями мощностью 48,5335 кВт; фирмы « Комацу» (Япония) бульдозеры с рыхлителями мощностью 49-463кВт; закрытое акционного общества «Челябинское строительно-дорожные машины» (Россия) бульдозеры с рыхлителями с тяговым усилием от 36,5 - 190 кН; оао « Промтрактор» (Россия) бульдозеры с рыхлителями на тракторе Т330; оао «ЧТЗ- Уралтрак» (Россия) бульдозеры с рыхлителями на тракторе ДЭТ-350).

2. В области изучения методов рыхления грунтов и пород рыхлителями и теории расчета рыхлительного оборудования выполнены работы ряда исследователей. Однако вопросы оптимального выбора массы рыхлителя в зависимости от тягово-эксплуатационных свойств рыхлителей в этих работах не решены в полном объеме. Важной задачей является разработка методики определения оптимальной массы рыхлителя и выбора рыхлителя из существующих на рынке. Эти вопросы имеют большое значение для Вьетнама в связи с большими объемами строительства в горных районах республики. Такая методика позволит повысить эффективность использования рыхлителей и увеличить прибыль производителей работ.

3. В диссертации разработана методика определения оптимальной массы и выбор рыхлителя в зависимости от основных технико-эксплуатационных параметров машины (мощности двигателя, массы машины, удельного сопротивления, ширина зубьев рыхлителя, числа зубьев, глубины рыхления, скорости работы и дальности рыхления). Методика основана на анализе системы показателей эффективности использования рыхлителей в строительстве (времени рабочего цикла, производительности рыхлителя).

Время рабочего цикла является одним из основных показателей эффективности. Оно входит в составном элементе при определении других показателей эффективности (производительности, удельной производительности, удельной металлоемкости, и удельной энергоемкости и

ДР-)

4. Установлена аналитическая зависимость определения времени рабочего цикла и других показателей эффективности от основных технических и эксплуатационных параметров рыхлителей. Время рабочего цикла прямо пропорционально удельному сопротивлению копания грунта, ширине зубьев, глубине рыхления, дальности рыхления и обратно пропорционально массе машины, мощности двигателя и скорости рыхления.

5. Установлен характер изменения показателей эффективности времени рабочего цикла и производительности от массы и других технических параметров в условиях эксплуатации. На графиках каждая кривая рабочего цикла в зависимости от массы машины при других неизменных параметрах имеет точку минимума. Каждая кривая производительности в зависимости от массы имеют точку максимума. При одном значении удельного сопротивления копания грунта с увеличением мощности двигателя значение минимума кривой времени рабочего цикла уменьшается, а точка максимума кривой производительности увеличивается.

6.Установлена зависимость определения оптимальной массы машины от технических параметров рыхлителя и прочности грунта. Оптимальная масса рыхлителя увеличивается с увеличением мощности двигателя, удельного сопротивления грунта рыхлению, площади сечения прорезаемой цели. Оптимальная масса рыхлителя уменьшается с ростом рабочей скорости рыхлителя. Из графиков следует, что рыхлители с большей мощностью двигателя работают более эффективно, чем рыхлители той же массы, но с меньшей мощностью двигателя.

7. Оптимальная масса зависит от величины удельного сопротивления грунта рыхлению. Величина удельного сопротивления зависит от прочности грунта и конструкции рабочего органа. При выборе рыхлителя для конкретных условий эксплуатации необходимо знать величину удельного сопротивления копания конкретных пород.

8. В работе предложена экспериментальная зависимость определения сопротивления рыхлению на основании теории механики сплошной среды, разработанной профессором В.В.Соколовским. В этой связи горизонтальная составляющая сопротивления рыхлению прямо пропорциональна тангенсу угла внешнего трения грунта «tg5», котангенсу угла внутреннего трения «ctgp», котангенсу угла рыхления «ctgap>>, силе сцепления грунта «Ксц», числу ударов плотномера «Суд», ширине зубья рыхлителя «Ьр» и глубине рыхления «hp».

9. На основе разработанных положений сформулирована аналитическая зависимость определения оптимальной массы рыхлителя от основных технических параметров и прочностных свойств на основе теории механики сплошной среды интегрального показателя прочности — числа ударов плотномера. Разработан графический метод выбора оптимальной массы машины в зависимости от основных технических параметров и прочностных свойств грунта, которые определяются различными методами(удельным сопротивлением копания «Кудр», числом ударов плотномера «Суд»

Ю.На основании разработанной зависимости определения оптимальной массы рыхлителя и разработана программа выбора рыхлителя в зависимости от условий эксплуатации и, прежде всего, от прочностных свойств грунта по числу ударов плотномера. Это обеспечивает простой и удобный метод выбора рыхлителей для производства строительных работ в конкретных грунтовых условиях по интегральному показателю прочности - числу ударов плотномера.

