автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.04, диссертация на тему:Повышение эффективности эксплуатации рыхлительных агрегатов при разработке мерзлых грунтов биметаллическими наконечниками

На правах рукописи

МАРТГОКОВ Роман Анатольевич

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ РЫХЛИТЕЛЪНЫХ АГРЕГАТОВ ПРИ РАЗРАБОТКЕ МЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ БИМЕТАЛЛИЧЕСКИМИ НАКОНЕЧНИКАМИ

Специальность 05 05 04 — Дорожные, строительные и подъемно-транспортные машины

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

□□3070752

Омск-2007 г

003070752

Работа выполнена на кафедре «Эксплуатация дорожных машин» в Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии (СибАДИ)

Научный руководитель.

кандидат технических наук, доцент Азюков Н А

заслуженный деятель науки РФ доктор технических наук, профессор Пермяков Владислав Борисович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Иванов Виталий Николаевич

кандидат технических наук, Лонгкнй Владимир Николаевич

Ведущая организация: Кафедра «Строительные машины,

автоматика и электротехника» Новосибирского государственного архитектурно-строительного университета

Защита состоится « 30 » мая 2007 г в 13 час на заседании диссертационного совета ВАК РФ Д 212 250 02 при Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии (СибАДИ) по адресу 644080, проспект Мира, 5, зал заседаний

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии (СибАДИ)

Отзывы в двух экземплярах, заверенной печатью учреждения, просим направлять в адрес диссертационного совета Телефон для справок (3812) 65-0145, факс (3812) 65-03-23

Автореферат разослан 25 апреля 2007 г

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук

А В Захаренко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Более 90 % территории России занято грунтами вечномерзлыми либо грунтами сезонного промерзания Большая часть земляных работ, выполняемых при строительстве, связана с разработкой таких грунтов, ежегодный объем которых составляет до 15-20 % от общего объема

Обустройство нефтегазовых месторождений на территории Западной Сибири и строительство нефтегазопроводов ведется в основном в зимнее время ввиду высокой заболоченности местности Рост объемов строительства в районах Севера с особой остротой выдвигает задачи повышения темпов разработки мерзлых грунтов механическим способом Одним из основных видов машин, осуществляющих разработку прочных грунтов являются рыхлители на базе гусеничных тракторов, рабочий процесс которых характеризуется наименьшей энергоемкостью процесса разрушения грунта, по сравнению с другими методами Однако, как показала практика разработки мерзлых грунтов при равных энергетических затратах, можно получить различные производительности рыхлителей Эффективность эксплуатации рыхлительных агрегатов в значительной степени определяется степенью затупления рабочего органа рыхлителя и технологическими параметрами процесса рыхления (глубина и ширина рыхления, рабочая скорость машины) В настоящее время широкое применение получили рыхлители с биметаллическими наконечниками, которые позволяют эффективно осуществлять разрушение мерзлых грунтов благодаря эффекту самозатачивания Тем не менее, обоснованное использование технологических параметров рыхления может способствовать повышению производительности машины и снижению энергозатрат Например, при рыхлении мерзлого суглинка при минус 15° С биметаллическими наконечниками шириной 15 см изменение глубины рыхления от 45 до 60 см приводи! к увеличению производительности на 17— 28% и снижению энергоемкости процесса рыхления на 24—45 %

В связи с этим, тема диссертационного исследования, посвященная повышению эффективности использования рыхлителей оснащенных биметаллическими наконечниками, является актуальной

Объект исследования процесс рыхления мерзлых грунтов Предмет исследования закономерности влияния технологических параметров рыхления на производительность рыхлительных агрегатов

Цель работы оптимизация технологических параметров рыхления мерзлых грунтов биметаллическими наконечниками.

Задачи исследования Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи

— исследован процесс износа биметаллических наконечников и его влияние на величину сопротивления рыхлению мерзлых грунтов,

— разработан математический аппарат определения сопротивления рыхлению мерзлых грунтов наконечниками различного типа;

— исследовано влияние технологических параметров на эффективность процесса рыхления мерзлых грунтов,

— разработана методика обоснования рациональных технологических параметров рыхления мерзлых грунтов

Автор защищает совокупность научных положений, на базе которых разработана расчетная методика и алгоритма оптимизации технологических параметров рыхления мерзлых грунтов биметаллическими наконечниками

Методика исследований носит комплексный характер и содержит как теоретические, так и экспериментальные исследования

Задачами теоретических исследований являлись выявление основных закономерностей, связывающих технологические параметры рыхления мерзлых грунтов и производительность рыхлительных агрегатов

В задачи экспериментальных исследований входило разработка и изготовление лабораторной установки для определения коэффициентов внешнего трения высокохромистого чугуна ИЧ 300X12Г5 и грунтов различною гранулометрического состава, подтверждение адекватности математического аппарата для определения сопротивления рыхлению мерзлых грунтов биметаллическими наконечниками При экспериментальных исследованиях использовался метод пассивного эксперимента

Научная новизна заключается

— в разработке математического аппарата определения сопротивления рыхлению мерзлых грунтов биметаллическими наконечниками,

— в определении коэффициентов внешнего трения пластины наконечника из высокохромистого чугуна ИЧ 300Х12Г5 для грунтов различного гранулометрического состава,

— в разработке алгоритма оптимизации технологических параметров рыхления различных типов мерзлых грунтов биметаллическими наконечниками

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, изложенных в работе подтверждается методологической базой исследований, основанной на фундаментальных и достоверно изученных положениях теории рыхления мерзлых грунтов, экспериментальными исследованиями в лабораторных и полевых условиях, адекватностью расчетных значений производительности рыхлителей значениям, полученным в производственных условиях, достаточным объемом экспериментальных данных, применением современных методов обработки результатов исследований

Практическая ценность работы состоит

— в разработке рекомендаций по рыхлению мерзлых грунтов различного гранулометрического состава и температуры биметаллическими наконечниками различной ширины,

— в разработке методики обоснования рациональных технологических параметров рыхления мерзлых грунтов для различных грунтовых условий и типов наконечников

Апробация работы. Основные положения работы докладывались и получили одобрение на Международной научно-технической конференции "Проблемы создания и эксплуатации автомобилей, специальных и технологических машин в условиях Сибири и крайнего севера" (г Омск, 24-25 сентября 2003 г), Международной научно-технической конференции "Дорожно-

транспортный комплекс как основа рационального природопользования" (г Омск, 23-25 ноября 2004 г), на научно-технических семинарах и заседаниях кафедры ЭДМ СибАДИ (2005 - 2007 г г )

Реализация работы. В филиала №2 ОАО «Стройтрансгаз» г Новый Уренгой принята к внедрению методика обоснования рациональных технологических параметров рыхления мерзлых грунтов биметаллическими наконечниками

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 печатных работ, в том числе получено 3 патента на полезные модели

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, основных результатов и выводов, списка литературы и приложений Общий объем диссертации составляет 152 страницы, в том числе 120 страниц основного текста 14 таблиц, 64 рисунка, список литературы из 105 наименований и приложений на 32 страницах

Основное содержание работы

Введение раскрывает актуальность диссертационной работы, определяет цель и задачи исследования, научную новизну и практическую значимость результатов работы

Первая глава посвящена состоянию вопроса, исследованиям в области разработки мерзлых грунтов рыхлителями, описаны закономерности изнашивания литых наконечников, предпосылки возникновения самозатачивания биметаллических наконечников Выполнен анализ существующих теорий рыхления грунтов Были рассмотрены работы Домбровского Н Г, Ветрова Ю А , Зеленина А Н , Ровинского М И , Телушкина В Д , Шлойдо Г А , Яркина А А , Вайнсона А А , Никифорова Ю П , Шулькина JT П , Шемякина С А , Бернов-ского Ю Н , Бородачева И П, Захарчука Б 3 , Захарова В А , Ефимова Б А , Атлеснова Н И, Лещинера В Б , Хмары J1А и др

Обзор существующих исследований показал перспективность применения рыхлителей с биметаллическими наконечниками Выполненный анализ позволил сделать следующие выводы

1 Эксплуатация литых наконечников с незащищенной передней гранью сопровождается значительным затуплением, при этом существенно снижается эффективность работы рыхлителя

2 Для обеспечения самозатачиваемости и износостойкости наконечника используют биметаллические наконечники

3 Выполненный анализ теорий рыхления мерзлых грунтов выявил отсутствие исследований по определению сопротивлений рыхлению мерзлых грунтов биметаллическими наконечниками

4 При определении дополнительного сопротивления рыхлению от затупления биметаллических резцов траншейного экскаватора учитываются показатели взаимодействия материала износостойкой пластины резца с мерзлым грунтом

5. Исследования в области применения биметаллических наконечников направлены, главным образом, на увеличение ресурса наконечника, и не затрагивают вопросов влияния технологических параметров процесса рыхления грунта самозатачивающимися наконечниками на производительность рыхли* тел иного агрегата.

