автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.04, диссертация на тему:Разработка методики расчета дискофрезерных рабочих органов ледорезных машин и выбор их основных конструктивных параметров

НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

УДК 624.14 На правах рукописи

РОМАНОВ ВИКТОР ВЛАДИМИРОВИЧ

РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ РАСЧЕТА ДИСКОФРЕЗЕРНЫХ РАБОЧИХ ОРГАНОВ ЛЕДОРЕЗНЫХ МАШИН И ВЫБОР ИХ ОСНОВНЫХ КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ

Специальность 05 05 04 «Дорожные, строительные и подъемно-транспортные машины»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

□ОЗ175461

Нижний Новгород - 2007г.

003175461

Работа выполнена в Нижегородском государственном техническом университете (НГТУ) на кафедре «Строительные и дорожные машины» и в научно-исследовательской лаборатории «РАЛСНЕМГ»

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор Кулепов Виктор Федорович

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор

Зуев Валерий Андреевич

кандидат технических наук, Гасенин Игорь Александрович

Ведущая организация

ОАО «Научно-исследовательский институт транспортного строительства» (ЦНИИС)

Защита состоится «06» ноября 2007 г в 12-00 часов на заседании специализированного совета Д 212 165.04 в Нижегородском государственном техническом университете по адресу 603600, г. Н Новгород, ГСП-41, ул. Минина, д 24, ауд НО?

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Нижегородского государственного технического университета

Автореферат разослан « ОУ» ОК/ПЛ^Л- 2007г

Отзыв на автореферат с подписью, заверенной печатью организации, просим направлять в адрес ученого секретаря диссертационного совета

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212 165.04

доктор технических наук, профессор

Л Н Орлов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Большинство внутренних водоемов, рек и прибрежных морских акваторий РФ в течение длительного периода покрываются льдом С одной стороны, ледяной покров является удобным опорным основанием для гидротехнического строительства, прокладки подводных коммуникаций и пр С другой - такое его использование невозможно без создания прорезей и майн Это особенно актуально для регионов с продолжительным периодом существования ледяного покрова - Севера, Сибири и Дальнего Востока При этом важнейшую роль в технологических операциях, проводимых с ледяного покрова, играют ледорезные машины (ЛРМ) Большое значение для расширения сферы применения таких машин имеет их простота и удобство использования Сложившееся к 1980 г направление развития таких машин шло по пути усложнения и глубокой специализации конструкций вследствие чего прогресс в их развитии был надолго заторможен последующей перестройкой экономической структуры промышленности

Такой подход повышал стоимость ЛРМ и приводил к омертвлению основных средств, так как применение машины по прямому назначению происходило в малом отрезке годового периода, а использование ее в каком-либо другом качестве (тягача, транспортного средства) или оказывалось невозможным, или было сильно затруднено Сложная конструкция машины приводила к значительным затратам на опытно-конструкторскую работу, технологическую подготовку производства и последующую доводку машины

Поэтому возникла задача разработки ЛРМ нового типа - на базе серийного трактора с легким прицепным ледорезным агрегатом Наиболее приемлемым видом рабочего органа для такого агрегат является дискофрезерный (ДФРО) Однако недостатком существующих ДФРО являются большие габариты и масса. Этих недостатков лишена фреза с цевочным зацеплением, позволяющим более полно использовать диаметр фрезы Однако теоретические и экспериментальные обоснования выбора основных параметров агрегата такого типа, а также расчета его силовых характеристик до настоящего времени отсутствовали В связи с этим задача обоснования выбора основных конструктивных параметров и определения нагрузочных характеристик дискофрезерных рабочих органов с цевочным зацеплением является актуальной.

Цель работы. «Разработка методики расчета дискофрезерных рабочих органов ледорезных машин и выбор их основных конструктивных параметров»

Объектами исследования являются единичный резец дискофрезерного рабочего органа ледорезной машины и дискофрезерный рабочий орган в целом

Предметом исследования являются силовые характеристики процесса резания льда единичным резцом и нагрузочные характеристики дискофрезерного рабочего органа ледорезной машины при взаимодействии с ледяным покровом водоемов

Методы исследования В эмпирических исследованиях использовались следующие методы наблюдение, описание, измерение и эксперимент Экспериментальные исследования проводились с использованием лабораторного стенда и натурных образцов льда, выполнялись полевые эксперименты с натурным образцом ЛРМ В теоретических исследованиях использовались такие методы как анализ и синтез, гипотетический метод, а также методы теории математического планирования и обработки результатов эксперимента, численные методы математического моделирования, разрабатывались алгоритмы и программы с использованием пакета «Mat Lab-5» Научную новизну работы составляют

- математическая модель усилия резания льда единичным резцом, отличающаяся применением единого интегрального показателя, названного «эталонной силой резания», а также экспериментально обоснованными значениями коэффициентов, учитывающих влияние факторов, определяющих процесс,

- экспериментально обоснованная зависимость усилия резания льда единичным резцом при осуществлении резания в условиях переходных видов блокировки резца,

- предложенный метод расчета силы резания на единичном резце при срезании стружки сложного сечения,

- алгоритм и программа расчета нагрузочных характеристик дискофрезерного рабочего органа ледорезной машины

Основные положения, выносимые на защиту

Из теоретических разработок - математическая модель усилия резания льда единичным резцом, базирующаяся на значении эталонной силы резания льда, зависимости изменения усилия резания льда при осуществлении переходных видов резания, метод определения сипы резания льда при срезании стружки сложного сечения, обобщенные параметры нагрузочных характеристик ДФРО, методика выбора основных конструктивных параметров ДФРО

Из научно-технических - результаты стендовых экспериментов по резанию натурного ледяного покрова, алгоритм и программа расчета нагрузочных характеристик ДФРО, результаты определения нагрузочных характеристик на натурной машине

Достоверность результатов. Адекватность полученных эмпирическим путем математических моделей резания льда обеспечена строгим выполнением методов математического планирования эксперимента и регрессионного анализа Проведенные натурные испытания ледорезной машины, созданной на основе проведенных теоретических и экспериментальных исследований, подтвердили основные теоретические положения, принятые гипотезы и допущения

Практическая ценность заключается

- в разработке математической модели резания льда единичным резцом, пригодной для рабочих органов разного типа при срезании стружки разной конфигурации,

- в разработке принципиальной схемы алгоритма определения нагрузочных характеристик ДФРО, которую можно использовать в качестве методики и прототипа при составлении аналогичных алгоритмов для рабочих органов других типов,

- в получении зависимостей между основными параметрами дискофрезерного рабочего органа и его нагрузочными характеристиками, позволяющих оперативно оценивать нагрузки и энергопотребление для ДФРО различных типоразмеров,

- в разработке метода определения геометрических параметров цевочного зацепления с использованием в качестве зубьев колеса резцов дисковой фрезы,

- в разработке методического подхода к выбору основных параметров ДФРО, ориентированных на природно-географические и технологические условия региона использования ЛРМ,

- в обосновании выбора рациональных режимов работы ЛРМ на начальных этапах заглубления фрезы в лед

Реализация результатов работы. По результатам проведенных исследований построен, испытан и принят в эксплуатацию образец дискофрезерной машины ФАРКС-140 Конструктивные решения, положенные в его основу, защищены авторскими свидетельствами По результатам эксплуатации изготовлена серия подобных машин, работающих в различных организациях Результаты работы внедрены в

- Институте ядерных исследований Российской Академии Наук (ИЯИ РАН),

- АО «Северспецподводстрой», г Надым,

- ГУПУНКП, г Н Новгород

Предложенные методы расчета используются в учебном процессе на кафедре «Строительные и дорожные машины» Нижегородского государственного технического университета.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на всесоюзных, всероссийских, региональных конференциях, в том числе на

Региональной научно-технической конференции «Повышение эффективности проектирования и испытаний автомобилей» (г Горький, 1987),

Региональной научно-технической конференции «Повышение эффективности проектирования, испытаний, эксплуатации автомобилей и строительно-дорожных машин» (г Горький, 1988),

VI научно-технической конференции «Проблемы создания новой техники для освоения шельфа» (г Горький, 1989),

Научно-технической конференции "Интенсификация рабочих процессов землеройных машин в строительстве" (г Киев, 1989),

Всесоюзной научно-технической конференции «Повышение надежности и экологических показателей автомобильных двигателей» (г Горький, 1990), 51-й научно-практической конференции (г Киев, 1990),

Всесоюзной научно-технической конференции "Новое в подъемно-транспортном машиностроении" (г Москва, 1991)

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 научных работ, получено 3 авторских свидетельства

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы и приложения Содержит 141 страницу основного компьютерного -текста, 137 рисунков, 17 таблиц, библиографию из 143 наименований и приложение на 44 страницах

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, представлена общая характеристика работы, цель, объекты и методы исследования, положения, выносимые на защиту

В первой главе приведен обзор достижений в области конструировании ледорез-ных машин (ЛРМ), основу которых составляют разработки ОКБ «РАЛСНЕМГ» Нижегородского государственного технического университета, где эта работа носила творческий поисковый характер За годы работы в ОКБ разработаны десятки образцов ледо-резных машин, многие из которых выпускались серийно Значительные успехи в развитии машин для разработки льда, снега и мерзлого грунта связаны с именем А Ф Николаева и его учеников Е А Трубиной, П А Амангалиева, А А Назаровского, А П Куля-шова, В Е Колотилина, Л С Левшунова, А И Шкоды, В Н Худякова, А В Янковича, С Д Алатина, В Ф Кулепова, В А Шапкина, Ю И Молева и др

Рассмотрение хода развития ледорезных машин показало, что главным конструктивным типом создаваемых ледорезных машин являлась машина со специализированным несущим шасси и несъемным рабочим органом, что обуславливало высокую стоимость ЛРМ, длительность периода доводки, узкую сферу применения Вместе с тем, исходя из анализа особенностей применения в различных задачах получено, что наиболее рациональным для решения задач создания прорезей для укладки кабелей и трубопроводов является новый тип ЛРМ - на базе серийного трактора с прицепным ледорезным агрегатом

Аналитический обзор известных математических моделей резания грунтов и льда показывает, что все они содержат параметр - коэффициент удельного сопротивления резанию При этом основной проблемой является корректное определение численных значений данного параметра в полевых условиях Кроме того, в известных моделях для определения силы резания льда единичным резцом учитывается влияние не всех значимых факторов, в связи с чем, требуется разработка уточненной модели Кроме этого, математическая модель должна учитывать блокировку резца как при основных, так и при переходных видах резания и влияние срезания стружки сложного сечения

И, наконец, обзор существующих материалов показал отсутствие методики расчета дискофрезерных рабочих органов ледорезных машин

