автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.04, диссертация на тему:Повышение эффективности работы строительных машин в условиях Севера и Сибири

Тюменский государственный нефтегазовый университет

3 Г Б ОД

На правах рукописи Клриаухоп Николай Николаевич

УДК 621.43-69: [621.879^621.873.3]

Попышение лффектмнпости работы строительных машин и услоннях Сепсра и Сибири

05.05.04 - Дорожные и строительные машины

Диссертация

п форме научного доклада по совокупности работ на соискание ученой степени доктора технических паук

Тюмень - 1044

Работа выполнена н Тюменском государственном нефтегазоюм университете

Официальные оппоненты:

Доктор технических наук, профессор I(едорезов H.A. Доктор технических наук, профессор Никулин ll.il. Доктор технических наук, профессор Николаев С.II.

Ведущее предприятие - АО "НПО ВШШСтройДорМат"

Защита состоится 29 ноября 1У91 г. в 150П часов на заседании специализированного Совета Д 053.11.09 при Московском государстпеп-ном строительном университете им. В.В.Куйбышева по адресу: 1291137, Москва, Ярославское шоссе, 26, ауд. 507 г.

С-диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГСУ.

Просим Вас принять участие в работе Сонета и папрапить Наш отзыв но адресу: 129337, Москва, Ярославское шоссе, 26, Ученому секретарю.

Доклад разослан 28 октября 1994 г.

за N° 135С-122/94

Ученый секретарь специализированного сопеча, профессор

П.Е.Тоюлпн

Общая характеристика работы

Актуальность. Сегодня недра Россий -кого Севера и Сибири - глинная клпд'шая знсрго|>есурсов страим. В регионе, который эашьчтег иочin почиинну территории, сосредоточено 85% запасов нефти, природного ra'-a, i j:.inopt. В Сибири находится молотиша мировых залежей угля, !ич:>1 '!;»м> лесных массилоп планеты. 13 связи с быстрым развитием добычи п«ч|>т и газа особое значение имеют северные рано;: ! Западно!! Сибири. í)u> огромные территории от Уральского хребта ,, > Енисея и от Севгршчт. .Недопитою океана до Алтая, дающие до 70% добываемых и России m ;[пи н газа. При згом надо учитывать, что норма шгшып с ¡vi к сдужбм магистральных трубопроиодов составляет 12-15 л'г, но нз-за mr.ticoio качества строительства он снижается до 3...4 лет Ус.лоння зкенлуакпшп строительной техники на объектах трубойропод-¡н>»« арочтельстиа сеиер.ч Западной Сибири, насчитывающей около 20 гысяп с-нннш, иегьиа ененнфи'ШЫ. Прокладка трубопровода существенно мрн*!"г ирнродт-т режим территории, особенно в районах тундры. Этим определяется жесткость требований к технологии строитель-стиа, к oí ранпченнпм полос, отчуждения, расположению трубопровода, как источника попышешюн опасности, на удалении от-населенных пункт», Изложенное сиидетельствует об огромной народнохозяйственной важности освоения соиериых провинций Западной Сибири, повышения яффективиостн работы строительной, в том числе землеройной техники, эксплуатируемой п сурошлх нрнродно-климатнческих, грунтовых я гех-ноло! ическнх услониях. Это низкие температуры воздуха и грунта, за-сиежсиногть тс[>риторнй и отсутствие дорог, сильные ветры и большие температурные размают, высокая прочность и абразнвность вечномер-злых и мерзлых грунтов, удаленность мест работы машин от баз зьептуатании ц т.п. Эти условия существенно отличаются от расчетных дли строительных машин общего назначения. Однако только 5% парка строительных машин яллямтся специальными. Более того, строительная ' техника, эксплуатируемая н регионе, только на 50% обеспечена специальными зимними сортами топлива, на 35...40% - трансмиссионного масла, на 20...25% рабочей жидкости гидросистем. Из-за этого производительность строительных машин снижается по сравнению с расчетной не менее чем и 1,5 раза, н 2...3 раза уменьшается наработка на отказ, в 2...5 раз по срамнешно с нормативами сокращается срок службы. Процесс иодтотоики машин к пуску превращается и изнурительную процедуру, продолжающуюся в течение 1...3 часов и более,' при ощутимых дополнительных затратах гонлнпа для 'подогревателя. ...

Машина является часть») сложной системы, и которой на нее действуют нриродно климатические, технологические,- зкономическне, уи-

рашшющие факторы. Машина, в свою очередь, адекиатио реагирует на них посредством энергетического шздейстшт. В настоящей работе представлены исследования, направленные на повышение эффектнв-ностн работы строительных мащии посредством усиления их приснособ-лениостн (адаптации) к суровым условиям эксплуатации.

Обобщая накапливаемый десятилетиями опыт адаптации и подчеркивая многогранность понятия, его можно классифицировать н с некоторой условностью представить в виде трех групп.

v Первая из этих групп объединяет разнообразные способы и средства совершенствующие собственно машину вне зависимости от того, где это делается - на заиоде-изготовнтеле или п окенлуатпрующей организации. Примером подобного совершенствования может служить оснащение машин подогревателями, обеспечивающими их предпусковую теплоиую подготовку, применение специальных материалов, тонлив и масел.

Ко второй группе относятся сиосибы и средства, обеспечивающие смятение суровости условий эксплуатации (технологических, природно-климатических), например, па отдельных участках трассы будущего трубопровода грунт предохраняют ит замораживания или предварительно оттаивают. Поэтому землеройными машинами разрабатывается раз-унрочнешшп грунт. Или когда снег н низкие температуры используют для строительства снеголедовых дорог.

Третья группа объединяет способы и средства, когда наблюдаются одновременно признаки нерпой и сторон групп, то есть тогда,'когда вносят изменения в конструкцию машины и в нужном направлении корректируют воздействие среды. В качестве решений, относящихся к этой группе, можно отнести реализацию комбинированных способов разрушения мерзлых грунтов (гидромеханические, термомехаппческие н др.) и решения по созданию машин и механизмов для строительства снеголедовых дорог.

Исследования по тематике настоящей работы выполнялись п соответствии с тематическими планами ПИР суперпрограммы "Сибирь" СО АН СССР в 198fi-!990 г.г., отраслевой научно-технической программы Мингазнром.1 СССР "Западная Сибирь", утвержденной 23.01.86 г., комплексной научно-технической программы Минвуза РСФСР "Нефть и газ Западной Сибири", межвузовской регионально» научно-технической программы "Прпродокомплекс", научно-технической программы Госкомвуза РФ 'Уралвузконверсня", программы наумно-псследовагель-ских работ админиаранни Тюменской области и Миннауки РФ "Экологические проблемы тонливно-знергетнческого комплекса".

ÛÛijl3>L.it!l-jb настоящей рабглы заключается н повышении аффективное ги сфонгельных машин в условиях Российскою Севера и Сибири

посредством улучшения приспособленности двигателей внутреннего сгорания и гидравлических трансмиссий к низким температурам, приспособления конструкции рабочих органов сиегоуплажиягощих, снегоуплот-нягощих, землеройных машин к рассматриваемым условиям.строительства снеголедовых дорог н траншей в мерзлых и вечномерзлых грунтах.

Для достижения поставленной цели потребовалось решить следующие основнь.е задачи;

f. Обобщить имеющиеся сведения о климате и грунтах на Севере и в Сибири и на этой основе построить базу данных и разработать программное обеспечение для определения и прогнозирования условий работы строительных машин, выбора условий и ограничений п расчетных алгоритмах, решения задачи проектирования и строительства снеголедо-лых дорог, разуфочнсшш мерзлых и вечномерзлых грунтов перед их . юхапнческнм разрушением.

2. Обобщить опыт предпусковой тепловой подготовки приводов строительных машин, работающих вдали от баз эксплуатации при низких температурах и па этой основе предложить тип и конструктивные схемы систем утилизации тепла (СУТ) с тепловыми аккумуляторами (ТА).

3. Исследовать процессы, аналитически описать и определить параметры теплоперенеса в типовой СУТ при предпусковом прогреве элементов привода (дизель, гидробак), предложить методику расчета и алгоритм конструирования ТЛ, методику оценки техшгко-зкоиомпческои эффективности оснащения строительных машин СУТ теплоаккумуля-' торами.

4. Представить основные элементы СУТ математическими, моделями, провести численные опыты и на этой основе выбрать рациональную комбинацию параметров теплопсреноса от жидкого теплоносителя к дизелю и гидробаку.

5. Провести натурные испытания макета СУТ, обосновав его работоспособность и эффективность, подтвердив корректность допущений, принятых при составлении математических моделей и при проведении численных опытов. <

6. Обобщить и разнить опыт строительства снеголедовых дорог в условиях Севера и Сибири. Исследовать взаимодействие рабочих органов увлажняющих н уплотняющих машгш со снегом и па этой основе предложим, эффективные конструкции строительных машин для возведения снеголедовых дорог в тундре.

7. Изучить и обобщить способы и машины по строительству траншеи п мерзлых и вечномерзлых грунтах. Теоретически и экспериментально исследовать нр цсссы взаимодействия термомеханического ра-

бичего органа с мерзлыми грунтами. Создать эффективные конструктивные решения термомехапичс-аснх: рабочих органов траншейных ак-скаиаторов.

Методика исследований. Ашором и его учениками и процессе выполнения рассматриваемой работы в период с 1980 годи но настоящее время научены и обобщены способы и средства ноль шеиня приспособленности строительных машин к условиям северных и сибирских территорий России. За ослопу взят опыт и области совершенствования строительных и других мобильных машин северного исполнения и максимального приспособления к услоипям низких температур, в части iui-jioiioii подготовки их приводов накопленный в институтах ВШШсгроп-дормаш ч его Красноярском филиале, НАМИ, 11АТИ, ГОСШШПТ, КПИ, УПИ, ТюмИИ, СиоЛДП, СИТУ, ДШШОМТИ; па заводах: Ковровсшм экскаваторном, Кировском, ЧТЗ, КАМАЗ и многих других. В становлении и разштш этого опыта большой личный цклад внесли Грудаков R.Ii., Гулин С.Д., Лосашш Г.С., Каверзшг С.il, Кире; юв В.А., Квайт С.М., Мае ж з B.Ii.,, Николае» С.П., Хорош А.П., 1-езшпс Л.Г., Чухлапцев 10.11. и другие.

При разработке новых технологий и конструкций машин для производства снеголсдовых дорог и иереправ были использованы результаты фундаментальных исследований снега, методой н технологий строительства, конструкций машин, выполненных во ВПИНСтойдормаш, его Красноярском филиале, ГОСШШПе, Омском филиале ДорШШ, СКВ "Ралснемг" Горько^окого политехнического института, СбГГУ, ВГАСАи др. Личный вклад в решение данной проблемы внесли: Савко II.Ф., Daficöepr U.C., Пеанов A.M., Николаев А. Ф., Никулин П. II., Плакса Л. iL, Шалман Д.А., Ронгопеи В.Э, и др.

При разработке конструкций рабочих органон землеройных машин, реализующих термопехапический способ разрушении мерзлых грунтов были •исиользооашл результаты исследований Абезгауза Б.Д., Алекс люй Т.В., Артемьева К.А., Зеленина A.IL, Вегрива Ю.А., Волкова Д.П., Кутателадзе С.С., Волкова 1-1.П., Колесникова А.Г., Иечо-резова H.A., Раситаев'а H.A., Хазпна В.Г. н др.

Ссылки iia работы этих и других ученых, инструктивные и нор-манишые материалы даются в публикациях автора, на совокупности которых достроен настоящий доклад.

Поставленные задача решались при помощи теоретических и экспериментальных исследований, основанных на современных достижениях п области математического и физического моделирования процессов с применением ЭВМ, устройств и машин, адаптированных к условиям северных регионов России, с учетом требовании к конструкции и

техноло! пн производства и тсхинко-экономичсскнх показателей шише-, пения строительных машин и строительных технологий.

Эксперимент!.! проводились и лабораторных и п производственных условиях на стандартных и снснналыю созданных опытных устаиоютх и макетных образцах нашип, агрегатов и рабочих органов.

Научная новизна работы:

1. Изучены сведения о климатических я грунтовых условиях ряб;,-ты строительных машин на Севере и в Сибири. Разработан истод ежа тля этих сведений и представления результатов в виде баз данных дл:; автоматизированного расчета требуемых характеристик к показателе, климата п грунта.

2. Осуществлено математическое модслиро аипе ироцсссоа тепло-переноса в потребителях тепла СУТ - дизеле и гидробакс, п её источнике - тсилонон .аккумуляторе и работающем дизеле. Разработанные модели обобщены в единую систему, которая используется при расчетах параметров тоилоперсноса.

3. Сформулированы принципы, предложены методы расчета и конструирования тенлопых аккумуляторов для СУТ строительных машин.