Вторая глава посвяшена обшей методике исследований с позиций системного подхода. Общая методика исследований включает в себя теоретические и экспериментальные исследования. Описана конструкция созданной экспериментальной установки для определения значений коэффициентов внешнего трения материала износостойкой пластины наконечника о грунты различного гранулометрического состава.

Модели мерзлого грунта в виде закрепленных грунтовых частиц различного размера в цилиндрической форме (рис. 2) помещаются в специальное гнездо для образцов, расположенное на нагрузочной траверсе (рис. 4). Образец грунта таким образом прижимается к телу трения, выполненного в виде цилиндрической обечайки, закрепленной на вращающемся барабане (рис. 3). Обечайка изготовлена ш того же материала, что и износостойкая пластина наконечника рабочего органа.

Прижатие образцов, моделирующее давление на площадке износа, осуществляется нагрузочным винтом. Для получения значения коэффициента трения замерялись нормальная сила прижатия модели грунта к барабану и тангенциальное сопротивление вращению барабана.

Регистрация нормальной сипы осуществляется текзе датчиком напряжений, наклеенного на тыльной стороне нагрузочной траверсы.

Вращают лис: барабан

Измерительна муфта

Привод барабана

Нагрузочный винт

Нагрузочная траверса

Рис. 1 - Устройств» экспериментальной установки

Рие. 3 -Телотрения

Он фиксирует растягивающие напряжения, возникающие при деформации траверсы от прижимного винта. Привод барабана осуществляется электродвигателем через клиноременную передачу и цилиндрический редуктор. Окружная скорость на поверхности тела трения в зависимости от диаметра ведомого шкива ременной передачи составляет 0,2-0,6 м/с, что соответствует рабочей скорости рыхлители 0,7-2,1 км/час.

Рис. 2-Образцы с грунтовым и частицами

Нагрузочная траверса

Гнездо для образцов грунта

Вращающийся барабан

Рис. 4 — Взаимодействие образцов

Ряс.: Измерительная муфта

Передача крутящего момента от редуктора к барабану осуществляется при помощи муфты {рис. 5), Конструкция муфты включает две полумуфты и тензобалку. Такая конструкция не только позволяет компенсировать не соосность полумуфт, но и регистрировать тангенциальное сопротивление, возникающие при вращении барабана. Для этого на балке наклеек датчик напряжений, чувствительный к изгибу балки, имеющему место при преодолении прижатия образца к вращающемуся барабану.

тензрдагчики

полумуфта тензобалка

полу муфта

На границе взаимодействия разрабатываемого грунта и пластины наконечника рабочего органа на площадке затупления возникают контактные давления. Это приводит к возникновению силы трения по границе площадки износа. На установке реализовано Имитационное моделирование данного процесса.

Третья глава поевяшена экспериментально-теоретическим исследованиям эксплуатации рыхлитедьных агрегатов с б и метал пи чес ки м и наконечниками при разработке мерзлых грунтов.

Исследование характера изнашивания биметаллических наконечников выявило, что из-за разных износостойкостей материалов корпуса наконечника и армирующей пластины площадка износа образуется на износостойкой пластиной (рис. 6). Изнашивание корпуса наконечника при этом происходит параллельно плоскости резания. Таким образом, величина затупления наконечника в целом незначительна. На площадку износа действует давление грунта «ц», создающее дополнительное сопротивление рыхлению.

Сопротивлений рыхлению мерзлого грунта биметаллическим наконечником по предлагаемой методике складывается из двух составляющих :

Р^Р^РЩ (1)

где Р^г сила резания острым рабочим органом; Р,,г дополнительная сила сопротивления от затупления рабочего органа.

Корпус

Рис 6 - Схема изнашивания биметаллического наконечника

Сила резания острым рабочим органом

Р70=Ю р (0,1 Ь)1'2 (1 + 0,055 Ь) ка (2)

где р-условная удельная сила резания, Ь-глубина рыхления, Ь- ширина рыхления, ка- коэффициент влияния угла резания, ц,- коэффициент, учитывающий степень блокирования (для блокированного резания =1, для полублокированного =0,75)

Условная удельная сила резания определяется в зависимости от температуры мерзлого грунта

Р=РП°'5, (3)

где р| — условная удельная сила резания грунта при температуре -1°С, 1:-абсолютное значение температуры мерзлого грунта, °С

Дополнительная сила сопротивления от затупления рабочего органа

Р21=^ 1(Аз Су + Ад Сх), (4)

где ц- коэффициент сопротивления перемещения площадок износа в направлении движения резания, ц- давление грунта на площадки износа, А3, Ад — площади поверхностей износа износостойкой пластины по задней и боковым граням, Су, Сх — коэффициенты, учитывающие условия резания грунта

Площадь поверхности износа износостойкой пластины по задней грани равна *

А,=Ду Ь, (5)

где Ау- максимальное значение ширины проекции поверхности износа пластины на задней грани

Предельный износ износостойкой пластины по задней грани связан с параметрами наконечника условием

а соз(/7)

А у = ' ' , (6)

вт (а+р)

где а—угол резания, град, (3- угол площадки износа пластины Площадь поверхности износа износостойкой пластины по боковой грани

равна

Аб=Дхп Ь„, (7)

где Дхп— максимальное значение ширины проекции поверхности износа пластины на боковой грани, Ьп— вертикальная проекция длины пластины

Предельный износ износостойкой пластины по боковой грани связан с параметрами наконечника условием

Дхп=а„/51па, (8)

ЬП=1П эта, (9)

где а„ - толщина износостойкой пластины, 1п — длина износостойкой пластины

Коэффициент Су зависит от степени блокированности среза и расстановки зубьев рыхлителя При блокированном резании одним зубом рыхлителя Су=1 Коэффициент Сх зависит от степени износа износостойкой пластины по глубине При рыхлении грунта на глубину, превышающую Ьп Сх=1

Таким образом, дополнительная сила сопротивления от затупления рабочего органа

= Р Я (Ь Ду + 1п-ап) (10)

Давление грунта на площадки износа в зависимости от температуры мерзлого грунта определяется

Ч=Я1105, (11)

где - давление грунта на площадки износа при температуре -1°С Величины Р] и ql определены для широкого диапазона грунтов Коэффициент сопротивления перемещения площадок износа

(12)

где Г- угол внешнего трения грунта

Угол Р является по своей величине граничным в том отношении, что он обусловливает равновесие сил трения грунта об изношенную поверхность и сил взаимодействия деформируемого слоя грунта с ненарушенным массивом Угол площадки износа пластины определяется по формуле

Р = атасов

/ (2+/ р+4/ (/ Р2+4 {р-тг (13)

У 2Р (/2+1)

Таким образом, для определения сопротивлений рыхления рабочим органом с биметаллическим наконечником необходимо иметь следующие данные*

— геометрические параметры наконечника,

— характеристика разрабатываемого грунта,

— параметры процесса взаимодействия износостойкой пластины наконечника с грунтом

Исследования, проведенные в СибАДИ на кафедре «Эксплуатации дорожных машин» показывают на высокую эффективность использования высокохромистых чугунов в качестве материала износостойкого элемента Они обеспечивают высокую износостойкость, хорошо соединяются с корпусом наконечника и имеют невысокую стоимость по сравнению с вольфрамокобальто-выми сплавами

В ходе проведенной серии экспериментов были определены коэффициенты внешнего трения чугуна ИЧ 300X12Г5 для трех типов моделей грунта с различным гранулометрическим составом

Исследовано влияния технологических параметров процесса рыхления на производительность рыхлительного агрегата В ходе исследований были определены производительность бульдозерно-рыхлительного агрегата Т1101Я («Промтрактор», г Чебоксары) при рыхлении мерзлых грунтов тремя типами наконечников

1 Биметаллический наконечник с износостойкой пластиной, выполненной из высокохромистого чугуна ИЧ 300Х12Г5,

2 Биметаллический наконечник с износостойкой пластиной, выполненной из стали 110Г13Л,

3 Незащищенный наконечник

При определении производительности было рассмотрено рыхление трех типов грунтов с наиболее характерными влажностями