Существовавшие до начала данной работы методы экспериментального определения нагрузочных характеристик ледорезных РО были основаны на ограниченном числе опытов с их полунатурными макетами При проведении же стендовых экспериментов с отдельными резцами учитывались не все входные факторы

Рис 1 Структурная схема связей цели и задач работы

Однако полнофакторные" экспериментальные исследования для резания льда не проводились, а на существующих стендах нельзя проводить опыты с учетом круговой траектории резца дискофрезерных рабочих органов с одновременной подачей резца

На основе аналитического обзора материалов, существовавших к началу данной работы, сформулирована цель работы и определен круг экспериментальных и теоретических задач Схема взаимосвязи цели и задач, требующих решения для ее достижения показана на рис 1

Во второй главе Изложен ход и результаты экспериментального исследования нагрузочных характеристик на отдельном резце вне связи его с рабочим органом

С помощью специально созданного прибора -«ударника КИСИ» -(рис 2) и разработанной методики его использования проведены предварительные опыты на натурном ледяном покрове различных регионов Они позволили установить, что в разных льдах, отличающихся режимом образования, температурой, текстурой и структурой, приведенная сила резания на «эталонном» резце практически не зависит от этих факторов и составляет Рэ=58,4±5,17 Не погрешностью менее 13%

Такое обстоятельство позволило перейти к изучению резания на лабораторном стенде с использованием блоков натурного и искусственно намораживаемого льда В связи с большим количеством факторов, влияющих на силу резания, в качестве основы методики проведения опытов принята теория планирования многофакторного эксперимента. На основе анализа предварительных натурных результатов был выбран вид регрес-Рис 2 Ударник КИСИ сионной модели в виде полинома второй степени

/=1 ;=1 ]=1+1 /=1 где у - значение функции отклика, х,, х]- варьируемые факторы, Р,, /?„ - коэффициенты регрессии, отражающие степень влияния каждого фактора на функцию отклика, Ру - коэффициенты регрессии, соответствующие эффектам парных взаимодействий, Ро - свободный член

Исходя из рассмотрения разновидностей планов в качестве наиболее оптимального выбран композиционный план Хартли, на основе которого построена диагональная информационная матрица Фишера, определены значения звездного плеча и значения уровней факторов эксперимента.

Для приведения матрицы Фишера симметричного плана второго порядка к диагональной необходимо осуществить переход к центрированным переменным при квадратичных коэффициентах, видоизменив тем самым систему базисных функций, и искать регрессионную модель в виде, отличном от (1)

N п~1 » "(-, Л П\

г=/%+!>, Е 4/ ^+)

,=/ 1=1 }=,+1 ,=1

-2 1 V 2 2п~р +2а2 где х,

N

— математическое ожидание квадратичного члена,

Ро-Ро + ЦР» Х1 — свободный член модифицированной математической модели

Для проведения экспериментов была произведена модернизация лабораторного стенда (рис 3), разработаны схема измерений, методы подготовки образцов льда,

Рис. 3. Тензометрическая головка с закрепленным резцом, установленная на поворотном столе.

варьирования факторов эксперимента. В соответствии с планом было проведено необходимое количество опытов.

Результаты опытов были проанализированы на основе существующей методики регрессионного анализа. В итоге анализа подтверждена воспроизводимость результатов, определены коэффициенты регрессионной модели.

Произведена оценка значимости коэффициентов и составлена итоговая регрессионная модель силы резания У:

У= 1303-(-645*:1 +400х2 +430с4 +122х5 +17 Цх2 + 185x^4+52x^5 +115х2х4 +

)

+36*2*5 +47*3*5 +38x4x5 -45х§ +397*3.

Проведенные проверки по критериям Кохрена и Фишера подтвердили адекватность и работоспособность полученной регрессионной модели.

На основе анализа связей факторов, определяющих усилие резания на единичном резце и разработанной регрессионной модели, путем аппроксимации получена функциональная модель усилия резания содержащая в явном виде параметры, определяющие процесс, и соответствующая принятой в теории резания грунтов форме записи:

Р = Р(и)-[1 + р(ъ - /)]• (1 + к .г). (7 + ЕУ)-[7 + (р{а - 40е3)2]- ¡л (4)

где Р(к) - функция, зависящая от Л; Д к, эмпирические коэффициенты, учитывающие влияние соответственно ширины резца, температуры льда и скорости резания на силу резания; <р - эмпирический коэффициент, учитывающий влияние угла резания; ц — эмпирический коэффициент учета блокированности резания.

Функция Р(к) имеет вид степенной зависимости Р(Ь) = Рэ д-№ , (5)

где Рэ - «эталонное» значение силы резания, вычисленное по (3) при фиксированных, «эталонных» значениях аргументов; с - коэффициент, устанавливающий размерность.

В качестве «эталонных» приняты: толщина стружки кэ = 1см; ширина резца Ьэ = 1 см; угол резания а'3 = 40°; скорость резания Уэ = 0 м/с; температура льда = 0°С.

При этих значениях величина Р = Рэ. и остальные коэффициенты имеют значения:

А,=58,4±5,17 Н; с =1,0 см"0'47; п = 0,47; р = 0,865 см1; к= О.ОбХ"1; £=0,1с/м; <р= 3,2-10"3 град"1, а численные значения факторов подставляются в формулу в следующей размерности: И - см; Ь - см; I -°С; V - м/с; а - град.

Проведено экспериментальное исследование влияния основных видов блокировки (рис. 4) на силу резания и получены значения коэффициента блокировки для льда.

Для основных видов блокировки получено: 1 - свободное цс = 0,5; 2 - полублокированное /и„ъ = 0,75; 3 — блокированное = 1,0; 4 — полублокированное в угле /¿„бу = 1,2; 5 - блокированное в угле ^ =1,5; 6 - щелевое = 1,9 .

Кроме этого, выделены и исследованы переходные виды резания, показанные на рис. 5. Исходная модель принята в виде:

М=/(2), г=Ш, где Т ~ В = кб0К ■ к ■ с^у , кбок~ коэффициент глубины расширяющейся части прорези; у - угол развала прорези.

Рис 4 Зависимость силы резания от ширины резца при разных видах блокировки

Рис 5 Переходные виды резания

В результате обработки результатов получена эмпирическая модель

/1=А±В е , (6)

где А = ц при Т>Т , параметр В - разность между значениями ¡л соответствующих основных видов резания (табл 1)

Вид переходного резания А В к

1 От полублокированного к блокированному - а) 1,0 0,25 0,5

2 От свободного к полублокированному - б) 0,75 0,25 0,59

3 От щелевого к блокированному - в) 1,0 0,9 1,8

4 От полублокированного в угле к полублокированному - г) 0,75 0,45 1,56

5 От блокированного в угле к блокированному - д) 1,0 0,5 1,44

6 От щелевого к блокированному в угле - е) 1,5 0,4 1,05

7 От свободного к блокированному - ж) 1,0 0,5 1,2

а

а

ЛЦ

и

Впр

Рис 6 Схема снятия стружки сложной формы а) схема установки резцов 2, б) схема 3

На основании проведенных экспериментов предложен метод расчета силы резания при срезании реальными рабочими органами стружки сложной формы При этом сечения сложных резов разбиваются на несколько простых фигур, каждая из которых соответствует основному или переходному виду резания Величина искомого усилия Рг близка (с учетом коэффициента интерференции) к сумме сил Р„ простых резов

РЕ={Р1+ +Р, +РГ)К, (7) При симметричной расстановке резцов разной ширины (схема «а» на рис 6) экспериментально получено ки= 0,85+0,15 (Ь/В), а при шахматном расположении (схема «б» на рис 6) -к,= 0,8+0,2 (Ь/В)

Таким образом, разработанные в данной главе модели и данные по определению силы резания на единичном резце, составляют достаточно полную базу для разработки методов расчета нагрузочных характеристик дискофрезерных рабочих органов JIPM

Третья глава посвящена построению расчетных методов определения нагрузочных характеристик дискофрезерного РО

На основании рассмотрения структурной схемы JIPM выделены основные параметры, определяющие взаимодействие ДФРО с ледяным покровом (рис 7)

Из них выделены три группы, имеющие принципиально различное влияние на процесс К первой относятся параметры фрезы как рабочего органа Бф - диаметр фрезы по кромкам резцов, В - ширина фрезы по кромкам резцов, Z- число резцов на диске фрезы, ctpZ - угол расстановки резцов ap2=2n/Z, b — ширина единичного резца, b¡ b2 — ширина резцов разной ширины, - схема расстановки резцов,

Рис 7 Схема ДФРО и геометрические <3, - угол резания резца,

характеристики взаимодействия со льдом 1/>еж - глубина режущей плоскости резца.

Ко второй группе - параметры разрабатываемой среды h„ - толщина ледяного покрова, t0° - температура льда и ее распределение по толщине льда

К третьей — технологические параметры проходки прорези, которые связаны с параметрами привода и базы РО Vp - линейная скорость резания, V„ — скорость подачи рабочего органа, Le - высота диска над льдом

Выделены также основные геометрические параметры, определяющие положение диска фрезы относительно ледяного покрова Получена их связь с геометрическими параметрами взаимодействия режущих элементов со льдом

2h7 - D, eos/ D. - 2Le

Угол входа резца в забой - Р = arceos-—-, угол выхода - / = arceos——-,

°ф йФ

а 2я

pz

Процесс разработки льда дискофрезерным рабочим органом принимаем квазистатическим, т к, во-первых, маховой момент фрезы очень велик и изменение окружной скорости резцов не превышает 0,1%, во-вторых, окружная скорость резцов фрезы на порядок превышает скорость подачи При этом для траектории движения резца Vn

о)

где угловая координата положения кромки резца,

угол контакта - <pt = я — у — Р Число резцов в забое — Z- =

(?т<р+—ср)

у = Яф (I-«»?) для толщины снимаемой стружки к(<р) — Б2><51пд>, где - максимальная подача на резец 5г =арг Яф-{У^Ур)2к

Я

(8)

для температуры льда в точке контакта , _,

1——-(cosy + coscp)

(9)

(10)

Эти зависимости позволяют связать силу на единичном резце с основными геометрическими параметрами рабочего органа и ледяного покрова в функции угла поворота фрезы ср

рп, =РТ, -к (eos<р,+у/ sin(pt)]

' ' ' (PNl=vPr., ¥>=0,31+0,035) (11)

Pe, = Pr, K, (sm^-^ COS(Z>,)J

Суммарные нагрузки на фрезе

«=*, Й рв= У>г К (smip.-ц/cosfp,) -вертикальнаясила, Р„ = K,(C0S<P, -усилие

£5 ' ' «i

подачи, Мкр = —- ^ ^ - момент на валу 2 ,=i

На базе полученных связей геометрических и силовых характеристик выведены зависимости для определения составляющих усилия резания на резце в функции угла поворота и положения ДФРО относительно льда с учетом коэффициентов интерференции и блокированное™ резания при различных схемах расстановки резцов

Все резцы широкие- Pt¡ ku¡ 11Ь=В^ = Рэ (Sz sm<p,)°47 [1 + 0 865 (5и/;-1)]х

х{1 + 0 06 t [1—^-(cos^ + cos<^,)]> (1 + 0 1 Vp) [1 + 3 2 10~3(a-40°)2] 19 (12) Для схемы а) на рис 6 — широкий резец срезает стружку сложного сечения

Д

Рг,Ц2= PJS; smp,)U4V{l + 0 06 t [l-gL(cos/ + cos^,)]} (1 + 0 1 Vp)x

x[l + 3 2 10_3(a-40°)2]x{[l+0 865 (B„p-1)] 19 + 2 [1+0865 -1)] 12}x

x(0 85 + 0.15-^-)' (13)

"p

а узкий работает в режиме переходном от щелевого к блокированному

Вф

2 Л.

