автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.04, диссертация на тему:Разработка гидропневматического реверсивного ударного устройства для пробойника

АКАДЕМИЯ НАУК СССР СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ ИНСТИТУТ ГОРНОГО ДЕЛА

На правах рукописи

ГРИШАКИН Анатолий Александрович

УДК 621.226+625.76.08

РАЗРАБОТКА ГИДРОПНЕВМАТИЧЕСКОГО РЕВЕРСИВНОГО УДАРНОГО УСТРОЙСТВА ДЛЯ ПРОБОЙНИКА

Специальность 05.05.04 — Дорожные и строительные машины

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

НОВОСИБИРСК 1991

)

/

Работа выполнена в Сибирском ордена Трудового Красного Знамени автомобильно-дорожном институте им. В.В.Куйбышева на кафедре "Подъемно-транспортные, тяговые машины и гидропривод" (г.Омск).

Научные руководители:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

Заслуженный деятель науки и техники РСФСР, доктор технических наук, профессор |Алексеева Тамара Васильевна|

кандидат технических"наук, доцент Шерман Эрнст Борисович

Заслуженный изобретатель РСФСР, доктор технических наук, профессор Абраменков Эдуард Александрович

кандидат технических наук Русин Евгений Павлович

Красноярский филиал ШО ВШШстройдормаш

/д-

Защита состоится 1991

в на заседании специализированного совета Д I

г. в

часов на заседании специализированного совета Д 003.17.03 по защите! диссертаций на соискание ученой степени доктора наук в Институте I горного дела СО АН СССР по адресу: 630091, г.Новосибирск-91, Красный проспект, 54.

. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института горного дела СО АН СССР.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью организации, просим направлять в адрес специализированного- совета.

Автореферат разослан

Ученый секретарь специализированного совета кандидат технических наук '

1991 г.

0,Е,Кортелвв

ОБЩАЯ ХАРА 1.ТЕРКСГГ ШСА РАБОТЫ

Актуальность работ. Наиболее широкое приме- ; нение для образования сквакин в грунте при бестраншейной прокладке ; коммуникаций, формовании в грунте трубопроводов и набивных свай, глубиядом уплотнении грунтов получили пробойники с пневматическим , привод™. Недостаточная производительность пновмопробоЬников сдер- • жлваст более широкое распространение этих эффективных технологий. Для повышения технико-экономических показателей проходки скважин в грунте целесообразно повышение энергии удара, а также регулирование ее в процессе работы машины. Этого можно достичь путем создания пробойников на основе гидропневматических ударных устройств (ШУУ).' При этом в качестве органа распределения целесообразно использова- , ние разработанных в СибАДИ им. В.Б.Куйбышева эластичных запоряо- ; регулирующих элементов (ЭЗРЭ), обладающих, по сравнению о золотни- ; ковш.ш и клапанными органами распределения, простотой и технологич-: лостыэ конструкции, отсутствием прецизионных пар трения, простотой I регулирования режимов работы гидроударных устройств и др. !

Работа выполнена в соответствии с планами комплексной научно- > технической программы Минвуза РСФСР "Гидропривод", утверзденной ! приказом № 92 от 30,04.86 г., и Государственным заказом Госстроя 1 СССР на выполнение научно-технической работы "Разработать прогрес- ! оивные технологии производства земляных работ и обратных засыпок | с применением высокоэффективных средств механизации", выполняемым | на основании общесоюзной научно-технической программ 0.55.18,

Ц о л ь работы. Разработка ударного устройства гидро- I пневматического реверсивного пробойника (ГПИ1) о ЭЗРЭ для повышения] технико-экопомгиескпх показателей проходки скважин в грунте. ]

Основная идея работы заключается в повышении| энергетических и эксплуатационных показателей пробойника за счет ■ использования реверсивного ГПУУ с регулируемой энергией удара, име-; ющего ЭЗРЭ в качестве органа распределения. 1

Задачи исследования:

- разработка принципиальных схем реверсивных пробойников на основе ГПУУ с ЭЗРЭ;

- разработка математической модели ГГ1РЯ и ее исследование для определения показателей рабочего цикла, выявления их зависимости от параметров конструкции, привода и внешней среды; I

- создание и лабораторные исследования экспериментального об- I разца ГПРП для нодтверзденкя его работоспособности, проверю! аде«- !