Л. Выполнены теоретические обобщения опытных сведений по тен-лопереносу в прогреваемом в предпусковом периоде дизеле Д-1С0. Полученные результаты распространены на автотранспортные дизели других типов. .'■'■•

5. Изучены условия строительства сиеголедоьых дорог на Севере' Тюменской области, включая динамику выпадения снежных осадков, температуры, направления и скорости петров, исследованы способ!,' механизированного возведения временных сисголедовых дорог п тундре, способы растепления и уплотнения снега для придания ему при последующем замерзании необходимой плотности и прочности.

6. Изложены теоретические подходы к решению задач уплотнения снега, представлены конструктивные решения машин для растепления и уплотнения снега, защищенные авторскими свидетельствами,

7. Изучены процессы взаимодействия термокеханпчеекого рабочего органа с мерзлыми грунтами. Изложены теоретические подходы к расчету и представлены принципиальные конструктивные решения по созданию новых рабочих органов траншейных гжекаваторов, реализующих термомеханичсскнй способ разработки мерзлых н печномерллых грунтов, защищенные шпорскимн снндетельствамн на изобретения.

8. Исследованы теплофизнчегкне характеристики мерз,тих и печномерзлых ¡рунгов Западной Сибири в угдовнях кратковременного (К.ТО секунд) ындпн ншя мошимх тепловых аотокон.

.9. Применительно к конструкции землеройных машин (ЗМ) непрерывного действия исследованы различные способы внесения тепла и мерзлый грунт с целью его разрушения.

10. Изучены грунтовые условия работы ЗМ в северных нефтегазоносных нровшщнях Западной Сибири. Получены данные о параметрах аналитических выражений, описывающих юаимодействпе термомеханических р Зочпх органон ЗМ непрерывного действия с мерзлым грунтом. Определены направления совершенствования конструкций рабочих органов этих; машин.

Практическая значимость работы. Предложены для практического применения системы утилизации тепла (СУТ) приводов строительных машин, эксплуатируемых на Севере п в Сибири. Они прошли опытную проверку на макетных образцах, разработанных применительно к экскаватору типа ЭТЦ-208В (СУТ для прогрева дизеля и гндробака), к экскаватору ЭО-4125 (энергосберегающий бак). Заключен договор па создание опытной парт!,» СУТ для бульдозера ДЗ-117А. Разработано I! прошло опытную проверку программное обеспечение расчетов и прогнозирования параметров климата Севера и Сибири в зимний период, параметров СУТ строительной машины, численных экспериментов, обеспечивающих расчет её параметров.

Предложены технологические схемы механизированного возведения снеголедовых дорог в тундре, а также конструкции машин для ра-стснленця и уплотнения снега, прошедшие проверку в лабораторных я натурных условиях. Выпущена опытная партия уплотняющих катков. Определены основные направления их дальнейшего совершенствования. Разработано программное обеспечение для расчета механизированного строительства снеголсдоиых дорог в тундре.

Подучены сведения по теплофизпческнм и прочностным характеристикам мерзлых грунтов, позволяющие осуществить расчет термоме-ханическнх рабочих органов ЗМ непрерывного действия. Созданы коп-струкнчн термомсх.анпческих рабочих органов ЗМ непрерывного действия, прошедшие апробацию н лабораторных п натурных условиях. Определены основные пути их дальнейшего совершенствования.

. . Апробация работы. Материалы работы докладывались и одобрены на следующих научно-технических конференциях:

Всероссийской иаучно-нрл.сгнческоп конференции "Охрана ге-олотнческбй среды в районах Тюменской Субарктикп", г. 11.Уренгой , 1У84 г.; Всесоюзной конференции "Нефть п газ Западной Сибири, проблемы добычи и транспортировки", Тюмень, 1985 г.; кошререиции молодых ученых .и специалистов газовой промышленности Тюменской области, Тюмень, 1985 г.; 5-ой научно-технп-

ческой ксшферсшпш по применению СВЧ энергии в энергосберегающих технологических процессах, Саратов, 1986 г.; научно-технической конференции по повышению топливной экономичности автомобилей и тракторов, Челябинск. 1987 г.; Областной научно-технической конференции "Нефть и газ Зэпадтфй Сибири", Тюмень, 1987 г.; региональной научно-технической конференции "Повышение эффективности проектировании, испытаний, эксплуатации автомобилей и строительно-дорожных машин, Горький, 1988 г.; З-гп Всесоюзной конференции по механике и физика. Москва, 1988 г.; Рспюнальной научно-технической конференин; "Эксплуатация машин я суровых условиях", Тюмень, 1989 г.; 2-о;: Всесоюзной конференции "Нефть' и газ Западной Сибири", Тюмень, 1989 г.; региональной конференции "Гидравлика и пневматика на пути к рынку", Санкт-Петербург, 1992 г.; республиканской конференция "Повышение эффективности землеройных .машин", Воронеж, 1992 г.; республиканской научно-технической конференции "Актуальные проблемы механизации дорожного строительства", Санкт-Петербург, 1992 г,; конференции по термическому анализу, Самара, 1993 г.; Межгосударственной научно-технической конференции "Нефть и газ Западной Сибири. Проблемы добычи и транспортировки", Тюмень, 1993г.; республиканской конференции по землеройным машинам, Воронеж, 1994 г.

Новизна разработок подтверждена 15 авторскими свидетельствами на изобретения СССР. Содержание доклада отражено В 58 работах при общем числе публикаций - 90.

Содержачие работы 1. Условия эксплуатации строительной техники 1.1. Климатические условия

Годовой цикл выполнения строительных работ в зоне холоднйго климата делят на два сезона - летний и зимний. Землеройные машины и машины для строительства снеголедовых дорог используются, как правило, в течение зимнего сезона.

Адаптация землеройной техники и техник« для строительства снеголедовых дорог к условиям зимнего сезона требует знания климатических условий в зоне её применения - на Севере России и в Сибири. Информация о климатических условиях содержится в виде метеоданных в серии справочников, выпускаемых Главной геофизической обсерваторией. Для применения этой информации при проектировании и переоборудовании машин она должна быгь обобщена применительно к техническим задачам.

Б связи с обширностью зоны применения техники возникает необходимость получения ответов па такие вопросы:

1) какова средняя длительность зимнего сезона в ее различных регионах;

2} каковы средняя температура воздуха самого холодного месяца I абсолютный минимум температуры в этих регионах;

3) каковы минимальные температуры воздуха, имеющие непрерывную длительность, равную межсменному и межпеделыюму простоям техники;

4) каково расчетное сочетание температуры воздуха и скорости ветра, соответствующее ускоренному рассеянию теплоты в окружающую среду;

5) каковы высота, длительность существования и плотность снежного покрова.

Обобщение информации о климатических условиях сводится к переработке мегеоданпых с целью получения ответов на перечисленные вопросы.

В ходе работы в этом направлении изучены источники информации по Северу и Сибири, выбраны нз них необходимые данные, построена соответствующая база да иных и разработаны алгоритмы и программное обеспечение для моделирования климатических условий и получения ответов на перечисленные вопросы. Повышенное внимание уделено северу Тюменской области.

Построенная база данных содержит климатические характеристики зимнего сезона (среднюю и минимальную температуры, высоту и длительность существования снежного покрова и ряд друшх) по 500 пунктам рассматриваемой зоны. Для получения расчетных климатических характеристик при применении техники в заданном регионе предлолсена методика моделирования условий работы, опирающаяся на специальный метод интерполяции - метод треуюлышкощ

Пусть пункт О, в котором необходимо предсказать значение некоторого показателя \\'0, задан географическими координатами: ширс;оп Фо и долготой Я.0. При этомпункт О должен располагаться в регионе,

для которого в базе данных имеются значения показателя 1У, географически привязанные к метеопостам.

Если заданная точка О совпадает с определенным постом, показатель \У0 но значению совпадает с показателем для этого поста. Если точка О не совпадает нн с одним постом, для определения значения показателя применяют интерполяцию на треуготышках, которая состоит в

следующем: 1) п бале данных находят три метеопоста 1, 2 и 3 ближайшие к точке О; расстояние D между точками О и, например, 1 в угловой мере определяют по формуле Альбатегния

cos(£>)= sin(<pi) sin((p„) + соз(ф{^ cos(<p0) cos(A.i-A.0); (1.1) где ф0, А,0 - широта и долгота заданной точки; фь Xj - широта и долгота точки I;

2) в точке О строят локальную систему координат XFZ; при этом плоскость XOY принимают касающейся земной поверхности в точке О, ось X направляют но меридиану на север, а ось Y - по параллели - на запад;

3) проектируют точку 1 па плоскость XOY, преобразуя ее географические координаты (ф], Xj) в так называемые ортографичес.кпе координаты (X), У|): ,Yi = R sin Д<р, Ft = E cos(<pi>sin (ДЯ), (1.2) где R - средний радиус земной поверхности; Дф = ф{ - Ф0; ДЯ - Я0; тем же способом получают координаты Х2, Y2 и

4) для каждой из точек 1, 2 и 3 в качестве апликаты Z добавляют взятый из базы данных соответствующий показатель VV, з результате чего получают трн пространственных точки

(Xt rt Z1)

№2 У2 z2) ■

(Хз lr3 Z3) .

5) через полученные три точки проводят плоскость, уравнение которой может быть записано в виде определителя

-Xj -F[ Z0-Zl

Х2-Х, Y2-YX Z2 - ZJ = 0 ,

>3 - П ^з ~ Z¡

где Zi) - значение интерполируемой величины;

G) подставляя в определитель значения координат точек 1, 2 и 3 и решая его относительно Zq, находят показатель W для заданной точки, па чем процедура моделирования заканчивается.

Может возникнуть задача получения множества значений показателя W для некоторого региона, имеющего произвольную границу. Зт ■ MffO"r°сл по как выборка может быть использовано о дальнейшем для получения статистических характеристик (среднего, минимума, максимума и т.д.) расчетного показателя.

Решение задачи сводится к многократному повторению описанного алгоритма для точек, которые случайным образом выбираются в пределах заданного региона. Алгоритм случайною выбора каждой из точек состоит в следующем:

1) в диапазоне долгот эгош региона выбирается долгота случайной точки Х0 как равномерно распределенное число;

2) в диапазоне (0,i?), где R - средний радиус земного шара, определяется радиус основания сегмента г как случайное число, имеющее плотность распределения в виде четверти единичной окружности радиуса R-,

3) определяется широта <р0 случайной точки (|>0 = arccos v/R ;

4) проверяется, лежит ли полученная точка в заданном регионе; в случае отрицательного ответа точка отбрасывается, а алгоритм формирования новой точки повторяется.

Для изложенных алгоритмов в дополнение к базе данных разработано программное обеспечение, позволяющее получать ответы на перечисленные выше вопросы.

Известно, что на климатические характеристики влияют местные условия: близость к океану, рельеф, наличие крупных водоемов и городов, результаты-промышленной деятельности, что нарушает плавность изменения климатических характеристик но территории а может искажать результаты интерполяции. Предполагается, что эти искажения для технических задач несущественны, поскольку они носят локальный характер.

11а теплопотери узлов машины оказывает влияние сочетание температуры воздуха и его скорости относительно поверхности охлаждения. Для учета этого влияния в базе данных приведен комплекс температура - скорость ветра, а также предложен алгоритм для приведения этого комплекса к эффективной температуре.

1.2. Грунтовые условия

Грунтовые условия в рассматриваемой зоне, в особенности, в зоне распространения многолегнемерзлых грунтов, имеют решающее значение для возможности применения землеройных машин. Основной их характеристикой применительно к конкретному классу землеройных машин является энергоемкость разработки грунта. На практике эту характеристику принято определять косвенным путем - через число ударов плотномера С. В свою очередь, число ударов С применительно к мно-голетнемерзлым грунтам ставят в зависимость от разновидности, температуры и илажносш груига, как это сделано в работах И.К.Растегаева.

Мерзлые гранты, подобно талым, но гранулометрическому составу

делят на пески, супеси, суглинки и глины. В. дополнительную разновидность выделяют торфяные грунты. Д: я зоны многолетней мерзлоты (в частности, для Западной Сибири) характерны слабые грунты (песок, торф) и сильная заболоченность. По долинам рек повсеместно встречаются ил, н.юватый песок, торф и оторфованный грунт. Местами иловатые грунты с глубиной переходят в суглинки.

На Севере Европейской части России и в Сибири верхний слой се зонного оттаивания - замерзания подстилается миоголетнемерзлымн по родами. При таком строении основной особенностью местных грунтов является водонасыщенность, поскольку подстилающий слоя вечной мерзлоты препятствует фильтрации поверхностных вод, а низкие температуры не способствуют six испарению. В состоянии, соответствующем полному водоиасыщеишо, пески, супеси, суглинки и глины имеют соответственно влажность 12-18"о; 17-23%; 22-28% и 27-33%. .