Л, *к,|2,6=А, =-Рэ sm<P;)°47 [1+0 865 (6,-1)] {1+0 06 í [l-^(cosy+cos9,)]}>

х(1 + 0 1 V.) [1 + 32 10"3(а-40°)2]х[1+09 ехр(-18—В"р —|] (14)

^ (2 5г sin <р,))

Аналогичные формулы полнены и для схемы б) на рис 6

ПА,|з^=.РЛ1 + 0 06 t [l-^-(cosy + cos^,)]} 0 + 0 1 Vp) [1 + 3 2-10-3(а-40°)2]х

2А,

х{[1 + 0 865 (Bnp-b-1)] 1 2 + [1 + 0 865 (6-1)] [15 + 04 ехр

( (Впр-Ъ)

(Sz этф,)

]> (15)

На основе полученных формул разработаны алгоритмы расчета нагрузочных характеристик, в основе которых лежит пошаговое приращение текущего угла <р с вычислением и суммированием характеристик на каждом шаге

Результаты расчета составляют текущие, усредненные, пиковые, безразмерные и удельные показатели нагрузочных характеристик Пример расчета текущих значений нагрузочных характеристик дан на рис 8

Тестирование вычислительного алгоритма показало удовлетворительное соответствие получаемых результатов качественной картине процесса взаимодействия ДФРО с ледяным покровом и результатам контрольного натурного эксперимента

Рис. 8. Изменение нагрузочных характеристик ДФРО при вращении: а) все резцы широкие; б) чередование узких и широких резцов Исходя из связи силы резания с параметрами хрупкого разрушения

•Л-

Упь

~—' В сум; ь' - ширина эталонного резца; В^ = В^-(кл/4); В9М - суммарная

ширина линии режущих кромок резцов; 4 - подача на резец. В соответствии с этим комплексом соотношений определяющих параметров получены безразмерные выражения нагрузочных характеристик:

__р Р.

=-; для усилия подачи - Рп = -

для момента - М =

Л

для вертикального усилия — Р,-

■сум

р.:

р. — К ■ в„

Р \—1 в

у 2 сум Р

(16)

О гоо 400 600 ш Уп „/,

Рис. 9. Безразмерный момент на валу (схема 2) Рис. 10. Безразмерная вертикальная сила

h/Df -О.в

У

у

— /о.в Г v

\

У 0.4

У

о. г

Va и/ч

0.2 0.4 0.6 О.в h/Dj

Рис. 11. Безразмерное усилие подачи (схема 2)

Р .

Как видно из рис. 9 и 10 безразмерные момент и вертикальная сила сохраняют относительно стабильные значения при изменении всех параметров ДФРО за исключением скорости резания и схемы установки резцов. Усилие подачи РО зависит от степени его заглубления в лед и может существовать режим самоподачи фрезы, что является отрицательным фактором (рис. 11).

Для использования в инженерных расчетах эти зависимости аппроксимированы для второй схемы расстановки резцов формулами:

М = 2.0+0.25-Ур„ (Ур-м/ч); Л я 3 - О.бЩУО); Рп=2.в(ИлЮ) - 1.3 (17) Кроме этого, результаты представлены в форме удельных показателей, к первому из которых относится энергия, затрачиваемая на разрушение единицы объема льда резанием, удельная мощность проходки, удельное усилие подачи и удельное вертикальное усилие приходящиеся на единицу площади забоя :

М-2-Ур оФвпрКУп

К' Вт

Р' = -

h, ■ Д.,

(18)

пр л пр

Для них получены формулы для инженерных расчетов (скорость Ур = 3 м/с, схема 2 установки резцов) как верхние оценки этих характеристик:

^=31.5/7^; N'=9А ; Ре'=Ъ 4К.\ Л/=0.8 (19)

Полученные результаты позволяют непосредственно рассчитывать нагрузочные характеристики ДФРО с различными конструктивными параметрами.

В четвертой главе рассматривается методика определения конструктивных параметров ДФРО для конкретных природно-географических условий. Выявлено, что эти условия по акватории оз. Байкал имеют существенные отличия. Из-за этого нельзя воспользоваться результатами наблюдений, полученными другими исследователями в районах озера расположенных вдали от места эксплуатации разрабатываемой ЛРМ. Поэтому потребовались дополнительные полевые исследования динамики изменения толщины ледяного покрова и ее связи с суточной и сезонной температурой воздуха, которые проводились в течение трех лет и позволили получить статистически обоснованный прогноз максимально возможной толщины льда И^ =й,+3 <т„ на трассе прокладки прорези /г^Ю^м (рис. 12).

Рис. 12. Изменение оценки максимальной толщины льда (данные измерений 1989г.)

Рассмотрение особенностей работы JIPM в составе кабелеукладочного комплекса показывает необходимость структурного построения машины из двух автономных частей - прицепного ледорезного агрегата и базового серийного трактора, т к целесообразно совмещение функций прорезания льда и обеспечения нужного усилия натяжения кабеля при укладке, кроме того, трактор требовался для других операций

На основании анализа геометрических и физических процессов, сопровождающих укладку кабеля, получено, что JIPM должна создавать во льду указанной выше толщины прорезь шириной не менее 98 мм, со скоростью около 200 м/ч При этом, как показывают расчеты, базовый трактор должен иметь следующие характеристики Nbokt 17 7 кВт, тяга на крюке Рф= 1 3 кН, вертикальное усилие на оси фрезы Ре—4 3 кН Исходя из этого определено, что наилучшей базой для ЛРМ является колесный трактор марки МТЗ-82Н

Исходя из требуемой глубины прорезания льда с учетом толщины снежного покрова, а также из конструктивных параметров цевочного зацепления — высоты зуба и требуемого клиренса между цевочным колесом и опорной поверхностью получено выражение для определения главного конструктивного параметра ДФРО—диаметра диска по резцам (рис 13)

Да=1 15 кл + hn6 + Дцев, <20)

где 1 15 h„ — толщина льда с учетом уплотненного снега на льду, Дцев - клиренс цевочного колеса, h3Vg — высота зуба колеса

Последний конструктивный параметр h^g получен исходя из теории цевочного зацепления В соответствии с ней форму профиля зуба можно получить, используя известные уравнения линии зацепления в системе координат x¡, у2 (рис 14), связанной с колесом Расчетом получен теоретический профиль зуба колеса, как геометрическое место точек с координатами х2, у2 (рис 15)

К «

066

/

/

/

f

Рис 14 Схема к расчету профиля зуба

Рис 15 Теоретический профиль зуба Реальный профиль эквидистантен теоретическому и отстоит от него на радиус цевки (рис. 16) Внутри этого профиля размещается резцедержатель с резцом заданного размера Размещение производится методом последовательных приближений.

Теоретический профиль зуба

Рис 16 Размещение резца с резцедержателем внутри профиля зуба

Вначале определяется конструктивный параметр

^верх Ьдерж&^л ) (21)

исходя из условий прочности, и конструктивных соображений Затем, задаваясь заведомо большими значениями Д^ и Ц, постепенно уменьшаем их и приближаемся к таким значениям диаметров, которые обеспечивают выполнение условия

1реж ~

2я ЯфК

(22)

V 7

(подача на резец кг должна соответствовать максимальной скорости движения базового трактора с его ходоуменыпи-телем — К„=1175 м/ч) и условия (20) В итоге для (19) было получено ^6=140 мм

Для предотвращения ударов резцов о впереди идущие цевки потребовалась установка перед ними полузубьев-отбойников (см рис 17) Определение минимально необходимого радиуса отбойников ./{„»6, производится на основе требования к коэффициенту перекрытия зацепления е £ = ср,е 2ц!2п>\, (23) где $>¡¿=271/2^- угол поворота цевочного колеса от начала до конца зацепления, количество цевок.

Рис 17 Фиксация колеса относительно цевок посредством полузубьев Угол <р1е определяется из известного из теории уравнения, а соответствующий радиус окружности выступов г2е определяется выражением

Ъ = ^(п + г2)31П2 2/-„(Г2 + + г2 +г„2 (24)

Так как полузуб-резцедержатель должен быть выше полузуба-отбойника, радиус выступов отбойников Яотб определяется из условия г2е= (Яотб +Яф)/2, при котором контакт цевки с полузубом-резцедержателем начинается раньше, но и раньше заканчивается контакт с полузубом-отбойником, обеспечивая фиксацию колеса относительно цевок (рис 17) Таким образом,

Котб = 2г2е - Яф (25)

В результате применения разработанного способа определения элементов цевочного зацепления для ДФРО и на основании приведенных выше материалов получены основные конструктивные параметры РО, приведенные в табл 2

Посредством методов, приведенных в главе 3, рассчитаны нагрузочные характеристики этого рабочего органа для разных режимов работы, что позволяет оценить возможность использования данного ДФРО с различными базовыми тракторами (рис. 18).

Основные конструктивные параметры ДФРО_ Таблица 2

N п/п Наименование параметра Способ определения Значение

1 Диаметр диска фрезы по резцам, м йф = 1.15Й, + Ихб + Ацев 1.37

2 Число цевок Z„ Рекомендуемое минимальное число 7

3 Диаметр цевочного колеса по основной окружности D„„, м Последовательными приближениями до выполнения условия (21) 0.448

4 Модуль зацепления, мм т= 64

5 Число зубьев на диске фрезы 2ф 1ф= (Оф-2-И„б)1т 18

6 Диаметр диска фрезы по основной окружности йф0 , м Е*ф0 =2,р-т 1.152

7 Диаметр цевочного колеса по цевкам D4, м; Д,= Хчт+2гч 0.508

8 Радиус цевки г„, м По условиям прочности 0.03

9 Передаточное отношение i 1 — Д &„ / Оцо 2.57

10 Диаметр по отбойникам Д,„,б, м Оотб = 2 (2г2е- Яф), г2, -по (24) 1.29

Рис. 18. Нагрузочные характеристики ДФРО с параметрами, приведенными в табл.2

В пятой главе представлены результаты испытаний ЛРМ с ДФРО, основные конструктивные параметры которого и нагрузочные характеристики были обоснованы в предыдущих главах работы. Рабочий орган был применен в ледорезном агрегате ЛРМ ФАРКС-140, сконструированном для прокладки со льда подводных кабельных линий нейтринного телескопа ИЛИ РАН на оз.Байкал. Внешний вид ЛРМ показан на рис. 19.

