автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.04, диссертация на тему:Определение параметров асимметричных планетарных вибровозбудителей для дорожных катков

г» и

1 1\ т 1535

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АВТОМОБИЛЬНО - ДОРОЖНЫЙ ИНСТИТУТ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

МАДИ -

р/

На правах рукописи

КИПИАНИ Малхази Гурамович

г

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ АСИММЕТРИЧНЫХ ПЛАНЕТАРНЫХ ВИБР ОВ О ЗБУДИТЕЛЕЙ ДЛЯ ВИБРАЦИОННЫХ КАТКОВ

05.05.04 - дорожные и строительные машины

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1995 г.

г

Работа выполнена в Московском автоыобильно-дорогнох! институте (техническом университете) на кафедре дорожно-строительных машин

Научный руководитель

Официальные ошоненты

Ведущая организация

кандидат технических наук, доцент Ермилов А.Б.

- доктор технических наук профессор Недорезов И.А.

- к.т.н. .профессор Доценко А.И. ~ А.О. "Раскат" Рыбинский-

завод дорогных машин

Защита состоится " (6 " МоЗ 1395г. в

Ю-

часов

ва заседании диссертационного совета ВАК К 053.30. II при Московском государственном автомобкльно-дороянэн институте (техническом университете) по адресу: 125829, ГСП-47, Ленинградский проспект, 64, ауд. к2. .

С диссертацией мохно ознакомиться в библиотеке ШЛИ. Телефон для справок:" 155-03-20.

Автореферат разослан " {к " ОП^Д 1995 г.

■ Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по адресу института.

Ученый секретарь специализированного совета

кавд.техн.наук, профессор Мирзоян Г.С.

I- J

Г "I

ОБЩАЯ ХАРАКЕРИСГт РАБОТЫ

Актуальность теш.Обеспеченна необходимой степени уплотнения материалов является одним из основных требований • технологического процесса при строительстве автомобильных дорог поскольку это в значительной степени определяет прочность и срок службы дорог с различным! покрытиями.

Создатели уплотняицей техники разрабатывает методы повышения эффективности и производительности суэдэствущих уплотняющее машин на основе разработки новых конструкций и технологических процессов, основанных на анализе особенностей взаимодействия рабочих органов с материалом. Подтверждена целесообразность использования таких перспективных механизмов в качестве вибровоз будит елей на дорожных катках, как планетарию вибровозбудители, в том число асимметричные, которые отличается более высоким .уровнем динамических параметров,; Лри-мененио ей бровоз будит о лей указанного типа обеспечивает более полное использование возможностей вибровозбудителей, позволяет генерировать вынудцащую силу направленного действия и сокращать количество проходов и типоразмер катков, за счет увеличения плавно изменяемых внешних статических и динамических сил, улучшения условий работы машиниста и технического обслуживания шшя. ■

Целью работы является. Определение параметров асимметричных планетарных вибровозбудителей для вибрационных катков.

Методы исследований. Для реализации поставленной цели работы в части теоретических исследований использовались следующие методы:

математическое и физическое моделирование рабочих процессов планетарного асимметричного вибровоз будет еля;

машнзый эксперимент на ПЭВМ типа Ж! РСДТ/АГ по разработанным матеютическим моделям; ч

одно-, двух- и трехфакторное планирование а статистическая обработка экспериментальных данных.-

В экспериментальных исследованиях применялись современные методы моделирования и из г,ярения параметров рабочего процесса уплотнениячгрунта вибращонным катком с планетарным ч.

1_ _1

Г -1

асимметричным вкбровоз будителем.

Объест исследования. При проведени исследований использовался планетарный асимметричный вибровозбудатель к физическая масштабная вдцель вибрационного катка.

Положения, звитаете в работе .их изучная новизна:

- описание процесса изменения вертикальнее колебаний,

- результаты теоретических исследований со4 определения рациональных параметров ж режимов работы вибрационного катка с планетарный аспиде тричннм шбровозбудителем,

- описание процесса работы асимметричного планетарного виброзозбудителя оборудованного поводковый водилом и с шятни-козым устройством противоскольжения,

- методики физического шделирования и расчета параметров л режимов работы вибрационного катка с асимметричным планетарным вибровозбудителем,

- рекомендации по выбору рациональной конструкции вибрационного вальца с планетарным вибровозбудлтелем,

- методика оценки эксплуатационной производительности при выполнении: рассредоточенных объемов работ.

Данная работа обладает существенной новизной:

- эксперЕментально-теорзтичрГскиы путем определено зависимость между углом отклонения маятникового рнчага Ч7 с углом поворота водила ф ,что дает возможность решаить дифференциальное уравнение описнвавдее рабочий процесс асимметричного планетарного вибровоз будит еля.

Разработана методика приближенного йнзичзского моделирования рабочего процесса уплотнения грунта аюдзльа Езбрецконно-го катка, позволящий существенно уменьшить трудовые^ и тте-риальныа затраты при проведении эксперяьвнзальннх исследовашй'г.

Практическое значение работе заключается в разработке, конструктивных решений вибровальца с разными шанетаршжя асимметричными вибровозбудителяул, методике расчета ого ссновнег параметров, выработке рекомендаций по проектированию и эксплуатации уллотнящего оборудования, разработке в изготовлении экспериментального оборудования для проведения научно-исследовательских работ по данной тематике.

ии .[_ _1

г

и

Реализация работы. Результаты исследования и разработанные рекомендации по выбору рациональных конструктивных пара-мэтров вибровальца с асимметричным планетарным вибровозбудителем, а также техническое предложенио па проектирование нового вибровальца переданы и внедрены на Рыбинском заводе дорожных машин "Раскат". Основные положения работы используется з курсовом д дшломяом проектировании и научго-ясследоватоль-ской работе студентов по специальности 1504 в 1ЩЙ и в Кутаисском техническом университете.

Апробация. Основные положения диссертаниснной работы были обсуадеЕы и одобрены на 50,51 и 52 (I990-I994it.) научных конференциях Щйи (1992-1993гг.) Воронежское инжвнерно-строи-тельном институте, на технических советах Рыбинского завода "Раскат" и на заводе малогабаритных тракторов г.Кутаиси.

Дубликащи. По материалам диссертации опубликовано к статьи, 4 изобретений защищены авторскими свидетельствами.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, основных выводов по результатам исследований и 5 приложений. Содержание работы изложена на 258страницам, из них ' ikl страницы машинописного текста, т5 рисун-• кое, 20 таблиц, список литературы и приложение на. .61 стра- . яйцах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность, определена цель и задачи исследований, приведена общая характеристика работы и основные положения выносимые на защиту.

В первой главе диссертации приводится оценка эффективности использования вибрационных катков в строительства, обзор и анализ патентно-технических решений в области планетарных вибровозбудителей и вибрационных катков с планетарными асимметричными вибровозбудителями. Проведен анализ теоретических исследований послойного уплотнения груктоз вибрационными машинами. Рассмотрены работы (БируляВ.И., Хархута М.Я. £ Васильева М.Ю., Дидуха Б.И.., Рохматулина Х.А., Григоряна С.С., Ставни-цора P.S., Вубаева'-Н., Белостоцкого Б. А., Шехтера Ю.Я.,

L J L5J

Г , П

Рейсвера Е., Красный Ю.М., Цеплина С.Б.) по теории вертикальных колебаний рабочего органа виброуплотнятеля, которое рассматривается в двух направлениях - физическом и механико-математическом. Сделан обзор работ по определению присоединенной массы грунта,работы проводили (Рейсвер Е., Баркан Д.Д. Шехтер О.Я., Наумец Н.Й., Ставницер Л.Р., Снитко Н.К., Филиппов Е.И., Еелостоцкий Б.А., Доценко А.И., Красный D.M.). Оделан анализ . теоретических исследовании рабочего процесса асимметричного планетарного вибровозбудителя (работа Ермилова А.Б., Дудкика М.В.).