Энергоемкость разработки мерзлых и вечномерзлых водонасыщеп-ных грунтов характеризуется их температурой. Соответствующие зависимости построены И.К.Растегаевым. Для представления об энергозатратах при отрытии глубокой выемки необходимо знать изменение температуры грунта по глубине. Построение температурных кривых, выполненное И.К.Растегаевым, сведено к аппроксимации эмпирических зависимостей и поэтому нуждается п обосновании. По этой причине целесообразно иметь строгое математическое решение данной задачи. '

Температура на поверхности и в г.тубине верхнего слоя грунта за год меняется по периодическому закону, следуя за изменением температуры воздуха. С глубиной z амплитуда колебаний температуры уменьшается вплоть до глубины порядка 10 м, шпке которой зта амплитуда близка к пулю. . •

В общем случае температурное поле грунта меняется от точки к точке и по времени. При однородном рельефе поверхности температурное поле допустимо рассматривать как одномерное T(Z,t), где Z - Глубина в м, a t - время, измеряемое, например, в сутках. Для описания изменения этого поля во времени целесообразно использовать уравнение Фурье. При отсутствии зависимости теплофизических свойств грунта от температуры уравнение Фурье имеет вид . ;

(IT d2T «ъ

-7- = а—- , (Î.3)

dt dz-

где а - коэффициент температуропроводности в м2/с.

Колебании температуры на поверхности грунта оценивают по .¡е-теоданпым. I! среднем за ряд лет изменение температуры ira поверх но

cru грунта кожло предстапсть выражением

ITz.t) = Т0 + Ао sin^f S . (1.4)

где Aq - амплитуда колебаний температуры в годовом цикле; Tq - температура па поверхности; Îq- период колебаний (12 месяцев).

Колебание температуры на поверхности 7X0,i) вызывает с некоторым запозданием колебание температуры на глубине T(z,t). Температурная волна затухает с глубиной с постеленным уменьшением амплитуды. Распространение температурной болиы по глубине получают в виде решения уравнения Фурье

Нг,г) = 7Ь + Лое-н5т| — t-zs

'о

(1-5)

где .V = (лрс/(Л/))0-5. Эта функция определяет значение температуры

на глубине г н момент времени / при соответствующих изменениях температуры иа поверхности грунта. Здесь р - плотность грунта в кг/смЗ;

С - его теплоемкость ь Дж/(кг-К); А, - его теплопроводность в Вт/(м-К).

При практических расчетах температурной волны в грунте используют теплотехнические характеристики грунта и насыщающих его воды . и воздуха. Для численного решения необходимы также значения средней температуры 7о и амплитуды ее колебаний Ло на поверхности.

Исходные дашше, необходимые для расчета энергоемкости (вид грунта и характеристики изменения его температуры на поверхности) включены в ту же базу данных, что и характеристики климатических услооин. Соответственно для моделирования грунтовых условий в заданном регионе Севера и Сибири пригодны алгоритмы и программы, описанные в предыдущем разделе (интерполяция методом треугольников, выбор случайно распределенных точек). Эти алгоритмы и программы пригодны также для получения выборки значений энергоемкости и построения распределения грунтовых условий в заданном регионе. Получаемые таким способом распределения отличаются от известных распределений грунтов Сибири и Крайнего Сенера.

2. Системы утилизации тепла в приводах строительных машин.

К настоящему времени сложились устойчивые представления об эффективности предпусковой тепловой подготовки приводов строительных машин, эксплуатируемых при низких температурах. Это в первую очередь относится к приводным двппиелям - как правило, к дизелям :штсл-ракторного тина с жидкостным охлажденном. В результате богато

го многолетнего опыта найдены, классифицированы и обобщены прямые и косвенные оценки эффективности и достаточности предпусковой тепловой подготовки. 3 частности установлено, что если головки блока цилиндров прогреты до (70...90)°С, блок цилиндров - до (60...80)~С, масло в поддоне - цо (0...40)°С, подшипники КШМ г до (-Ю...0)°С, то дизель и достаточной степени подготовлен к пуску.

Разработаны н широко применяются подогреватели дизелей мобильных машин типа ПЖД и ШКВ,-более совершенные системы предпусковой тепловой подготовки, например, типа "Вебасто" или типа тон, которая применяется па тракторе Т-170 (исполнение ХЛ).

На практике замер температуры в характерных местах дизеля затруднен. Вместо пего пользуются косвенными оценками. Для этого найдены оценки теплоемкостей и теплопроизводителыюстей подогревателей, обеспечивающих запуск дизеля соответствующего типа при температуре полдуха не более чем за 45 мии. 11 л анализа ;пнх данных легко заметить тесную корреляцию между условной теплоемкостью соответствующего места дизеля, темлопроизводптольностыо подогревателя и массой дизеля. Это позволило исследователям рекомендовать создать для применения на строительных .машинах ряд унифицированных подогревателе;!. Статистическая обработка большого объема опыт-нон и расчетной информации о теплоемкостях дизелей и теплопроиз-водительностях их подогревателей, распространенных на практике, позволила нам получить с высокой надежностью (95%) уравнения регрессии вида Э„ = 1Х х т°д-67 , ;:Дж/К; (2.1)

йп = ¿2 х '»а'67 > «Вт . (2.2)

Здесь; Эп и (}п - соответственно условная теплоемкость дизеля и теп-лонронзводнтелыгость подогревателя; Ь\ и ¿2 ~ расчетные значения нормирующих коэффициентов регрессии; т^ - безразмерная величина, числено равная массе дизеля, принятой в кг.

Хорошее приближение к реальности можно получить, используя формулу (2.1) и (2.2), если подогреватели строятся по типу IIЖ Б или ПЖД. Всякая их модернизация определяет потребность в уточнении коэффициентов и этих формул, -что снижает их возможности п ограничивает применение. Нами сделана попытка устранить этот недостаток на основе углубления теоретических представлений о процессах шило-переноса п прогрепаемпм дизеле. На примере опытных исследовании по прогреву дизеля Д-ШО были выполнены соответствующие обобщения.

Всего было проведено 14 серий опытов по предпусковому прогреву дизеля Д-Ш) в рззных ситуациях (таблица 2.1). В 10 случаях из !4

после прогрева от опытной установки дизель запускался и работал до 15 мин. Опытная установка является макетом системы утилизации тепла (СУТ), разработанной в ТюмИИ в содружестве с другими организациями (СПбГТУ, ВНИИЗЕММАЩ, ГосНИИПТ) при моем участии и под научным н методическим руководством.

Режимы испытаний опытной СУТ ■_____Таблица 2.1

№ п/'п 1 2* 3 4* 5' 6* 7 8* 9* 10* 11* 12* 13 14

т(), К 223 223 223 233 233 243 258 258 25« 273 268 258 238 223

Г<фК 383 373 353 383 383 383 383 373 363 383 383 383 383 493

Са, к г/с 3,258 8,244 0,250 0,250 3,19-! 0,250 0,25^ 0,258 0,247 0,372 0,361 0,360 0,175

- * - полномасштабная серия опытов, завершающаяся пуском дизеля и его

I и

работой на холостом ходу

т,к

353 333

313 т,к

343 323

1 —1 и

•■<ХЧ хх

-Ук ,ЛЛ А ^

и 13.

[ й (Н'С ЗК 1

т,к

333

1 м

\ и и г 2 1 \ 1

У ! тс ф—25ш (-15'с)

5 101 45 1120 25 «.иин I II

'ч XX > ' Л 'ж 'ЯХ ш X1

V А2 31/] Ут1 4 лр-24 (-за-с) К

10 15

II I II I II

0 5 10 15 20 25 <."»« Динамика нрогрепа антифриза и области головок блока цилиндров 1,2 - опытная СУТ; 3,4 - система с ПЖД-44 Рис. 2.1

20 25 !,нин » 1 II I ¡1

Динамика прогрева масла в картере 1,2 - опытная СУТ; 3,4 - система с ПЖД-44 Рис.2.2

353 313

, г*- \

2 \

1/ Г Тс <0=2581 (-15'С|

0 5 0 5 0 25 1

25 *,мин

7 окр-(-30'

!4Ж С)

0а.. кет

0 5 10 15 20 25 !.»>-.

Динамика прогрева антифриза на выходе из дизеля 1,2 - опытная СУ'Г; 3,4 - система с ПЖД-44 Рис. 2.3

/ К \ Токр (4 -233К ГС)

V

5 10 15 20 25 1,мии Динамика подвода тепла к дизелю

1 - опытная СУ'Г;

2 - система с ПЖД-41

Рис. 2.4

Результаты некоторых из этих серий опытов в виде характерных температурных кривых н сравнении с соответствующими результатами прогрева такого же дизеля от штатного подогревателя трактора Т-170 (ХЛ) приведены на рис.2.1...2.4.

Температурные кривые Та(0 иллюстрируют несомненные преимущества новой СУТ. Заметен лучший и более качественный прогрев головок блока цилиндров, масла л поддоне картера. Объясняется это мощным начальным температурным напором в опытной СУТ по отношению к инерционному в тепловом отношении и массивному корпусу дизеля, что в первую очередь характеризует КШМ.

Результаты всех серий опытов, представленные в виде соответствующих радов чисел, образовали обширные статистики, обеспечивающие поиск коррреляцпонных' связей, например между температурой антифриза на входе в дизель Тг, и на его выходе - Тат.

2

Б частности была получена формула вида: Э* = 218 х АГ„.

(2.3)

Здесь Эп тепловая энергия,

которую следует подвести к дизелю Д-IGO, чтобы изменить его температуру в области головок блока на ДТп. Если принять AT,j =1Í0 К, то Э*п = 24хЮ3 к Дне.

С долью распространения полученных результатов па дизели других типов нами был нспользошш известный принцип стабильности теплового потока в сложных и многослойных телах неправильной формы. При этом массив дизеля был мысленно деформирован л представлен в виде исевдооднородного тела геометрически простой формы - шара. Правомерность подобного подхода основывается на виде выражений (2.1) н (2.2), где показатель степени 0,07 характеризует пропорциональность параметров Эп и Q,¡ пло-ff.'i.^'.i,!?..' Ql. у* щадн поверхности однородного ша-

ра. Условность принятой памп модели заключалась в нредстанле-шш дизеля двухслойным шаром (рис.2.5). 13 сто наружном слое располагаются равномерно распределенные но массиву источники тепла постоянной интенсивности. Нх тепловой поток соответствует тепловому потоку подогревателя ПЖД-44, обеспечивающего предпусковую тепловую подготовку дизеля Д-IGO. Задача сводилась к описанию процесса врогрспа внутреннего шара, имитирующего корпуса полтинников КШМ и к определению теплофизических параметров обоих сдоен Шаров, имитирующих дизель Д-IGO, путем сравнения полученных теоретических результатов с результатами опытов. Было исследовано известное уравнение теплопроводности

а; X ; р; С„

Двухслойная щроо:ш модель дизеля Рис. 2,5

dt

■ а

d2V

■ +

qr

dr ср

»ри следующих граничных и начальных условиях

(2,4)

dV

dr

h~~ IV R

О

4i-r

dr Ri

= 0 ; V|f=ü = 0.

\i результате поиска, проведенного применительно к наружному и внутреннему слоям шара, были найдены значения параметров модели

дизеля Д-160:

Л= 0,5 м, 7?!=0,05 м, а=4,07x10-5 м-/с, «1=2,87x10-7 м2/с, а = 8,78 вт/м2к, р = 3535 кг/мЗ.

После сравнения результатов опытов установлено, что.при решении задачи прогрела дизеля Д-Ш) от опытной- СУТ-у шаровой модели должен бык» уменьшен радиус внутреннего шара (/^ =-0,0274 м вместо 0,05 м) при неизменности остальных.

Формулы вида: '

Qj - ßo • '""f = Kf. = % • >»T • (2-5>

распространяют результаты теоретических исследований двухслойной шаровой модели дизеля Д-IGO па другие случая возможного использования опытной СУТ.

Численные исследования опытной СУТ были проведены с упрошенной моделью дизеля Д-160. Он был представлен емкостью с антц-. фризом массой та= 104,4 кг. Это удобно, так как установлено в результате предшествующих и наших исследований, что о ходе н о достаточности прогрева дизеля можно судить по температуре антифриза на выходе из его нодрубашечного пространства. При этом принималось, что горячий антифриз с температурой Та\ при массовом расхода Ga поступают и емкость, нерскеишлп.'отс-г с находящимся там антифризом, лреобрстая температуру Тп2, и вытекает из нее с тем же расходом, В результате получено расчетное выражение температуры Trti{l). Оно сравнивалось с результатами опытов (см. таблицу 2.1), что показано на pnc,2.G. Расчетные и опытные данные хорошо совпадают между собой. Из девяти значении коэффициентов корреляций четыре превышают 0,98, еще два - 0,95 и только один - около 0,92. Полученные результаты могут быть распространены на другие дизели. Для этого принималось условие

maj --= 104,4 • Шу67, (2.6)

где Ш(). - тд. /1850.