11. Выполнен расчет технико-экономической эффективности от реализации результатов исследований. Методика передана организации транспортного строительства №1, которая находится во Вьетнаме, в городе Ханое.

По результатам исследований опубликованы четыре печатные работы, в которых отражены основные положения диссертации.

1. Нгуен Зань Шон Определение сопротивлений рыхлению при разработке прочных грунтов Сборник « Актуальные проблемы технической эксплуатации строительных и дорожных машин» -М. МАДИ, 2004, с 26-31.

2. Нгуен Зань Шон, Баловнев В.И., Выбор рыхлителей в зависимости от условий эксплуатации - Журнал «Механизация строитльства» -№9, 2004,с14-18.

3. Нгуен Зань Щон, Баловнев В.И., Определение сопротивлений при разработке грунтов рыхлителем по интегральному показателю прочности — числу ударов плотномера - Журнал «Дорожные и строительные машины» - № 6, 2005, с 12-14.

4. Нгуен Зань шон Выбор рыхлителей по величине интегрального показателя прочности грунта - Сборник трудов международной научно-технической информации ИНТЕРСТОИМЕХ, г. Тюмень, 2005, с 35-37.

Направление дальнейших исследований: • Разработка методика определения оптимальной массы рыхлителя с учетом вероятного характера условий эксплуатации.

1.В., Артемьев К.А., Бромберг А.А. и др. Дорожные машины. Часть 1. М. Машиностроение, 1972.

2. Баловнев В.И. Новые методы расчета сопротивлений резанию грунтов М. 1963.

3. Баловнев В.И.; Ермилов А.Б. Оценка технико-экономической эффективности дорожно-строительных машин на этапе проектирования. Учебное пособие МАДИ М. 1984.

4. Баловнев В.И. Оценка эффективности дорожных и коммунальных машин по технико-эксплуатационным показателям. МАДИ. М.2002 28 с.

5. Баловнев В.И., Нгуен Зань Шон Определение сопротивлений при разработке грунтов рыхлителем по интегральному показателю прочности-числу ударов плотномера. Журнал « Дорожные и строительные машины» №6 2005с 12-14.

6. Баловнев В.И., Нгуен Зань Шон Выбор рыхлителей в зависимости от условий эксплуатации. Журнал « Механизация строительства» № 9 , 2004. с 1417.

7. Брусенцов Д.И. Исследование тяговых характеристик трактора и бульдозеров. «Тракторы и сельхозмашины »,№11 Машиностроение М. 1968 18-20 с.

8. Бородачев И.П., Шлойдо Г.А. и др. Применение мощных навесных рыхлителей при разработке вечно мерзлых грунтов. Строительные и дорожные машины. №2, 1970.

9. Бородачев И.П., Шлойдо Г.А. и др. Применение мощных навесных рыхлителей при разработке вечно мерзлых грунтов. Строительные и дорожные машины. №2, 1970.

10. Блозовой Д.А., Покровский А.А. Землеройно-транспортные машины М. Машиностроение, 1973.

11. ВНИИСтройдормаш Провести поисковые исследования и определить возможность создания рыхлителя на тракторе Т-130 . Научно- технический отчет по теме 062-82, М.1983

12. ВНИИСтройдормаш Исследование влияния конструкции подвески промышленного трактора на повышение производительности и работоспособности навесного рыхлителя. Научно- технический отчет по теме МГ-1258,М. 1974.

13. ВНИИСтройдормаш Исследование основных параметров рыхлительного оборудования с использованием кинематико- силового анализа. Научно-технический отчет о теме МГ-2378 М. 1979.

14. Ветров Ю.А. ; Кисленко А.А. Сопротивление резанию мерзлого глинистого грунта Строительные и дорожные машины №10 1960.

15. Ветров Ю.А. К вопросу об определении сопротивлении грунтов резанию Строительное и дорожное машиностроение 1957, №1

16. Ветров Ю.А. Резание грунтов Сб. трудов №26 МИСИ им. В.В. Куйбышева, Углетехиздат. 1958.

17. Волков Д.П.; Крикун В.Я и др. Машины для земляных работ М. 1992.