Изучению процессов уплотнения и деформации грунтов-при воздействии рабочих органов и двигателей дорожно-строительных машин посвящены работы Баловнева В.И., Зикова Б,И., Недорезо-ва И.А., Попова Г.Н., Ульянова H.A., Крутова В,iL, Маркова П.Ж., Пермэнова H.A., Цутка А.И., дуетарева Г.В., Ермилова А.Б., а также рада зарубежных исследователей.. Результаты этих работ ' нашли отражение в современных конструкциях машин для уплотнения грунтов. В тоае время остается недостаточно изученными отдельные аспекты уплотнения грунтов: преобладает эмпирический подход к анализу этого процесса, отсутствуют аналитические зависимости, позволящие .определить рациональную глубину и эффективность уплотнения; недостаточно проработаны вопросы уплотнения грунтов с вибрационная каткаш с планетарными асимметричные вибровозбудителяш.

В соответствии с поставленной целью работы выполнено:

- проектирование л изготовление физической модели асимметричного планетарного вибровозбудителя с маятниковым? устройством противосколькения инерционного бегунка,

■ - разработка методики и проведение экспериментальных исследований на физической юдели асимглетричногр планетарного вибровозбудителя,

- разработка теоретической люд ели асимметричного планетарного вибровозбудителя с маятниковом устройством противоскольжения,

- разработка и изготовление фггзйческой 'модели гяброкатка с воздейстшем_ асимметричного планетарного вибровозбудителя на ведомый валßy.

i__I

Г . , п

вибровозбудителя С ВОДЕЛОМ поводкового тша ж маятниковым устройством проитосколысения

Рис. 2., Схема вибровальца катка с аснгззтричным планетарным вибровозбуднтелеы

I__I

г и

- разработка методики и проведение экспериментальных исследований на физической модели катка с асимметричным планетарным шбровозбуднтелем,

- критериальная оценка подобия и формирование зависимое-, ти перехода от параметров модели к параметрам натуры,'

-■оценка технико-экономической эффективности.'

Кроме того, разработаны новые перспективные конструкции асимметричных планетарных вибровозбудителей, рекомендации по проектированию вибрационного затьпа с асимметричным планетарным вибровозбудкгелзм и выполнен сопоставительный анализ результатов теоретических и экспериментальных исследований.

Во второй главе - выполнены теоретические исследования асимметричного планетарного вибровозбудителя с маятниковым устройством противоскольжения.

Чтобы найти зависимости между углом отклонения маятника и углом поворота водила, .представим маятник в виде математической точки, который имеет точку подвеса (Хп ; Уц), который двинется по окрунности с радиусом в вертикальной плос-

кости, закон движения точки задан: радиус вектор £?(г) - вращается вокруг неподвижной точки 0 с постоянной угловой скоростью й • .

Требуется установить закон движения маятника при условии, что диссипативными силами (трения) можнозренэбцечь..

-Обозначим: [Т) - масса маятника; Ь-длина рычага маятника,

Ц^ю-Ь- угол поворота водила; иэ"углбвая скорость, Ъ время, £ -ускорение свободного падения; В - эксцентриситет, V - угол отклонения маятника от направления

Закон измерения '

Из треугольника ИХ) по теории косинусов

—яе с 05 (п - -------- ---

- —>-

---------------- (и \

Координаты точки подвеса.

Проекция радиуса-Еектора на оси коорячнет даег

Хп=-Й5[пч> ; ^е-^соб1? (2)

Координаты точечной шееы

|_ 1) с- _1

Г . "1

Скорость точечной шссн m_

V=Jxz+31

где: X и i - производные координат X и У по времени, тогда можно записать:

X = - R5in ч» - R rtcos Ц> - L + u) С05 (у* Ф)

где. н-ewiin-r ¿Jtf.^s^'

Для вывода дифференциального уравнения движения маятника используется формула Легранка.

Функция Лаграика для маятника

где: Т=Аг = - - кинетическая энергия

•• ---------------потенциальная энергия

Таким образом: _р m • г -г\

l=f сх

Поскольку рассматриваемая система содерзит только консер-ватичные силы (трение не учитывается) правая часть уравнения Лагранжа равна нулю, а само уравнение имеет вэд:

4[Мч-=о.-,......... ^ (5) '

гяе: = ~ обобщенный импульс. - обобщенная

• сила,- • Y - обойденная координата. Поскольку m= const ' тогда мояно записать

- - (6)

Находим обобщенный импульс:

и обойденную силу:

Qv=^(X+г (т^Ф) - ELii

п Y . -2£bin0f44>) .

Полная производная fy

...... . _ +_4(<p+ui)(;i>S(4'+tp)

где: x=^(x)=4?5in?-2Rwcos^+Ru>asin4>------~-------------- . (9)

LV tosCV+4>) + L (ч-+ш):Ф)

. ) ------- (II)

I__I L9 J

г __и

ще: А-Ж-егьтгУ'

Итак на основания (5), (7) и (8) южно записать

X СОЪ Сф +Ф) £ in (¥«■ Ч) -g Sin^tlp) (X2) Последнее равенство имеет простой физический сшсл: тангенциальное ускорение точки ( m ) создает соответствующая проекция ускорения свободного падения, тогда подставляя в ура-нение (12) выражения (9) к (10) окончательно можно записать

= ______(13)

Полученное дифференциальное уравнение описывает динамику движения маятника, т.е. позволяет рассчитать его угол отклонения M'W

Поскольку до условии задачи Ц>=и>Ъ , где const удобно от переменной ■Ь перейти к переменной Ф , тогда уравнение (13) преобразуется к виду:

- - - (14)

здесь учтены равенства чЧФ)

-.....— = ---------

Индекс Ф означает, что соответствующие производные •берутся по углу- -ф ; решением уравнения (14) является- функ-. ция" Ф(.Ц>) .

Дифференциальное уравнение (14) является нелинейным второго порядка и не сводится ни к одному из известных типов интегральных 'дифференциальных уравнений.

По этой причина аналитическое решение не удается получить даже в условиях малых колебаний

Следовательно, единственный способ решения - численныш методами с использованием ЭВМ.

Из ойаих соображений: 4,(l?)=4'o(4))sin[L>(4>)b+8(iP)J -

Фоомула для расчета ^-x^-Y^/u-Zr^Vu-Ri/h ----

-O-W: L-L-;Aip-H... „

Y=R(x;s) F=Fl-5inY+P2-COSY+P3-sin(x*-Y) ,

а=' ymrarwF

FE-^5in(EX)-2ZM-Sin(X) F3 = -o/uWz

I- -1 L _J

1 т

После решения дифференциального уравнения получим ЧМ,085Сгт-5,ПЦ>)

В общем виде зависимость для ^ имеет вин функционала

Таким образом, маятниковое устройство противоскольжения изменяет свое положение относительно радиуса движения бегунка в ¡функция угла поворота этого радиуса. Причем при переходе через диаметр, соответствугщий с эксцентриситетом водила каждый угол отклонения маятника меняется на противоположный.

Приводится расчет параметров вибрационного"катка с асимметричным планетарным вибровозбудителем.