Устройством, на основе которого строится СУТ строительной машины, является тепловой аккумулятор (ТА). Опыт создания ТА дли разных транспортных средств и особенности строительных мдшгш позволили выбрать его конструктивную схему. Она изображена на рис.2.7. Согласно зтоп схемы, ТА является теплоизолированным коробом 1, пронизанным по всей длине двумя узкими щслсвидкыми желобами 2. Через них проходят г орячие отработанные газы дизеля. D снободнои внутри

г, к

340 300 260 220

№1

г7

i' /

f

Г, К 340 300 260 220

№2

№4

/

■

С

2iQ

0 250 500 750 t,C (1 450 900 135Ot/C О 450 900 135üt£

Т, К 350 310 270 230

№5

"S

/

к

г, К 350 310 27 О 230

О 300 600 900 t£ №11

rj

/г /

i

X, К 360 320 280 240

Г, К

370 330 290 25u

№6

' /

У У

О .200 400 600 Í, С N212

г, к

380 340 300 26Ü

Г, К

380 340 300 260

№10

У

г

О 250 500 750 t,C №13

—•

/ /

О 300 6С0 9001,С ""О 300 600 900 t,C 0 200 400 600 t,С

Сравнение результатов работы дизеля Д НЮ - опытные данные,

Рис. 2.6

Рт\2.7. Конструкция тепло в ore аккумуляшра 20

нем пространстве короба располагается разветвленный трубчатый радиатор 3. По нему прокачивается жидкий теплоноситель-антифриз. Оставшееся пространство занято тенлоаккумулпрующим материалом (ТАМом) 4. Во время работы машины, когда идет "зарядка" ТА, тепло от горячих газоо передается ТАМ у через металлические стенки желобов и накапливается в нем. В это время антифриза в трубчатом радиаторе нет - он слит.

После длительной стоянки машины тепло, накопленное п ТАМе, через стенки трубчатого радиатора передается антифризу, который принудительно прокачивается через него специальным насосом. Нагретый антифриз по контуру циркуляции разносится потребителям. Идет "разрядка" ТА. Такой ТА создан в ТюмИИ для СУТ экскаватора ЭТЦ-208В. Его макетный образен изготовлен ВНИЗЗЕММАШ и прошел на его испытательном политопе опытную проверку. Несмотря на внешнюю простоту, ТА является сложной пространственной теплофнзпческон системой, обеспечивающей теплоперснос н нескольких средах и мегхду ними, будучи разделенным однослойными или многослойными перегородками. Этими средами являются теплоаккумулнрующий материал -полиэтилен высокой плотности ПЭВП 273, поток отработанного газа дизеля и воздушное пространство, поток жидкости-антифриза.

Общие теоретические подходы к решению задач теплопереноса в подобных средах и между ними известны и с разной степенью приближения описаны в технической литературе. Основываются они на критериях теплового подобия. Эти подходы ламп реализованы с учетом конкретного конструктивного исполнения ТА н его размещения на машине, с учетом конструкции магистрали для газа и жидкости. После ряда упрощений поиск был сведен к решению нескольких самостоятельных задач.

Одна нз них касалась выбора типа и расчета параметроп ТАМа. Было проанализировано 58 различных композиций, из которых для тсрмоаналитнческих исследований были выбраны:

- товарный полиэтилен высокой плотности;

- кристаллогидраты, п основном солей натрия;

- смеси нитрита натрия с гидроксидом бария и с ацетамидом.

Калориметрические исследования выполнялись на калориметрическом комплексе, в котором температура чашки с исследуемым веществом измерялась медио-констапталовой термопарой. Результаты многократных измерений статистически обработаны и обобщены в виде следующих уравнении регрессии:

твердая фаза (300.:.360 К) С/?=0,758+4,4-Ы0-3 (2.7)

жидкая фаза (46.5...(¡80 К) Су= 1.561+2,305x10-3 (2 8)

В температурном интервале 360...465 К связь между Ср и Т существенно нелинейна, так как в ней "размазана" скрытая теплота фазового перехода, Хота шж термоаиалнтнческой кривой находится в более узкой температурной области (38t...41t К). При этом общие затраты тепла на нагрев ПЭВ11 от 300 до 473 К составляют ~G00 Дж/г. Для практических расчетов нами предложено условная термоаналитическая кривая (рис.2.8), состоящая из четырех характерных участков прямых. При конструировании 'ГА для СУТ экскаватора ЭТЦ-208В принят рабочий температурный интервал ЛТо=53 К (360...413 К). Он полностью охватывает область возможного расположения инка термоаналитической кривой, где условная удельная теплоемкость максимальна, и »нижнюю часть участка "размазывания" скрытой теплоты фазового перехода. Устремлять верхний предел этого интернала в область более высоких температур нерационально из-за пропорционального увеличения потерь тепла через теплоизоляцию ТА.

Ср, SSL и К

6,0

3,0

■ \ /2

3

• 4_

300 330 360 390 420 . 450 Т.К Рис. 2.8. Условная удельная теплоемкость ПЭВП 1 - твердая фаза; 2 - фаза "размазывания" скрытой теплоты;

3 - жидкая фаза; Л - область гистерезиса

Другую группу образовали задачи выбора конструктивных параметров каналов и труб, по которым перемещается газ или жидкий теплоноситель, отдающий (или поглощающий) тепло газовой, жидкой пли твердой среде-. Осноиная часть задач связана со случаями, когда тепло-перенос является полезной технологической операцией "зарядки" пли "разрядки" ТА, но некоторые из них описывают процесс потерь тепла. Подходы к решению этих задач во многом схожи н в общем виде не реализуются. Нами поиск решения был упрощен до получения условия одномерного стационарного теплового баланса вида

&=Л,а',-72), (2.9)

где: - интенсПппость теплового потока; Д,-А',,/'1,,, - теплопередача

(кВт/К) от одной среды к другой в предположении, что тепловой поток (2Й направлен пер 1ендикулярно поверхности стенки, через которую передается тепло от среды с температурой Т\ к среде с температурой 7*2; К:1, Гт - коэффициент (кВт/м2к) и площадь поверхности (м?) теплопередачи. Значение коэффициента теплопередачи Ки определяют по известным в теплофизике зависимостям.

Г! результате задача сводится к определению площади Рт теплопередачи из условия:

' (2.Ю)

Ки

Для определения теплопередачи Ап и А/-, разработаны упрошенные функциональные схемы и соответствующие им расчетные структуры (рис.2.9), учитывающие порядок прогрева от ТА дизеля и гидробака -они прогреваются поочередно или одновременно.

а)

01 д / V 2 г— -чллл- — 02 5 ь,

лАЛЛ

......I лЛЛЛ пз

б)

ЬЭ.

д э,

ЬЭЯ

яд 9Х

Д Э<Кб «X

4 гих '

А &агЬ них

Рис,2.9. Расчетная (а) и функциональная (б) схема СУТ

На рис.2.10 представлены графики, характеризующие время прогрева дизеля !п,) и рабочей жидкости. п тндробаке-/пд в виде функций

а)

'.в мин

75

20

10 5

X;

л,=0,2! =====

б) мин (Вг

\

V

• N

У

■

0,1

0.3

0,4 Л,. «Вт/К

0,2. .0,4 0,6. л,«В г А

Рис.2.10. Время прогрева гидробяка (а) и параметры теп.чоперепоса при прогреве дизеля Д ШО (б).

о.г

параметров Ат и Ац соответственно. Этим конструктору предоставляется выбор рациональных значений параметров А,п и Ас, и затем Рт и ¥(,. Графическая интерпретация такого выбора при одновременном прог-рене дизеля л гидробака представлена на рис.2.11. В монографии подробно представлены алгоритмы и программное обеспечение подобных поисков.

дизеля и гпдробака

Упрощения при разработке моделей ТА, дизеля и гидробака, описывающие процессы теплоперепоса в них и обеспечивающие расчет конструктивных параметров, предоределнли потребность в натурных испытаниях макетных образцов эшх злемепюв СУТ. Это осуществлено при-меыиедыч) к СУТ, разработанной для экскаватора ЭТЦ-208П, на опытной установке, упрощенная конструкашшш схема которой приведена иа рис.?.12. Рсзу.тьташ одной из трех серп)! опытов, выполненных на зшп

2-1

1 - Трактор; 2 - Дизель; 3 - Редуктор; 4 - Динамометр; 5 - Теплоаккумулятор; 6 - Газоаод; 7 - Насосная станция; 8 - Расходомер; 9 - Бак для антифриза; 10 - Гидробак. Рис.2.12. Конструктивная ехег^ испытательной установки

установке в виде функций времени для температуры отработанного газа, антифриза и ТАМа при зарядке и разрядке ТА изображены на рис.2.13. Здесь же для сравнения приведены расчетные значения этих температур, полученные с использованием вышеупомянутых упрощенных математических моделей. Графики иллюстрируют хорошую сходимость опытных и расчетных данных. Результаты опытов подтверждают работоспособность созданных конструкций.

а)

б)

(?)

ХиЧ

350

320

—

/

С' 1 г ! 1

18 !,Ы)Ш

а) - динамика теплоиереноса ог отработанных газов к ТАМу.

б) - динамика охлаждения ТАМа при разрядке ТА. Тт - результат осреднения опытных данных.

Тщ(р) " расчетная температурная кривая.

в) - динамика нагрева антифриза в ТА при его "разрядке"

- результаты опытов расчетные данные

Рис.2.13. Результаты исследования СУТ

Другое направление построения СУТ строи ¡ильных машин реализовано при создании энергосберегающего бака гидросистемы экскаватора ЭО-4121 (ЭО 4125). В нем для увеличения теплоемкости гидросистемы вместо части рабочей жидкости размещены металлические контейнеры с низкотемпературным 'ГДМом (50°>Т/1,1>25°С). Среди других был выделен да на три ¡¡фосфат двенадцагиводнын (МаДИЧЬ, 121ЬО).

Его теилоаккумулирующая способность описывается следующим выпаженном:

|ср(ОЛ+312+ ¡Ср(ОЛ

г* _ тп„

7'

АТг

(2.11)

о

здесь твердая фала (7 <303 К): Ср=8,32x10"3 + 6,.55х10'3Г, жидкая фаза (Т > 323 К): Ср=3,26 + 4,83х1(ИГ . В рассматриваемом нами случае

ДТ0=35 К, 7о=323 К и С* =9,75 кДж/кгК.

Применение ТДМов в ТА для СУТ мобильных машин, как отмечалось выше, позволяет успешно решить проблему малых габаритов и млеем но ведет к усложнению и удорожанию конструкции. Применяя ТА теплоемкостиого типа (емкость с антифризом), удается получить недорогое и нетрудоемкое изделие, но относительно тяжелое и громоздкое. В результате поисков компромисса, было найдено решение в виде миогосекцпонного термостата в СУТ, схема которого представлена на рис.2.14. Рациональная конструкция такого ТА найдена применительно к СУТ бульдозера-рыхлителя типа Д-117А в виде трехсекнионнон конструкции общей массой 162 кг (по 54 кг каждая секция).

Рис.2.14

Решение имеет резервы снижения габаритов и массы. Это получится, если п каждую на секций такого ТА встроить контейнеры с ТАМом (по типу анерюсберегающен) ГБ). Поиск подобного ТЛМа с температурой плавления 90... 110"С п настоящее время продолжаекя,

3. Снеголедовые дороги, механизация их строительства

Для транспортировки строительных груз'ов в зоне холодного климата широко используют временные (односеэонные) дороги-автозимники, сооружаемые из снега, льда и мерзлого грунта. Их достоинства -скорости доставки грузов, экологическая чистота, незаносимость, возможность быстрого сооружения и минимальная потребность в привозных стройматериалах.

Снеголедовой дорогой называют усовершенствованный вариант автозимника, сооружаемый из увлажненного, уплотненного и замороженного снега. Дополнительнее достоинства таких дорог - прочное и ровное покрытие, возможность многократного проезда, длительная работоспособность, предохранение почвы от разрушения её ходовыми системами машин.

Для сооружения дороги существенно наличие снежного покрова. Его толщина на рассматриваемой территории весьма неравномерна, возрастая с запада на восток до Урала и уменьшаясь в Западной Сибири. Наиболее глубокие снега располагаются в Красноярском крае и в особенности ца Камчатке (до 1,3-1,6 м и больше). Сведения о толщине и длительности существования снежного покрова включены в прилагаемую к работе базу данных.

Б общем случае снеголедовая дорога состоит из насыпи полотна и покрытия. Несущая способность уложенного снега определяется его плотностью, увеличиваемой путем увлажнения и искусственного уплотнения. В теле дорожного полотна и покрытия она должна составлять соответственно не менее 0,45 0,55 т/м3 и 0,60 т/ма.

Для обеспечения несущей способности дороги первостепенное значение имеет прочность основания. Поэтому грунтовое основание и полностью промерзающее болото планируют и выравнивают гравийной, щебеночной или песчаной подсыпкой. На промерзающих заболоченных участках вблизи источников воды и качестве основания используют заполненное водой н замороженное корыто.

На плохо промерзающих сырых участках и болотах основание искусственно усиливают хво]ростяной выстилкой, редким, а на глубоких болотах И сплошным бревенчатым настилом. При отсутствии леса основание укрепляют, вминая в него ледовый щебень. Для ускорения промораживания основания с его поверхности убирают снег или применяют термосифоны. На слабых грунтах для дорог продленною действия может устраиваться насыпь из минерального грунта на подстилке из нетканых синтетических материалов.