3 1

ватности математической модели и определения показателей рабочего | щита; |

- создание инженерной методики проектирования гидропневмаги- | ческого реворсивлого ударного устройства с ЭЗРЭ для пробойника, | Методы исследования. При решении поставленных'! задач использован комплексный метод, включающий теоретические и ) экспериментальные исследования. Основой теоретических исследований | является метод математического моделирования, включающий разработку! математической модели и исследование ее с помощью математического 1 аппарата на ЭВМ. Экспериментальные исследования ЮТП проводшшоь в | лаборатории на специальном стенде с использованием методов матема- ! тической теории планирования эксперимента, импульоных диаграш, те-' ории вероятности и математической статистики, j

Научные положения, защищаемые автором: |

новая принципиальная схема пробойника, выполненного на основе ; ГПУУ с ЭЗРЭ, отвечает требованиям, предъявляемым к машинам для про-1 ходки скважин в грунте, обеспечивает регулирование энергии удара и • силы отдачи;

вес бойка оказывает несущественное влияние на показатели рабочего цикла по сравнению с силами, действующими на него, вызывая незначительное изменение энергии удара, частоты ударов, ударной мощности ГПГО при изменении пространственного положения машины;

зависимости энергии удара и ударной мощности от подачи наооса ; имеют возрастающий характер, причем указанные энергетические пара- 1 метры увеличиваются с повышением подачи- насоса; |

высоким энергии удара и КЦЦ рабочего хода бойка ГПИ1 соогвет- | ствует рациональное значение радиальной деформации ЭЗГЗ; :

методика расчета параметров ГПУУ с ЭЗРЭ, ;

Достоверность научных положений ! обеспечена использованием апробированных положений классической ме-j ханики, математического моделирования, математической статистики, ; теорий ударного взаимодействия рабочих, органов машин при уплотнении \ грунтов, динамического проникания тел в грунты, планирования экспе-1 римента, гидропривода; достаточным объемом теоретических и экспериментальных исследований, подтвердивших корректность принятых долу-щений; использованием измерительной и регистрирующей аппаратуры, обеспечиващой необходимую точность полученных результатов; достаточной степенью сходимости (расхождение не превышает 20 %) экспериментальных и теоретических значений исследуемых параметров.

Научная новизна работы. Разработана матема- • тот е ска я модель ГПРП- с ЭЗРЭ на основе предложенной принципиальной ; схемы, с учетом внешней среди. Установлено влияние максимально!! ра- ! диальной деформации ЭЗРЭ на энергию удара и КПД рабочего хода бойка.1 Получены зависимости энергетических показателей гидропнэвматичоско- | го реверсивного пробойника от пространственного положения машины , | перемещения за рабочий щит и скорости движения гидропробойника при прямом и обратном ходе от давления зарядки пневмоаккумулятора и подачи насоса. Получены уравнения регрессш, позволяйте выявить ха~ ! рактер изменения энергии удара, частоты ударов, ударной мощности, ! рабочего хода бойка, времени задержки взвода и времени рабочего хо- : да бойка гидропневматического реверсивного пробойника в зависимости > от давления зарядки пневмоаккумулятора и подачи насоса. |

Личный вклад автора состоит в проведении анализа машин для образования скважин в грунте, анализа конструкций пневмо- гидропробойников, теорий взаимодействия проникающих тел с грунтом; проведении теоретических исследований с целью определения | факторов, влиящих на силу отдачи ГПУУ; создании принципиальных схем реверсивных пробойников на основе ГПУУ о ЭЗРЭ; разработке экс- : периментального образца машины; получении математических зависимостей для определения силы сопротивления грунта движению пробойника; создании математической модели ГПРП с ЭЗРЭ и реализации ее на ЗШ; разработке и изготовлении стенда; проведении экспериментальных исследований; анализе результатов теоретических и экспериментальных исследований; разработке методики инженерного расчета. |