— песок, влажность 8 10%, РУД1=4,9 МПа, qi=9,0 МПа,

— супесь, влажность 11 15%, число пластичности 2<JP<4, РУД1=7,5 МПа, q,=14,0 МПа,

— суглинок, влажность 15 .22%, число пластичности 7< JP<11, РУД1=6,6 МПа, qi=14,0 МПа

Расчеты выполнялись на ПЭВМ с использованием пакета прикладных программ Matlab 6 5 Производительность рыхлителя определялась с учетом тяговой характеристики трактора, аппроксимированной функцией V=f(t)

Расчетные параметры описываются системой уравнений

Г pz=10 р (h/10)12 (1+0,55 Ь/10) 0,4+m q (b y+Ip а), (14) J t=(pz+l,07 0,2 20000 9,8)/(1000 9,8), (15)

] V=(-0,0008 t3+0,0490 t2-l,0389 t+9,3278)/3,6, (16)

l П=3600 В V h, 0,8 10"6, (17)

где h i=0,72 h, (18)

B=0,75 (b+2 h, ctg(v)) (19)

Помимо производительности рыхлительного агрегата была определена удельная энергоемкость процесса рыхления е, МДж/м3

e=360frt V/П, (20)

где t— тяговое усилие трактора при рыхлении грунта

При рыхлении мерзлых грунтов с использованием различных наконечников зависимость производительности от глубины рыхления имеет одинаковый характер При постоянном значении ширины рыхления производительность рыхлителя изменяется следующим образом (рис 7) с увеличением глубины рыхления производительность прямопропорциональна глубине до некоторого максимального значения, затем происходит перегиб зависимости и снижение производительности до нуля Увеличение производительности на первом этапе связано с ростом объема разрабатываемого мерзлого грунта, за счет увеличения тел скольжения при увеличении глубины рыхления Скорость движения рыхлителя на всем рассматриваемом интервале глубины рыхления непрерывно уменьшается (рис 8), что связано с увеличением сопротивления рыхлению

грунта Снижение производительности при достижении критической глубины рыхления происходит из-за уменьшения скорости движения рыхлителя и связанного с этим уменьшение объема разрабатываемого грунта в единицу времени Дальнейшее увеличение глубины рыхления приводит к возрастанию сопротивления рыхлению и снижению скорости рыхлителя до нуля

Рис 7 — Зависимость производительности рыхлите тьного агрегата при разработке мерзлой супеси от глубины рыхления наконечниками 1- типа 1,2 — типа 2 , 3- типа 3

Рис 8 — Зависимость скорости рыхлителя при разработке мерзлой супеси от глубины рыхления наконечниками 1 - типа 1,2- типа 2,3- типа 3

При рыхлении мерзлой супеси шириной 150 мм при минус 25°С (рис 1, 8) наконечником типа 1 производительность принимает максимальное значение 119,6 м3/ч при глубине рыхления 380 мм и скорости рыхлителя около 1 км/ч Снижение скорости и производительности до нуля происходит на интервале глубины рыхления от 381 мм до 520 мм При использовании наконечника типа 2 максимальная производительность 104 м3/ч наблюдается при значении глубины рыхления 370 мм и скорости около 1 км/ч Максимальное значение производительности для наконечника типа 3 составляет 84,2 мэ/ч при глубине 330 мм и скорости рыхления 0,85 км/ч При этом же значении глубины рыхления производительность для наконечника типа 2 составляет 100 м3/ч при скорости рыхлителя около 1,1 км/ч, а для наконечника типа 1 — 112 м3/ч при скорости 1,25 км/ч

На рис 9 представлен пространственный график взаимного влияния ширины и глубины рыхления мерзлой супеси на производительность рыхлитель-ного агрегата На графике отображен интервал значений глубины рыхления, на котором наблюдаются максимальные значения производительностей

Рис 9 — Зависимость производительности рыхлительного агрегага от ширины и глубины рыхления мерз той супеси при температуре мину с 25 °С наконечником типа 1

С увеличением ширины рыхления производительность снижается При постоянном значении глубины зависимость имеет прямолинейный характер Интенсивность снижения производительности рыхления в зависимости от ширины изменяет свой характер при различных глубинах рыхления С увеличением глубины наблюдается более резкое снижение производительности Это вы-

звано увеличением сопротивления рыхления мерзлого грунта и снижением скорости рыхлителя

Рис 10 — Зависимость производительности рыхлителя при разработке мерзлой супеси от скорости наконечниками 1 - типа 1,2 — типа 2,3- типа 3

Зависимость производительность рыхлителя от скорости движения имеет нелинейный характер (рис 10) Снижение скорости, вызванное увеличением глубины рыхления, сопровождается ростом производительности до ее максимального значения При рыхлении мерзлой супеси различными типами наконечников, производительность достигает максимальных значений при скорости около 1,1 км/ч После чего снижение скорости, как было отмечено выше, сопровождается падением производительности рыхлителя до нуля Для постоянного значения скорости, производительность рыхлителя, оснащенного наконечником первого типа, выше по сравнению с другими типами наконечников

Анализ полученных данных позволяет сделать вывод, что производительность рыхлителя больше при использовании наконечников типа 1 При использовании наконечника типа 3 производительность рыхлителя с увеличением прочности грунта существенно ниже по сравнению с наконечниками типа 1 и 2 Для наконечников типа 1 пиковые значения производительностей больше, чем для наконечников типа 2 и 3, и при этом глубина рыхления, соответствующая пиковому значению больше Другими словами, использование наконечника типа 1 позволяет достичь больших значений производительности рыхлителя и осуществлять рыхление на большую глубину Скорость рыхлителя больше при использовании наконечников типа 1 При использовании наконечника типа 3 снижение скорости при увеличении глубины происходит более резко Для всех грунтов при использовании наконечников типа 2 и 3 характерны меньшие предельные значения глубины рыхления по сравнении с типом 1

При увеличении глубины рыхления наблюдается плавное снижение удельной энергоемкости процесса рыхления (рис 10) При использовании на-

конечника типа 1 для рыхления мерзлого суглинка шириной 15 см при минус 25°С (рис 11) энергоемкость процесса рыхления изменяется от 5,153 МДж/м3 при глубине 150 мм до 1,384 МДж/м3 при глубине 500 мм Для критической глубины рыхления 435 мм, соответствующей максимальной производительности, энергоемкость составляет 1,587 МДж/м3 При использовании наконечника типа 2 энергоемкость процесса рыхления изменяется от 5,561 МДж/м3 при глубине 150 мм до 1,461 МДж/м3 при глубине 500 мм Для критической глубины 400 мм, энергоемкость составляет 1,952 МДж/м3 При использовании наконечника типа 3 энергоемкость процесса рыхления изменяется от 6,677 МДж/м3 при глубине 150 мм до 3,5 МДж/м3 при глубине 285 мм При максимальной производительности рыхления на глубину 212 мм энергоемкость составляет 5,07 МДж/м3

Рис 11 — Зависимость энергоемкости процесса рыхления мерзлого суглинка от глубины рыхления наконечниками 1-типа 1,2 —типа2 , 3-типа 3

Исследовано влияния температуры мерзлых грунтов на производительность рыхлительного агрегата Изменение температуры мерзлого грунта сказывается на прочностных качествах грунта, и, соответственно, на производительности рыхлительного агрегата На прочности мерзлого грунта при изменении его температуры в первую очередь влияет влажность самого грунта Поэтому в расчетах определялась производительность при рыхлении грунтов с наиболее характерными влажностями

Изменения производительности в зависимости от глубины рыхления сохраняет свой характер при изменении температуры мерзлого грунта На начальном этапе с увеличением глубины рыхления производительность прямо-пропорциональна глубине до некоторого максимального значения, затем происходит перегиб зависимости и снижение производительности до нуля

450 П, м3/ч 350

300

250

200

150

100

50 0

350 400 450 500 550 600 650 700 h, мм 800

Рис 14 — Зависимость производительности рыхлителя при разработке мерзлого суглинка от глубины рыхления наконечником типа 1

2,0 v, км/ч 1,6

1,4 1,2 1,0

0,8 0,6 0,4 0,2

0 350 400 450 500 550 600 650 700 h, мм 800

Рис 15 — Зависимость скорости рыхления мерзлого суглинка от глубины рыхления наконечником типа 1

При снижении температуры наблюдается снижение максимальных значений производительности и смещение критических значений глубины рыхления в меньшую сторону