11а участках с малым снегопереносом (до 150 мЗ/м) покрытие дороги может идти непосредственно по основанию. Насыпь устраивают при снегопереносе более 200 мЗ/м, а также в случаях, обусловленных профилем местности. Для уменьшения снегозаносов ее откосы должны иметь крутизну не более 1:3, а возвышение покрытия над снежным покровом - не менее 0,3-0,4 м.

В тундровой зоне, куда неуклонно перемещаются основные объемы работ по добыче углеводородного сырья и строительству трубопроводов, наиболее приемлемой для использования является конструкция дороги, изображенная на рис.3, t, которая имеет в качестве основания прочную грунтовую поверхность или укрытую тонким слоем снега, а затем промятую ходовыми системами болотоходов и промороженную поверхность болота. Основание дороги из уплотненного снега, как правило, набрасывается ншекороторными снегоочистителями из боковых резервов и уплотняется послойно. При температурах снега ниже -6°С снег подогревают тепловыми машинами или водой для более качественного уплотнения и замораживания. Так обеспечивается необходимая плотность и прочность. Дорожное полотно выполняется по той же схеме, что и основание дороги, но с более сильным уплотнением и увлажнением. Наброска снега шнекороторными снегоочистителями на пневматическом ходу позволяет набрасывать снег не нарушая растительного покрова. Кроме того снег дополнительно перемешивается и измельчается, а при необходимости, и растепляется, что способстнует его лучшему уплощению. Небольшое возвышение над уровнем окружающего снега обеспечивает свободный перемет его при метелях и пезаносимость.

Поперечный профиль автозимника

покров, 4 - теплоизолирующее полотно из смеси снега со мхом, 5 - мерзлое грунтовое основание ' • Рис.3.1

Механизированное строительство снеголедовых дорог ведут но совмещенной или расчлененной технологии. Машины, работающие но совмещенной технологии, не позволяют строить дороги в насыпи и непригодны для их эксплуатационного обслуживания. Эгн недостатки не присущи расчлененной технологии.

В условиях Северной части Западной Сибири она, как правило, включает в себя расчистку трассы от леса, проминку сырых участков и болот, промораживание дорожного основания, увлажнение и профилирование накопленного снега, послойное наращивание полотна дороги снегом с увлажнением и уплотнением, формирование покрытия путем разбрызгивания воды с устройством термоизоляционного слоя и устройством насечки. Перед уплотнением снег перемешивают ребристыми катками, боровами и культиваторами и уплотняют пневмокатками. Преимущество данной технологии состоит в наличии средств механизации, осуществляющих каждую из операции.

В процессе строительства находят применение вездеходы, снегоочистители, автогрендеры, машины и оборудование для увлажнения, разравнивания и уплотнения снега и намораживания льда, снсгагладнл-ки и перемешиватели, . пневмокаткн, виброуплотнители, ледорезные н дробильные машины, водовозы и пескоразбрасыватели. Постоянно ведется работа ло адаптации технологий и машин к условиям Севера.

Снег перед уплотнением пли смачивают путем полива - при наличии источников воды, или растелляют с помочило теплового оборудования, автономного или совмещаемого с машинами для перемещения и уплотнения снега. Поскольку в зоне вечномерзлых грунтов водоемы зимой промерзают до дна, предпочтительным япляется тепловое оборудование, придаваемое машинам традиционной конструкции.

Нагрев снега при растеплении ведут или дисперсным способом -путем подачи теплоносителя в поднятую и распыленную массу снега, или поверхностным способом - путем обогрева теплоносителем или нагретым выглаживающим устройством поверхности набросанного снега. Поверхностный способ растепления требует больших .энергозатрат из-за малой теплопроводности снежной массы.

Дисперсный способ удобен при переоборудовании снегоочистителей под растепляющее оборудование. Теплоносителем служат нар, получаемый в парообразующих устройствах, иди нагретые газы, например, отработанные газы двигателя. Возникающие при этом проблемы - на мерзание воды на необогреваемые поверхности, попадание растепленного и слипшегося снега в исполнительны'! орган пкчоочисштеля -преодолевают за счет конструктивных средств защиты. Для повышения темпа растепления и исключения обмерзания па сне!«очистителях в

качестве мощного источника горячего газа иногда используют" газотурбинный двигатель. Горячий газ в этом случае по трубе поступает под экран, который предохраняет газ ог улетучивания в атмосферу и обеспечивает контакт газа с поверхностью снега.

Влажность снега является важным фактором, обеспечивающим его уплотняемость, а при последующей замерзании - соответствующую прочность дороги. Проведенными в ТюмИИ лабораторными исследованиями было установлено (рис.3.2), что температура снега ниже - 6°С практически не влияет на его уплотняемость. Наибольший прирост плотности достигается при температурах -1°С...-4°С. В соответствии с этим, для обеспечения уплотнения снега, укладываемого в насыпь или дорожное полотно, необходимо довести температуру снега до значений выше -С°С. Для этого необходимо внести в снег 120-170 кДж тепла на каждый кубический метр снега. При этом достигается общая влажноеь снега более 10%.

<7.12,

см1

см 0,6

0,4

0,2

t. "С

-10

I'nc.3.2

-15

-20

Дисперсный и поверхностный способы растепления часто совмещают с процессом уплотнения снега. Струя горячего газа может подаваться в распыленную массу снега, поднятую с полотна- дороги специальной фрезой. С целью уменьшения потерь тепла в окружающую среду с гремя гея обеспечить полностью или хоти бы частично замкнутую циркуляцию теплоносителя.

Автором разработаны конструкции машин, где поверхностный способ растепления реализуют путем подачи пара в снежную массу посредством термопожен. Каждый термошш в передней и нижней частях имеет острую режущую кромку, а в средней - паропрнемную камеру и отверстия для выхода пара в снежную массу. Создано и испытано в натурных условиях тепловое оборудование енегоуплотняюншх машин, предназначение для увлажнения снежной массы непосредственно при уплотепни. Растенлент- и* уплотнение могут осуществляться либо на

всю ширину дорожного полотна, либо по полосам в соответствии с планируемыми размерами колейных и межколейных полос дороги ко-ленно-усиленного типа. В последнем случае растепление и уплотнение выполняют с дозированием горячих газов по ширине полотна.

Простейшим уплотняющим устройством с термическим увлажнением снега является термоволокуша, растепляющая снег за счет нагрева протаскиваемой металлической рамы. Нагрев осуществляется горячими газами, отходящими от установленной на раме камеры сгорания. Подобные установки, были испытаны при строительстве газопровода Ямбург-Елец в 1986 году. Испытания показали удовлетворительный результат.

Более современные уплотняющие машины осуществляют одновременно рыхление снежной массы, ее подогрев и виброуплотнение. К таким машинам например относится термовибрационная машина СТМ-2, возводящая за один проход снеголедовое покрытие толщиной 0,25-0,30 м при средней плотности снега 0,6-0,7 т/мЗ. Ширина возводимой полосы составляет 2,8 м. В машине реализован дисперсный способ растепления снега. Теплоносителем служат горячие газы.

Существующие типы машин для уплотнения снега делятся на трамбующие и укатывающие. Трамбование ciiera при дозированной нагрузке не ведет к его выпиранию из-под трамбующей плиты и позволяет уплотнять слой снега практически любой толщины. Вследствие цикличности рабочего процесса трамбующие машины имеют низкую производительность.

Укатывающие машины обладают высокой производительностью, но их уплотняющее воздействие сопровождается сдвигом и разрушением снежного слоя, особенно при его большой толщине. С целью объединения достоинств трамбования и укатки снега предложена конструкция уплотняющей машины, в которой полки уплотнители, расположенные на колесе, непрерывно и поочередно опускаются на снежный массив сверху в виде ступенек бесконечной лестницы (рис.3.3). Уплотняющая машина позволяет с большой производительностью утрамбовывать слои снега большой толщины. Важным направлением является использование этих машин для проминки трассы в начальный период строительства дорога.

. Пневмоколесные катки уплотняют снежную массу за несколько проходов по одному и тому же следу. Плотность снежного слоя от прохода к проходу возрастает. В этом случае возникает ряд практических вопросов, на которые необходимо дать ответ. Какой толщины может быть слой снега определенного типа и влажности для того, чтобы уплотняющее устройство могло обеспечить необходимую плотность по

толщине этого слоя. Сколько понадобится обеспечить уплотняющему устройству иагружеипй па данный слон н какое уплотняющее устройство наиболее эффективно в том ими ином случае. С целыо получения ответов па указанные вопросы в ТюмПИ были поведены лабораторные

Рис.3.3. Устройство для ^'плотиепия снега

В лабораторных условиях был изучен характер уплотнения снега штампом в условиях ударных (но типу ударника ДОРШШ) и квазнстатическпх нагрузок (рпс-.З.И). Установлено, что па глубине более 1,3 ¡)шт (плотность <0,(>5 г/см-*) практически не ощущается действие нагрузки, т.е. не происходит уплотнения снега. Этот факт позволил рекомендовать толщину слоя набрасываемого снега в пределах (1,1...1,3)/?, где В - минимальный размер штампа. В случае шинного катка В - ширина протектора шипы. Это было подтверждено экспериментами на стендовой установке под открытым небом тина "Ппеимокагок" (рис..'¡.5) 11а лом стенде было изучено также влияние количества нагруженни на уплотнение слоя снега. Типичный график представлен па рпс.З.б. Установлено, что во всех случаях, когда влажность снега соответствовала рекомендуемым значениям (т.е. температура его была от -1 °С до -1"С), приращение плотности после четвертого прохода составляло менее 4%. Но результатам регрессионного анализа рекомендовано выражение для определения плотности снега

<1п = (цуЬапЬ, (3.1)

где (Г/о - плотное п. -снега до уплотнения (г/см-*), п - порядковый номер прохода катка, а,Ь ■ опытные коэффициенты, определяемые для каждого вида катка.

Схема нагружения

Сечение ядра уплотнения

Распределение напряжений по глубине Номер

.слоя » , ,срас

Нагружение однократное масса груза 75 кг.

0,4 0,5 Рис.3.4

Лабораторная установка "Пмевмокаток" 1200

i-1-

0,6 СГ,г/см2

Рис.3.5

0,6

0,5

0,4 0

д.г/см3

Высота насыпанного снега - 105 мм. Масса катка - 18 кг.

№ прохода

Рис.3.0

Используя данное выражение и устанавливая необходимую плотность [Ц„| снега, можно определить требуемое число проходов катка

! 1 « = -(!>„]-<1о)ь ■ <3.2)

а

С целыо обеспечения эффективного уплотнения снега необходимо, чтобы давление уплотняющего устройства на снег не превышало предела его прочности. Вместе с тем, при неоднократном иагруженин снег уплотняется и его прочность возрастает. Это обусловливает необходимость применения при уплотнении нескольких типоразмеров кагков или каткой с регулируемым давлением на снег. В ТюмИН разработан, а затем изготовлен и нрошед испытания прицепной нневмо1ипнньн"1 каток с регулируемым давлением на снег (рис.3.7). У катка имеются впереди и сзади лылш-уилопштелн, шины н кузов для ирнгрузов. Лыжи через параллелограммнып механизм прикреплены к раме и управляются гнд-роншншдрамн, тю позволяет перераспределять да пленке между шипами и лыжами, регулируя его от одного прохода к другому.

Натурные испытания этого катка на Ямбурге в 1987 году подтвердили правильность теоретических и лабораторных выводов.

4. Разработка мерзлых грунтов землеройными машинами с тсрмомехаипческими рабочими органами.

Экономическое процветание России сегодня во многом определяется развитием Северных территорий, Сибири и Дальнего Востока,'так как именно там сосредоточены основные сырьевые запасы, в том числе так необходимых промышленности нефти, газа li угля. Добыча полезных ископаемых, их транспортировка и переработка предполагает расширение строительства городов, индустриальных объектов, транспортных систем. Однако основная часть указанных территории находится в зоне мерзлых ¡1 неч померзлых грунтов. Изучение грунтов Северной

части Западной Сибири п зоне толщи 1 ...А метра позволили составить каргу распределения грунтов по прочности и изнашивающей способности, что намного облегчает расчеты конструкции, выбор тина и качества машин, предназначенных дли работы п зтой зоне. Наибольшее распространение имеют суглинистые (39%), глинистые (32%), песчаные (22%), сильно обводненные ныленатые грунты. Известно, что при замерзании грунта сопротивление резанию, его прочность и изнашивающая способность возрастают в несколькро раз. Так по данным треста Севертрубопроводстрон (г.Надым) линейная производительность траншейного экскаватора на заторфованных вечномерзлых грунтах составляет 20...30 м. в смену. Зубья зкекаватора ЭТР-253 с твердосплавными наплавками изнашиваются за одну смену. Для обеспечения работы землеройных машин с такими прочными грунтами конструкторы вынуждены применять в их конструкции новые более прочные материалы, увеличивать мощность двигателя, масса машины. Один из способов разработки мерзлых грунтов машинами предусматривает их разупрочнение растеплением.