При выборе исходных параметров для расчета вибрационного катка учитываются следующие эксплуатационные факторы: физико-механические характеристики грунтов (модуль упругости С , относительная влажность у/Д , начальная (,?,) и стан-• дартная ( ,?„.) плотности материала и. т.п.); толщина Ь уплотняемого слоя; ширина В уплотняемой полосы; коэффициент уплотнения К.аПл . Исходя из этих параметров, методом аналогии выбирается типоразмер вибрационного катка (в расчете производится выбор начальной массы )• Исходным комплексом параметров задается конструктивная схема вибровозбудителя и вибра-" ционного" катка в целом. Эффективность- асимметричного планетарного вибровозбудителя определяется дополнительным действием на его инерционный бегунок кориолисовых силк возникапцих вследствие смещения водила на величину.эксцентриситета е относительно центра кривизны беговой дорожки с переменной величины радиуса я движения бегунка. Вынуддавдая сила вибровозбудителя передается непосредственно через беговую дорожку, минуя подшипники водила, на внутренную поверхность вальца, причем интегральный тлпульс выцуздахцей силы направлен в сторону эксцентричного смещения водила относительно центра 0 ,, а величина вынуждающей силы существенно превышает величину вынуждающей силы симметричного вибровозбудителя. Однако действие ко-риолисвых сил на бегунок вызывает его спонтанное проскальзывание на определенных участках траектории движения, что на порядок увеличивает энергоемкость привода водила и ведет к

__!

г ч

перегреву кябрсвозбудителя. ЬЬятниковоз устройство противоскольжения обеспечивает: вынос основной инерционной массы за пределы беговой дорожки, при этом возможно существенное уменьшение радиуса беговой дорояки, массы 1% инерцион-

ного бегунка и действувдего на него момента кориолисовых сил, а также сшквние или исключение проскальзывания бегунка.

Конструктивные параметры выбираются исходя,.из размеров вальца. Радиус внутренней поверхности вальца: йщ-Нь-й

.........

где: - радиус вальда, д - толщина обечайки вальца,

И0 - радиус кривизны беговой дорожки, Ту - радиус инерционного бегунка, I - длина маятникового рычага, Тгр - радиус инерционного груза, Свгш - минимальный зазор мегду грузом и внутренней поверхностью вальца. К конструктивным параметрам такге относятся масса 'Маятникового устройства с грузом Мм и масса инерционного бегунка г%

На рис. 3 представлена блок-схема алгоритма расчета вибрационного катка.

Описан рабочий процесс физической модели вибрационного катка с -асимметричным планетарным вибровозбудителем. На рис. -4 • представлена реологическая модель вертикальных колебаний, которая описывается дифференциальным уравнением:

т^+Ьа+сзгСЬ^Хтё+^соьшЬ-»-^ • ----- ■ - -- ...

где: щ - сумшрная масса, ^ - вертикальная координата перемещения, Ь - коэффициент вязкого сопротивления, С' -коэффициент жесткости или жесткость, ¡^ - вертикальная нагрузка, А - коэффициент бокового давления, 5 - коэффициент внутреннего трения грунта, Р,р - сила цригрузки на валец со стороны катка.

где:

цде:

LI2J

Суммарная шсса гл=ть+Шф

П)6=-—-1- -----пасса вальца

- Шф= " . _ присоединенная шсса грунта«,

¡{ф •- коэффициент использования внутреннее пустот . вальщ.

^ - объемная масса стали, £ - ускорение силы тяжести' !_ и

1з80А ИСХОДНЫХ МНИМ* I

/ Ем; V;

Мг

г-28-Г-1 Расчёт Й<

. [РасчётРи.-бтс +& ГШ —I—И (РасчстЧ^'Л

2/-

71 Расчёт Ьо

—[Расчё? ук I М7Л Дсчат параквмч» /

__ ,

Расчет - /Ула^

Рис. 3. Елок-схог.а алготагтка расчета параметров

вибрационного катка с асимметричным плакз-тарным Епбровозбудителем

. J

А

Статическое

Вибрационное

Рис. 4. Схеш взаимодействия гальца с грунтом \Р

Л

I

В

щ.

ж

У_Й

1%

т*

*с .

ГОп?

реальная модель

1

7}

А

Приближенная модель

Рис. 5. Реологические модели уплотнения грунта - нибровальцем.

1_

¿С - объемная масса грунта, - отношения присоединенной

массы к шссе уплотненного ядра , : - коэффициент

характеризуший 'форму и объем уплотненного ядра, к^ч^о;

Ф - угол внутреннего трения, ь50 - собственная угловая частота колебаний, - максимальная величина деформации

Грунта. ДЛЯ ВИбрОКаТКОВ ■

Е - модуль упрутости, Б - величина нормальных напряке-ний. Тогда для суммарной массы:

т-^^сг-Кф^-КпИз)

В -результате теоретических исследований получены комплексы определявдие критерия подобия.

Из уравнения вертикалышх колебаний:-Н . ц . м-г-ц.-и-.-у ■ ■ (з.,ге3»йф)£

Уравнение деформации грунта

- „ ихгГ I 1 * I \ - ег- т^+Р.ь-'-Рг-. х

Условие .резонанса -и>Ре.3=Л «о- -0,5 ---.-----

Вынужденная сила вибровозбудителя

- Р,0С5'тЧ,+со5г)(51пЧ>-2

т^й.-Х.*.' -дГ^ТёГ ' хде: Н. - вязкость, ь5а - собственная угловая частота колебаний, - 6 - определенный линейный размер, системы,

Ь - коэффициент вязкого сопротивления, $ - коэффициент изменения динамической вязкости грунта во времени; В-!? - это площадь контакта вальпа с грунтом; - коэффициент харак-

теризующий переход от вертикальных напряжений к нормальным наполнениям Еальщ с грунтом; ^ - силн присоединенной- шссы грунта"с окрузалщш грунтом или-уплотненного ядра. На. основании системы критериев подобия получены формулы перехода от параметров модели к параметрам натуры.

J

Г "1

В третьей главе приведена методика экспериментальных исследований процесса уплотнения'грунта. Моделью вибрационного катка с планетарным асимметричным вибровозбудителем; которые включали.

1. Методику экспериментальных исследований асимметричного-планетарного вибровозбудителя.

2. ИЬтодику экспериментальных исследований модели вибрационного катка с асимметричным планетарным вибровозбудителед

Экспериментальные исследования проводились в лабораторных условиях на специально спроектированных и изготовленных для этих целей стендах, представлявдих собой физические модели асимметричного планетарного вибровозбудителя и дорожного вибрационного, катка с асимметричным планетарным Еибровозбудите-лем. - .

Целью экспериментальных исследований являлись проверка и ^ уточнение основных теоретических положений, определение рацро-• нальной конструкции, параметров и ренимов работы асимметричного планетарного вибровозбудителя и вибрационного катка с асимметричным планетарным вибровозбудителем, определение изменения напряжений в грунте по глубине.

В четвертой главе привидеяы результаты экспериментальных исследований планетарного асимметричного вибровозбудителя и физической модели вибрационного катка с планетарным' асимметри* ным вибровозбудителем.

При проведении экспериментальных исследований последовательно рассматривались две задачи.

1. Экспериментальное определение эффективности маятникового устройства противоскольжения, которое устанавливалось на оси вращения инерционного бегунка ж уменьшало его проскальзывание по поверхности беговой дорожки. Эти экспериментальные исследования проводились на физической модели асимметричного планетарного вибровозбудителя, жестко закрепленной при помощи тензометрической балки на основании.

2. Экспериментальное исследование влияния параметров асимметричного планетарного вибровозбудителя на эффективность процесса уплотнения материала. Эти эксперименты проводились на йззическоЁ модели дорояного катка с гладкими вальцами,

16 *

1_ _1 1_ _

Г ' -Т

оборудованного асимметричным планетарным вибровозбудителем и перемещаемой в грунтовом канале.

Исследование физической модели асимметричного планетарного вибровозбудителя были разделены на три последовательных этапа:

1. Однофакторный эксперимент по определении влияния эксцентриситета водила л массы маятникового устройства противоскольжения на величину вынуждающей силы вибровозбудителя.

2. Дзухфакторный эксперимент по оптимизации вывужгащей силы вибровозбудителя в функции исходных параметров, эксцентриситета водила и частоты вращеиия водила вибровоз будит едя при неизменной- массе маятникового устройства противоскольжения.