18. Ветров Ю.А.; Кархов А.А. Кондра А.С. ; Станевский В.П. Машины для земляных работ. Киев Вища школа 1981.

19. Ветров Ю.А. Машины для земляных работ Киев , Вища школа, 1976.

20. Волков Д.П. и др. Исследование динамики рыхлителя Д- 652А. Строительные и дорожные машины, №12, 1970.

21. Ветров Ю.А.Резание грунтов землеройными машинами. М. 1971

22. Вашук И.М. Исследование эффективности рыхления мерзлого грунта одним и группой рабочих органов. Тр.ВНИИстройдормаш, №43, 1970.

23. Горячкин В.П. Собрания сочинении т.т. III и IV, Сельхозгисз, 1940.

24. Домбровский Н.Г.; Жуков П.А.; Аверин Н.Д. Экскаваторы Машгиз, 1949.

25. Домбровский Н.Г.; Гальперин М.И. Основные вопросы разрушений твердых и мерзлых грунтов М. Госгортехиздат. 1961, с50-54 с.

26. Домбровский Н.Г.; Жуков П.А.; Аверин Н.Д. Экскаваторы Машгиз, 1949.

27. Домбровский Н.Г.; Гальперин М.И. Землеройно-транспортные машины М. 1964.

28. Домбровский Н.Г.; Гальперин М.И. Машины для разработки мерзлых грунтов М. 1973.

29. Дворковой В.Я. Система показателей оценки эффективности использования дорожно-строительных машин М. 2004

30. Емельянов В.И. ; Мамаев Ю.А. и др. Механическое разрушение мерзлых порог землеройно рыхлительными агрегатами. Магаданское книжное издательство 1978,96 с.

31. Едгишов Б.А.; Захарчук Б.З. ; Телушкин В.Д.; Селиванов А.С. Влияние особенностей конструкций трактора на эффективность работы навесного рыхлителя. Труды ВНИИСтройдормаш № 65 М. 1974.

32. Ефимов Б.А. Исследование режимов работы гусеничного рыхлителя. Тр. ВНИИстройдормаш, вып.65, 1974.

33. Ефимов Б.А., Захарчук Б.З. и др. Влияние особенности конструкции трактора на эффективность работы навесного рыхлителя. Тр. ВНИИстройдормаш,№65, 1974.

34. Захарчук Б.З. ; Шлойдо Г.А.; Яркин А.А. и др. Навесное тракторное оборудование для разработки высокопрочных грунтов. Машиностроение М. 1972, 192 с.35.3ахарчук Б.З. ; Селиванов А.С. Рыхлитель ДП-26 С Строительные и дорожные машины №3 М. 1975

35. Захарчук Б.З.; Козлов B.C.; Кокин В.Д; Ровинский М.Н. Рыхлитель ДП-22С Строительные и дорожные машины №3 1969.

36. Зеленин А.Н. Разрушение мерзлых грунтов резанием, ударом и вибрацией Обзор.ЦИНТИАМ. М.1962

37. Зеленин А.Н.; Ровинский М.И.; Абрамов Н.Н.; Шлойдо Г.А. Исследование работы навесного оборудования мерзлых грунтов сб. ЦИНТИМАШа Тяжелое машиностроение 1962, №10.

38. Зеленин А.Н. Резание грунтов Изд. Академии наук СССР М.1959

39. Захарчук Б.З.; Телушкин В.Д. Шлойдо Г.А.; Яркин А.А. Бульдозеры и рыхлители. М. Машиностроение 1987 , 240 с.

40. Зеленин А.Н.; Баловнев В.И., Керов И.П. Машины для земляных работ М. 1975.

41. Зеленин А.Н. ,Шлойдо Г.А. Навесные рыхлители для рыхления грунтов Строительные и дорожные машины , 1965 , №4.

42. Зеленин А.Н Основы разрушения грунтов механическими способами М. 1968.

43. Заленский B.C. Исследование эффективности работы навесных тракторных рыхлителей в условиях горной автомобильной дороги. Дисс. на соиск. Ученой степени канд. наук. М. 1965, МАДИ.

44. Заленский B.C., Щеблыкин Е.П. Зарубежные навесные тракторные рыхлители малой мощности. Строительные и дорожные машины №2 1965.

45. Заленский B.C. Щеблыкин Е.П. Те изометрические исследования усилий г. рыхлителе Д- 576 А. Строительные и дорожные машины №1,1966.