Рис. 19. Конструктивная схема ЛРМ ФАРКС-140

I - транспортное положение;

II - рабочее положение.

1 - дискофрезерный рабочий орган; 2 - кронштейн; 3 - центральный вал; 4 - цевочное колесо; 5 - редуктор; 6 - вал отбора мощности базового трактора; 7 - карданный вал; 8 — рама; 9 - опорные колеса (лыжи); 10 - гидроцилиндр; 11 - шланги; 12 - сцепное устройство.

Ледорезная машина имела следующие характеристики

Длина габаритная в транспортном положении 3 36 м

Длина габаритная в рабочем положении 3 04 м

Высота габаритная в транспортном положении 1 66 м

Ширина габаритная 1 59 м

Масса агрегата в снаряженном состоянии 650 кг

Максимально допустимая мощность, подаваемая на фрезу 100 кВт Максимально допустимое тяговое усилие 7 5 кН

Максимальная толщина прорезаемого льда(без снега на льду) 12м Ширина прорези 0 1м

Максимальная скорость прорезания льда толщиной 1 м 900-1100 м/ч

Для проведения натурных испытаний была разработана тензометрическая инструментально-приборная база определения нагрузочных характеристик на рабочем органе в натурных условиях Была разработана методика измерений и обработки результатов

Проведенные натурные испытания ДФРО подтвердили его работоспособность и правильность выбора основных конструктивных параметров В ходе испытаний были выявлены конструктивные недостатки, которые были обусловлены слабой отработанностью конструкции шасси ледорезного агрегата и конструктивных узлов крепления резцов на диске фрезы По результатам натурных испытаний были выполнены конструктивные усовершенствования, устранившие выявленные недостатки

- колесные опоры ледорезного агрегата заменены на лыжи для устранения вертикальных колебаний,

- установлены полузубья-отбойники для устранения ударов резцов по цевкам,

- диск фрезы размещен в плоскости, совпадающей с плоскостью симметрии базовой машины, для предотвращения увода машины с заданного курса,

- полукронштейны фрезы соединены жесткой балкой для увеличения прочности узла крепления фрезы,

- установлены дополнительные лыжные опоры под кронштейнами для уменьшения вибрации при резании,

- удлинена рама агрегата для снижения вертикальных биений в узле крепления к базовому трактору

Натурные испытания проводились на льду р Волга у Н Новгорода в районе гребного канала с базовым трактором МТЗ-82Н и на льду оз Байкал

Полученные результаты измерения нагрузочных характеристик ДФРО в полевых условиях на натурном ледяном покоове. показаны на рис 20

М.кИм_Момент на карданном валу

Мер

КГ.

Рп ,кН Усилие на крюке (полное усилие подачи)

6 12 !« 24 30 36 ^ £

-----среднее расчетное, -----максимальное расчетное

Рис 20 Нагрузочные характеристики, полученные в опытах и их расчетные значения

Сопоставление полученных результатов измерения с данными теоретического расчета нагрузочных характеристик показывают их удовлетворительное совпадение

Превышение силы на крюке над расчетным значением объясняется установкой агрегата на лыжи и соответствующим повышением силы сопротивления движению по срав-

нению с колесами, а также влиянием силы трения лыж по снегу. Превышение реального максимального момента над расчетным объясняется неравномерностью угловой скорости в карданном шарнире приводного вала (поз.7 рис. 19).

В ходе натурных испытаний и опытной эксплуатации выявлены нежелательные эффекты. В режиме начального заглубления диска в лед появляется усилие тяги, противоположное рабочему движению машины и способное сдвинуть базовый трактор с места, что препятствует нормальному заглублению фрезы. С использованием расчетных методов, разработанных в главе 3, и схемы, показанной на рис. 21, получены значения скоростей внедрения фрезы в ледяной покров в зависимости от располагаемой мощности базового трактора и удерживающей силы трения. Это позволяет выбрать рациональный режим заглубления не приводящий к аварийным случаям при использовании разных базовых тракторов.

Рис. 21. Расчетная схема внедрения и зависимости скорости внедрения от параметров базового трактора Кроме этого, при резании относительно тонкого льда возможно заклинивание фрезы. Как следует из рис. 22 совокупность опорных устройств агрегата, диска фрезы и ледяного покрова является системой с положительной обратной связью, в которой происходит «накатывание» диска на клиновидное образование ледяной плиты и появление усилия самоподачи диска. Это, в итоге, ведет к заклиниванию фрезы и возможности поломки агрегата. Таким образом, для дисковой фрезы, рассчитанной на максимальный лед, необходимо на малых толщинах льда выбирать уровень заглубления диска, при котором еще может осуществляться контроль подачи агрегата. Особенно это важно при использовании тросовой тяги ледорезного агрегата и силового модуля на опасных участках ледяного покрова. Расчетным путем получена величина заглубления (рис. 23), при которой можно избежать заклинивания фрезы на тонком льду.

Г„>0

Ч<>

Рис. 22. Схема заклинивания фрезы

Рис. 23. Выбор заглубления фрезы на тонком льду

В разделе основные результаты и выводы приведены результаты экспериментальных и теоретических исследований, проведенных в настоящей работе, дающие основания для следующих выводов:

1 Для формирования прорезей при укладке кабелей и трубопроводов со льда наиболее рациональным является применение в качестве ЛРМ серийных тракторов с прицепным ледорезным агрегатом на базе дисковой фрезы с цевочным зацеплением

2 Установлено, что при расчете нагрузок на резцах рабочих органов ЛРМ величину эталонной силы резания следует принимать Рэ=58,4±5,17 Н

3 Получена математическая модель усилия резания льда единичным резцом, отличающаяся наиболее полным учетом количества факторов, определяющих процесс, и уточненными значениями коэффициентов, отражающих влияние этих факторов

4 Выделены новые разновидности блокированное™ резца - переходные между основными - и получены для них эмпирические зависимости коэффициентов блокированное™ от определяющих параметров

5 Предложен метод расчета силы резания льда при срезании реальными рабочими органами стружки сложного сечения Разработана структурная схема алгоритма расчета усредненных, пиковых, безразмерных и удельных показателей нагрузочных характеристик дискофрезерного рабочего органа Составлены программы вычислений

6 Теоретически обосновано и экспериментально подтверждено, что применение схемы шахматной расстановки резцов дает снижение усилий резания до 35%, а применение схемы чередования узких и широких резцов - до 20% по сравнению с наиболее энергоемким случаем расстановки резцов одинаковой ширины, равной ширине прорези

7 Определено, что при применении схемы последовательной расстановки узких и широких резцов ширина узкого резца не должна превышать 80% от ширины прорезаемой щели Рекомендуется стремиться к максимально возможному снижению ширины узкого резца.

8 При применении схемы шахматной расстановки резцов одинаковой ширины рекомендуется использовать резцы шириной не более 90% от ширины прорезаемой щели

9 Установлено, что при работе в составе технологического комплекса на оз Байкал в районе 106-107 км КБЖД ЛРМ должна нарезать сквозную щель шириной не менее 98 мм во льду толщиной до 0,97 м со скоростью 200 м/ч

10 В результате сопоставления требуемой мощности и тяги, необходимых для создания прорези и укладки кабеля на дно оз Байкал, с данными существующих серийных тракторов получено, что наилучшей базой для ЛРМ является трактор марки МТЗ-82Н

11 При проектировании дисковых фрез для ЛРМ предназначенных для прорезания ледяного покрова со значениями максимально возможной толщины, лежащими в пределах от 0,5 м до 1,5 м, рекомендуется использовать цевочное зацепление с величиной модуля 64 мм и цевочным колесом диаметром 450 мм по основной окружности. Диаметр фрезы, соответствующий значению максимальной толщины льда, рекомендуется получать путем уменьшения или увеличения числа полузубьев-резцедержателей Высота полузуба-отбойника на фрезе должна составлять не менее 50% от высоты полузуба-резцедержателя.

12 Для устранения эффекта обратной тяги при заглублении фрезы скорость заглубления разработанного ДФРО диаметром 1370 мм рекомендуется выбирать при использовании в качестве базовой машины трактора МТЗ-82Н не более 60 см/мин, при использовании трактора Т-25 А - не более 15 см/мин

13 При толщине ледяного покрова менее 50% от диаметра фрезы рекомендуется избегать полного заглубления ДФРО и выбирать в качестве рабочего положения фрезы минимальное заглубление, обеспечивающее сквозное прорезание льда

По результатам проведенных исследований построен, испытан и принят в эксплуатацию образец дискофрезерной машины ФАРКС-140 Конструкторские решения, положенные в его основу, защищены авторскими свидетельствами По результатам эксплуатации изготовлена серия машин, которые в настоящий момент работают в различных организациях Предложенные методы расчета используются в учебном процессе на кафедре «Строительные и дорожные машины» Нижегородского государственного технического университета

В приложениях приведены тексты разработанных программ, акты внедрения результатов работы

Публикации: Основное содержание работы изложено в следующих публикациях-

1 Романов В В, Сборнов М С, Фиалковский С В, Малыгин АЛ, Кисляков В С Машина ФАРКС-140 для резания льда // «Строительные и дорожные машины», №2,1989-С 19-20

2 Романов В В, Кулепов В Ф, Алатин С Д, Галкин Ю Б., Сборнов М С и др Исследование возможности прокладки подводной линии связи на оз Байкал в зимних условиях//Рукопись предст ГПИ -Деп вВНИИТИ, 1987, №02870063281 -18 с

3 Романов В В , Кисляков В С, Миленин М Б Ледорезная дискофрезерная машина ФАРКС-140 // Информационный листок № 14-89 Горьковский межотраслевой территориальный центр научно-технической информации и пропаганды, 1989

4 Романов В В, Кулепов В Ф, Мусарский Р А. Статистическая динамика привода ле-дорезной машины, оснащенной дискофрезерным рабочим органом с цевочным зацеплением И Повышение надежности и экологических показателей автомобильных двигателей Тезисы докл научо-техн конф, посвященной 60-летию каф ДВС —Горький, 1990 -С 106

5 Кулепов В Ф, Алатин С Д, Романов В В , Миленин М Б Комплекс оборудования для прокладки кабельных линий с ледяного покрова водоемов И Новое в подъемно-транспортном машиностроении Тез докл научно-техн конф -М, 1991 -С93

6 Романов В В, Уткин А.И., Сосевич Ю В Приборы для оценки прочностных свойств разрабатываемых сред И Повышение надежности и экологических показателей автомобильных двигателей Тезисы докл научо-техн. конф, посвященной 60-ю каф ДВС -Горький, 1990 -С 111

7 Романов В В , Кулепов В Ф, Сосевич Ю В Оборудование для прокладки со льда // Интенсификация рабочих процессов землеройных машин в строительстве Тез докл научно-техн конф -Киев, 1989 -С 11-12

8 Романов В В , Сосевич Ю В, Уткин А И Определение сил резания льда в полевых условиях // Тезисы докл 51-ой научно-практической конференции Киевского ордена Трудового Красного Знамени инженерно-строительного института - Киев, 1990

9 Романов В В, Куляшов А П, Сборнов М С Положение результирующей силы резания при нарезании щелей во льду дисковой фрезой с цевочным зацеплением // Повышение эффективности проектирования, испытаний, эксплуатации автомобилей и строительно-дорожных машин Тез докл исообщ научно-техн конф -Горький, 1988

10 Романов В В, Кулепов В Ф , Алатин С Д, Малыгин А Л Исследование, разработка и создание ледорезного оборудования // Мелкосерийная и малотоннажная наукоемкая продукция для отраслей народного хозяйства. Тез докл первого годичного собрания по II разделу РКНТП «Технологическое оборудование, производственная аппаратура, инструмент и оснастка» - Саратов, 1992.