Известно, что показатели механической прочности и сопротивления резанию грунтов зависят от температуры. Качественно характер этой зависимости был определен Ю.Л.Ветровым. Памп были проведены лабораторные исследования грунтов с цслыо получения количественных значений. Опыты проводились для типичных грунтов Северной части Тюменской области в специальной морозильной камере на сдвиговом приборе ВСВ-25. Па puc.4.1 представлены кр.шыс для суглинистого грунта различной влажности. Графики иллюстрируют скачкообразное возрастание прочности грунта при переходе в зону отрицательных температур и дальнейший рост прочности но мере понижения температуры. Проведенные исследования позволили установить, что растепление мерзлого грунта целесообразно производить до температуры начала интенсивных фазовых превращений. Это требует гораздо меньше тепловой энергии, не приводит к обмерзанию рабочих органов и п достаточной степени разунрочняет грунт. По данным З.Л.1 [срсссовой н П.Л.Цытови-ча зоны значительных фазовых превращений составляют для песка -0...0,2°С, для пылеватого суглинка - 0...-2°С для покровной насыщенной глины - 0...-5°С. При растеплении например супеси от -11°С до указанных значений прочность понижаете;; в 2,5...4 раза, а при более низких температурах грунтов - почти на порядок.

При термическом разупрочнении возникают специфические проблемы, связанные с низкой скоростью растепления грунта, выбором аффективных способов внесения тепла в грунт, конструктивным исполнением рабочего органа. В существующей технической лшературе данные

о теплопроводности грунтов приподячся применительно к строительному делу, где ьремя теплового воздействия определяется сутками, а то и годами. В связи с тем, что контакт теплового генератора с мерзлым грунтом в конструкшш землеройной машины определяется секундами и минутами автором проведены лабораторные исследования растепления слоев грунта, обычно снимаемых резцом экскаватора непрерывного действия. В результате лабораторных исследований нами была определена во времени зависимость скорости растепления грунта (рис.4.2). Характер кривой показывает, что в первые секунды теплового воздействия на грунт величина скорости изменения температуры в глубине его резко возрастает, достигая своей максимальной величины, а затем спадает по экспоненциальному закону, приближаясь к стационарной величине. Наличие экстремума позволяет оптимизировать время воздействия теплового потока и его величину.

Зависимости сдвигающего пап- Скорость растепления

ряжения от температуры мерзлого грунта

Рис. 4.1 Рис. 4.2

Несмотря на достаточно хорошую изученность теплофизнческих свойств мерзлых трутов, методов тепловой их обработки и конструкций рабочих органов Землеройных машин, в практике отсутствуют серийные землеройные машины, реализующие термомеханнческнн способ разработки мерзлых грунтов. Это можно объяснить отсутствием данных в технической и научной литературе о термическом разупрочнении мерзлых грунтов в очень короткие интервалы времени 0,2...10 секунд, от-сутсншем полной картины распространения тепла и грунте при мощном

тепловом воздействии, нснзученностыо вопросов об эффективных способах внесения ■сила в грунт, отсутствием данных об износе рабочих органов и слабой конструкторской отработкой рабочих органов.

С целыо изучения указанных проблем была изготовлена лабораторная установка (Рис.4.3) которая состоит из рамы 15, роторного колеса с приводом 7, контейнера для фиксации и подачи на рабочий орган образца мерзлого грунта 5, привода подачи 1, теплогенератора с устройством для подвода тепла к забою 8.

Лабораторная установка термомсханнчсского резания мерзлого грунта

Ротор 7 выполнен из двух колец, соединенных по периметру винтами через распорки. Режущие элементы 12 устанавливаются также по периметру в специальные отверстия. Имеется возможность дискретно регулировать число режущих элементов. Для обеспечения вращения ротора каждое кольцо имеет внутренний зубчатый венец, находящийся в зацепление с ведущей шестерней 11. Ротор фиксируется на трех опорных роликах 9, обеспечивающих передачу вертикальных и горизонтальных усилии на раму 15 с одновременным вращением ротора. Привод ротора состоит из двигателя 10, элластичной муфты 14 и сменной зубчатой нары 13. Привод подачи контейнера включает двигатель 1, сменную зубчатую пару 2, передачу ходовой внпт-гайка 3. Фиксация контейнера от перемещений в стороны осуществляется опорами 6. Для подачи теплоносителя в зону забоя служит сопло 8, имеющее два раструба 16 для соединения с теплогенератором. Контейнер 4 перемещается по направляющим элементам 6 и представляет собой емкость прямоу-

голыши формы с двойными стсшами и дном с теплоизоляционными прокладками.

С целыо обеспечения варьирования в широких пределах параметрами резания на установке смонтирован электрический привод постоянного тока.

Измерительная схема установки, предусматривает измерение напряжения на двигателе рабочего органа н тока, протекающего через пего, частоты вращения ротора, а глюке напряжение г/а дпнгателс подачи, ток, протекающий через пего.

Опыты по пзучеппю влияния внесения тепла (горячие газы, 'Г = 440...С85°С) на увеличение производительности резания на первом этапе проводились на образцах из льда (температура образца от -5 до -7"С). Резание проводилось при постоянной частоте вращения ротора, обеспечивающей непрерывный вынос образовавшейся воды и разрушенного льда (/¡p=(i() об/мни), и постоянной величине тока, потребляемого приводом ротора. Нлпянне теплового потока па скорость нарезание щели при термомохаинческого способе значительно и приводит к возрастанию линейной скорости н 8 раз в сравнении с тепловым способом и в 2,3 раза в сравнении с механическим.

Ныли также определены энергетические затраты на разработку мерзлого грунта (прочность C=t3ü ударон ударника ДОР11НИ) механическим и термомеханнчсскнм способом.

Из опытов следует, что удельная мощность, затрачиваемая на разработку щелен термомеханпчеекпм способом, в среднем н 9 раз меньше удельной мощности при механическом способе и соизмерима с затратами удельной мощности при разработке механическим способом талого грунта с числом ударон ударннка ДОР1 Ulli С= 1 г-З (грунты I категории но шкале Зеленина Л.П.).

Характер термомеханпческон разработки мерзлого грунта предусматривает нагрей грунта, его механическое разрушение н удаление из забоя. Практика показывает, что при оттаннаппп мерзлых грунтов и последующем их удалении производительность разработки возрастает с ростом числа съемои опаявшего грунта. Связано это с тем, что интенсивность передачи тепла у мерзлых грунтов выше и ври нагреве снижается. С целыо изучения данного вопроса па лабораторном стенде были приведены опыты но изучению росгц толщины разработок разун-рочиениого мерзлого грунта от частоты съемов разупрочненных слоев грунта. Анализ результатов опытов показывает, что суммарная толщина съема ipyinu и зависимости от времени контакта теплоносителя со слоем грунта увеличивается с уменьшением времени контакта (рис.4.4). Это

обусловлено высокой теплопроводностью верхнего контактного слон грунта и быстрым его съемом, что не позволяет этому слою использовать тепло для дальнейшего увеличения своей потенциальной энергии и изменения агрегатного состояния.

Суммарная глубина разработки в зависимости ог частоты съема грунта.

(Разогрев продуктами сгорания бензина)

20---1---1---1--*

0,1 0,2 0,3 «.с

- Рис.4.4

При любом способе теплового воздействия на мерзлый грунт теплопередача резко затухает по мере увеличения глубины в связи с изменением температуропроводности для грунта при его нагреве. Поэтому наиболее целесообразным является послойное разупрочнение грунта с периодическим снятием разуирочпенпого слоя. Это позволяет резко (по сравнению с чисто термическим способом) увеличить производительность разработки. Исследования показали, что разупрочнение мерзлого грунт,- из энергетических соображений нецелесообразно производить с полным оттаиванием грунта, т.е. фазовым переходом льда в воду. Это может значительно усложнить рабочий процесс из-за намерзания талого грунта на рабочих органах.

Была выполнена серия опытов по определению влияния формы режущего инструмента на эффективность термомеханического резания мерзлого грунта. Результаты в виде кривых зависимости удельной мощности от линейной скорости нарезания щели представлены на рис.4.5.

Наименее энергоемким рабочим инструментом является инструмент с криволинейной поверхностью, который создавал щель с наибольшей площадью поверхности мерзлого грунта, контактирующего с горячими газами.

Известно, что на процесс растепления грунта оказывает самое решающее влияние температура теплогенератора, способ передачи тепла грунту к в грунте и его теплопроводность. Таким образом, одним из важных компонентов термомеханического рабочего органа является тен-

логенератор. В настоящее время для растепления грунта применяется открытый огневой нагрев сжиганием жидких теплив и газов, нагрев паром и объемный нагрев В1£ и СВЧ-лучами.

Nyd ' Вт/см1

1,1

0,9 0,7 0,5 0,3 0,1

VcM/ceK-10

-1—I-1-г-

0 1 2 3 4 5 б 7 8 9 10 11 12 13 14 15

1. о - о - инструментом элементарной формы

2. - инструментом криволинейной формы

3. «- инструментом клиновидной формы

4. о-о-шарошечный инструмент

I'HCM.5

С целью оценки применения различного пила тепла для разупрочнения мерзлого грунта при термомеханнческой его разработке проводились опыты с различными теплогенераторами. Результаты п виде кривых зависимости удельной мощности на механическое разрушение грунта представлены на рис.А.6.

Анализ полученных г рафиков позволяет сделать вывод однозначно о том, что растепление паром (кривая -1) не дает должного эффекта, в связи с большой тепловой инерцией. Нагрев же с помощью газа оказался хотя и немногим, но эффективнее нагрева продуктами сгорания бензина. Наиболее эффективным из всех способов теплового воздействия является способ воздействия электромагнитными нолиами СВЧ диапазона (объемное тепловое воздействие). Висок КПД преобразования механической энергии в электрическую, электрической и электромагнитную и электромагнитной в тепловую.

Пыли проведены также экспериментальные исследования влияния термомеханнческого способа разработки мерзлых грун тов, на износ рабочих инструментов. Про [¡еденные исследования показали уменьшение в

среднем на порядок износа режущих элементов рабочего органа.

Иуд

Вт/см3' 1,3

1.1

0,9 0,7 0.5 0,3

0,1

5 - Без разупрочнения

Л - Пар водяной

3 - Продукты сгорания пропан-бутана

2 - Продукты

сгорания бензина

1 - СВЧ энергия

Усм/сек-Ю

-т-г—т—i—i-(-г-

0 1 2 3 4 5 6 7

9 10 11 12 13 14 15 16 Рис.4.6

Рис.4.7. Роторный электромеханический рабочий орган

С целыо реализации термомеханического способа разработки мерзлых грунтов экскаваторами непрерывного действия, автором создано несколько конструкторских решений на уровне авторских свидетельств, в том числе разработан и способ электротермомеханического разрушения твердых сред. В частности, на рис.4.7 представлен электрогермоме-ханический рабочий орган. Он включает два кольца-обечашеи 1 между которыми на перекладинах 2 укреплены режущие элементы 3. Кольца 1 приводятся во вращение зубчатыми передачами 4, закрепленными на

i—г

раме 5. Излучатель энергии СВ11 диапазона 6 закреплен неподвижно и параллельно относительно груди забоя 7. Энергия в излучатель подается от генераторов 8 коаксиальными кабелями 9. Исследования, проведенные автором показали, что нет необходимости разупрочнять всю грудь забоя. Достаточно разупрочнить снимаемый слон грунта поперечными полосами, создавая на пути резпа призмы разупрочненного и неразупрочненного грунта. Такая схема создает условия для съема прочных мерзлых призм. Установлено, что шаг разунрочнешшх н мерзлых призм не более двойной ширины резца.

Заключение

Представленная на защиту а форме научного доклада диссертация отражает результаты многолетней работы ее автора в области повышения приспособленности строительной техники к суровым условиям эксплуатации. Север России н Сибирь являются важнейшими ресурсообеснечивающимп территориями, охватывают большую площадь, пронизанную огромной сетыо построенных и строящихся газо- и нефтепроводов, дорог, липни электропередач, городов, на строительстве которых используется огромный парк строительных и прочих мобильных машин, нуждающихся, как правило в адаптации к особенностям этих территории.

Повышение эффективности строительных машин путем их приспособления к суровым условиям является сложной многофак-торнон проблемой, требующей комплексного подхода. Своими научными исследованиями и практическими разработками автор внес определенный вклад в решение этой проблемы, обобщил его результаты и представил п докладе с учетом хронологии и методологического расчленения материала па отдельные самостоятельные разделы. 13 работе:

1. Впервые осуществлен системный подход к решению проблемы повышении приспособленности строительных машин к условиям рассматриваемых территорий.

2. Обобщены н сжаты до форм, удобных для практического использования, сведения о технологических, природно-клнматичес-кпх и грунтовых условиях работы и нагруження строительных мании!. Предложен пакет прикладных программ "Климат". С его помощью описываются параметры и характеристики распределения темт рптуры воздуха, скорости ветра, влажности воздуха, температур!.! па поверхности грунта и на разных глубинах, толщины снежною покрова и т.д. Данные могут быть получены в среднем но региону и применительно R отдельным местностям.