При рыхлении мерзлого суглинка наконечником типа 1 шириной 15 см (рис 14, 15) увеличение производительности с повышением температуры про-

исходит следующим образом Максимальное значение производительности при температуре —20°С составляет 195 м3/ч при глубине рыхления 500 мм и скорости рыхлителя около 1 км/ч Снижение скорости и производительности до нуля происходит при глубине рыхления 660 мм При температуре —15°С производительность принимает максимальное значение 273,8 м3/ч при глубине рыхления 600 мм и скорости около 1 км/ч При температуре -10°С максимальное значение производительности увеличивается до 429,5 м3/ч, при этом глубина рыхления составляет 750 мм, а скорость 1,08 км/ч

Анализ полученных данных позволяет сделать выводы о использовании различных типов наконечников при рыхлении мерзлых грунтов При рыхлении мерзлого суглинка наконечником типа 1 максимальная производительность рыхлительного агрегата увеличивается в среднем на 10-20 % (большие значения для низких температур) по сравнению с наконечником типа 2 Рациональная глубина рыхления при этом возрастает на 3—10 %

При снижении температуры грунта наблюдается существенное увеличение удельной энергоемкости процесса рыхления При использовании наконечника типа 1 для рыхления мерзлой супеси шириной 15 см при минус 25°С (рис 16), энергоемкость процесса рыхления изменяется от 2,75 МДж/м3 при глубине 300 мм до 1,453 МДж/м3 при глубине 530 мм Для критической глубины 380 мм энергоемкость составляет 2,03 МДж/м3 При температуре -10°С энергоемкость процесса рыхления изменяется от 1,937 МДж/м3 при глубине 300 мм до 0,593 МДж/м3 при глубине 750 мм

3,0 е,

МДж/м3 2,0

1,5 1,0 0,5

300 350 400 450 500 550 600 650 h, мм 750

Рис 16 — Зависимость энергоемкости процесса рыхления мерзлой супеси от глубины рыхления наконечником типа 1

Для критической глубины 670 мм, энергоемкость составляет 0,706 МДж/м3 При понижении температуры на 5°С повышение энергоемкости составляет 13—30 % (большие значения для большей глубины)

В четвертой главе приведены рекомендации по использованию биметаллических наконечников при рыхлении мерзлых грунтов Полученные результаты экспериментально-теоретических исследований о влиянии параметров рыхления, типа разрабатываемого грунта и его температуры на производительность рыхлительного агрегата позволяют выявить их рациональные значения

На рис. 17 приведен график изменения производительности при рыхлении мерзлого суглинка при различной ширине рыхления Цифры на линиях соответствуют ширине рыхления в сантиметрах Кривая, проведенная через пиковые значения производительностей для всех значений ширины рыхления, образует линию, обозначенная на рисунках как линия рациональных параметров Используя полученные зависимости была составлена таблица 1, в которой приведены рациональные технологические параметры рыхления мерзлого суглинка

Рис 17 - Зависимость производительности рыхли гелыюго агрегата от глубины рыхления мерзлого суглинка при температуре минус 15°С наконечником типа 1

Зависимости для линий рациональных параметров рыхления мерзлого суглинка при температуре минус 15°С

Ьр = 70477 Ь"09548, (21)

Пр = 0,0034-Ьр1'7698 (22)

Зависимости для линий рациональных параметров, таким образом, можно сформулировать и для рыхления других грунтов

Таблица 1

Рациональные технологические параметры рыхления мерзлого суглинка при температуре минус 15°С наконечником типа 1

№ п/п Ширина рыхления, мм Рациональная глубина, мм Производительность, м3/ч Скорость, км/ч Энергоемкость, МДж/м3

1 100 860 535,3 1,076 0,4625

2 105 820 494,9 1,087 0,5031

3 110 780 459,4 1,105 0,5480

4 115 760 427,2 1,076 0,5792

5 120 720 398,6 1,107 0,6325

6 125 700 372,3 1,087 0,6687

7 130 680 349,1 1,071 0,7070

8 135 660 327,5 1,058 0,7476

9 140 640 307,9 1,049 0,7906

10 145 620 290,1 1,043 0,8363

11 150 600 273,8 1,042 0,8849

12 155 580 258,9 1,043 0,9369

13 160 560 245,3 1,049 0,9925

14 165 540 232,6 1,058 1,0523

15 170 520 220 9 1,070 1,1165

16 175 505 209,8 1,085 1,1860

17 180 495 199,7 1,063 1,2020

18 185 480 190,5 1,048 1,2774

19 190 465 181,7 1,072 1,3594

20 195 455 173,3 1,017 1,3756

21 200 440 166,0 1,047 1,4652

На рис 18 приведен график изменения производительности при рыхлении мерзлого суглинка при различных температурах Цифры на линиях соответствуют отрицательной температуре грунта В таблице 2 приведены рациональные технологические параметры рыхления мерзлого суглинка Линию рациональных параметров выразим в виде зависимостей рациональных параметров рациональная глубина рыхления Ьр = Г (Т) и максимальная производительность Пр = Г(1)р)

Ьр = 3047,4 Г06044, (23)

Пр = 0,0012- V 9274 (24)

Полученные зависимости позволяют определять значения рациональных технологических параметров рыхления мерзлых фунтов при любой ширине рыхления и температуре грунта

Рис 18 — Зависимость производительности рыхлителытого агрегата от глубины рыхления мерзлого суглинка при ширине рыхления 15 си наконечником типа 1

Таблица 2

Рациональные технологические параметры рыхления мерзлого суглинка при ширине рыхления 150 мм наконечником типа 1

№ п/п Отрицат температура, °С Рациональная глубина, мм Производительность, м3/ч Скорость, км/ч Энергоемкость, МДж/м3

1 10 750 429,5 1,077 0,5768

2 11 700 387,5 1,106 0,6499

3 12 675 352,3 1,077 0,7028

4 13 650 322,1 1,056 0,7592

5 14 625 296,2 1,045 0,8196

б 15 600 273,8 1,042 0,8849

7 16 575 254,3 1,046 0,9559

8 17 550 237,0 1,059 1,0335

9 18 530 221,3 1,077 1,1189

10 19 525 207,1 1,007 1,1440

11 20 500 195,0 1,038 1,2392

12 21 480 183,5 1,072 1,3456

13 22 470 173,3 1,012 1,3715

14 23 455 163,9 1,056 1,4922

15 24 445 155,2 1,000 1,5185

16 25 425 147,3 1,053 1,6566

Разработанные рекомендации позволяют обоснованно применять технологические параметры при разработке мерзлых грунтов биметаллическими наконечниками, максимально использовать тягово-сцепные качества приме-

няемого тягача, повысить производительность рыхлительного агрегата и снизить энергозатраты на производство работ

Основные результат ы, выводы и рекомендации

1 Установлено, что процессы износа биметаллических и литых наконечников отличаются друг от друга Эксплуатации биметаллических наконечников сопровождается их самозатачиванием, что способствует снижению энергетических затрат на осуществление этого процесса Изнашивание литого наконечника приводит к существенному увеличению энергетических затрат на рыхление грунта Разработана конструкция индикатора предельной величины износа литого наконечника, новизна которой защищена патентом № 41356

2 Сформулирован математический аппарат определения сопротивления рыхлению мерзлого грунта биметаллическими наконечниками с учетом его гранулометрического состава и температуры, материала и размеров износостойкой пластины

3 Экспериментально определены значения коэффициента внешнего трения грунта «Б> о пластину наконечника из высокохромистого чугуна ИЧ 300Х12Г5 для мерзлых грунтов различного гранулометрического состава

для суглинка (средний размер грунтовых частиц с!=0,05 мм) Г=0,19 0,21,

для супеси (с1=0,15 мм) Г=0,24 0,26,

для песка (с1=0,28 мм) Г=0,27 0,29

4 Экспериментально—теоретические исследования показали, что из трех рассматриваемых типов наконечников наибольшей эффективностью применения для рыхления мерзлых грунтов обладает биметаллический наконечник типа 1

5 Установлено влияние технологических параметров рыхления на производительность рыхлительного агрегата Выявлено существование максимального значения производительности, соответствующее рациональной глубине рыхления Ьр при постоянном значении ширины рыхления Ь При использовании наконечника типа 1 при Ь= 10-20 см производительность рыхлительного агрегата увеличивается до 36 % по сравнению с наконечником типа 2, а по сравнению с наконечником третьего до 80% благодаря поддержанию режущей кромки наконечника в заостренном состоянии Кроме этого, применение наконечника типа 1 позволяет повысить рациональную глубина рыхления Ьр до 13 % по сравнению с наконечником типа 2 и до 84% по сравнению с наконечником типа 3 при равных энергетических затратах Разработана конструкция биметаллического наконечника, новизна которой защищена патентом № 49039