11 Кулепов В Ф, Малыгин А Л, Романов В В Определение нагрузок на диско-фрезерный рабочий орган ледорезной машины //Транспортно-технологические машины Материалы Всероссийской научно-технической конференции Сборник статей -Н Новгород, НГТУ, 2004. - С 79-82

12 Кулепов В Ф, Малыгин А Л, Романов В В Определение нагрузок на рабочие органы ледорезных машин на основе численной реализации математической модели //Груды НГТУ - Т 45 - Н Новгород 2004 С 105-109

13 А с 1395914 СССР Устройство для прорезания щелей во льду водоемов / Кулепов В Ф, Алатин С Д, Галкин Ю Б, Романов В В идр-Опубл вБИ, 1988 -№18

14 А.с 1585632 СССР Устройство для прорезания щелей во льду / Романов В В, Сборнов М С, Фиалковский С В, Малыгин АЛ и др - Опубл в Б И, 1990 - № 30

15 А с 1829076 СССР Способ прокладки кабеля со льда водоема / Романов В В, Кулепов В Ф, Алатин С Д., Сборнов М С, Фиалковский С В идр -Опубл вБИ,1993 -№27

Подписано в печать 01 102007 Формат 60x84 V16 Бумага офсетная Печать офсетная Уч -изд л 1,0 Тираж 80 экз Заказ 727

Нижегородский государственный технический университет им Р Е Алексеева Типография НГТУ 603950, Нижний Новгород, ул Минина, 24

ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1. Развитие и особенности конструкций ледорезной техники.

1.1.1. Способы разрушения ледяного покрова.

1.1.2. Развитие конструкций и типов ледофрезерных машин.

1.1.3. Особенности использования JIPM с ДФРО для решения технических задач, связанных с прорезанием ледяного покрова.

1.2. Ледяной покров в регионах РФ.

1.2.1. Основные физико-механические свойства льда.

1.2.2. Распределение толщины ледяного покрова по регионам РФ.

1.2.3. Условия безопасной эксплуатации ЛРМ на ледяном покрове.

1.3. Теоретические и экспериментальные исследования в области резания льда.

1.3.1. Развитие математических моделей процесса резания льда.

1.3.2. Экспериментальные исследования по определению характеристик резания льда.

1.4. Цели и задачи работы.

1.4.1. Формирование цели работы.

1.4.2. Задачи экспериментальных исследований.

1.4.3. Направления и задачи теоретического исследования.

1.5. Выводы.

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СИЛОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРОЦЕССА РЕЗАНИЯ ЛЬДА.

2.1. Предварительные опыты по определению эталонной силы резания натурного льда.

2.1.1. Прибор для определения эталонной силы резания в натурных условиях.

2.1.2. Методика проведения опытов и обработки результатов.

2.1.3. Результаты натурных исследований.

2.2. Разработка плана многофакторного эксперимента.

2.2.1. Выбор методики планирования и обработки результатов стендовых экспериментов.

2.2.2. Выбор регрессионной модели усилия резания и разработка плана экспериментов для определения ее коэффициентов.

2.3. Проведение экспериментов и обработка результатов опытов.

2.3.1. Стенд и оборудование для проведения опытов.

2.3.2. Проведение экспериментов и предварительная обработка результатов

2.4. Получение регрессионной и функциональной моделей усилия резания.

2.4.1. Анализ результатов экспериментов.

2.4.2. Функциональная модель усилия резания при блокированном резании.

2.5. Экспериментальное исследование влияния видов блокированности резаиия.

2.5.1. Исследование переходных видов резания.

2.5.2. Расчет силы резания при срезаиии стружки сложного сечения.

2.6. Выводы.

3. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ

ДИСКОВОЙ ФРЕЗЫ С ЛЕДЯНЫМ ПОКРОВОМ.

3.1. Математическая модель нагрузочных характеристик рабочего органа.

3.1.1. Конструктивные параметры дискофрезерного рабочего органа с цевочным зацеплением.

3.1.2. Особенности геометрии и кинематики взаимодействия со льдом.

3.1.3. Формирование исходных зависимостей численной модели нагрузочных характеристик рабочего органа.

3.2. Разработка алгоритма и численная реализация схемы вычисления нагрузочных характеристик.

3.2.1. Разработка алгоритма расчета и программных модулей.

3.2.2. Формирование функциональных связей нагрузочных характеристик и их аргументов - параметров рабочего органа и внешней среды.

3.2.3. Тестирование программных модулей и анализ предварительных результатов.

3.3. Анализ влияния конструктивных параметров на характеристики силового взаимодействия.

3.4. Выводы.

4. ВЫБОР ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ЛЕДОРЕЗНОЙ МАШИНЫ С ДИСКОФРЕЗЕРНЫМ РАБОЧИМ ОРГАНОМ.

4.1. Анализ природно-географической среды в районе работы J1PM.

4.1.1. Климатические и природные особенности района прокладки кабельных линий на оз. Байкал.

4.1.2. Исследование динамики изменения толщины ледяного покрова и ее связи с суточной и сезонной температурой.

4.1.3. Особенности работы J1PM в составе кабелеукладочного комплекса.

4.2. Конструктивные и технологические параметры J1PM, определяемые требованиями проведения операций по укладке кабеля с ледяного покрова.

4.2.1. Параметры процесса укладки, определяющие требования к J1PM в составе кабелеукладочного комплекса.

4.2.2. Выбор характеристик базового трактора.

4.2.3. Выбор основных параметров ДФРО, соответствующих технологической задаче и природно-климатическим условиям.

4.3. Выбор основных конструктивных параметров ДФРО.

4.3.1. Параметры зацепления цевочной передачи и их связь с параметрами резца.

4.3.2. Нагрузочные характеристики ДФРО.

4.4. Выводы.

5. ОПЫТНАЯ ПРОВЕРКА ТЕОРЕТИЧЕСКИХ РЕЗУЛЬТАТОВ НА НАТУРНОМ ОБРАЗЦЕ ЛЕДОРЕЗНОЙ МАШИНЫ ФАРКС-140.

5.1. Конструкция и особенности ЛРМ ФАРКС-140, подготовка машины к проведению натурных экспериментов.

5.1.1. Конструкция ЛРМ ФАРКС-140.

5.1.2. Подготовка системы измерений силовых характеристик процесса прокладки во льду прорези.

5.2. Проведение натурных экспериментальных исследований нагрузочных характеристик дискофрезерного рабочего органа.

5.2.1. Условия и ход проведения натурных экспериментов.

5.2.2. Результаты наблюдений за качественной картииой работы ЛРМ при резании ледяного покрова.

5.3. Результаты инструментального исследования нагрузочных характеристик.

5.3.1. Обработка результатов измерений.

5.3.2. Анализ результатов эксперимента и сопоставление с теоретическими данными.

5.4. Выбор рациональных режимов работы JIPM.

5.4.1. Выбор режима заглубления фрезы.

5.4.2. Выбор заглубления фрезы при работе на малых толщинах льда.

5.5. Выводы.

Большинство рек, озер, а также прибрежные морские акватории РФ в течение длительного периода покрываются льдом. С одной стороны, ледяной покров является удобным опорным основанием для гидротехнического строительства, прокладки подводных коммуникаций и пр. С другой - такое его использование невозможно без создания прорезей и майн. Это особенно актуальных для регионов с продолжительным периодом существования ледяного покрова - Севера, Сибири и Дальнего Востока. При этом важнейшую роль в технологических операциях, проводимых с ледяного покрова, играют ледорезные машины (J1PM). Большое значение для расширения сферы применения таких машин является их простота и удобство использования. Сложившееся к 1980 г. направление развития таких машин шло по пути усложнения и глубокой специализации конструкций вследствие чего прогресс в их развитии был надолго заторможен последующей перестройкой экономической структуры промышленности.

Ледорезные машины на протяжении более 50 лет разрабатывались в НИЛ "РАЛСНЕМГ", созданном родоначальником этого вида техники д.т.н., проф. А.Ф.Николаевым. Однако, несмотря на значительные успехи в опытно-конструкторской работе по созданию различных образцов рабочих ледорезных органов, движителей машин, специализированных шасси и пр., при конструировании машин не уделялось должного внимания снижению металлоемкости и удешевлению не только самой машины но и эксплуатационных затрат. Поэтому основной конструктивный тип разрабатываемых ЛРМ представлял собой специализированное (или специально переоборудованное из серийного) силовое несущее шасси с встроенным или постоянно навешенным ледорезным рабочим органом.

Такая конструктивная схема не только повышала стоимость ЛРМ, но и приводила к омертвлению основных средств, так как применение машины по прямому назначению происходило в малом отрезке годового периода, а использование ее в каком-либо другом качестве (тягача, транспортного средства) или оказывалось невозможным, или было сильно затруднено. Сложная конструкция машины приводила к значительным затратам на опытно-конструкторскую работу, технологическую подготовку производства и последующую доводку машины.

В современных экономических условиях снижение стоимости машины, затрат на ее эксплуатацию и уменьшение цикла конструирования и производства является необходимым условием расширения спроса на такие машины и принятия решения о проведении технологических операций на акваториях с использованием несущей способности ледяного покрова.