3. Обобщены сведения о физико-механических характеристиках мерзлых и вечномерзлых грунтов. Изучены связи между ними и нагруженностыо землеройных машин. Применительно к задачам конструирования и эксплуатации систем утилизации тепла рекомендуется принимать п качестве расчетных уровнен нагружеиностн землеройных машин величины 0,65 (по мощности) и 0,6 (по моменту).

4. Определено, что оснащение строительных машин, эксплуатируемых на рассматриваемых территориях, системами утилизации тепла (СУТ) является актуальной задачей. Ее решение повышает эффективность строительных машин: увеличивается выработка, снижается расход топлива, повышается ресурс и коэффициент полезного действия привода.

4.1. Показано, что перспективное направление обеспечения предпусковой тепловой подготовки строительных машин оснащением СУТ тепловыми аккумуляторами (ТА) на основе теплоакку-мулирующих материалов (ТАМов) с большой скрытой теплотой фазового перехода. Создан, подробно исследован и доведен до макетного образца вариант конструкции ТА, когда в качестве ТАМа используется полиэтилен высокой плотности ПЭВП. Этот ТАМ рекомендуется к использованию в ТА строительных машин.

4.2. Обобщен опыт обеспечения предпусковой тепловой подготовки приводов мобильных машин, эксплуатируемых при низких температурах и на этой основе представлена, теоретически и экспериментально обоснована общая концепция построения и функционирования систем утилизации тепла (СУТ). Обоснована техническая эффективность и экономическая целесообразность оснащения СУТ приводов строительных машин, эксплуатируемых на рассматриваемых территориях. Установлено, что состав и структура СУТ в приводе строительной машины сложным образом связаны с ее конструкцией, принципом действия и назначением, режимом на-гружения и условиями эксплуатации. Рассмотрены различные схе,-мы функционирования СУТ.

5. Исследованы условия и выявлены .закономерности теплопе-реноса в элементах СУТ при предпусковом прогреве дизеля и гидробака: от газа к ТАМу, от ТАМа к жидкому теплоносителю - антифризу и окружающему воздуху и т.д. Разработана и прошла апробацию методика автоматизированного расчета СУТ на основе использования пакета прикладных программ "Проект".

5.1. Разработан и испытан в камере холода макет СУТ, имитирующий ее работу при прогреве дизеля Д-160. Испытания показа-

ли эффективность системы. В результате па первом этапе от ТА к дизелю переда.тся до '/5...80% тепловой энергии и только 20...25% переносится на второй фазе. При этом на первой фазе температура антифриза в области головок блока цилиндров дизеля достигает 60°С (333 К). Температура масла в картере дизеля в области маслощупа становится положительной, а в области маслонрн-емннка - +20...30°С (293...303 К). Вторая фаза предпускового прогрева обязательна, так как имеет важное практическое значение. В этот период идет выравнивание температур в двигателе и масла в картере.

5.2. В результате опытов установлено, что общие затраты энергии 3,1 на прогрев дизеля Д-160 зависят от перепада температуры Л'^'я~'Га(0) -Та(.\6)- Здесь Гд(о) л Ти(\й) - температура антифриза в области головок блока цилиндров соответственно в начале и конце прогрева дизеля. В расчетных условиях (Та(о) = 293 К) -Э„ = 24-Ю3 кД:к. Па основе регрессионного анализа результатов опытов в камере холода установлено, что температура антифриза на выходе из дизеля и на его входе связаны между собой. Коэффициент регрессии определен' с высокой надежностью (0,95). Па этой основе построена математическая модель процесса теплопере-носа от антифриза к дизелю.

5.3. Установлена связь между теплопронзводительностыо источника энергии и массой дизеля, находящегося в состоянии лредпускового прогрева:

Э„=Цгц0,671 кДж 11Й„=12Л!°'67, кВт, где ¿1=5,09 и ¿2=0,368

Показано, что результаты, полученные для дизеля Д-160, могут быть распространены на дизели других строительных машин. Для этого процессы тенлопереноса в прогреваемых дизелях описывались и теоретически изучались на двухслойных шаровых моделях. Ядром семейства таких моделей является модель дизеля Д-160. Приняв для дизеля Д-160 /?о=0,5 м, радиус Лу / о дизеля определится из условия:

Яг* о

Остальные параметры шаровых моделей для всего семейства одинаковы: /¿1=0,021 м; «=4,07x10 5 м2/с; а\ =2,07x10-8 М2/С; (Х=8,78 Нг/м2к.

6. На обобщенной математической модели исследонаиа СУТ, функционирующая н расчетной ситуации (7"с=223 К) иа этапе предпускового прогрева дизеля Д 160 ("разрядка" ТА). Численные эксперименты с моделью этой СУТ показали, что для обеспечения рационального режима следует принимать теплопередачу Лт трубчатого жидкостного радиатора ТА в диапазоне 250>ЛШ>!50, Вт/К. Этим достигается удовлетворительная интенсивность прогрева дизеля и гсключается опасность перегрева антифриза па входе в дизель (7Я1 < 383 К ). Разработаны и прошли апробацию математические модели теплопереноса при последовательном и одновременном -прогреве дизеля и гидробака. Они позволили определить взаимосвязанные параметры Ат и Аа в виде функций времени прогрева Аналогичным образом исследуются СУТ других строительных машин. При этом масса антифриза в емкости, имитирующей модели дизеля определяется из условия ;?1агу=104,4Ш^ , где

1850, >П(1 - масса дизеля, кг.

Предложена методика автоматизированного расчета параметров Ат и Д(5, обеспеченная соответствующей программной системой ("Численный эксперимент").

Испытания в натуральных условиях опытной СУТ с макетными образцами ТА и обогреваемого гидробак,1 показали ее принципиальную работоспособность. Прогрев ТАМа в тепловом аккумуляторе проходил за 4 часа, что мною меньше чистого сменного времени. Тепло от ТАМа переносилось потребителю с удовлетворительной интенсивностью. В опытах требуемое для прогрева дизеля количество тепловой энергии (24000 кДж) было перенесено в пределах получаса.

7. Основу любой СУТ составляет тепловой аккумулятор, а в нем - теплоаккумулирующий материал (ТАМ). Практическая реализация результатов известных научных исследований 'ГАМов осложняется многими факторами, в частности конструктивными особенностями ТА; экономическими факторами, безопасностью и т.п.

Для низкотемпературных крнсталлогидратных форм веществ, как это известно и экспериментально пцказано нами, характерным является переохлаждение при кристаллизации жидких фаз вплоть до минусовых температур. Поэтому одной из основных исследовательских задач является создание условий, способствующих кристаллизации расплавов прл необходимой температуре с полной отдачей запасенного тепла. Причем температура эта должна быть ста-

бнльнон при большом количестве термических циклоп. Установлено, что не следует создавать такие рецептуры, у которых темпера туры плавления и кристаллизации практически совпадают, т.к. в этом случае за счет интенсивного тепловыделения (при низкой теплопроводности .олей и их расплавов) возможен локальный перегрев и протекаши обратимых процессов. Такое явление проявляется у декагидрага сульфата натрия, когда при кристаллизации выпадают кристаллы безводной соли. Поэтому, до определенной степени, переохлаждение расплавов шрает положительную рель.

Обобщены имеющиеся в литературе физико-химические сведения по низкотемпературным ТАМ (от 20°С до 50°С и от 50°С д. 2 00°С).

7.1. Для полиэтилена высокой плотности марки 273 определены температурные зависимости, теплоемкости до и после плавления, рассчитан!)! энтальпии плавления и кристаллизации, показано, что запасенная энергия (600 Дж/г) при нагревании Г1ЭВП и интервале от 300 до 473 К полностью высвобождается при его охлаждении независимо от количества термоциклов. Этот материал является наиболее перспективным для ТА с областью рабочих температур до 200°С.

7.2. В качестве низкотемпературных ТАМов изучены следующие материалы и композиции:

N32504x101120; Ыа2ИРО^х Ш^О; ЫаЫОз(0,3)+СНзСОШГ2(0,7); Ва(ОП)2х8Н20 + 2ЫаЫОз.

Определены температуры и теплоты фазовых и химических превращении, найдены температурные зависимости теплоемкости указанных материалов в конденсированной и жидкой фазах в интервале от 223 до 403 К. Исследовано влияние гетерогенных угле-родсодержащих зародышеобразопателей кристаллизации расплавов. Установлено, что наибольший положительный эффект дает применение в композициях активированною угля и термически расширенного графита..

Установлено, что наиболе» эффективным низкотемпературным ТАМ является двенадцатниодпый кристаллогидрат двузамещенною фосфата натрия. Введение в исто от 0,1 до 2% (весовых) графита ГЛ-ПСА или Слкг способствует при охлаждении полной кристаллизации расплава, протекающей в области 298 К с выделением того же количества тепла, что было затрачено на его плавление (233 Дж/г). Показано/что при большом количестве термических циклов данная композиция сохраняет свои энергоемкоетиые Характеристики и постоят:!по исходного состава ТАМ.

8. Разработана и предложена к практической реализации методика обоснования технико-экономической эффективности использования СУТ в приводах строительных мамин.

9. Установлено, что строительство временных снеголедовых дорог в тундре позволят: снизить стоимость строительства за счет применения в качестве строительного матерь (ла снега, обеспечить сохранение почвенного покрова и растительности тундры, снизить затраты на эксплуатации, обеспечив пезапоспмость автодороги её высотой и формой.

10. Экспериментально определены технологические параметры растепления и уплотнения снега для конкретных типов машич (толщина набрасывания слоя спета, количество проходов катка, величина давления катка на снег и т.п.), что легло в основу программы автоматизированного расчета "КОЛО".

11. Разработаны и испытаны в л: бораторпых и натурных условиях машины для растепления и уплотнения снега при строительстве снеголедовых дорог.,

12. На основе полученных результатов и рекомендаций построены и испытаны несколько участков дороги (в районе г.Надым, Ныдинского Водозабора, г.Воркута) и рекомендованы приемочными комиссиями к широкому внедрению. Изготовлена опытная партия сиегоушютняюшнх катков.

13. Изучены распределения грунтов но территории Тюменской области, определены их теплофизические характеристики в условиях кратковременного воздействия мощных т иловых потоков.

14. Установлено, что скорость растепления грунтов в первые 10 секунд мощного теплового воздействия резко возрастает, достигая максимума, а затем плавно убывает но экспоненциальному закону, приближаясь к стационарной величине. Наличие экстремума позволяет установить оптимальное время воздействия теплового потока с грунтом, позволяющее передавать тепло в слой грунта с максимальной скоростью.

15. В результате лабораторных и натурных испытаний определено, что скорость разработки мерзлого грунта определяется не только его теплофизическими характеристиками, но также частотой съема разупрочненного слоя. Наиболее, целесообразным способом разработки мерзлых грунтов с помощью термомехатшческого рабочего органа является способ кратковременного растепления слоя грунта и его удаление.

С позиции снижения энергоемкости разработки - растепление мерзлого грунта необходимо осуществлять до зоны температур

начала фазового переход льда в воду (пески - 0,2°С, суглинки -2°Q., iлипы - 5°С).

1G. Повышение температуры грунта до значений начала фазового перехода лед-вода в несколько раз (2,4...3,3) снижает его прочностные характеристики и почти на порядок снижает износ ре-жушего инструмента. Выявлено, что применительно к ЗМ непрерывного действия наиболее аффективным способом внесения тепли в мерзлый грунт является воздействие на него электромагнитных волн СВЧ диапазона.

Основное содержание опубликовано в следующих работах автора:

1. Карнаухов Н.Н., Тархов А.И., Родснков A.M. Пульсирующие составляющие нагрузки на рабочем органе траншейного экскаватора. // сб. "Повышение эффективности использования машин в строительстве. -Л.: ЛИСИ, 1980.

2. А-С. № 796332. Гидравлический привод управления передвплсе-ннем землеройной машины непрерывного действия. Опубл.в 15.И.№2, 1981. Карнаухов II.П., Тархов А.И., Крюков Е.А.. Карев II.В. и др.

3. Карнаухов И.II., Егоров IO.IL, Карелии В.Ф., Козлов Ю.С. a др. Системы автоматизированного регулирования режимов нагружения двигателей мелиоративных машин. // сб. "Обзорная информация. - М.: ЩШИТЭстроймаш. Серия 5-6. Машины и оборудование для мелиоративных систем, лесозаготовок, лесосплава и добычи торфа". Выи. 2,

1983.

А. Карнаухов ПЛ., Тархов А.И., Крюков Е.А., Харитонов И.А. Исследование гидропривода механизма передвижения траншейного экскаватора. - Строительные и дорожные машины, 4, 1S84. - с.18-19

5. Карнаухов II.И. Разработка движителей с щадящим режимом воздействия на ночиу. // тез.докл.Всероссийской науч.-практ. коиф. "Охрана геологической среды в районах Тюменской Субарктнкн". -Урешоп: 1984.