46. Захарчук Б.З. Мощные навесные рыхлители для разработки мерзлых грунтов. В жн. « земляные полотна сооружений в зимних условиях.» вып. 10, 1970(комитет по земляному полотну при научно-техническом Совете МПС).

47. Захарчук Б.З. , Телушкин B.JI. , Шлойдо Г.А. Основные тенденции в создании навесных рыхлителей и практика их эксплуатация. Строительные и дорожные машины, №6 ,1971.

48. Захарчук Б.З. . Уткин В.И. Исследование гусеничных рыхлителей с амортизаторами. Строительные и дорожные машины , №4 , 1974.

49. Каталог советских тракторов- 79. ЦНИИТЭИтракторосельхозмаш, М. 1980, 177 с.

50. Карабанов И.И. О выборе типа подвески для гусеничного трактора . Тракторы и сельхозмашины. Машиностроение, М.1964. 9-12 с.

51. Керимов Ф.Ю., Безрук Б.Н. Техническая эксплуатация строительных. Коммунальных и дорожных машин. М. 2003. 167 с.

52. Кириллов Г.Б. и др. Машины для земляных работ

53. Локшин Е.С., Рубайлов А.В. Строительные и дорожные машины М.2004 РИА «Россбизнес» , 320 с.

54. Недорезов И.А. Интенсификация рабочих органов землеройных машин МАДИ М. 1979, 50 с.

55. Нгуен Зань Шон Определение сопротивлений рыхлению при разработке прочных грунтов Сборник « Актуальные проблемы технической эксплуатации строительных и дорожных машин» МАДИ № 8 , 2004.с26-31.

56. Прогрессивные конструкции навесных рыхлителей и опыт их эксплуатации серия I, ЦНИИТЭстроймаш , 1974

57. Пиоттух В.И. Расчет рабочих нагрузок на зубья рыхлителя ри разрушении плотных и мерзлых грунтов. Изв. вузов Строительство и архитектура. №8, 1966.

58. Разработка и обработка программы для Машиного поиска патентов по заданному смыслу ЗТМ (скреперы, бульдозеры, рыхлители) и составление информационно- поисковой системы для рыхлителей.

59. Отчет № 1063 по НИП МАДИ, М. 1973.

60. Растегаев И.К. Разработка мерзлых грунтов в северном строительстве «наука» Новосибирск 1992, 349 с.

61. Ровинский М.И. , Телушкин В.Л. Характер разрушения мерзлого грунта при послойном рыхлении. Строительные и дорожные машины , 1966, №3.

62. Ровинский М.И., Орлов Б.М. Основные направления в создании машин и оборудования для разработки мерзлых грунтов Строительные и дорожные

63. Ровинский М.И. , Шлойдо Г.А. Навесные рыхлители для разработки мерзлых и скальных грунтов. НИИИнфорстройдоркомунмаш. М.1965.

64. Ровинский М.И., Берновский Ю.Н. Разрушение мерзлых грунтоЕ динамическими нагрузками. НИИИнфорстройдорконмунмаш. М. 1966.

65. Ровинский М.И., Захарчук Б.З. Орлов Б.М. Испытания рыхлителя Д-652А Строительные и дорожные машины, №1 , 1967

66. Ровинский М.И., Телушкин В.Д. и др. Определение основных параметров и области эффективного применения рыхлителей. Тр. ВНИИстройдормаш №48, 1970.

67. Рыхлитель авт.св. № 787576 от 3 апреля 1978 г. Б.И. № 46 за 1980 г

68. РубайловА.В.,Шаменко В.А. Определение показателей ресурсопотребления дорожно-строительных машин и технологического транспорта МЮ 2003. 103 с.

69. Соколовский В.В. Статика сыпучей среды. Государственное издательство технико-теоретической литературы, 1954.

70. Содгиян А.П.; Максименко Е.И. Об удельном давлении гусеничного движителя. Тракторы и сельхозмашины №7. Машиностроение, М. 13-15 с.

71. Справочник конструктора дорожных машин М. 1973

72. Сулин Г.А. Техника и технология разработки россыпей открытым способом М. Недра. 1974.

73. Телушкин В.Д. ; Шлойдо Г.А.; Захарчук Б.З. Прогрессивные конструкций навесных рыхлителей и опыт их эксплуатации ЦНИИТЭ-строймаш, М. 1974, 68 с.

74. Телушкин В.Д. Машины для разработки мерзлых грунтов М. 1973, 272С.

75. Телушкин В.Д. ; Селиванов А.С. Оценка эффективности разработки мерзлых грунтов. Машиностроение М. 1977 24-25 с.