3. Трехфакторнкй эксперимент по оптимизации величины вынуждающей силы Еибровозбудителя в функции исходных параметров: эксцентриситета водила, частоты вращения вибровоз будит еля и массы маятникового устройства противоскольжения.

Сд.елан анализ экспериментальных исследований, проведенных на физической-модели вибрационного катка с асимметричным вибровозбудителем. по многофакторному графику экспериментов. 1Лзс-дозы-устанавливались-па глубине 0,05 м,- 0.10 м л 0,15 щ ■

На основании экспериментальных значений цеховой' функщи были получены величины коэффициентов для исходных уравнений регрессии, описывающих в вгще квадратичных полиномов зависимость целевой функщи от исходных параметров: утловой скорости вибровоз будит еля иЬ с"1 ;:шссн маятникового устройства противоскольжения глн кг; скорости движения катка '-V отдельно для каждой меодозы. Величина эксцентриситета водила вибровоз будит еля при проведении эксперплвнта 6т.а постоянной .

6 = 0,0167 м. Анализ глобальных точек экстремумов параметров показал, что для первой меедозы на глубине 0,05 м глобальная точка экстрэщума лезет вне интервала независимых па- -раыетров эксперимента и поэтому имеет отрицательное зЕаче-" нзе Е = -120,3 кБа,для второй мзсдозы глубина 0,10 м глобальной точки экстремума не обнаружено вследствие линейного ' ■ характер зависимости статического давления Е от углозоЗ скорости и} , для третьей мэсдозн на глубине 0,15 ;л -

Г И

глобальная точка экстр ецуш Е = 175 кПа.

Исследования показали, что при уплотнении материала эксцентриситет водила может быть ориентирован в сторону поверх-■ ности уплотняемого материала, что обеспечивает действие иьяуль-са выцузданщей силы и ее интегральной величины во времени в сторону указанной поверхности.

При увеличении частоты вращения вибровозбудителя-от О до номинального- значения наступает резонанс колебаний, который соответствует определенным частотам вращения в зависимости от жесткости связей асимметричного планетарного виброЕозбу-дителя с системой базирования.

В пятой главе представлена мэтодика проектирования вибрационного, катка с асимметричным планетарный вибровозбудителвм с выбором рациональной конструкции асимметричного планетарного вибровозбудителя для вибрационного катка. Дан анализ технико. экономической эффективности вибрационного катка с асимметричным планетарным вибровозбудителем.

Анализ графических зависимостей показывает, что с увеличением толщины уплотяяемого слоя грунта эксплуатационная годовая производительность вибрационного катка линейно возрастает, а приведенные удельные затраты, соответственно гиперболически уменьшаются;' При этом годовсй -экономический эффект остается практически неизменным.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ГО РАБОТЕ

Проведенные исследования показывай.', что

I. Для использования на вибрационных катках наиболее пер. слективными являются асимметричные планетарные вибровозбудители, которые обеспечивают движение инерционных бе1унков по коль-, цевой беговой доронке с переменным радиусом относительно эксцентрично расположенного водила при постоянной или переменной утлоЕой скорости движения бегунков. В таких вибровозбудителях вьшуадащая сила передается от инерционных бегунков непосредственно на беговую дорожку, минуя подшипники вала водила,что обеспечивает их Надежность и долговечность. За счет дополнительного воздействия на инерционный бегунок кориолисовых сил пш переменном радиусе его движения или угловой скорости

I- 3" ~ и

существенно увеличивается направленная вннудцапцая сила при неизменных габаритах и массе вибровозбудителя и соответственном повышении потребляемой мощности. Характерными являются полигармонический закон изменения вынуддакщей силы и рост ее интегральной величины, направленной в сторону эксцентричного смещения оси водила относительно центра кривизны беговой дорожки.

2. Действующая на бегунок кориолисовая сила обеспечивает спонтанный крутящий момент бегунка, вызывавций проскальзывание бегунка по беговой дорожке в пределах определенных зон тректо-рии движения, что/является негативным фактором.

Разработаны и экспериментально исследованы конструкции' маятниковых устройств противоскольжения инерционного бегунка, обеспечивающих его'автоматическое прижатие к поверхности беговой дорожки з функции увеличения кориолисовой силы и спонтанного крутящего момента от действия этой силы; инерционная масса сосредоточена в грузе маятникового устройства, перевдающегося за пределами беговой доронки, а бегунок слунит преимущественно для задания закона асимметричного движения интегральной инерционной "массн до^замкнутой траекторт21, Конструкши вилровозбудителей гйаятниковкм устройством противоскольжения • • позволяют уменьшить радиус беговой доронки, технологичны и удобны для компоновки внутри вальца вибрационного катка.

3. В асимметричных планетарных вибровозбудителях целесообразно использовать поводковое (кулисное) водило с радиальным пазом под ось бегунка;инерционный бегунок - сплошной веретенообразный конструкции.

4. При уплотнении материала вибрационным катком с использованием асимметричного планетарного вибровозбудителя эксцентриситет водила относительна центра кривизны беговой доронки долнен быть ориентирован в сторону поверхности уплотняемого ■ ттериала. Для эффективного увеличения интегральной вынудцапцеЯ силы асимметричного планетарного вибровозбудителя удельЕкй эксцентриситет водила долнен соответствовать величине отношения радиуса беговой дорожки к эксцентриситету

5. Маятниковое устройство противоскольжения обеспечивает увеличение удельной выЕуэдалэдзй силы вибровозбудителя на

Л

Г -!

20-60$, при кассе маятника, составлякщей 40-60$ массы батика, за счет увеличения судаарной кориолисовой силы, действующей на инерционный бегунок и маятник и уменьшения проскальзывания инерционного бегунка по беговой дорожке, т.е. за счет снижения диссилативного рассеивания части энергии привода _ елбровозбудителя.

6. При увеличении частоты вращения от нуля до номинального значения наступает резонанс колебаний, который'соответствует определенным частотам вращения в зависимости от жесткости связей асимметричного планетарного зибровоз будите ля: с системой базирования. Поэтоьу жесткость соединения должна обеспечивать резонансные колебания уплотняющей система в це-' лом при достижении номинальной частоты вращения водила.

7. Выцуэдаицая сила асимметричного планетарного вибровозбудителя параболически зависит от величины массы маятникового устройства противоскольжения с четко выраженным экстремумом.

8. При уплотнении грунта физической моделью виброкатка

с асимметричным планетарным вибровозбудителем величина статического давленая, регистриуемого месдозаш на различной глубине, параболически зависит от угловой скорости водила и интегральной инерционной массы бегунка и устройства противоскольжения. При "увеличений скорости движения катка величина статического давления внутри грунта на различной глубине гиперболически уменьшается," что связано с уменьшением времени воздействия вибровальца на элементарный объем внутри массива. -

9. Сравнительный анализ процессов уплотнения грунта виброкатком симметричным и асимметричным планетарным нибровозбу-дителяма показывает, что эксцентричное смещение водила вибровозбудителя обеспечивает увеличение статического давления в верхних слоях грунта на 25-30$, а в нижних слоях грунта на 10-15$ при неизмзнной статической массе катка и энергоемкости процесса уплотнения. Это объясняется как более интенсивным уплотнением верхних слоев грунта, так и ростом суммарной- силы воздействия на грунт статического веса катка и интегральной вертикальной составляющей вынуздащей силы асимметричного планетарного вибровозбудителя. Даяний эффект целесообразно реали-

ЗР

[_ J

зовать для увеличения производительности вяброкатка как путем гввлтетя толщины уплотняемого материала, так и за счет / сокращения количества проходов катка для достижения заданного хсаффициента уплотнения материала.