Поэтому возникла задача разработки J1PM нового типа - на базе серийного трактора с прицепным ледорезным агрегатом. Наиболее приемлемым видом рабочего органа для такого агрегата является дискофрезерный (ДФРО), однако теоретические или экспериментальные обоснования выбора его основных параметров и расчета его силовых характеристик отсутствовали. В связи с этим задача обоснования выбора основных конструктивных параметров и определения нагрузочных характеристик дискофрезерных рабочих органов является актуальной.

Цель работы. «Разработка методики расчета дискофрезерных рабочих органов ледорезных машин и выбор их основных конструктивных параметров».

Объектами исследования являются единичный резец дискофрезерного рабочего органа ледорезной машины и дискофрезерный рабочий орган в целом.

Предметом исследования являются силовые характеристики процесса резания льда единичным резцом и нагрузочные характеристики дискофрезерного рабочего органа ледорезной машины при взаимодействии с ледяным покровом водоемов.

Методы исследования. В эмпирических исследованиях использовались следующие методы: наблюдение, описаиие, измерение и эксперимент. Экспериментальные исследования проводились с использованием лабораторного стенда и натурных образцов льда, выполнялись полевые эксперименты с натурным образцом JIPM. В теоретических исследованиях использовались такие методы как анализ и синтез, гипотетический метод, а также методы теории математического планирования и обработки результатов эксперимента, численные методы математического моделирования, разрабатывались алгоритмы и программы с использованием пакета «Mat Lab-5».

Научную новизну работы составляют: - математическая модель усилия резания льда едииичным резцом, отличающаяся применением единого интегрального показателя, названного «эталонной силой резания», а также экспериментально обоснованными значениями коэффициентов, учитывающих влияние факторов, определяющих процесс;

- экспериментально обоснованная зависимость усилия резания льда единичным резцом при осуществлении резания в условиях переходных видов блокировки резца;

- предложенный метод расчета силы резания на единичном резце при срезании стружки сложного сечения;

- алгоритм и программа расчета нагрузочных характеристик дискофрезерного рабочего органа ледорезной машины.

Основные положения, выносимые на защиту

Из теоретических разработок - математическая модель усилия резания льда единичным резцом, базирующаяся на значении эталонной силы резания льда; зависимости изменения усилия резания льда при осуществлении переходных видов резания; метод определения силы резания льда при срезании стружки сложного сечения; обобщенные параметры нагрузочных характеристик ДФРО; методика выбора основных конструктивных параметров ДФРО.

Из научно-технических - результаты стендовых экспериментов по резанию натурного ледяного покрова; алгоритм и программа расчета нагрузочных характеристик ДФРО; результаты определения нагрузочных характеристик на натурной машине.

Достоверность результатов. Адекватность полученных эмпирическим путем математических моделей резания льда обеспечена строгим выполнением методов математического плаиироваиия эксперимента и регрессионного анализа. Проведенные натурные испытания ледорезной машины, созданной на основе проведенных теоретических и экспериментальных исследований, подтвердили основные теоретические положения, принятые гипотезы и допущения. Практическая ценность заключается:

- в разработке математической модели резания льда едииичным резцом, пригодной для рабочих органов разного типа при срезании стружки разной конфигурации;

- в разработке принципиальной схемы алгоритма определения нагрузочных характеристик ДФРО, которую можно использовать в качестве методики и прототипа при составлении аналогичных алгоритмов для рабочих органов других типов;

- в получении зависимостей между основными параметрами дискофрезерного рабочего органа и его нагрузочными характеристиками, позволяющих оперативно оценивать нагрузки и энергопотребление для ДФРО различных типоразмеров;

- в разработке метода определения геометрических параметров цевочного зацепления с использованием в качестве зубьев колеса резцов дисковой фрезы;

- в разработке методики подхода к выбору основных параметров ДФРО, ориентированных на природно-географические и технологические условия региона использования J1PM;

- в обосновании выбора рациональных режимов работы J1PM на начальных этапах заглубления фрезы в лед.

Реализация результатов работы. По результатам проведенных исследований построен, испытан и принят в эксплуатацию образец дискофрезерной машины ФАРКС-140. Конструктивные решения, положенные в его основу, защищены авторскими свидетельствами. По результатам эксплуатации изготовлена серия подобных машин, работающих в различных организациях. Результаты работы внедрены в::

- Институте ядерных исследований Российской Академии Наук (ИЯИ РАН);

- АО «Северспецподводстрой», г.Надым;

- ГУП УНКП, г.Н.Новгород.

Предложенные методы расчета используются в учебном процессе на кафедре «Строительные и дорожные машины» Нижегородского государственного технического университета.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на всесоюзных, всероссийских, региональных конференциях, в том числе на:

Региональной научно-технической конференции «Повышение эффективности проектирования и испытаний автомобилей» (г. Горький, 1987);

Региональной научно-технической конференции «Повышение эффективности проектирования, испытаний, эксплуатации автомобилей и строительно-дорожных машин» (г. Горький, 1988);

VI научно-технической конференции «Проблемы создания новой техники для освоения шельфа» (г. Горький, 1989);

Научно-технической конференции "Интенсификация рабочих процессов землеройных машин в строительстве" (г. Киев, 1989);

I 9 I

Всесоюзной научно-технической конференции «Повышение надежности и экологических показателей автомобильных двигателей» (г. Горький, 1990);

51-й научно-практической конференции (г. Киев, 1990);

Всесоюзной научно-технической конференции "Новое в подъемно-транспортном машиностроении" (г. Москва, 1991).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 научных работ, получено 3 авторских свидетельства РФ.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

Результаты экспериментальных и теоретических исследований, проведенных в настоящей работе, дают основания для следующих выводов:

1. Для формирования прорезей при укладке кабелей и трубопроводов со льда наиболее рациональным является применение в качестве ЛРМ серийных тракторов с прицепным ледорезным агрегатом, При этом наиболее прогрессивным рабочим органом является дисковая фреза с цевочным зацеплением.

2. Установлено, что при расчете нагрузок на резцах рабочих органов ЛРМ величину эталонной силы резания следует принимать Рэ=58,4±5,17 Н.

3. Получена математическая модель усилия резания льда единичным резцом, отличающаяся наиболее полным учетом количества факторов, определяющих процесс, и уточненными значениями коэффициентов, отражающих влияние этих факторов.

4. Выделены новые разновидности блокированности резца - переходные между основными - и получены для них эмпирические зависимости коэффициентов блокированности от определяющих параметров.

5. Предложен метод расчета силы резания льда при срезании реальными рабочими органами стружки сложного сечения.

6. Теоретически обосновано и экспериментально подтверждено, что применение схемы шахматной расстановки резцов дает снижение усилий резания до 35%, а применение схемы чередования узких и широких резцов - до 20% по сравнению с наиболее энергоемким случаем расстановки резцов одинаковой ширины, равной ширине прорези.

7. Разработана структурная схема алгоритма расчета усредненных, пиковых, безразмерных и удельных показателей нагрузочных характеристик дискофрезерного рабочего органа. Составлены программы вычислений.

8. Определено, что при применении схемы последовательной расстановки узких и широких резцов ширина узкого резца не должна превышать 80% от ширины прорезаемой щели. Рекомендуется стремиться к максимально возможному снижению ширины узкого резца.

9. При применении схемы шахматной расстановки резцов одинаковой ширины рекомендуется использовать резцы шириной не более 90% от ширины прорезаемой щели.

10. Установлено, что при работе в составе технологического комплекса на оз.Байкал в районе 106-107 км КБЖД ЛРМ должна нарезать сквозную щель шириной не менее 98 мм во льду толщиной до 0,97 м со скоростью 200 м/ч.

11.В результате сопоставления требуемой мощности и тяги, необходимых для создания прорези и укладки кабеля на дно оз. Байкал, с данными существующих серийных тракторов получено, что наилучшей базой для ЛРМ является колесный трактор марки МТЗ-82Н.

12. При проектировании дисковых фрез для ЛРМ, предназначенных для прорезания ледяного покрова со значениями максимально возможной толщины, лежащими в пределах от 0,5 м до 1,5 м, рекомендуется использовать цевочное зацепление с величиной модуля 64 мм и цевочным колесом диаметром 450 мм по основной окружности. Диаметр фрезы, соответствующий значению максимальной толщины льда, рекомендуется получать путем уменьшения или увеличения числа полузубьев-резцедержателей.

13.Высота полузуба-отбойника на фрезе должна составлять не менее 50% от высоты пол узу ба-рез цед ержателя.

14. Для устранения эффекта обратной тяги при заглублении фрезы скорость заглубления разработанного ДФРО диаметром 1370 мм рекомендуется выбирать: при использовании в качестве базовой машины трактора МТЗ-82Н не более 60 см/мин; при использовании трактора Т-25А - не более 15 см/мин;

15.При толщине ледяного покрова менее 50% от диаметра фрезы рекомендуется избегать полного заглубления ДФРО и выбирать в качестве рабочего положения фрезы минимальное заглубление, обеспечивающее сквозное прорезаиие льда.

По результатам проведенных исследований построен, испытан и принят в эксплуатацию образец дискофрезерной машины ФАРКС-140. Конструкторские решения, положенные в его основу, защищены авторскими свидетельствами. По результатам эксплуатации изготовлена серия машин, которые в настоящий момент работают в различных организациях.

1. Абезгауз В.Д. Режущие органы машин фрезерного типа для разработки горных пород и грунтов. - М.: Машиностроение, 1965.

2. Агейкин Я.С. Проходимость автомобилей. М.: Машиностроение, 1961. - 232 с.

3. Айзеншток И.Я. К построению физической теории резания грунтов. М.: Изд-во АН СССР, 1951.

4. Алатин С.Д. Исследование процесса резания льда рабочими органами ледорезных машин: Дисс. . канд. техн. наук. Горький, 1983.

5. Алатин С.Д., Белов П.А. Влияние блокировки на усилия резания. // Сб. «Проблемы нефти и газа Тюмени». Тюмень, 1981. - Вып.51. - С.59-60.

6. Амангалиев Д.А. Исследование процесса бурения льда концевыми торцевыми фрезами. Дисс.канд.техн.наук - Горький, 1973 - 186 с.

7. Аппель П. Теоретическая механика. Т.1. М.: Физматгиз, I960 - 540 с.

8. Баладинский В.Л. Динамическое разрушение грунтов рабочими органами строительных машин.: Дисс. . док. техн. наук. Киев, 1978.

9. Баловнев В.И. Моделирование процессов взаимодействия со средой рабочих органов дорожно-строительных машин. М.: Высшая школа, 1981.

10. Барахтанов Л.В. Повышение проходимости гусеничных машин по снегу.: Дисс. . док. техн. наук: 05.05.03. Горький, 1988. - 342 с.