76. Телушкин В.Д. Исследование процесса рыхления мерзлого грунта с целью определения оптимальной формы наконечника рыхлителя и параметров рыхления. Автореф. дисс. на соиск. ученой степени канд. техн. наук, 1967 МАДИ.

77. Телушкин В.Д. и др. Влияние подвески трактора на работу рыхлителя. Строительные и дорожные машины №3. 1973.

78. Фомичев В.П.; Аржановский А.И. Сопротивление резания твердых и мерзлых грунтов. АСиА СССР , 1962 , 39 с.

79. Фомичев В.П., Шулькин Л.П. и др. Влияние скорости резания на силу резания. Строительные и дорожные машины, №12 , 1968

80. Холодов A.M. ; Ничке В.В. ; Назаров Л.В. Землеройно транспортные машины Харьков, Вища школа 1982,192 с.

81. Шлойдо Г.А. Определение сопротивляемости мерзлых грунтов разрушению навесными рыхлителями Автореферат М. 1967

82. Шлойдо Г.А. Пекарская Н.И. Определение прочных характеристик мерзлых грунтов в условиях быстрых деформаций. Тезисы докладов всесоюзного совещания по мерзлотоведению МГУ. 1970.

83. Шлойдо Г.А. Конструкции навесных рыхлителей с регулируемым углом рыхления. « Механизация строительства» № 6,Машиностроение М.1972.

84. Шлойдо Г.А. Захарчук Б.З. Танин Шахов B.C. Новый бульдозерно-рыхлительный агрегат ДЗ- 126 А Строительные и дорожные машины №12 М. 1980.

85. Шлойдо Г.А. Захарчук Б.З. ; Танин Шахов B.C. Модернизированный бульдозер - рыхлитель ДЗ-116 А Строительные и дорожные машины №10 М.1982.

86. Шарц А.З. Машины для строительства и содержания дорог и аэродромов М. 1985.

87. Шлойдо Г.А., Захарчук Б.З., Сухов И.И. Современные конструкции рабочих органов рыхлителей. Механизация строительства, №5, 1977.

88. Шулькин Л.П. Исследование сопротивления мерзлых грунтов рыхлению легкими и средними навесными рыхлителями, дисс. на соиск. ученой степени канд. наук. Ростов на - Дону, 1969.

89. Шлойдо Г.А., Захарчук Б.З. , Верейнов О.В. Исследование рыхлителя с регулируемым углом рыхления Строительные и дорожные машины, №6, 1974.

90. Щеблыкин Е.П. Экспериментальное определение усилий, действующих на рабочий орган рыхлителя Д-576А. Горные, строительные и дорожные машины Киев, Техника, 1967.

91. Шеблыкин Е.П. Экспериментально аналитические исследования усилий, действующих на рабочий орган навесного тракторного рыхлителя. Автореф.дисс. на соиск. ученой степени канд. наук, М. 1966, МАДИ.

92. Яркин А.А. Исследование машин для разработки мерзлых грунтов. Тр. ВНИИстройдормаш, вып.65,1974.

93. Отчет о научно- исследовательской работе Исследование и выбор оптимальных параметров рабочих инструментов и режимов работы рыхлителей с активными органами на базе тракторов 10-15 Т и гидрофицированных экскаваторов Тема № 1106/2 рук. темы А.Н. Зеленин

94. Отчет о научно- исследовательской работе Исследование и разработка предложений по созданию высокоэффективного рыхлительного оборудования интенсифицирующего действия Тема № 782/5 рук. темы Баловнев В.И.

95. Отчет о научно- исследовательской работе Исследование по определению оптимальной навески рыхлителя методом подобия и физического моделирования Тема №060/2 рук. темы Тарасов В.В.

96. ГОССТРОИ СССР Единые нормы и расценки на строительные, монтажные и ремонтно-строительные работы Сборник 2 Земляные работы М. 1988.

97. Nien giam thong ke Tong cuc thong ke Ha noi nam 2001, 370 trang

98. Truong Minh Ve, Nguyen Danh Son, Truong Quang Duoc May lam dat nxb. Truong DHBK tp Ho Chi Minh, nam 1984, 308 trang.

99. Tom tat Bao cao Nghien cuu kha thi Du an Duong Ho Chi Minh Рас Bo (Cao bang)- Dat Mui ( Ca mau) Tong Cong ty Tu van Thiet ke Giao thong Van tai Ha noi, nam 2002.