6 Установлено, что рабочая скорость рыхлителя оказывает существенное влияние на объем разрыхляемого грунта Применение наконечника первого типа позволяет увеличить скорость в среднем на 10-20% в зависимости от типа разрабатываемого грунта, его температуры, а также наконечника и его ширины Максимальные значения производительности соответствуют скорости около 1 км/ч

7 Выявлено влияние температуры разрабатываемого грунта на производительность рыхлительного агрегата С увеличением температуры грунта производительность увеличивается В диапазоне температур от минус 10°С до минус 25°С производительность рыхлительного агрегата при использовании наконечника типа 1 увеличивается до 27% по сравнению с наконечником типа 2 в зависимости от типа разрабатываемого грунта

Например, при рыхлении мерзлого суглинка производительность возрастает до 20%, при рыхлении мерзлой супеси до 27% и при рыхлении мерзлого песка до 15% Рациональная глубина рыхления увеличивается до 10 %

8 Удельная энергоемкость процесса рыхления определяется параметрами процесса рыхления, свойствами грунта и состоянием режущей кромки наконечника Использование наконечников первого типа позволяет снизить энергоемкость до 30% по сравнению с наконечниками второго типа

При рыхлении грунтов при температуре минус 25°С шириной наконечника 15 см энергоемкость процесса рыхления мерзлого суглинка снижается до 21%, при рыхлении мерзлой супеси до 30%, при рыхлении мерзлого песка до 18% А по сравнению с наконечником третьего типа энергоемкость уменьшается до 80 % в зависимости от типа разрабатываемого грунта

9 На основании результатов исследований разработана методика определения рациональных технологических параметров рыхления мерзлых грунтов биметаллическими наконечниками

10 Технико-экономические расчеты, проведенные с учетом результатов исследований, показали эффективность применения биметаллических наконечников для рыхления мерзлых грунтов Годовой экономический эффект от внедрения наконечника первого типа составляет около 1 млн рублей по сравнению с наконечниками типа 3

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ

1 Р А Мартюков Абразивный износ и самозатачивающиеся зубья рабочих органов// Межвузовский сборник трудов молодых ученых, аспирантов и студентов - Омск СибАДИ, 2004 -вып 1,4 1 - с 117-118

2 Патент № 41356 на полезную модель, Российская Федерация, МПК7 G 01 D 3/10. Индикатор предельной величины износа коронки зуба рыхлителя /Азюков H А , Мартюков Р.А , заявитель и патентонаблюдатель Сибирская гос Автомобильно-дорожная академия. 2004117490, заявл 15 06 2004, опуб 20 10 2004 Бюл №29

3 Об основных требованиях к структуре рабочих органов землеройных машин/ Азюков Н.А , Кузнецова В H, Мартюков РА// Машины и процессы в строительстве Сб науч Тр №5 - Омск Изд-во СибАДИ, 2004,- С 52-54

4 К вопросу энергосбережения при разработке грунтов /Азюков H А , Мартюков РА// Материалы международной научно- техничнской конферен-

ции «Дорожно- транспортный комплекс как основа рационального природопользования» (23-25 ноября 2004 г ), г Омск Изд-во СибАДИ, 2005 г с 37-38

5 Об использовании самозатачивающихся наконечников при рыхлении мерзлых фунтов /Мартюков Р А , Кузнецова В H // Межвузовский сборник трудов студентов, аспирантов и молодых ученых - Омск СибАДИ, 2005 -вып 2,4 1-е 33-36

6 Патент № 45412 на полезную модель, Российская Федерация, МПК7 Е 02 F 9/28 Зуб рыхлителя землеройной машины, оборудованный динамическим гасителем колебаний / В H Кузнецова, Р А Мартюков, Е А Рыжих, заявитель и патентонаблюдатель Сибирская гос Автомобильно-дорожная академия 2004135754 , заявл 6 12 2004, опуб 10 05 2005 Бюл №13

7 Патент № 49039 на полезную модель, Российская Федерация, МПК7 Е 02 F 9/28 Наконечник зуба / Мартюков Р А , Кузнецова В H , заявитель и патентонаблюдатель Сибирская гос Автомобильно-дорожная академия 2005111383/22, заявл 18 04 2005, опуб 10 11 2005 Бюл №31

8 Создание эффективных рабочих органов землеройных машин для разработки мерзлых и прочных фунтов/ В H Кузнецова, Р А Мартюков // Строит ельные и дорожные машины, № 4, 2005г - С 34-40

9 РА Мартюков Методика определения рациональных режимов работы статически* рыхлителей при разработке мерзлых фунтов// Межвузовский сборник трудов молодых ученых, аспирантов и студентов - Омск СибАДИ, 2006-вып 3,4 1-е 53-56

10 Экспериментальные исследования нафужения зуба рыхлителя при разработке мерзлых грунтов (Кузнецова В H, Мартюков РА)// Строительные и дорожные машины, № 4 — 2006

Подписано к печага 24 04 2007 г Формат 60x90 1/16 Бумага писчая Отпечатано на душигкаторе Уел п л 1.39 Уч-изд л 1.33 Тираж 120 Заказ № 83

Отпечатано в ПО УМУ СибАДИ 644080, i Омск, пр Мира, 5

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1 Особенности разработки мерзлых грунтов рыхлителями.

1.2 Закономерности изнашивания наконечников.

1.3 Анализ существующих теорий рыхления грунтов.

1.4 Анализ, обоснование и выбор критериев эффективности.

1.5 Выводы, цель и задачи исследования.

2 МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1 Методика теоретических исследований.

2.2 Методика экспериментальных исследований.

2.3 Описание экспериментальной установки.

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ РЫХЛИТЕЛЬНЫХ АГРЕГАТОВ С БИМЕТАЛЛИЧЕСКИМИ НАКОНЕЧНИКАМИ.

3.1 Определение силы сопротивления рыхлению мерзлых грунтов биметаллическими наконечниками.

3.2. Экспериментальное определение значений коэффициентов внешнего трения материала износостойкой пластины.

3.3 Исследования влияния технологических параметров процесса рыхления на производительность рыхлительного агрегата.

3.4 Исследования влияния температуры мерзлых грунтов на производительность рыхлительного агрегата.

3.5 Оценка адекватности теоретических исследований рабочего процесса рыхлительного агрегата.

3.6 Выводы по главе.

4 РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ И ОЦЕНКА ИХ ЭФФЕКТИВНОСТИ.

4.1 Рекомендации по использованию биметаллических наконечников при рыхлении мерзлых грунтов.

4.2 Технико-экономическая эффективность использования биметаллических наконечников.

Актуальность работы. Более 90 % территории России занято грунтами вечномёрзлыми либо грунтами сезонного промерзания. Большая часть земляных работ, выполняемых при строительстве, связана с разработкой таких грунтов, ежегодный объем которых составляет до 15-20 % от общего объёма.

Обустройство нефтегазовых месторождений на территории Западной Сибири и строительство нефтегазопроводов ведётся в основном в зимнее время ввиду высокой заболоченности местности. Рост объемов строительства в районах Севера с особой остротой выдвигает задачи повышения темпов разработки мёрзлых грунтов механическим способом. Одним из основных видов машин, осуществляющих разработку прочных грунтов являются рыхлители на базе гусеничных тракторов, рабочий процесс которых характеризуется наименьшей энергоемкостью процесса разрушения грунта, по сравнению с другими методами. Однако, как показала практика разработки мерзлых грунтов при равных энергетических затратах, можно получить различные производительности рыхлителей. Эффективность эксплуатации рыхлитель-ных агрегатов в значительной степени определяется степенью затупления рабочего органа рыхлителя и технологическими параметрами процесса рыхления (глубина и ширина рыхления, рабочая скорость машины). В настоящее время широкое применение получили рыхлители с биметаллическими наконечниками, которые позволяют эффективно осуществлять разрушение мерзлых грунтов благодаря эффекту самозатачивания. Тем не менее, обоснованное использование технологических параметров рыхления способствует повышению производительности машины и снижению энергозатрат.

В связи с этим, тема диссертационного исследования, посвященная повышению эффективности использования рыхлителей оснащенных биметаллическими наконечниками, является актуальной.