11. Барахтанов Л.В., Беляков В.В., Кравец В.Н. Проходимость автомобилей: Учебное пособие. Н.Новгород: НГТУ,1966. - 200 с.

12. Беляков В.В. Развитие теории взаимодействия эластичных движителей с деформируемым полотном пути и ее реализация при повышении уровня проходимости специальных машин по снегу: Дисс. . докт. техн. наук: 05.05.03. Н.Новгород, 1998. -487 с.

13. Бернштейн С.А. Ледяная железнодорожная переправа (работа, теория и расчет ледяного слоя) // Ледяные переправы: 18 сборник НТК НКПС. М.: Транспечать, 1929. - С.36-82.

14. Богородский В.В. Упругие модели кристаллов льда. // Акустический журнал. 1964 -т. 10, вып.2-с.78-81.

15. Богородский В.В., Гаврило В.П., Недошивин O.J1. Разрушение льда. Методы, технические средства. JI.: Гидрометеоиздат, 1983.

16. Богородский В.В., Гусев А.В., Хохлов Г.П. Физика пресноводного льда. JL: Гидрометеоиздат, 1971.

17. Бородай Н.И. Материалы к изучению строения ледяного покрова Байкала. // Труды Байк. лимнолог, ст. М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1939. - т. IX - С.71-114.

18. Бутягин И.П. Прочность льда и ледяного покрова. Новосибирск: Наука, 1966. - 153 с.

19. Вейнберг Б.П. и др. Лед, его свойства, появление и исчезновение. М.: ГИТТЛ - 1940.

20. Ветров Ю.А. Резание грунтов землеройными машинами. М.: Машиностроение, 1971. -357 с.

21. Ветров Ю.А., Баладинский В.Л. Машины для специальных земляных работ. Киев: Вища школа, 1980.

22. Ветров Ю.А., Баладинский В.Л., Баранников В.Ф., Кукса В.П. Разрушение прочных грунтов. Киев: Буд1велышк, 1973. - 352 с.

23. Ветров Ю.А., Власов В.В., Станевский В.П., Уткин А.И. Внешние нагрузки при динамических расчетах роторных экскаваторов. // Горные, строительные и дорожные машины: Респ. межвуз. научн.-техн. сб., 1973.- Вып.16. С.12-16.

24. Ветров Ю.А., Моисеенко В.Г. Результаты исследования масштабного фактора сил резания грунтов. // Сб. «Горные, строительные и дорожные машины». Киев: Техника, 1971.-Вып. 12.

25. Веитцель Е.С., Овчаров Л.А. Теория вероятностей и ее инженерные приложения. -М.: Наука, 1988.-480 с.

26. Верещагин Г.Ю. Работы Байкальской лимнологической станции по изучению ледяного покрова Байкала. // Труды Байкальской лимнологической станции. М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1939. -t.IX, с.5-22.

27. Витман Ф.Ф., Шандриков Н.П. Некоторые исследования механической прочности льда. // Труды Арктического института. Л.: 1938. - т. 110.

28. Войтковский К.Ф. Механические свойства льда. М.: Изд-во АН СССР, 1960.

29. Войтковский К.Ф. Основы гляциологии. М.: Наука, 1999. - 255 с.

30. Гамоля Ю.А. Обоснование параметров и режимов работы дискофрезерного рабочего органа с механической активизацией процесса резания мерзлого грунта. Дисс. канд. техн. наук - М., 1985. - 192 с.

31. Гидрологический ежегодник М.: Метеоиздат, с 1970 по 1988 г.г.

32. Горячкин В.П. // Собр.соч. М.: Колос, 1965 - т.2.

33. ГОСТ 24026-80. Исследовательские испытания. Планирование эксперимента. Термины и определения. М.: Изд-во стандартов, 1980.

34. Государственный водный кадастр. Многолетние данные о режиме и ресурсах поверхностных вод суши. Часть I. Реки и каналы. Т.1. РСФСР.- М.: Метеоиздат, с 1970 по 1988 г.г.

35. Грачев Ю.П. Математические методы планирования экспериментов. М.: Пищевая промышленность, 1979.

36. Григорян С.С., Остроумова А.В. О механизме трения о лед // Трение и износ. 1982 -№6 - с.78-87.

37. Гришин В.К. Статистические методы анализа и планирования экспериментов. Изд-во Московского университета, 1975.

38. Движители специальных строительных и дорожных машин: Учебное пособие. / В.Е. Колотилин, А.А. Кошурина, А.П. Куляшов, JI.C. Левшунов, В.А. Шапкин, А.В. Янкович. Н.Новгород: НГТУ, 1995. - 208 с.

39. Дитрих Я. Проектирование и конструирование: Системный подход. М.: Мир, 1981. -456 с.

40. Домбровский Н.Г. Многоковшовые экскаваторы. М.: Машиностроение, 1972. - 432 с.

41. Домбровский Н.Г. Унификация, агрегатирование и стандартизация машин для строительства // Изв. вузов. «Строительство и архитектура». 1979. - № 6. - С. 112-123.

42. Донченко Р.В. Ледовый режим рек СССР. Л.: Гидрометеоиздат, 1987. - 248 с.

43. Дроздов В.И. Сравнительная оценка схем резания мерзлых грунтов. // Сб. «Строительные и дорожные машины». М.: Изд-во НИИ Стройдоркоммупмаш, 1968. - Вып.5.

44. Дьяков В.А., Смагер И.В., Балов А.Н. Расчет сил сопротивления грунтов резанию // Строительные и дорожные машины. 1985. - №12. - С.21-23.

45. Зеленин А.Н. Основы разрушения грунтов механическим способом. М.: Машиностроение, 1968. - 376 с.

46. Зеленин А.Н. Резание грунтов. М.: Изд-во АН СССР, 1959.

47. Зеленин А.Н., Баловнев В.И., Керов И.П. Машины для земляных работ. М.: Машиностроение, 1975.

48. Иванов К.Е., Кобеко П.П., Шульман А.Р. Деформация ледяного покрова при движении грузов // ЖТФ 1946.- Т.16.- С.257-262.

49. Исследование процесса резания льда, связанное с совершенствованием гребных винтов мощных ледоколов. // Отчет о НИР / КИСИ Киев, 1979. - 115 с.

50. Исследование разрушения льда концевыми элементами лопастей гребных винтов. // Отчет о НИР / КИСИ Киев, 1982. - 136 с.

51. Исследование, разработка и создание оборудования для нарезания щелей во льду // Промежуточный отчет з/н 57. Н.Новгород, 1991. - УДК 621879.48. - 136 с.

52. Кавыршин И.П. Исследование основных вопросов создания дискофрезерной машины для разработки мерзлых грунтов на базе тракторов класса Зт: Дисс. канд. техн. наук. -Тула, 1974.-202 с.

53. Карташкин Б.Д. Экспериментальные исследования физико-механических свойств льда. // Труды ЦАГИ, Изд-во бюро повой техники, 1947. №607.

54. Кириллов Ф.Ф. Исследование основных процессов работы дискофрезерных машин при разработке мерзлых грунтов: Дисс. . канд. техн. наук. Томск, 1971.

55. Кобеко П.П., Шишкин Н.И., Марей Ф.И., Иванов Н.С. Пролом и грузоподъемность льда. // ЖТФ.- 1946.- Т.16, вып.З.- С.273-276.

56. Колотилин В.Е. Исследование процессов взаимодействия роторио-винтового движителя ледово-фрезерной машины со снежным покровом и динамических нагрузок в ее приводе. Дисс. канд.техн.наук - Киев, 1978 - 276 с.

57. Комаровский А.Н. Структура и физические свойства ледяного покрова пресных водоёмов. М.-Л.: Государственное энергетическое издательство, 1932. - 50 с.

58. Коновалов И.М. Основы ледотехники речного транспорта. М.: Изд-во МРФ СССР, 1952.

59. Коржавин К.Н. Исследование механических свойств речного льда. // Труды НИВИЖТ. -Новосибирск, 1940. -t.IV, Вып.11.

60. Кори Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. -М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1984. 831 с.

61. Красовский Г.И., Филаретов Г.Ф. Планирование эксперимента. Минск: Изд-во БГУ им. В.И. Ленина, 1982. - 302 с.

62. Кузуб Г.Я, Температурный режим ледяного покрова некоторых рек Западной Сибири. // Тр. ЗСФАН СССР. Новосибирск, 1955. - Вып.5.

63. Кулепов В.Ф. Разработка и создание ледорезных машин для технологических комплексов: Дисс. докт. техн. наук. Н.Новгород, 2002.

64. Кулепов В.Ф. Исследование процесса резания асфальтобетонных покрытий дискофрезерными машинами: Дисс. . канд. техн. наук. Горький, 1984. - 150 с.

65. Кулепов В.Ф., Алатин С.Д., Романов В.В., Миленин М.Б. Комплекс оборудования для прокладки кабельных линий с ледяного покрова водоемов // Новое в подъемно-транспортном машиностроении: Тез. докл. научно-техн. конф. М., 1991. - С.93

66. Кулепов В.Ф., Романов В.В., Сосевич Ю.В. Оборудование для прокладки со льда // Интенсификация рабочих процессов землеройных машин в строительстве: Тез. докл. научно-техн. конф.-Киев, 1989.-С.11-12.

67. Кулепов В.Ф., Тарасов В.П., Сборнов М.С. Создание комплекса машин для прокладки подводных кабельных линий со льда // Проблемы создания новой техники для освоения шельфа: Тез. докл. шестой научно-техн. конф. Горький, 1989. - С.94.

68. Куляшов А.П. Исследование некоторых вопросов тягово-сцепных качеств и управляемости машин па роторно-винтовом движителе. Дисс.канд.техп.наук Горький, 1970 -148 с.

69. Куляшов А.П. Специальные строительные и дорожные машины с роторпо-винтовым движителем: Дисс. докт. техн. наук: 05.05.03. Горький, 1986. - 327 с.

70. Лавров В.В. Деформация и прочность льда. Л.: Гидрометеоиздат,1969. - 206 с.

71. Левшина Е.С., Новицкий П.В. Электрические измерения физических величин. Л.: Энергоатомиздат, 1983 г. - 320 с.

72. Левшунов Л.С. Исследование поворота ледорезных машин с роторно-винтовым движителем. Дисс.канд.техн.наук - Киев, 1980 - 204 с.

73. Лепнев М.И., Северинова Э.П. Грузы и мороз. М.: Транспорт, 1988.

74. Литвин Ф.Л. Теория зубчатых зацеплений. М: Наука, 1968. - 584 с.

75. Лукин П.П., Гаспарянц Г.А., Родионов В.Ф. Конструирование и расчет автомобиля. -М.: Машиностроение, 1984.-376 с.