10. Em переходе от параметров физической модели к пара-четрам натурного виброкатка определяющим является критерий 3>руда, как отношение сил инерции система к силам веса, что зозволяет получать формулы перехода от параметров модели к зараггзтрам натуры. При физическом моделировании процесса уплотнения материала вибрационным катком опраделяпцим является критерии подобия, характеризуемый отношением сумг.арного давления зальца катка на материал, который зависит от совместного действия статического веса катка и динамической вынуждающей сил?; -пябровозбудптеля, к предельному давлению сжатия, обесяечпвагще-"J эффективное уплотнение материала до наступления вязко-плае-птческого выдавливания последнего,

Различный взд критериев подобия для вибровозбудителей и вибрационного катка определяет различите каснгабы моделзрова-еея этих систем, причем линейный масштаб вябровозоудитедя увеличивается менее интенсивно; с ростом линейного' маситаба катка по закону ■ = > т.е.-чем больше валец катка, тем

меньше по отношения) к негу размеры н"масса вибровоз будит еля.

Результаты исследований п их анализ позволили'определить направления дальнейших исследований.

Основные положения диссертации-опубликованы в следующих работах:

1. A.c. "й 1765273 (СССР). Валец вибрационного катка. Ермилов A.B., Дудкин К.В., Кшшаш М.Г. - опубл. бэл. i? 30,1992г.

2. A.c. Уг I8049I7 (СССР), Планетарный шброЕОзйудатель. Ермилов A.B., Дудкин И.В., Кшгаани М.Г. - опубд«6ш.!Ы2,1993г.

3. A.c. Л I8049I8 (СССР). Планетарный шбровозбудитель. Ермхлов А.Б., Киштани И.Г., Дудкгн М.В. - сзубл. бдл.Л12,1993г.

4. A.c. Д I80I0I25(CCCP). Планетарный шбровозбудитель. Ермилов A.B., Кшшаш Ы.Г„ - опубл. бвл. 5 15, 1993г. ' - ■■

5. Ермилов А.Б., Киппани М.Г., Дудкин М.В. ©ззическое ш--делирование рабочего процесса вибрационного катка. Деп.ШЮ Машшо Js 28 СД 91. Опубл. б/у ВИНИТИ. ISSIr. Ге 10 с. 92.

Г ... . -I

■ 6. Ершлов А.Е. ,Кишгани М.Г. Особенности физического моделирования процесса уплотнения грунта вибрационными кат-каш. //"Повышение эффективности землеройных машин", ¡"¿атериалц . Республиканской научно-технической конференции ВИСИ, Воронен 1992 г. с.22-23.

7. Ермилов A.B., Дуд кия М. В., Киштани М.Г. Расчет параметров вибрационного катка с асимметричным планетарным вибровозбудителем.// Интенсификация строительного комплекса: сб. научьтр./ ДИВИ.-Киев. 1992 г. с 97-104.

8. Физическое моделирование рабочего процесса вибрационного катка / Ервдлов A.B., Дудкин М.В., Кипкани М.Г. Мо скобок: автомобильно-дорожный институт - М.: 1991 - библиогр. 3 назв рус - Д0П в ЦНИИГЭстройьш.

1__I

Подписано к печати "//> '04 1955 г. Отпечатано на ротапринте в Формат бумаги 30x42/4 Производственном комбинате Объем 3 п. л. .' Литературного фонда Зак. /^^.Ткр. 100

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИИ

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1.Эффективности использования вибрационных катков в строительстве.

1.2.Обзор и анализ патентно технических решений в области создания планетарных вибровозбудителей и вибрационных катков с асиметричными вибровозбудителями.

1.2.1.Обзор и анализ патентно-технических решений в области планетарных вибровозбудителей.

1.2.2.Обзор и анализ патентао-технических решений в области вибрационных катков с планетарным .0 вибровозбудителем.

1.3.Анализ теоретических и экспериментальных исследований в области вертикального взаимодействия рабочего органа выбромашины с грунтом.

1.4.Анализ теоретических и экспериментальных исследований рабочего процесса асимметричного планетарного вибровозбудителя.

1.5. Выводы. Цель и задачи исследования.

Глава 2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ АСИММЕТРИЧНОГО ПЛАНЕТАРНОГО ВИБРОВОЗБУДИТЕЛЯ С МАЯТНИКОВЫМ УСТРОЙСТВОМ ПРОТИВОСКОЛЬЖЕНИЯ. 2.1.Рабочий процесс асимметричного планетарного вибровозбудителя оборудованного поводковым водилом и с маятниковым устройством противоскольжения.

2.2.Описание процесса вертикальных колебаний и

2.3.Описание процесса вертикальных колебаний и Ф рабочий процесс модели вибрационного катка с планетарным асимметричным вибровозбудителем.

2.3.Определение параметров вибрационного катка с асимметричным планетарным вибровозбудителем.

2.4. Выводы.

Глава 3. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1. Методика экспериментальных исследований асимметричного планетарного вибровозбудителя.

3.2. Методика экспериментальных исследований модели вибрационного катка с асимметричным планетарным вибровозбудителем.

Глава 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ^ 4.1.Экспериментальные исследования асимметричного планетарного вибровозбудителя.

4.1.1.Анализ однофакторного эксперимента.

4.1.2.Анализ^вухфакторного эксперимента.

4.1.3.Анализ трехфакторного эксперимента

4.1.4. Анализ уравнения регрессии.

4.1.5.Сравнительная оценка результатов теоретических вычислений и экспериментальных исследований асимметричного планетарного вибровозбудителя.

4.2. Экспериментальные исследования модели вибрационного катка с асимметричным планетарным возбудителем.

4.2.2.Сравнительные результаты уплотнения грунта виброкатком с планетарным вибровозбудителем симметричного и асимметричного типов.

4.3. Выводы.

Глава 5. РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОЕКТИРОВАНИЮ ВИБРАЦИОННОГО КАТКА С АСИММЕТРИЧНЫМ ВИБРОВОЗБУДИТЕЛЕМ

5.1.Разработка рациональной конструктивной схемы и выбор параметров.

5.2.Анализ технико-экономической эффективности вибрационного катка с асимметричным планетарным вибровозбудителем.

5.3.Определение технико-экономической эффективности вибрационного катка с АПВВ.

5.4.Направление дальнейших теоретических и экспериментальных исследований.

5. 5. Выводы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.

При строительстве автомобильных дорог и других инженерных сооружений значительный объем работ составляет работы связанные с уплотнением грунтов и других материалов, причем качество уплотнения непосредственно влияет на надежность и долговечность сооружений, что может быть оценено соответствующим технико-экономическим расчетом.

В настоящее время разработаны требования к плотности грунтов основных земляных инженерных сооружений. Так например, для земляного полотна автомобильных дорог плотность грунта верхних слоев должна быть не ниже 0,98-1,00 , а для нижних слоев 0,95 достигнуть такую плотность можно лишь при использовании специальных высокоэффективных уплотняющих машин.

В настоящее время в строительстве все большее распространение получают вибрационные машины, основные преимущества которых по сравнению со статическими состоят: в более высокой призводитель-ности; в меньшем расходе металла - в 4-12 раз; в меньших эксплуатационных расходах; в большинстве случаев динамическое уплотнение грунта является качественнее и эффективнее.

В настоящее время свыше 25 фирм ведущих стран мира производят вибрационные катки , как для внутреннего, так и для внешнего рынка. В Россий работу по созданию вибрационных катков ведет Рыбинский завод дорожных машин "РАСКАТ" совместно с МГАДИ.