Практическая ценность. Созданы две принци- ] пиально новые схемы ГПРП с ЭЗРЭ. Разработан экспериментальный образец и установлена работоспособность машины. Создана инженерная методика проектирования гидропневматического реверсивного ударного устройства о ЭЗРЭ для пробойника и обеспечена возможность повыше -ния технико-экономических показателей проходки скважнн. |

Реализация полученных результатов. Разработана чертежно-техническая документация, изготовлен экспери- | ментальный образец гидропневматического реверсивного пробойника ! ПГР-100. Документация передана в ИГД СО АН СССР. Результаты прове- | денных исследований используются в учебном процессе СибАДИ им. В.В. | Куйбышева. ,

Апробация работы. Основные положения работы до- : кладывалнсь, обсуждались и получили одобрение на 45-50-й научно - ! технических конференциях СибАДИ ш. В.В.Куйбышева (г.Омск, 19855

1990 гг.); на зональной научно-технической конференции "Проектиро- ' вание и эксплуатация промшшешшх гидроприводов и систем гидропнев- | ыоавтоматики" (г.Понза, 1986 г.); на научно-технической конференции "Проектирование п эксплуатация автомобильного транспорта" (г.Горь- | кий, 1986 г.); на 7—oii областной научно-технической конференции ;

"Научно-технический прогресс в строительстве и подготовке специалис- : тов" (г.Иваново, 1989 г.); на Всесоюзна.! совещании "Теоретические и j технологические аспекты создания и применения силовых импульсных < систем" (г.Караганда, 1990 г.).

Публикации. По результатам проведенных исследований \ опубликовано 7 печатных работ, получено 2 авторских свидетельства и одно положительное решение на изобретение.

Структура и объем работы. Диссертационная j работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка лите- \ ратурн и приложений. В целом работа содержит 226 страниц, в том чис-| ле 107 страниц машинописного текста, 47 рисунков, 10 таблиц, библи- 1 ографию из 200 наименований, приложения на 37 страницах. !

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

I

Во введении обоснована актуальность темы, определена | цель исследования, изложены ооновные положения, выносимые на защиту,; приведены научная новизна и практическая ценность работы. i

В первой главе, посвященной изучению состояния воп- ; роса, систематизирован материал по машинам для образования скважин ' в грунте, рассмотрены основные показатели пробойников и требования к ним, дан анализ конструкций пробойников с пневматическим и гидравлическим приводом, проведен анализ теорий взаимодействия тел, проникающих в грунт под действием динамических нагрузок, сформулированы задачи исследования,

В Советском Союзе работы по созданию и совершенствованию пнев-мопробойников, палучившгх наиболее широкое распространение, ведутся в ИГД СО АН СССР с 1964 г. Созданию высокоэффективных отечественных ; пневмопробойяиков посвящены работы А.Д.Костылова, Н.Н.Есина, Б.В.Су-: днишникова, К.К.Тупицина, Б.Н.Смоляницкого, К.С.Гуркова, В.В.Климаш-ко, В.Д.Плавских, Е.П.Русина, X.Б.Ткача, Е.Н.Чередникова и др.

Увеличение энерговооруженности пневматических машин ударного действия сдерживается отсутствием пневмосистем высокого давления; необходимостью сохранения расхода воздуха, габаритных размеров, мае-' сы и прочности основных деталей маиин, ■ :

6

Учитывая тенденцию использования гидропривода, целесообразно для привода машин ударного действия использовать рабочую лащкость ,' гидросистем. j

Обнрэ вопроси теории и создания гидравлических машин ударного ! действия рассмотрены в работах О.Д.Алимова, С.А.Басова, В.i.Горбу- i нова, Д.Н,аяутмша, А.Ф.Кичигина, А.Г.Дазуткина, А.С.Сагинова, А.И. ¡ Федулова, И.А.Янцена, Ю.В.Длитревича, И.Б.Матвеева, А.Г.Одышева, j Г.Л.Полонского и др. ¡

Проведенный анализ конструкций пнешо- гидропробойников и ис- 1 следований е этой области показал, что при создании машин ударного ] действия, предназначенных для образования сквашш в грунте, целесо- j образно использование ГПУУ с ЭЗРЭ. j