76. Малыгин В.А. Исследование процесса деформации снега под воздействием гусеничного движителя и обоснование выбора размеров опорной поверхности гусениц снегоходных машин: Дисс. . канд. техн. наук: 05.05.03. Горький, 1970. - 155 с.

77. Маэно Н. Наука о льде: Пер. с яп. М.: Мир, 1988. - 231 с.

78. Меллор М. Механические свойства поликристаллического льда // Физика и механика льда: Пер. с англ./ Под ред. П. Трюде. М.: Мир, 1983. - С.202-239.

79. Назаровский А.А. Исследование процессов фрезерования льда концевой фрезой со встроенным шнековым транспортером: Дисс. . канд. техн. наук. Горький, 1972.

80. Некрасов С.С. Сопротивление хрупких материалов резанию. М.: Машиностроение, 1971.- 186 с.

81. Николаев А.Ф. Исследование и комплекс машин для разработки мерзлых грунтов, льда и снега. Горький, 1967. - 164 с.

82. Николаев А.Ф., Худяков В.Н., Малыгин А.Л. Анализ работы ледофрезорезных машин с учетом географической зоны эксплуатации // ГПИ им. А.А. Жданова. Горький, 1978. - 03 п.л. - Деп. в ЦНИИТЭСтройдормаш, 1978, № 3. - 130 с.

83. Новицкий П.В., Зограф И.А. Оценка погрешностей результатов измерений. Л.: Энергоатомиздат, 1991.

84. Новосельский Ю.П. Исследование и обоснование рациональных параметров и режимов работы дискофрезерного рабочего органа для нарезания щелей в мерзлых грунтах: Дисс. . канд. техн. наук. Л., 1973.

85. Остапепко П.В., Моисеенко В.Г., Панченко Д.Ф. Взаимосвязь между сопротивлением резанию и основными константами физико-механических свойств полу скальных пород. // Горнотранспортное оборудование разрезов. Киев: Техника, 1975. -(УкрНИИпроект).

86. Партон В.З. Механика разрушения: От теории к практике. М.: Наука. Гл. ред. Физ,-мат. Лит., 1990.-240 с.

87. Паундер Э.Р. Физика льда. М.: Мир, 1967.

88. Первицкий Ю.Д. Расчет и конструирование точных механизмов. Л.: Машиностроение, 1976.

89. Песчанский И.С. Ледоведение и ледотехника. Л.: Гидрометеоиздат, 1967,- 467 с.

90. Петров И.Г. Выбор наиболее вероятных значений механических характеристик льда. // Сб. науч. трудов ДАНИИ. Л.: Гидрометеоиздат, 1976. - Т.331. - С.4-41.

91. Правила по технике безопасности при производстве гидрометеорологических работ. -Л.: Гидрометеоиздат, 1970. 70 с.

92. Резание грунтов. / Н.Д.Аверин, А.Д.Далин, Н.Г.Домбровский и др. М.: Изд-во АН СССР, 1951.

93. Рихтер Г.Д. Снежный покров, его формирование и свойства. М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1945.- 120 с.

94. Романов В.В., Кисляков B.C., Миленин М.Б. Ледорезная дискофрезерная машина ФАРКС-140. Информационный листок № 14-89. Горьковский ЦНТИ, 1989 г.

95. Савельев Б.А. Строение, состав и свойства ледяного покрова морских и пресных водоемов. М.: Изд-во МГУ, 1963- 542 с.

96. СамохинС.А. Динамика тангенциального сопротивления грунта резанию. // Вестник ВНИИЖТ. 1978. - №6. - с.44-46.

97. Сборнов М.С., Фиалковский С.В., Малыгин А.Л., Романов В.В., Кисляков B.C. Машина ФАРКС-140 для резания льда. // Строительные и дорожные машины- 1989.— №2.-С. 19-20.

98. Сериков М.И. Определение модуля упругости льда резонансным методом. // Проблемы Арктики и Антарктики. 1959 - вып.6 - с.81-87.

99. Смирнов В.Н. Изучение колебаний и напряженного состояния ледяного покрова. // Отчет ААНИИ -1972.

100. Соколов Л.К. Исследование процесса резания мерзлого грунта с целью обоснования и выбора рациональных параметров рабочих органов траншейных экскаваторов: Дисс. . капд. техн. наук. М., 1976. - 200 с.

101. Соколов Л.К. Выбор рациональных параметров режущих органов траншейных машин для разработки мерзлых грунтов. // Строительные и дорожные машины 1981,-№ 1. -С.9-11.

102. Соколов Л.К. Исследование процесса резания мерзлого грунта зубьями траншейного экскаватора непрерывного действия. М.: Труды ВНИИСтройдормаш, 1978, вып. №81, с.57-63.

103. Соколов J1.K. Исследование влияния скорости резания и параметров резцов на характер разрушения мерзлого грунта. М.: Труды ВНИИСтройдормаш, 1978, вып. №81, с.53-57.

104. Сосевич Ю.В., Уткин Ю.В., Романов В.В. Определение сил резания льда в полевых условиях // Тезисы 51 научно-практической конференции. Киев: Изд. КИСИ, 1990-С.58.

105. Справочник по сопротивлению материалов / Писаренко Г.С., Яковлев А.П., Матвеев В.В.; Отв. Ред. Писаренко Г.С. 2-е изд., перераб. и доп. - Киев: Наук. Думка, 1988. -736 с.

106. Статистические методы в инженерных исследованиях./ Под ред. Г.К. Круга. М.: Высшая школа, 1983. - 216 с.

107. Строение и физико-механические свойства льда и ледяного покрова: Отчет ААНИИ; иив.№ Б451332, 1975.

108. Трубина Е.А. Исследование процессов бурения льда шнековыми бурами. Дисс. канд.техн.наук - Горький, 1970 - 210 с.

109. Уткин А.И., Сосевич Ю.В., Романов В.В. Приборы оценки прочностных свойств разрабатываемых сред // Тезисы всесоюзной научно-технической конференции «Повышение надежности и экологических показателей автомобильных двигателей». -Горький, 1990.-С.111.

110. Федоров Д.И. Рабочие органы землеройных машин. М.: Машиностроение, 1990. -368 с.

111. Физика льда. Обзор докладов международного симпозиума. JL: Гидрометеоиздат, 1973.

112. Хейсин Д.Е. Прочность ледяного поля под действием усилий, приложенных к его кромке//Сб. научн. тр. ААНИИ. -JL: Гидрометеоиздат, 1960.-Т.237.-С.135-152.

113. Худяков В.Н. Разработка и обоснование параметров системы автоматического управления рабочим режимом ледофрезерных машин: Дисс. . капд. техн. наук. -Горький, 1982.

114. Худяков В.Н., Малыгин A.J1. О результатах измерения толщины ледяного покрова водоемов Горьковской области // Труды ГПИ. Горький, 1980. - С. 11-14.

115. Цуриков B.J1. Наблюдения над ледяным покровом Южного Байкала в 1934 г. // Тр. Байк. лимнологической станции. M.-J1.: Изд-во АН СССР, 1939. - T.IX - С.23-44.

116. Черепанов Г.П. Механика хрупкого разрушения. М.: Наука, 1974. - 640 с.

117. Черепанов Н.В. Классификация льдов природных водоемов // Труды ААНИИ, 1976-Т.331- С.77-79.

118. Черкасов Н.Е. Исследование усилий на резцах тоннельных механизированных щитов. // Лабораторные и производственные исследования механизированной разработки горных пород при сооружении тоннелей метрополитенов. М.: Изд-во ВНИИТС, 1959.

119. Шкода А.И. Некоторые предпосылки к оценке эффективности работы ледорезных машин с концевыми и дисковыми фрезами // Труды ГПИ им. А.А. Жданова. Т.31, вып. 8- С.5-9.

120. Шумский П.А. Основы структурного ледоведения. Петрография льда как метод гляциологического исследования. М.: АН СССР, 1955. - 492 с.

121. Янкович А.В. Совершенствование конструкции и параметров движителя фрезерных ледорезных машин: Дисс. . канд. техн. наук. Горький: ГПИ, 1985. - 239 с.

122. Assur A. Flexural and other properties of sea ice sheets. In Physics of Snow and Ice Intern. Conf. Hokkaido, 1967, p.557-567.

123. Assur A., Weeks W.F. Growth, structure and strength of sea ice. IASH Publ., 1963, v.61, p.95-108.

124. Fletcher N.H. The chemical physics of ice. Cambridge University Press, 1970.

125. Gold L.W. Engineering properties of fresh water ice. J. Glaciology, 1977, v. 19, No 81, p.197-211.

126. Gold L.W. The process of failure of columnar grained ice. Philos. Mag., 1972, v.26, p.311-328.

127. Nohguchi Y., Tabata T. Failure of sea ice by repeated compression. Low Temperature Science, Ser. A.37 (на японск. яз. с англ. резюме), 1978, р.63-68.

128. Weeks W., Assur A. The mechanical properties of sea ice. USA CRREL Monogr., 1967, 80 p.

129. A.c. 39785 /СССР/ Устройство для прорезания каналов во льду/ Г.П.Чиж заявлено 2 декабря 1933 г., опубликовано 30 ноября 1934 г.

130. А.с. 42431 СССР. Устройство для разрушения льда / Ф.П. Мишкорудников О выдаче свидетельства на изобретение опубликовано 31.03.1935.

131. А.с. 45502 СССР. Ледокольное приспособление к ледоколу / Г.П. Нагорный -О выдаче свидетельства на изобретение опубликовано 31.12.1935.

132. А.с. 85616 /СССР/ Ледорезная машина/ И.В.Просвиряков заявлено 16 апреля 1948 г. за №377852.

133. А.с. 134275 /СССР/ Устройство для проходки траншей во льду. / А.Ф.Николаев -Опубл. в Б.И., 1960.-№24.

134. А.с. 195473 СССР Устройство для прорезания щелей во льду водоемов. / А.Ф.Николаев, А.О.Ваганов Опубл. в Б.И., 1967.-№10.

135. А.с. 926572 СССР Способ определения физико-механических характеристик грунта. / А.И.Уткин, В.И.Заремба- Опубл. в Б.И., 1982.-№ 17.

136. А.с. 1395914 СССР Устройство для прорезания щелей во льду водоемов. / С.Д.Алатин, Ю.Б.Галкин, В.Ф.Кулепов, В.В.Романов, М.С.Сборнов, С.В.Фиалковский, А.Л.Малыгин Опубл. в Б.И., 1988. -№18.

137. Патент на изобретение № 2687 /СССР/. Приспособление для резания льда. / И.А.Шимин. Заявлен 28 декабря 1921 г., опубликован 30 апреля 1927 г.

138. Патент на изобретение № 17284 /СССР/. Приспособление для резания льда. / И.А.Шимин. Заявлен 8 сентября 1925 г., опубликован 30 сентября 1930 г.