Вопросом проектирования, исследования и оптимизации параметров вибрационных катков и вибрационного уплотнения грунта, посвящены научные работы в НПО "ВНИИстройдормаш", МИСИ, ЦНИИС Минстроя, МГАДИ, СибАДИ и других организаций. Здесь следует отметить работы таких ученых как: Баловнев В.И., Маслов Н.Н. Коломенского В.Н., Доценко Н.Я., Красний Ю.М., Швец В.Б. Клейн Г.К. Ушаков Г.А. Хар-хута Н.Я., Грубник Б.А., Шехтер О.Я., Белостоцкий Б.А., Кустарев Г.В., Баркан Д.Д., Ермилов А.Б., Бобилев A.M., Быруля В.И., Недорезов И.А., Цетлин С.Б., Филипов Б.И., и других.

Несмотря на проведенных работ , нельзя не отметить недостаточное освещение конструктивных схем и параметров асиметричных планетарных вибровозбудителей.

Поиск новых эффективных способов уплотнения грунтов имеет важное значение, а создание на их основе высокопроизводительных уплотняющих машин является актуальной задачей.

Из существующих сейчас уплотняющих машин наиболее перспективными и универсальными являются вибрационные катки, при том широкое применение для возбуждения механических колебаний получили центробежные вибровозбудители, которые создают инерционные силы (моменты) за счет вращения неуравновешенных элементов, в том числе вибровозбудители планетарного типа. Использование их в дорожном строительстве является одним из эффективных методов повышения производительности уплотняющих машин. Вместе с тем планетарные вибровозбудители еще не нашли широкого применения. Причин подобного положения несколько, и одна из них заключается в несовершенстве существующих методов расчета параметров планетарных вибромашин. Усовершенствовать методы расчета, можно на основе комплексного исследования эффективности планетарных вибровозбудителей и взаимодействия вибрационного катка с асимметричным планетарным вибровозбудителем во взоимодействии с уплотняемым материалом.

Актуальность данного направления исследований определяется: увеличением объемов работ по уплотнению грунтов и других дорожно-строительных материалов, которые выполняются вибрационными катками; существенным увеличением эффективности уплотнения материала вибрационными катками по сравнению с катками статического действия; возможностью повышения эффективности уплотнения за счет увеличения энергонасыщенности катков без увеличения их материалоемкости; расширением области эффективного использования катков при уплотнении различных типов дорожно-строительных материалов; целеiO сообразностью использования таких перспективных механизмов , в качестве вибровозбудителей на дорожных катках, как планетарные вибровозбудители, в том числе асимметричные планетарные вибровозбудители, которые отличаются более высоким уровнем динамических параметров.

Параметры вибрационных катков выбирают применительно к конкретным условиям, при этом в первую очередь учитывают физико-меха-нические свойства грунта и характер объекта. Критерием, которым необходимо руководствоваться при выборе оптимального варианта, служит возможность достижения требуемой плотности при минимальной стоимости уплотнения единицы объема грунта и обеспечении требуемого качества поверхности.

В таблице П.1 приведено сопоставление технико-экономических показателей дорожных катков при уплотнении различных дорожно-строительных материалов. На основании данных этой таблицы можно заключить следующее: при уплотнеии каменной наброски и зернистых грутов вибрационными катками расход энергии из расчета на 1 м уплотняемой насыпи незначителен и составляет от 0,08 до 0,14 кВт ч/м . При этом прицепные катки расходуют на 20-30% энергии больше, совместно тягач и каток, чем самоходные. На зернистых грунтах у статических катков расход энергии вдвое выше, чем у самоходных вибрационных катков. Глину уплотняют более тонкими слоями, и расход энергии здесь выше, причем самые низкие значения относятся к самоходным вибрационным и статическим каткам с плоскими кулачками типа "опорная площадка". Уплотнеение асфальтобетона ведется тонкими слоями, при этом расход энергии довольно высок - 1 кВт ч/м и выше.

Таким образом, при проектировании новой техники необходимо детально проанализировать преимущества и недостатки оригинальных технических решений, обращая особое внимание на производительность, достигаемую данным образом, качество уплотнения материала при минимальной стоимости изготовления и обслуживания в процессе эксплуатации.

Л Основной задачей исследования является Определение рациональной конструкции, параметров и режимов работы асимметричных планетарных вибровозбудителей дорожно-строительных машин, выявление наиболее эффективного устройства противоскольжения, установление областей его рационального использования. Определение эффективности уплотнения грунта вибро-катком с асимметричным планетарным вибровозбудителем. Описание принципиально нового процесса вертикальных колебаний. Результаты теоретических и экспериментальных исследований по определению рациональных параметров и режимов работы вибрационного катка с планетарным асимметричным вибровозбудителем. Описание процесса работы асимметричного планетарного вибровозбудителя оборудованного поводковым водилом и с маятниковым устройством противоскольжения. Методика физического моделирования ^ и режимов работы вибрационного катка с асимметричным планетарным вибровозбудителем. Рекомендации по выбору рациональной конструкции вибрационного вальца с планетарным асимметричным вибровозбудителем. Оценка эксплуатационной производительности при выполнении рассредоточенных объемов работ.

На защиту выносятся:

- описание процесса вертикальных колебании;

- результаты теоретических и экспериментальных исследовании по определению рациональных параметров и режимов работы вибрационного катка с АПВВ-ем;

- описание процесса работы АПВВ оборудованного поводковым водилом и с маятниковым устройством противоскольжения;

- методика инженерного расчета рациональных параметров и режимов работы вибрационного катка с АПВВ-м;

- рекомендации по выбору рациональной конструкции вибрационного вальца с АПВВ-м.

6. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Для использования на вибрационных катках наиболее перспективными являются асимметричные планетарные вибровозбудители, которые обеспечивают движение инерционных бегунков по кольцевой беговой дорожке с переменным радиусом относительно эксцентрично рас-положеного водила при постоянной или переменной угловой скорости движения бегунков.

Действующая на бегунок кориолисова сила обеспечивает спонтанный крутящий момент бегунка, вызывающий проскальзывание (пробуксовку или юз) бегунка по беговой дорожке в пределах определенных зон траектории движения, что является негативным фактором, приводящим к резкому росту энергоемкости и теплонапряженности вибровозбудителя.

2. Разработаны и экспериментально исследованы конструкции маятниковых устройств противоскольжения инерционного бегунка, обеспечивающих его автоматическое прижатие к поверхности беговой дорожки в функции увеличения кориолисовой силы и спонтанного крутящего момента от действия этой силы; инерционная масса при этом сосредоточена в основном в грузе маятникового устройства, перемещающемся за пределами беговой дорожки, а бегунок служит преимущественно для задания закона асимметричного движения интегральной инерционной массы по замкнутой траектории. Конструкции вибровозбудителей с маятниковыми устройствами противоскольжения позволяют уменьшить радиус беговой дорожки, технологичны и удобны для компоновки внутри вальца вибрационного катка.

3. В асимметричных планетарных вибровозбудителях целесообразно использовать поводковое (кулисное) водило с радиальным пазом под ось бегунка; инерционный бегунок - сплошной веретенообразной конструкции. Применение на бегунке подшипников качения исключено вследствие большой частоты вращения и высокой теплонапряженности; использование подшипников скольжения возможно только при наличии больших тепловых зазоров, закрытого типа, снабженных надежной системой охлаждения смазки. Полностью исключено показание смазки на поверхность беговой дорожки.

4. При уплотнении материала вибрационным катком с использованием асимметричного планетарного вибровозбудителя эксцентриситет водила относительно центра кривизны беговой дорожки вибровозбудителя должен быть ориентирован в сторону поверхности уплотняемого материала, что обеспечивает действие импульса вынуждающей силы и ее интегральной величины во времени в сторону указанной поверхности. Для эффективного увеличения интегральной вынуждающей силы асимметричного планетарного вибровозбудителя удельный эксцентриситет водила должен соответствовать величине отношения радиуса беговой дорожки к эксцентриситету Ке> 3.