В результате анализа теорий взаимодействия тел, проникающих | под действием ударных нагрузок, о грунтом установлено, что в насто- | ящее время не известно единой теории к рекомендаций по определению | сил сопротивления, описанию закона взаимодействия проникающих тел с грунтом. Имеющиеся математические зависимости для определения силы ' сопротивления грунта при внедрении тол или содержат коэффициенты и j параметры, численные значения которых не известны и для их опреде- j ления требуется проведете дополнительных исследований, или не учи- I тывают динамику процесса. Большинство зависимостей представляют со- ¡ бой эмпирические выражения. Поэтому возникают определенные трудное- j ти при использовании известных математических выражений для опреде- ! ления силы сопротивления грунта, а следовательно, при определении эксплуатационных показателей пробойника при математическом моделировании рабочего процесса машины.

Проведенный в первой главе анализ состояния вопроса позволил определить задачи исследования, решение которых обеспечивает достижение поставленной цели.

Во второй главе представлены созданные принципиально новые схемы ГПИ1, исследовано влияние параметров ГПУУ на силу отдачи, приведены математические зависимости для определения силы сопротивления движению пробойника, изложены математическая модель ГПРП с ЭЗРЭ и результаты теоретических исследований.

Конструкция ГПРП в соответствии о одной из созданных принципиальных схем имеет меньшее количество деталей, в том числе подвин-ных, позволяет регулировать анергию удара в процессе работы, облегчает управление реверсом, упрощает конструкцию бойка. Это позволило выбрать принципиальную схему для разработки экспериментального об- ! разпэ I'íffil (наружный диамотр корпуса экспериментальной машини I3J j

7 '

мм, длина машины без рукавов высокого давления 1765 мм)

■ Ввиду отсутствия методик и рекомендаций по определению силы отдачи ударного устройства к боковой силы сопротивления грунта, соот' ношение которых обеегючкпает условно дагслсння корпуса пробойника в нанравлошш проходки екзажшы, проводони теоретические исследования,: в ходе которых установлено, что основное влияние на силу отдачи ЮТУ) оказывает диаметр поршня и давление зарядки пнеа'.юаккумулятора, ра- | бочий ход бойка (перемещение поршня пшЕдюаккумулятора). Причем, | большее влияние оказывает первый фактор. Результаты исследований ; использованы для получения, при одинаковых значениях энергии удара, ; минимальной разницы можду силами отдачи серийного пневмопробойника ИП 4603 и экспериментального образца П1РП на этапе разработки.

При рассмотрении процесса проходки скважины пробойником передняя часть корпуса представлена в форме конуса. Напряжения в грунте, действующие на коническую поверхность корпуса пробойника, перпендикулярны данной поверхности и предопределяют лобовую силу сопротивления. Для определения этих напряжений использована теория ударного взаимодействия рабочих органов машин при уплотнении грунтов Н.Я.Хар-хуты.

Так как угол раствора конической поверхности корпуса пробойника мал, то движение частиц грунта происходит по поверхностям близким к плоскостям, перпендикулярным к оси симметрии пробойника. Для определения напряжений сжатия грунта, вызывающих боковую силу сопротивления, использована теория динамического проникания твердых тел в грунты. При определении боковой сшш сопротивления грунта учтены напряжения от собственного веоа грунта.

В ходе создания математической модели ГПРП с ЭЗРЭ составлены расчетные схемы (рис.1), ветшающие внешнюю среду, основные функциональные элементы гидропробойника и насосного гидропривода; приняты допущения, являющиеся общепринятыми для гидравлических приводов ударного действия.