Цель работы: оптимизация технологических параметров рыхления мерзлых грунтов биметаллическими наконечниками.

Объект исследования: процесс рыхления мерзлых грунтов.

Предмет исследования: закономерности влияния технологических параметров рыхления на производительность рыхлительных агрегатов.

Задачи исследования. Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

- исследован процесс износа биметаллических наконечников и его влияние на величину сопротивления рыхлению мерзлых грунтов;

- разработан математический аппарат определения сопротивления рыхлению мерзлых грунтов биметаллическими наконечниками;

- исследовано влияние технологических параметров на эффективность процесса рыхления мерзлых грунтов;

- разработана методика обоснования рациональных технологических параметров рыхления мерзлых грунтов.

Методика исследований носит комплексный характер, содержит как теоретические, так и экспериментальные исследования.

Задачами теоретических исследований являлось выявление основных закономерностей, связывающих технологические параметры рыхления мерзлых грунтов и производительность рыхлительных агрегатов.

Задачей экспериментальных исследований являлось определение коэффициентов внешнего трения высокохромистого чугуна ИЧ 300Х12Г5 для грунтов различного гранулометрического состава, подтверждение адекватности математического аппарата определения сопротивления рыхлению мерзлых грунтов биметаллическими наконечниками. При экспериментальных исследованиях использовался метод пассивного эксперимента.

Научная новизна заключается:

- в разработке математического аппарата определения сопротивления рыхлению мерзлых грунтов биметаллическими наконечниками;

- в определении коэффициентов внешнего трения высокохромистого чугуна ИЧ 300Х12Г5 для грунтов различного гранулометрического состава;

- в разработке алгоритма оптимизации технологических параметров рыхления мерзлых грунтов биметаллическими наконечниками.

Практическая ценность работы состоит:

- в разработке рекомендаций по рыхлению мерзлых грунтов различного гранулометрического состава и температуры биметаллическими наконечниками различной ширины;

- в разработке методики обоснования рациональных технологических параметров рыхления мерзлых грунтов для различных грунтовых условий и типов наконечников.

Реализация работы. В филиала №2 ОАО «Стройтрансгаз» г. Новый Уренгой принята к внедрению методика обоснования рациональных технологических параметров рыхления мерзлых грунтов биметаллическими наконечниками.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались и получили одобрение на: Международной научно-технической конференции "Проблемы создания и эксплуатации автомобилей, специальных и технологических машин в условиях Сибири и крайнего севера" (г.Омск, 24-25 сентября 2003 г.), Международной научно-технической конференции "Дорожно-транспортный комплекс как основа рационального природопользования" (г.Омск, 23-25 ноября 2004 г.), на научно-технических семинарах и заседаниях кафедры ЭДМ СибАДИ (2005 - 2007 г.г.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 10 печатных работ, в том числе получено 3 патента на полезные модели.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, основных результатов и выводов, списка литературы и приложений. Общий объем диссертации составляет 152 страницы, в том числе 120 страниц основного текста 14 таблиц, 64 рисунка, список литературы из 105 наименований и приложений на 33 страницах.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Установлено, что процессы износа биметаллических и литых наконечников отличаются друг от друга. Эксплуатации биметаллических наконечников сопровождается их самозатачиванием, что способствует снижению энергетических затрат на осуществление этого процесса. Изнашивание литого наконечника приводит к существенному увеличению энергетических затрат на рыхление грунта. Разработана конструкция индикатора предельной величины износа литого наконечника, новизна которой защищена патентом №41356.

2. Сформулирован математический аппарат определения сопротивления рыхлению мерзлого грунта биметаллическими наконечниками с учетом его гранулометрического состава и температуры, материала и размеров износостойкой пластины.

3. Экспериментально определены значения коэффициента внешнего трения грунта «£» о пластину наконечника из высокохромистого чугуна ИЧ 300Х12Г5 для мерзлых грунтов различного гранулометрического состава: для суглинка (средний размер грунтовых частиц с1=0,05 мм) £=0,19. .0,21; для супеси (<1=0,15 мм) 1=0,24.0,26; для песка (сИ),28 мм) £=0,27. .0,29.

4. Экспериментально-теоретические исследования показали, что из трех рассматриваемых типов наконечников наибольшей эффективностью применения для рыхления мерзлых грунтов обладает биметаллический наконечник типа 1.

5. Установлено влияние технологических параметров рыхления на производительность рыхлительного агрегата. Выявлено существование максимального значения производительности, соответствующее рациональной глубине рыхления Ьр при постоянном значении ширины рыхления Ь. При использовании наконечника типа 1 при Ь=10^-20 см производительность рыхлительного агрегата увеличивается до 36 % по сравнению с наконечником типа 2, а по сравнению с наконечником третьего до 80% благодаря поддержанию режущей кромки наконечника в заостренном состоянии. Кроме этого, применение наконечника типа 1 позволяет повысить рациональную глубина рыхления Ир до 13 % по сравнению с наконечником типа 2 и до 84% по сравнению с наконечником типа 3 при равных энергетических затратах. Разработана конструкция биметаллического наконечника, новизна которой защищена патентом № 49039.

6. Установлено, что рабочая скорость рыхлителя оказывает существенное влияние на объем разрыхляемого грунта. Применение наконечника первого типа позволяет увеличить скорость в среднем на 10-20%. в зависимости от типа разрабатываемого грунта, его температуры, а также наконечника и его ширины. Максимальные значения производительности соответствуют скорости около 1 км/ч.

7. Установлено влияние температуры разрабатываемого грунта на производительность рыхлительного агрегата. С увеличением температуры грунта производительность увеличивается. В диапазоне температур от минус 10°С до минус 25°С производительность рыхлительного агрегата при использовании наконечника типа 1 увеличивается до 27% по сравнению с наконечником типа 2 в зависимости от типа разрабатываемого грунта.

Например, при рыхлении мерзлого суглинка производительность возрастает до 20%, при рыхлении мерзлой супеси до 27% и при рыхлении мерзлого песка до 15%. Рациональная глубина рыхления увеличивается до 10 %.

8. Удельная энергоемкость процесса рыхления определяется параметрами процесса рыхления, свойствами грунта и состоянием режущей кромки наконечника. Использование наконечников первого типа позволяет снизить энергоемкость до 30% по сравнению с наконечниками второго типа.

При рыхлении грунтов при температуре минус 25 °С шириной наконечника 15 см энергоемкость процесса рыхления мерзлого суглинка снижается до 21%, при рыхлении мерзлой супеси до 30%, при рыхлении мерзлого песка до 18%. А по сравнению с наконечником третьего типа энергоемкость уменьшается до 80 % в зависимости от типа разрабатываемого грунта.

9. На основании результатов исследований разработана методика определения рациональных технологических параметров рыхления мерзлых грунтов биметаллическими наконечниками.

10. Технико-экономические расчеты, проведенные с учетом результатов исследований, показали эффективность применения биметаллических наконечников для рыхления мерзлых грунтов. Годовой экономический эффект от внедрения наконечника первого типа составляет около 1 млн. рублей по сравнению с наконечниками типа 3.

1. Агеев Л.Е. Основы расчета оптимальных и допускаемых режимов работы машинно-тракторных агрегатов. - Л.: Колос. Ленинградское отделение, 1978.-296 с.

2. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М.: Наука, 1976. - 279 с.

3. Алпаткин М. Т. Механизация земляных работ в условиях многолетней мерзлоты: практикум / М. Т. Алпаткин. М. : Стройиздат, 1965. -132 с.

4. Артемьев К.А. Теория резания грунтов землеройными машинами: Уч.пособие. -Новосибирск, НИСИ, 1978. -104с.

5. Атлеснов Н.И. Исследование режимов нагружения навесных рыхлителей: Дис. канд. техн. наук. -М.: 1972.- 199 с.

6. Баландинский В.А. Динамическое разрушение грунтов рабочими органами землеройных машин: Дис. .докт. техн. наук. Киев, 1979. - 396 с.

7. Баловнев В. И. Повышение производительности машин для земляных работ / В. И. Баловнев, Л. А. Хмара. Киев : Будивельник, 1988. - 152 с.

8. Баловнев В.И. Моделирование процессов взаимодействия со средой рабочих органов дорожно-строительных машин М.: Машиностроение, 1994.-432с.

9. Баловнев В.И., Хмара Л.А. Интенсификация земляных работ в дорожном строительстве-М: Транспорт, 1983,-183 с.