С Карнаухов И.П. Влияние буровых работ на природную среду Болынеземельнон тундры. // тез.докл. Всероссийской 11ПК "Охрана геологической среды н районах Тюменской Субарктнкн". - Уренгой:

1984.

7. Карнаухов II.П., Дорошенко И.Г., Ваитик В.К. Строительство зимних дорог в тундре. // тез.докл. Всесоюзной коиф. "Нефть и газ Западной Сибири, проблемы добычи и транспортировки". - Тюмень,:

1985.

8. Карнаухов H.H., Тархов Л.П., Соболев Л.Л., Фаннзпльбер ü.M., Харитонов H.A. Динамика системы передвижения траншейного экскаватора. //Строительные и Аорожныс манишы", 4, 1985. - о. 10-12

Í). Карнаухов H.H. Об интенсификации бурения вечно-мерзлых грунтов. // тез.докл.науч.-техн.конф. молодых ученых и сисциа-лн-стов газовой промышленности Тюменской облас, :т. Тюмень: 1985.

10. Карнаухов H.H., Тархон А.И. О взаимодействии гусеничного движителя траншейного экскаватора с грунтом. // Депонированная рукопись. №276. - К.: ЦШШТЭстроймаш, 1986.- 17 с.

11. Карнаухов H.H., Жирова Л.П., Кицнс С.И. Перспективы применения СВЧ энергии при разработке мерзлых грунтов в райош.х Крайнего Севера. // тез.докл. V-oíi научно-технической конференции по применению СВЧ энергии п энергосберегающих технологических процессах. Caparon.: 1986.

12. Карнаухов H.H., Харац П.А. Состояние нормирования и расхода топлива при работе строительных машин на Севере. // мат. НТК "Повышение топливной .экономичности автомобилей и тракторов", - Челябинск.: 1987

13. А-С. № 1307010. Устройство для изготовление снежных блоков дорожного покрытия. Опубл. в Б.И.N»16, 1987. Карнаухов H.H., Иванов A.A., Шабанов П.П. и др.

14. Карнаухов H.H., Мерданов Ш.М. Разработка мерзлых грунтов термомехавичеекпм раиочим органом. // тез.докл.областной НТК "Нефть и газ Западной Сибири". Тюмень.: 1987.

15. Карнаухов iI.II., Харац Е.А., Ходас С.М. Анализ нормирования н расхода топлива при работе строительных машин в условиях Западной Сибири. // тез.докл. областной НТК "Нефть и газЗападнои Сибири". Тюмень.: 1987.

16. Карнаухов H.H., Мерданов LU.M., Иванов А.А, Харац Tí.Л. Возведение снтолсдовых дорог при строительство нефтегазопроводов в тундре. // межвуз.сб.тр. "Проблемы освоения нефтегазовых ресурсов Западной Сибири. Тезисы конференции.

17. Карнаухов H.H., Мерданов Ш.М., Иванов А.А, Зуев A.A. Определение тенденции развития машин для увлажнения и уплотнения снега методом анализа динамики патентования. // деи. сборник "Совершенствование эксплуатации строительных .машин и автомобильной техники в условиях Западной Сибири". Тюмень.: Деи. в ЦБНТИ Мшгапто-транса, Мв596-ЛТ88, 1987.

18. А-С. № 1350234. Устройство для уплотнения снега па дорогах. Опубл. в Б.И.N>41, 1987. Карнаухов H.H., Дорошенко II.Г., Иванов A.A. и др.

19. A-C. N« 1596853. Способ электротермомехапического разрушения твердых сред. 1987. Kapiiayxonll.il., Белоусов ПЛ., Кречкпа Г.С., Кнцнс С.И.

. 20. А-С. Хгу 1420114. Роторный рабочий орган. Опубл. в П.И.N¡>32, 1988. Карнаухов 11.П., Жарова Л.П., Кречппа Г.С. и др.

2!. Карнаухов H.H., Мерданов Ш.М., Вангш; П.В. Перспективы создания термомехапичее.ких щелерезов для разработки мерзлых грунтов. // материалах НТК "Повышение эффективности нроекшровашм, испытании, |уатацнп автомобилей и строителыю-дорожны : машин". - Горький.: 1988.

22. Карнаухов H.H., Шабанов П.П., Кершшкнй B.C. и др. Строительство снеголедоных до1,(,г при прокладке трубопроводов в Заполярье. // Строительство трубопроводов, 10, 1988. - с.35-37.

23. Карнаухов H.H., Кицпс С.П., Жнроиа Л.II., Кречпна Г.С, Прокладка ледовых траншей в условиях вечной мерзлоты. // тез. докл. Ш Всесиозн.конф. но механике и физике льда. - Москва.: 1988.

24. Карнаухов ПЛ., Мерданов 111.М. Строительство вдольтрассо-втлх и подъездных дорог из снегольда. // сб. "Строительство, магистральных трубопроводов", №14. - М.: 1988.

25. А-С. № 1495409. Устройство длт увлажнения снега в снегоочистителе. Опубл. в П.И.№27, 1У89. Карнаухов П.II., Иванов А.А, Ваптшс В.К., Шевелев С.М. и др.

2G. А-С. № 1-152879. Термовибрацнсшнан машина для уплотнения снега. Опубл. в Б.И.№3, 1989. Карнаухов H.H., Иванов A.A., Мерданов 1II.M. и др.

27. А-С. М' 1497328. Тепловое оборудование снегоуплотняющей машины. Опубл. в П.И.№28, 1989, Карнаухов H.H., Волков В.М., Малыгин В.Е. и др.

28. Карнаухов II.II., Линков А!С. Подход к решению проблемы повышения надежности геотехнологий н эффективности природоохранной деятельности г/а осноче ИЭС. // сб. науч.тр. "Проблемы освоении нефтегазовых ресурсов Западной Сибири". - Тюмень: ТГУ, 1989.

29. Карнаухов H.H., Кпцнс С.П., Жнрова Л.Н., Кречппа Г.С. Применение СВЧ-экергии при сооружении снсголедовых дорог, //сб. "Использование СВЧ-энергнн в сельскохозяйственном производстве". -Зеленоград: 1989. - С.(¡2-68.

30. Карнаухов 11.11., Мерданов Ш.М. Механизация строительства дорог из уплотненного снега. - Тюмень: ТншШГ, СоюзПИО, 1989.

31. Карнаухов H.H., Тархон А.11., Карелин В.Ф. Технология и машины для разработки мерзлых грунтов и линейном строите, ьстве, /'/Учебное пособие. - Тюмшн>:_ ТГУ, 1989

32. Карнаухов H.H., Закнрзаков Г.Г. Влияние внешних условий на эксплуатационную надежность машин. // тез.докл.региональной НТК "Эксплуатация машин в суровых устовиях". - Тюмень, 1989.

33. Карнаухов ПЛ., Решетников Л.Л. О возможности управления состоянием строительных машин. // тез.докл.региональной НТК "Эксплуатация машин в суровых условиях". - Тк.мень, 1989.

34. Карнаухов H.H., Мерданов Ш.М. Каток для уплотнения снега при строительстве спеголедовых дорог. // тез.докл.региональной НТК "Эксплуатация машин в суровых условиях". - Тюмень, 1989.

35. Карнаухов H.H., Мерданов Ш.М., Шмелев Л.II. Технология механизированного возведения спеголедовых дорог в тундре. // тез. докл.региональной НТК "Совершенствование зимних дорог и ледяных переправ на Севере Сибири". - Тюмень, 1989.

36. Карнаухов H.H., Мерданов Ш.М. Разработка мерзлых грунтов при сооружении газонефтепроводов. // мат. 2-й Всесоюзной научной конференции "Нефть и газ Западной Сибири". - Тюмень: ТюмИИ, 1989.

37. Карнаухов H.H., Мерданов ELM. Рациональные режимы уплотнения снега. // мат. 2-й Всесоюзной научной конференции "Нефть и газ Западной Сибири". - Тюмень: ТюмИИ, 1989.

38. А-С. К? 1613544. Термомеханический рабочий орган. Опубл. в Б.И.№46, 1990. Карнаухов H.H., Буженкь В.Е., Серебренников A.A.

39. Карнаухов H.H., Харац Е.А. К совершенствованию норм расхода топлива для строительных машин. // Деп. рукопись 16-сд90 н ЦНИИТЭстроимаш. - М.: 1990.

40. А-С. № 1550044. Бульдозер с секционным отвалом. Опубл. н Б.И.№10, 1990. Карнаухов H.H., Харац Е.А., Первушин А.Н.

41. А-С. № 1731907. Роторный рабочий орган. Опубл. в Б.И. М?42, 1990. Карнаухов H.H., Кицнс С.А., Белоусов II.Л. н др.

42. Карнаухов H.H., Данилов О.Ф., Бочарпиков В.Ф., Фастовцев Г.Ф. и др. Специальная автомобильная и тракторная техника в нефтяной промышленности. // сб. ВНИИОЭНГ "Специальная автомобильная и тракторная техника в нефтяной промьптешшети". - М.: ВНИИОЭНГ, 1990. В 2-х частях: 182 и 163 с.

'43. А-С. № 1622497. Прицепной агрегат для уплотнения снега. Опубл в Б.И.№3, 1991. Карнаухов H.H., Иванов А.А, Вантик D.H. и др.

44. Карнаухов H.H., Самойлова М.И, Дефектные процессы в гидросистеме строительно-дорожных машин в условиях низких температур. //• межвуз.сб. "Проблемы эксплуатации машин в суровых условиях Сибири". - Тюмень: ТюмИИ. - С.69-71.

45. Карнаухов H.H., Самойлова М.И. О применении теплоакку-муляторов в конструкции строительных гидрофицнроваиных машин в

суровых климатических, условиях. // сб. "Проблемы эксплуатации машин и суровых условиях Сибири". - Тюмень: ТюмИИ. - С.72-75.

4й. Карнаухов 11.11., Самойлова М.П. О применении теплоакку-муляторов в конструкции гидрофнцированных машин. // сб. "Проблемы освоения нефтегазовых ресурсов Западной Сибири". - Тюмень: ТюмИИ, 1991. . „

47. А-С. № 1742110. Устройство для образования лунок в грунте. Опубл. н Б. 11.№23,1992. Карнаухов 11.11., Мерданов III.М., Иванов А.А., Юринов П.И. .

48. А-С. ЛГ? 1723232. Устройство для изготовления строительного материала для зимних автодорог. Опубл. в 15.II.Лй 12, 1992. Карнаухов П.П., Мердаион III.М., Иванов А.А., Дорошенко И.Г., Бантик В.II.

49. Карнаухов 11.11. Математическая модель теплового аккумулятора мобильной строительной машины. // сб. "Повышение эффективности строительных и дорожных машин". Материалы республиканской конференции. - Воронеж, 1992.

50. Карнаухов И. П. Рационализация использования эиерге-' тнческого потенциала строительной машины. // тез.докл. республиканской НТК "Актуальные проблемы механизации дорожного строительства", СПб.: СПКГТУ, 1992. \

51. Карнаухов П.П., Вашуркпн И.О. Оптимизация теплового режима гидропривода при низких темне-ратурах. // сб. "Повышение эффективности строительных и дорожных машин". - Ярославль: ЯПИ, 1993. - е.29-31.

52. А-С. № 1810435. Устройство для уплотнения дорожных насыпей. Опубл. в Б.П.№15, 1993. Карнаухов П.11.,-Мерданов 111.М., Иванов Д.А., Осипов П.II., Зольников СЛ.

53. Карнзухон И.И. Адаптация мобильных строительных машин к условиям газо- и нефтедобывающих территории Западной Сибири. // тез.докл.межгосударственной П'ГК "Нефть и газ Западной Сибири. Проблемы добычи и транспортировки". - Тюмень, 1993. в

54. Карнаухов 11.II., Степанов О.А., Моисеев Б.П., Малюшии Н.А. Инженерные коммупиктшп а нефтегазодобывающих районах Западной Сибири. // Красноярское отделение Строннздата, 1993. - 160 с.

55. Карнаухов Н.И., Гусев Е.А., Далидович С.В., Сптанчик А.Г. Термоаналигичсские псслендоваиия полиэтилена. //тез.докл. 11-й конференции по термическому анализу. -Самара, 1993.

5(>. Карнаухов li.II. Повышение приспособленности мобильных строительных машин к суровым условиям эксплуатации. // Учебное пособие. - Тюмень: ТюмИИ, 1993. - с.223.

57. Карнаухов II.Н:, Тархов А.А. Анализ и синтез граф-моделей систем утилизации тепла строительных машин. // тез.докл Всероссийской конференции по машинам для земляных работ. - Воронеж, 1994 I.

58. Карнаухов II.)I. Приспособление строительных машин к уело вням Российского Севера и Сибири. - М.: Недра, 1994. - с. 1>52.

Подписано к печати 20.10.94. Объем 2,0 п.л.

Тираж 100 якз. Закал 348._

Ротапринт ТюмГНГУ

625000, г.Тюмень, ул.Володарского, 38