5. Маятниковое устройство противоскольжения обеспечивает увеличение удельной вынуждающей силы вибровозбудителя на 20-60^ при массе маятника, составляющей 40-60% массы бегунка, за счет увеличения суммарной кориолисовой силы, действующей на инерционный бегунок и маятник, и уменьшения проскальзывания инерционного бегунка по беговой дорожке, т.е. снижение диссипативного рассеивания части энергии привода вибровозбудителя.

6. При увеличении частоты вращения вибровозбудителя от нуля до номинального значения наступает резонанс колебаний, который соответствует определенным частотам вращения в зависимости от жесткости связей асимметричного планетарного вибровозбудителя с системой базирования, например, вибрационным вальцем катка. Поэтому жесткость соединения асимметричного планетарного вибровозбудителя с вибрационным вальцем катка должна обеспечивать резонансные колебания уплотняющей системы в целом при достижении номинальной частоты вращения водила, которая соответствует заданной величине вынуждающей силы, что позволяет уменьшить диссипативные потери энергии привода вибровозбудителя при достижении или преодолении резонансных зон по частоте вращения водила и может обеспечить плавный вывод вибровозбудителя на номинальный режим работы, а также снижает вероятность поломки вибровозбудителя при преодолении резонансных зон и повышает в целом его надежность.

7. Вынуждающая сила асимметричного планетарного вибровозбудителя параболически зависит от величины массы маятникового устройства противоскольжения с четко выраженным экстремумом. Это позволяет определить характер изменения величины вынуждающей силы в функции угловой скорости водила при оптимальных значениях массы маятникового устройства противоскольжения и осуществлять обоснованный выбор указанной массы при проектировании асимметричных планетарных вибровозбудителей. Уменьшение массы бегунка и увеличение массы маятника при постоянной их сумме уменьшает радиус окружности качения бегунка, центральный угол зон проскальзывания и суммарную энергоемкость, что определяет целесообразность использования маятниковых устройств противоскольжения на асимметричном планетарном вибровозбудителе.

8. При уплотнении грунта физической моделью виброкатка с асимметричным планетарным вибровозбудителем величина целевой функции - статического давления, регистрируемого месдозами на различной глубине, параболически зависит от угловой скорости водила и интегральной инерционной массы бегунка и устройства противоскольжения. Зарегистрированные экстремальные точки по максимуму статического давления при вариации угловой скорости и интегральной инерционной массы характеризуются резонансным состоянием комплексной рабочей системы (вибровозбудитель - вибровалец - грунт). При увеличении скорости движения катка величина статического давления внутри грунта на различной глубине гипер- болически уменьшается, что связано с уменьшением времени воздействия вибровальца на элементарный объем внутри массива уплотняемого грунта и смещением вверх, в сторону дневной поверхности грунта, эквипотенциальных поверхностей статических напряжений сжатия грунта.

9. Сравнительный анализ процессов уплотнения грунта виброкатком с симметричным и асимметричным планетарными вибровозбудителями показывает, что эксцентричное смещение водила вибровозбудителя обеспечивает увеличение статического давления в верхних слоях грунта на 25-30/S и в нижних слоях грунта на 10—15^ при неизменных статической массе катка и энергоемкости процесса уплотнения. Это объясняется как более интенсивным уплотнением верхних слоев грунта, так и ростом суммарной силы воздействия на грунт статического веса катка и интегральной вертикальной составляющей вынуждающей силы асимметричного планетарного вибровозбудителя. Данный эффект целесообразно реализовать для увеличения производительности виброкатка как путем увеличения толщины уплотняемого материала, так и за счет сокращения количества проходов катка для достижения заданного коэффициента уплотнения материала.

10. При переходе от параметров физической модели вибровозбудителя и ее целевой функции - вынуждающей силы к параметрам натурного вибровальца определяющим является критерий Фруда, как отношение сил инерции системы к силам веса, что позволяет получить формулы перехода от параметров модели к параметрам натуры. При физическом моделировании процесса уплотнения материала вибрационным катком определяющим является критерий подобия, характеризуемый отношением суммарного давления вальца катка на материал, которое зависит от совместного действия статического веса катка и динамической вынуждающей силы вибровозбудителя, к предельному давлению сжатия, обеспечивающему эффективное уплотнение материала до наступления вязкопластического выдавливания последнего. Различный вид критериев подобия для вибровозбудителя и вибрационного катка определяет различные масштабы моделирования этих систем, причем линейный масштаб вибровозбудителя увеличивается менее интенсивно с ростом линейного масштаба катка по закону Kt, т.е. чем больше валейц катка, тем меньше по отношению к нему размеры и масса вибровозбудителя.

11. При установке асимметричного планетарного вибровозбудителя на дорожный каток класса 6 т возможно получение годового экономического эффекта до 6500 руб. по расценкам 1990 г. на одну машину за счет уменьшения собственной массы катка при сохранении эффективности уплотнения материалов, увеличения толщины уплотняемого слоя материала, а также уменьшения количества проходов катка до достижения заданного коэффициента уплотнения материала.

1. Андреев С.С., Балакирев и др. Современные вибрационные катки. Обзорная информация, серия 4, вып.З - М.: ЦНИИТЭСТРОЙМАШ, 1984 г.

2. Баловнев В.И., Завадский Ю.В., Мануйлов В.Ю. Обработка и планирование эксперимента при исследовании дорожных машин. В 2-х частях 4.1./МАДИ М., 1983.-59 с

3. Баловнев В.И., Ермилов А.Б., Новиков Н.А., и другие. Дорожно-строительные машины и комплексы. М.: Машиностроение, 1988. -383 с.

4. Баловнев В.И. Моделирование процесса взаимодействия со средой рабочих органов дорожно-строительных машин.- М.: Высшая школа. 1981 г. -936 с.

5. Баловнев В.И. Отчет о НИР (X. д. М290687 промежуточный). Исследование и разработка высокоэффективных рабочих органов для дорожных и строительных машин. М.: МАДИ, 1987. 176 с. N Г.Р. 01860126145 Рук. темы

6. Баловнев В.И., Завадский Ю.В., Мануйлов В.Ю. Применение математической теории планирования эксперимента при исследовании дорожных машин /МАДИ. М., 1985. - 104 с.

7. Баловнев В.И., Иофик В.3. Варианты выбора эквивалентных материалов при моделировании процессов разрушения массива грунтов /МАДИ. М., 1973Г - 15 с. Деп. в ЦНИТЭстрой-маш 16.03.1973 г. N 12547

8. Баркан Д.Д. Динамика оснований и фундаментов. Стройвоен-мориздат, 1948.

9. Баркан Д.Д. Устройство оснований сооружений с применением вибрирования. Машетройиздат, 1949.

10. И. Баркан Д.Д., Шехтер О.Я. Теория поверхностного уплотнения грунта. " Применение вибрации в строительстве Сб. N 51 НИИоснований. Госстройиздат, 1962.

11. Баркан Д.Д. Виброметод в строительстве. Госстройиздат, 1959.

12. Баркан Д.Д. Применение вибрирования при устройстве ис-куственных оснований сооружений. ВОДГЕО

13. Бауман В.Л., Быховский И.И. Вибрационные машины и процессы в строительстве. М.: Высшая школа. 1977. с. 98-101

14. Белостоцкий Б.А. Машины для скоростного уплотнения грунта и цементобетона. Отчет ЛКВВИА им. А.Ф. Можайского, 1958.

15. Бируля В.И. Расчет и контроль уплотнения грунтов. Автот-рансиздат, 1954.

16. Быховский И.Н., Гольдштейн Б.Г. Современные центробежные вибровозбудители. Обзорная информация. М.: ЦНИЙТЭст-роймаш, 1985. - 54 с.