10. Беляков Ю.И., Левинзон А.Л., Резуник A.B. Земляные работы. -М.: Стройиздат, 1983. 176с.

11. Беляков Ю.И., Чебанов Л.С., Хазанет В.Л., Шевченко B.C. Классификация и рекомендуемые технологические параметры сменных рабочих органов // Механизация строительства. 1991. - № 10. - с. 10-11.

12. Берновский Ю.Н. и др. Машины для разработки мерзлых грунтов.- М.: Машиностроение, 1973. 270 с.

13. Берновский Ю.Н., Ровинский М.И. Исследование послойного ста-тико-динамического рыхления мерзлых грунтов // Исследование машин для разработки мерзлых грунтов: Сб. науч. тр. / ВНИИстройдормаш. М., 1970. -вып. 48, с. 3-18

14. Бородачев И.П., Шлойдо Г.А. и др. Применение мощных навесных рыхлителей при разработке вечномерзлых грунтов. Строительные и дорожные машины, №11,1970. - с.20 - 21

15. Бузин Ю. М. Критерий эффективности и оптимизации рабочего процесса землеройно-транспортных машин // строительные и дорожные машины. 2000. № 4. С. 12-15.

16. Бузин Ю.М. Системный подход основа анализа и синтеза рабочего процесса землеройно-транспортной машины / Строительные и дорожные машины. - 2002. - №10. - с. 36 - 41.

17. Бузин Ю.М. Энергетическая основа рабочего процесса землеройно-транспортных машин / Строительные и дорожные машины. 2002. -№4.-с. 32-35.

18. Бульдозеры и рыхлители / Б.З. Захарчук, В.Д. Телушкин, Г.А. Шлойдо, A.A. Яркин. М.: Машиностроение, 1987. - 240 с.

19. Вайнсон A.A., Никифоров Ю.П. Выбор параметров рыхления мерзлых грунтов навесными тракторными рыхлителями статического действия.- Строительные и дорожные машины, №8,1967. с. 37 - 38.

20. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. М.: Наука, 1969. - 576 с.

21. Ветров Ю. А., Пристайло Ю.П., Станевский В.П. Усовершенствование рабочих органов рыхлителей / Строительные и дорожные машины, 1979 №4. С. 16-17.

22. Ветров Ю.А. Расчеты сил резания и копания грунтов. Изд-во Киевского университета, 1965. - 167 с.

23. Ветров Ю.А. Резание грунтов землеройными машинами. М.: Машиностроение, 1971. - 360 с.

24. Виноградов В.Н., Сорокин Г.М., Колокольников М.Г. Абразивное изнашивание. М.: Машиностроение, 1990. - 224с.1. KJ

25. ВНИИСТРОИДОРМАШ. Исследование рабочих органов навесных рыхлителей в условиях Сибири и Дальнего Востока: копия отчета по научно-исследовательской работе : Б028155 / ВНИИСТРОЙДОРМАШ; рук. работы : Е. Предтеченский. М.: ВНИИстройдормаш, 1969. - 148 с.

26. Высококачественные чугуны для отливок / В. С. Шумихин, В. П. Кутузов, А. И. Храмченков и др.; Под ред. Н. Н. Александрова М.: Машиностроение, 1982-222с.

27. Глушец В.А. Совершенствование системы управления рыхлитель-ным агрегатом: Дис. канд. техн. наук. — Омск,2004. -204 с.

28. Глушков, Ю. П. Лабораторное исследование процесса разрушения мерзлого грунта комбинированным рабочим органом / Ю. П. Глушков, М. Т. Тагиров // Дорожные и строительные машины. Исследования, расчеты, испытания. Омск: ОмПИ, 1985. - с.38-44.

29. Декин В.И., Шемякин С.А. Исследование процесса резания мерзлого грунта на экспериментальном стенде // Оптимальное использование машин в строительстве: Сб. науч. тр. Хабаровск, 1972. - 193 с.

30. Добжинский Д.П., Лещинер В.Б. Исследование профиля изношенной поверхности инструмента при резании мерзлых грунтов// Исследование и испытание дорожных и строительных машин. Омск, 1979. С. 95-101.

31. Домбровский Д. П. , Лещинер В. Б. Исследование факторов, определяющих износ инструмента при резании мерзлых грунтов // Известия ВУЗов. Строительство и архитектура. 1978.-N9- с.110-114.

32. Домбровский Н.Г., Гальперин М.И. Землеройно-транспортные машины. М.: Машиностроение, 1965. - 276 с.

33. Домбровский Н.Г., Панкратов С.А. Землеройные машины. М.: Госстройиздат, 1961.-650 с.

34. Дорожные машины. Часть I. Машины для земляных работ / Т.В. Алексеева., К.А. Артемьев, A.A. Бромберг и др. 3-е изд., перераб и доп. -М.: Машиностроение, 1972. - 504 с.

35. Евдокимов Ю.А., Браун Э.Д. Моделирование трения и изнашивания в машинах. М.: Наука, 1982. - 246с.

36. Енохович A.C. Справочник по физике. М.: Просвещение, 1978. -415с.

37. Ефимов Б.А. Исследование режимов работы гусеничного рыхлителя: Сб. найч. Тр. / Исследование машин для разработки мерзлых грунтов // Труды ВНИИСДМ, вып. 65. М, 1974. - с. 31 - 34.

38. Завьялов A.M. Основы теории взаимодействия рабочих органов дорожно-строительных машин со средой. Автореф. дис. докт. техн. наук. Омск: Ом. дом печати, 2002. - 36 с.

39. Захаров В.А. Исследование сопротивляемости мерзлых грунтов разрушению резанием: Дис. канд. техн. наук. -М., 1972. 190 с.

40. Зеленин А. Н. Основы разрушения грунтов механическими способами. М.» Машиностроение, 1975. 376 с.

41. Зеленин А. Н., Баловнев В. И., Керов И. П. Машины для земляных работ. М.: Машиностроение, 1975.420 с.

42. Земляные работы/ А.К. Рейш, A.B. Курганов и др. -:Стройиздат, 1984.- 184 с.

43. Иванов P.A. Исследование разработки мерзлых грунтов скрепером ковшом активного действия/ Дис. . канд. техн. наук. Новосибирск, 1973. -175 с.

44. Кассандрова О.Н., Лебедев В.В. Обработка результатов наблюдений. М.: Наука, 1970. - 104 с.

45. Крагельский И. В., Добычин М.Н., Комбалов B.C. Основы расчетов на трение и износ. М.: Наука, 1977 - 525 с.

46. Кузин Э.Н. Основные направления развития строительных и дорожных машин // Проблемы повышения технического уровня строительных и дорожных машин. М.: ВНИИстройдормаш. - 1987. - №108.

47. Кузнецова В.Н. Обоснование параметров коронок зубьев землеройных машин с повышенной износостойкостью (на примере зуба рыхлителя)/ Дис— канд. техн. наук. Омск, 2001. - 202 с.

48. Кузяев А.И. Экспериментальное определение коэффициентов трения мерзлого грунта о сталь.// Строительные и дорожные машины. 1975. №11. С. 31-31.

49. Лашков В. И. Исследование влияния износа режущих кромок на производительность землеройных машин // Сб. «Архитектура и строительство», №3 Алма-Ата, 1974. С. 15-17.

50. Лещинер В.Б. Совершенствование инструмента для резания мёрзлых грунтов. Томск: Изд-во Томского ун-та, 1991- 213 с.

51. Лозовой Д. А. Новое рабочее оборудование для разрушения мерзлых грунтов крупным сколом приложением статической нагрузки / Д. А. Лозовой, В. А. Запускалов // Исследование параметров и расчеты дорожно-строительных машин. 1972. - Вып. 52. - с. 17-20.

52. Лозовой Д.А. Разрушение мерзлых грунтов, методы и создание системы машин для стесненных условий строительства: Изд-во СГУ, 1978. -184 с.

53. Мазуров Г.П. Физико механические свойства мерзлых грунтов. -Л.: Сторйиздат, 1975.-216 с.

54. Максименко А. Н. Эксплуатация строительных и дорожных машин: учебное пособие / А. Н. Максименко. СПб.: БХВ-Петербург, 2006. -400 с.

55. Машины для земляных работ/Н. Т. Гаркави, В. И. Аринченков, В. В. Карпов и др. М.: Высшая школа, 1982. 330 с.

56. Машины для земляных работ/Под ред. Ю. А. Ветрова. Киев: Высшая школа, 1976.367 с.