Основными уравнениями математической модели являются:

• Г» " г, - К ;

Ре Н - т$?С0Ы-РгоВпа ~

- гу ^ - ¿гг9я ] ;

I

а-¡к ~* ъъ

Ъ " ' л» I а. > о, \(о„ +в,);

л « у л". *а * о,

1 I * 3 *

где , 1Гвн - перемещение и скорость (Зойка относительно корпуса;

, хК - перемещения бойка и корпуса; , УК - скорости бойка л! корпуса; р , р^ - давления во взводящей и сливной полости; - | активная площадь взводящего поршня; р - ускорение свободного паде-: ния; и - угол отклонения сси гидропробойника от вертикали; р , ! 5ла, £в - давление зарядки, площадь поршня, длина пневмоаккумуля- { тора; а - показатель политропы; - сила трения уплотнений; Д - ! коэффициент жидкостного трения; Лг - сила сопротивления грунта;р давление на выходе гидронасоса; , А и(еу приведенный объем-!

ный модуль упругости, коэффициент потерь давления по длине напорной (сливной) гидролинии; Ыт , /г - внутренний диаметр и длина напорно-! сливной гидролинии; Ои - расход рабочей жидкости на выходе гидро- | насоса (подача гидронасоса); аг ~ расход рабочей жидкости на выходе! гидролшпш, выполняющей роль напорной; ^ - плотность рабочей жид- ' кости; д , дф~ расходы рабочей жидкости на входа и выходе гидро- | линии, выполнявдей роль сливной; а - расход рабочей нвдкости в за-! зоре, образованном внутренней поверхностью корпуса и поршнем бойко; |

Ыс • ¿3 > ~ средний диаметр, длина и величина зазора; ¿и^ -коэффициент динамической вязкости рабочей жидкости; - расход ! жидкости через кольцевой канал, образованный при деформации ЭЗРЭ ;

9 I

Рис.1. Расчетные схемы гидропневыатического реверсивного пробойника при работе в режимах прямого (а) и обратного (б), хода

(оболочки) на величину и при рабочем ходе бойка; , ^ V ди- ; аыетр и длина оболочки; Лк - коэффициент потерь давления по дкйш ; кольцевого канала. ;

Математическое описание эластичного запорно-регулируидего эле- 1 мента составлено о использованием теории оболочек. Радиальная деформация эластичного элемента происходит при наличии перепада давления ; и определяется: - ■

где АР0* ~ п0Репад давлешш, Аро{. * рв-рс ; Ы0( , - диаметр и толщина эластичной оболочки; , ^и - модуль упругости и коэффициент Пуассона материала оболочки.

Периоды открытия к закрытия эластичного элемента определяются

положением бойка относительно корпуса.

На основашш классической теории удара скорость бойка после' соударения с корпусом

Л» * т ц

а скорость корпуса поело взаимодействия с бойком |

V « т*г* , !

тл \

где , Ук0 - скорости бок;и и корпуса после соударения; 4в - | . коэффициент восстановления скорости. )

Так как гидропробойник является реверсивным, то фушщии, вы-' полняемые гидролшшями и полостями гидропробойника, меняются при изменении релшма работы. Учитывая вышеизложенное и ЕЫбранное направление осей координат, приведенные уравнения, описывающие движе-яие корпуса и бойка, изменение состояния функциональных элементов привода и гидропробойшиса, параметры падкости, являются общими для обоих режимов работы гидропневштического реверсивного пробойника с учетом функций, выполняемых элементами.

Реие1ше системы обыкновенных дифференциальных уравнений, входящих в математическую модель ГПРП с ЭЗРЭ, осуществлялось 'численнш методом Кутта-Мерсона пятого порядка.

В ходе проведения вычислительного эксперимента выявлено, что рациональное значение максимальной радиальной деформации ЭЗРЭ, -ко- ] торое обеспечивает высокие энергию удара и КПД рабочего хода бойка, | не превышает 2 мм (рис.2). Установлено, что при изменении угла меж-т-1 ду осью гидропробойшша и вертикалью изменение основных энергети- ' ческих параметров малины не превышает 13,5 % (рис.3). .Получены за- ! висимости силы отдачи ударного устройства, перемещения за рабочий цикл и скорости движения ГПРП от подачи насоса и давления зарядки I пневмоаккумулятора. ' 1

•В. третьей главе приведены результаты лабораторных | экспериментальных исследований. ' |

Результаты экспериментальных исследований позволили установить} что ГПРП с ОоГЭ работает при мишшальном давлении зарядки пневмоак- ; кумулятора 0,3 Ша и минимальной подаче насоса 0,25'10~3 м3/с. Уве-: личение давления зарядки пневмоаккумулятора и подачи насоса приво- > дпт к возрастанию энергетических параметров гидропробойника. ' !