17. Бобылев JI.M. Влияние высоты падения трамбующей плиты на процесс уплотнения грунта. "Транспортное строительство", 1963, N 4.

18. Бобылев J1.M. Распределение напряжений, деформаций и плотности в грунте при уплотнении насыпей трамбующими плитами. " Основания, фундаменты и механика грунтов ", 1963,1. N 6.

19. Бобков В.Ф., Безрук В.М. Основы грунтоведения и механики грунтов. М.: Высшая школа, 1986. - 239 с.

20. Бородачев И.П. Справочник конструктора дорожных машин

21. М.: Машиностроение, 1973 г. с. 261-266

22. Бренев Г.Е., Гольдштейн Б.Г., Петрунькин Л.П. О предотвращении проскальзывания бегунка в двухчастотных планетарных вибровозбудителях.// Механизированный инструмент и отделочные машины. НИИинформстройдоркоммунмаш, М.,1. N 2, 1966. С. 7-11.

23. Воминин Н.П. " Выбор основных параметров рабочих органов трамбующих машин для уплотнения грунтов" М.: Строительное и дорожное машиностроение N 7. 1956 г.

24. Вайнкоф Я.Ф., Квитко А.К. Вибрационная техника на вспомогательных транспортных операциях. Машиностроение, 1964.

25. Владимиров А.П., Брайнина Е.Ю. Выгрузка и подогрев нерудных строительных материалов в зимних условиях. Гос-стройиздат, 1962.

26. Вознесенский Н.Н. . Применение виброметода при строительстве аэродромных и дорожных покрытий из сборных железобетонных плит. Совещание: "Применение вибраций при устройстве оснований сооружений". Госстройиздат, 1959.

27. Глаговский Б.А. . Оценка погрешностей измерительной аппаратуры, работающей на несущих частотах. "Автоматика и телемеханика", Т XXVII , 1965, N 8.

28. Гольдштейн М.Н. Механические свойства грунтов. М.: Стройиздат, 1973 - 375 с.

29. Гольдштейн Б.Г., Бренев Г.Е. Конструкции и расчет двухчастотных планетарных вибраторов. М., ЦНИИТЭстроймаш, 1968. - 36 с.

30. Григорян С.С. . Об основных представлениях динамики грунтов. П ММ, т.24, вып.6, 1960.

31. Грубник Г.А. Рациональные границы применения вибрационного способа уплотнения грунтов. Материалы совещания:

32. Механизированное уплотнение грунтов в строительстве1. Госстройиздат, 1962.

33. Давыдов С.С. Колебания разнородного грунта в упруго-плас-тической стадии от кратковременной погрузки. " Динамика грунтов"., сб. N 32 НИИ основания. Госстройиздат, 1958 г.

34. Денисов Н.Я. Инженерная геология и гидрогеология. Госстройиздат, 1960 г.

35. Дидух Б.И. Динамическое взаимодействие трамбующей плиты с уплотняемым грунтом. Инженерно-физический журнал., ст.5,1. N 2 1962 г.

36. Доценко А.И. Исследование динамики процесса уплотнения грунтов виброударным рабочим органом с кривошипно-шатун-ным возбудителем колебаний Москва 1974 г. д.к.т.н.

37. Другаль С.А. Вибратор для очистки полувагонов. Вестник ВНИИ железнодорожного транспорта, 1959, N 7.

38. Дудкин М.В. Тенденция развития конструкции асимметричных планетарных вибровозбудителей дорожных машин.// Исследование рабочих органов манипуляторов дорожных машин, ст. 79-87. Сб. науч. тр. МАДИ. 1989 г. стр. 15-27

39. Ермилов А.Б. Повышение эффективности рабочих органов и агрегатов дорожно-строительных машин. : Сб. науч. тр.

40. МАДИ., М., 1984 г. с. 78-85

41. Ермилов А.Б. Условия движения инерционного бегунка асимметричного планетарного вибровозбудителя // Моделирование и интенсификация рабочих процессов дорожных машин: Сб. науч. тр. /МАДИ. М., 1985. С. 94-103.

42. Ермилов А.Б. Исследование энергоемкости работы планетарного вибровозбудителя дорожных машин. Сб. науч. тр. МАДИ. 1986 г. ст. 1-7.

43. Ермилов А.Б. Анализ рабочего процесса асимметричного планетарного вибровозбудителя оборудованного поводковым водилом. Сб. науч. тр. МАДИ. 1984 г.

44. Ермилов А.Б. Условия движения инерционного бегунка асимметричного планетарного вибровозбудителя. Сб. науч. тр. МАДИ. 1985 г. стр. 68-83.

45. Ермилов А.Б. Динамические параметры двухбегуночного асимметричного планетарного вибровозбудителя. Сб. науч. тр. МАДИ. 1986 г. ст. 8-14.

46. Ермилов А.Б., Дудкин М.В. Определение граничных условий проскальзывания инерционного бегунка асимметричного планетарного вибровозбудителя. М.: МАДИ, 19888. - 9 с.-Деп. в ЦНИИТЭстроймаш, N 86-сд88.

47. Ермилов А.Б., Дудкин М.В. Теоретический анализ работы асимметричного планетарного вибровозбудителя с маятниковым устойством противоскольжения. М.: МАДИ, 1991.16 с. деп. в ЦНИИТЭстроймаш, N 24 - сд. 91.

48. Ермилов А.Б. Исследование энергоемкости работы планетарного вибровозбудителя дорожных машин// Исследование конструкций и рабочих процессов строительных и дорожных машин. Сб. науч. тр. /Фрунзенский П.И., Фрунзе, 1986. С. 60-66.

49. Ермилов А.Б., Дудкин М.В., Кипиани М.Г.: Физическое моделирование рабочего процесса вибрационного катка. МАДИ. -М., 1991. И с. - Библиогр. 3 назв. - Рус. - деп. в ЦНИИТЭстроймаш.

50. Ермилов А.Б., Дудкин М.В. Системный анализ структуры вибрационного катка с асимметричным планетарным вибровозбудителем. Сб. науч.тр. МАДИ. 1988г. стр.54-67.

51. Ермилов А.Б., Дудкин М.В., Кипиани М.Г. Валец дорожного катка (Положительное решение по заявке N 4890708/33 МКИ БОЮ 19/28. 1990.

52. Ермилов А.Б., Дудкин М.В. Определение гранических условий проскальзывания инерционного бегунка асимметричного планетарного вибровозбудителя. Сб. науч. тр. МАДИ 1988 г. стр. 41-53

53. Жубаев Н. . Исследование распространения ударных волн в грунтах. Вестник АН Каз.ССР, N 3, 1964.

54. Зубанов М.П. Вибрационные машины для уплотнения бетонных смесей и грунта. Машгиз, 1959.

55. Зубков В.Ш. Исследование путей повышения эффективности автогрейдеров: Дис. . канд. техн. наук. М. 1981. -253 с.

56. Клейн Г.К. Строительная механика сыпучих тел. М.: Государственное издательство по строительству и архитектуре, 1956. - с. 26-27.

57. Корженко Л.И. . Изучение свойств элювиальных грунтов как оснований сооружений. Канд. диссертация, Свердловск, 1952.

58. Корженко Л.И. . Основания и фундаменты в условиях Урала. Свердловское книжное издательство, 1963.

59. Коломенский Н. В., КомаровИ.С. . Инженерная геология. Высшая школа, 1964.

60. Косте Ж., Синглер Г. Механика грунтов. Перевод с французского под редакцией Кулачкина Б.И., Барвашев В.А. ктн. -М. стройиздат 1981 г.

61. Красный Ю.М. Исследование процесса послойного уплотнения грунтов вибротрамбованием в условиях промышленного и гражданского строительства. Свердловск 1970 г. дис. кнт.

62. Крайнев А.Ф. Словарь-справочник по механизмам. М.; Ма62.