57. Машины для земляных работ: справочное издание / М. Д. Полосин, В. И. Поляков, Г. В. Кириллов и др. М.: Стройиздат, 1994. 288 с

58. Машины для освоения каменистых земель / К.В. Александрян, Г.А. Ваньян, B.C. Бабаян и др. М.: Машиностроение, 1979. - 222 с.

59. Машины для разработки мерзлых грунтов / Под ред. В.Д. Телушкина. М.: Машиностроение, 1973. - 272 с.

60. Машины и сменное рабочее оборудование для разработки мерзлых и скальных пород/Г. А Шлойдо, Б. 3. Захарчук, Б. М. Орлов, С. X. Вартанов. М.: ЦНИИТЭстроймаш, 1979. 52 с.

61. Навесное тракторное оборудование для разработки высокопрочных грунтов/Б. 3. Захарчук, Г. А. Шлойдо, А. А. Яркин, В. Д. Телушкин. М.: Машиностроение, 1979.190 с.

62. Налимов В.В. Теория эксперимента. М.: Наука, 1971. - 260 с.

63. Недорезов И. А. Прогрессивные методы разработки мерзлых грунтов. М.: Транспорт, 1969.45 с.

64. Недорезов И.А., Журбин В.Г. Анализ вероятных условий эксплуатации землеройных машин в районах Сибири и Крайнего Севера. // Строительные и дорожные машины. 1987. №2. С. 24-26.

65. Никифоров Ю.П. Исследование процесса рыхления мерзлых грунтов: Дис. канд. техн. наук. -М., 1977. 198 с.

66. Об использовании самозатачивающихся наконечников при рыхлении мерзлых грунтов /Мартюков P.A., Кузнецова В.Н. // Межвузовский сборник трудов студентов, аспирантов и молодых ученых. Омск: СибАДИ, 2005.-вып.2,Ч. 1.-C.33-36.

67. Об основных требованиях к структуре рабочих органов землеройных машин/ Азюков H.A., Кузнецова В.Н., Мартюков P.A.// Машины и процессы в строительстве: Сб. науч. Тр. №5.- Омск: Изд-во СибАДИ, 2004.-С. 52-54.

68. Олюнин А.Н. Аналитические методы определения усилий резания мерзлых грунтов рыхлителями: Дис. канд. техн. наук. М., 1972. - 134 с.

69. Пиковский Я. М. Эксплуатация дорожных машин: учеб. пособие / М.: Транспорт, 1964. 375 с.

70. Плотников М.С. Исследование абразивной износостойкости инструментальных материалов при разработке мерзлых грунтов: Афтореф. дис. . канд. техн. наук. Томск., 1974. - 16 с.

71. Покрас Ю. JI. Эксплуатация строительных машин / Ю. JI. Покрас, М. Д. Тушняков М.: Стройиздат, 1968. - 424 с.

72. Полянский С. К. Эксплуатация строительных машин: учебник для вузов. Киев : Вища школа, 1986. - 304 с.

73. Потемкин В.Г. Вычисления в среде MATLAB. М.: Диалог-МИФИ. - 2004. - 328 с.

74. Пристайло Ю. П., Фомин А. В. Особенности износа наконечников тракторных рыхлителей. В кн.: Горные, строительные и дорожные машины. Киев: Техника ,1981.—с.26—32

75. P.A. Мартюков. Абразивный износ и самозатачивающиеся зубья рабочих органов// Межвузовский сборник трудов молодых ученых, аспирантов и студентов. Омск: СибАДИ, 2004.-вып.1,Ч. 1.- с.117-118.

76. P.A. Мартюков. Методика определения рациональных режимов работы статических рыхлителей при разработке мерзлых грунтов// Межвузовский сборник трудов молодых ученых, аспирантов и студентов. Омск: Си-6АДИ, 2006.-вып.З,Ч. 1.-С.53-56.

77. Растегаев И. К. Разработка мерзлых грунтов в Северном строительстве, Новосибирск: Наука, 1992.-350с.

78. Растегаев И.К. Машины для вечномерзлых грунтов. Учебное пособие для вузов по специальности «Строительные и дорожные машины и оборудование».^. Машиностроение, 1986. 216 с.

79. Рейш А. К. Повышение износостойкости строительных и дорожных машин.- М.: Машииностроение ,1986.-181 с.

80. Ровинский М.И., Телушкин В.Д. Характер разрушения мерзлого грунта при послойном резании. Строительные и дорожные машины, №3, 1966.-с. 8-10.

81. Руководство по определению физических, теплофизических и механических характеристик мерзлых грунтов. Л.: Сторйиздат, 1973- 193 с.

82. Создание эффективных рабочих органов землеройных машин для разработки мерзлых и прочных грунтов/ В. Н. Кузнецова, Р. А. Мартюков.// Строительные и дорожные машины, № 4,2005г.- С.34-40

83. Строительные машины: Учебник для вузов/ Д. П. Волков, В. Я. Крикун 2-е изд., перераб. и доп. - М.: АСВ, 2002. - 375 с.

84. Телушкин В.Д. Исследование процесса рыхления мерзлого грунта с целью определения оптимальной формы наконечника рыхлителя и параметров рыхления: Дис. канд. техн. наук. -М., 1966. -208 с.

85. Телушкин В.Д., Селиванов A.C. Оценка эффективности разработки мерзлых грунтов рыхлителями. Строительные и дорожные машины, №1, 1977.-с. 24-25.

86. Тензометрия в машиностроении: Справочное пособие /Под ред. P.A. Макарова. -М.: Машиностроение, 1975.-216 с.

87. Угрюмов А.А. Исследование влияния затупления ножей на сопротивление грунтов копанию скреперами / Диссерт. на соиск. учёной степени канд. техн. наук. Омск, 1979. - 144 с.

88. Федоров Д.И. Рабочие органы землеройных машин. М.: Машиностроение, 1990. - 382 с.

89. Фейгин Л. А. Эксплуатация и производительность строительных машин: учеб. пособие для вузов / Л. А. Фейгин. М. : Стройиздат, 1972. -216 с.

90. Циммерман М. 3. Рабочие органы почвообрабатывающих машин. -М.: Машиностроение, 1978. 295 с.

91. Цытович Н. А. Механика мерзлых грунтов. М.: Высшая школа, 1973.-279 с.

92. Черкашин В. А. Разработка мерзлых грунтов. Л.: Стройиздат, 1977.215 с.

93. Шемякин С. А. Сопротивление резанию однородных и неоднородных мерзлых пород / С. А. Шемякин, Е. С. Клигунов // Строительные и дорожные машины. 2004. - N2. - С. 37-42.

94. Шемякин С.А. Определение сопротивлений резанию мерзлых грунтов сотовым способом // Строительные и дорожные машины. 2002. - №4. -с.27-31.

95. Шлойдо Г.А. К вопросу об определении сопротивления резанию мерзлых грунтов навесными рыхлителями // Тр. ВНИИстройдормаш / Исследование машин для разработки мерзлых грунтов. М.: Машиностроение, 1967.-вып. 65.-с. 13- 16.

96. Шлойдо Г.А. Определение сопротивляемости мерзлых грунтов разрушению навесными рыхлителями: Дис. . канд. техн. наук. М., 1967. -196 с.

97. Шлойдо Г.А. Энергоемкость процесса резания мерзлых грунтов рыхлителями: Сб. науч. тр. / Исследование машин для разработки мерзлых грунтов // Труды ВНИИСДМ, вып. 65. М., 1974. - с. 3 - 9.

98. Шмаков А. Т. Эксплуатация дорожных машин: учебник для техникумов / А. Т. Шмаков. М.: Транспорт, 1987. - 398 с.

99. Шулькин Л.П. Исследование сопротивления мерзлых грунтов рыхлению легкими и средними навесными рыхлителями: Дис. . канд. техн. наук. Ростов - на Дону, 1969. - 206 с.

100. Экспериментальные исследования нагружения зуба рыхлителя при разработке мерзлых грунтов (Кузнецова В.Н., Мартюков P.A.) // Строительные и дорожные машины, № 4 2006.

101. Эксплуатация дорожных машин : учебник для вузов / A.M. Шейнин, Б.И. Филиппов, В.А. Зорин и др. ; Под ред. A.M. Шейнина. М. : Транспорт, 1992.-328 с.

102. Эксплуатация землеройных машин в зимнее время / Д.А. Лозовой, В.А. Запускалов, A.A. Покровский, Ю.М. Трушин. Л.: Стройиздат, 1978. -120 с.