'm ах

Рис.;

Èm У Г ЪГ

550 - 4,6

600 - 4.0

450 - 3,5

400 . 3,0

Зависимости энергии удара (а) и КПД рабочего хода бойка (б) от максимальной радиальной деформации эластичного запорно-регудирующего элемента и давления зарядки пневмоаккумулятора

Расхождение параметров математической модели и экспериментального образца, характеризующих рабочий цикл, ГОРЛ не превышает 15 %.

Для оценки адекватности реальной силы сопротивления грунта расчетной величине проведено сравнение экспериментальных зависимостей перемещения за цикл корпуса пнев.\;опробойника 1Ш 4603 от энергии удара, полученных в ИГД СО АН СССР, о аналогичными теоретическими зависимостями, полученными с использованием предложенных математических выражений для определения силы сопротивления грунта. Расхождение' значений перемещения за цикл корпуса пневмопробойника не превышает 20 %,

Экспериментальные исследования П1РП проводились с использованием насиненного, композиционного, трехуровневого плана. В результате обработки данных деухфакторного эксперимента получены уравне-

о эо 60 «С

Рис.3. Зависимости энергии удара (I), частоты ударов (2), ударной мощности (3) от изменения угла мевду осью гидропробойшша и вертикалью

ния регрессии, имеющие следующий вид в условных безразмерных переменных:

для энергии удара

£г = *23,3г* 4,99х, * 30,37хх* *.<3х,хг*2,*£х/ - 2,4вх* ;

для частота ударов

/ - 3,96 * /,03хх ;

для ударной мощности

- 4/3,94 * 43,(5хг*251,2/хг* Г9,65хгхх * 6.66л* 43,99ос* $

для рабочего хода бойка

л . .

¿р ■ - /5се( * //хх х,хл * Зх* -

для времени задержки взвода бойка

- 50,5* е.ох, - - *■ ?,5х? * цох*

для времени рабочего хода бойка

±р - 42,25- * 175х2 + 3.2*Х,Хг * 2.00Х*- 3. 00.г/ ,

где х1 , х2 - давление зарядш пневмоагасумулятора газом 'и подача насоса в условных безразмерных переменных.

Графическая интерпретация поверхностей откликов для всех вышеуказанных функций, представленных уравнениями регрессии в физических переменных, от влияния исследуемыхтакторов приведена в диссертации. Поверхности отклика -для анергии удара-, частоты ударов, ударно!! мощности и рабочего хода бойка представлены на рис.4. При увег личении давления зарядки пневмоаклумуллтора и подачи насоса энергия удара и ударная мощность увеличиваются, причем большее влияние оказывает последний фактор. Увеличение подачи насоса приводит.к возрастанию частоты ударов, в то время.как увеличение давления■зарядки пневмоаккумулятора но влияет на данную функцию, рассматриваемые | факторы влияют на изменение рабочего хода бойка». ■ . !

Возможность регулирования энергии удара, а следовательно, сшт| отдачи ГПРП с ЭЗРЭ при изменении подачи насоса улучшрет эксплуата- | циошше показатели машины. . 1 ■

В четвертой главе отражены вопросы праятическо-; го применения результатов исследования. Представлена методика опре-!

делештя основных параметров гидропкевматического реверсивного удар-!

1 I

13' 1

0^0 О,и /О'Ъ'/с *.50

Ш /оЪУе ¿¡а с,я?

Л

¿94-

о.5о о. а ю п'/о мо

Х-" «м

Рис.4. Зависимости энергии удара (а), частоты ударов (б), ударной мощности (в), рабочего хода бойка (г) гидропробойника от подачи насоса и давления зарядки шшш оаккумулятора

ного устройства о ЭЗРЭ для пробойника. Приведенный технико-экономический расчет показал целесообразность создания подобных пробойнй-ков. -Ожидаемый экономический эффект от применения ГПРП составляет 1380 рублей в год на одну машину.

I

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации дано решение актуальной научно-технической за-., дачи повышения технико-экономических показателей проходки окваяин в грунте за счет использования реверсивного гидропневмагического ударного устройства с регулируемой энергией удара, имеющего элас- ( тичный запорно-регуллрукгай элемент в качестве органа распределения.

Основные результаты работ м. Выводы и рекомендации.

1. Наиболее широкое распространение в строительстве.для образования скважин в грунте в настоящее время получили пневмопробойни-ки. Для повышения эффективности их использования целесообразно повышение энергии удара, а также регулирование ее в процессе работы машины.

2. Перспективны;.! направлением совершенствования пробойников является создание их на основе гидроударных устройств, позволяющих повысить основные энергетические показатели'Машин и обладающих более высоким КПД, меньшим шумом и загрязнением воздуха в зоне производства работ, возможностями подключения к гидросистемам строительных и дорожных машин и использования их для транспортировки, запуска гидропробойников и других операпнй технологического цикла.

3. Для пробойников с гидроприводом целесообразно использование гидропневмагического ударного устройства о эластичным запорно-рэ - ; гулирущим элементом. ■■•'•''..' . I

4. .Разработаны две принципиальные схемы гндропневматических I реверсивных пробойников с эластичндаи запорно-регулирукшаш вле -ментами, новизна которых подтверждена авторским свидетельством и -положительным решением на изобретение.

5. Приведены математические зависимости-для определения силы сопротивления грунта, действующей на корпус пробойника. Зависимости являются функциями от показателей, характеризующих динамику рабочего процесса и геометрические параметры пробойника, физико-ме-

ханические свойства грунта, ... |

6. Исследование рабочего процесса гидропневматического ревер-! сивного пробойника с использованием разработанной математической модели позволило установить, что рациональное значение максимальной радиальной деформации эластичного запорно-регулиругацего элемента не превышает 2 мм; при изменении угла между осью гидропробойника и вертикалью изменение основных энергетических параметров машины не превышает 13,5 %, что делает результаты исследования справедливыми для любого пространственного положения машины.

7. В ходе экспериментальных исследований установлена работоспособность экспериментального образца гидропневматического реверсивного пробойника на основе ударного устройства с эластичным за- I порно-регулирушщш элементом и получены уравнения регрессии для энергии удара, частоты ударов, ударной мощности, рабочего хода, врё-

■ мени задергли взвода и времени рабочего хода бойка гидропробойника

■ в зависимости от давления зарядки пяевмоаккуыулятора и подачи насоса.

8. Установлено, что изменение подачи насоса от 0,5'Ю~3 до 1,5'10~3 м3/с способствует увеличению энергии удара в 1,8...2,1 раза, частоты ударов - в 2,1 раза, ударной мощности - в 3,3...4,2 раза, силы отдачи - в 1,4 раза. Бри изменении давления зарядки пнев-моаккумулятора газом от 0,3 до 1,3 МПа энергия удара увеличивается в 1,9...2,0 раза, ударная мощность - в 1,7...2,1 раза, частота ударов Не изменяется. Возможность регулирования энергии удара и макси- ; мальной силы отдачи гидропневматического реверсивного пробойника изменением подачи насоса улучшает эксплуатационные показатели машины.

9. Доказана адекватность математической модели гидропневматического реверсивного пробойника -реальным объектам. Расхищения сравниваемых параметров, характеризующих рабочий цикл гидропневматического реверсивного пробойника не превышают 15 %, силу сопротив- I ления грунта -. 20 %, Учитывая сложность гидропробойника к многооб- [ разие физико-механических сзойств грунта, полученные расхождения : следует считать допустимыми. |

■ 10. По результатам проведенных исследований разработана метода- | ка инженерного проектирования реверсивного гидропневматического | ударного устройства с эластичным запсрно-рогулируюицш элементом, , позволяющая создавать гидропробойник с-требуемыми параметрами, | II. Ожвдаешй экономический эффект от применения гндропиевмати- : ческого ревзрсивного пробойника составляет 13В0 рублей в год на од- \

16