автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.04, диссертация на тему:Развитие теории дроссельных пневмоударных механизмов с наддувом навесных молотов для разработки мерзлых грунтов

На правах рукописи

Кутумов Алексей Анатольевич 004599719

РАЗВИТИЕ ТЕОРИИ ДРОССЕЛЬНЫХ ПНЕВМОУДАРНЫХ МЕХАНИЗМОВ С НАДДУВОМ НАВЕСНЫХ МОЛОТОВ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ МЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ

Специальность 05.05.04 - Дорожные, строительные и подъемно-транспортные машины

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Омск-2010

2 5 МД? 29:0

004599719

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет (Сибстрин)»

Научный консультант: доктор технических наук, профессор

Абраменков Эдуард Александрович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Смоляницкий Борис Николаевич

доктор технических наук, профессор Галдин Николай Семенович

доктор технических наук, профессор Гилета Владимир Павлович

Ведущая организация: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образовании «Томский государственный архитектурно-строительный университет»

Защита состоится «22» апреля 2010 г. в 14°° часов на заседании диссертационного совета ВАК РФ Д 212.250.02 при Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ)» по адресу: 644080, г. Омск, проспект Мира, 5, зал заседаний.

Тел. для справок: (3812) 65-01-45; факс (3812) 65-03-23.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ)».

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью организации, просим направить по адресу диссертационного совета.

Автореферат разослан « 3 » о-^о^^-а. 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

доктор технических наук, профессор Иванов В.Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Производство земляных работ в зимнее время при строительстве новых промышленных и гражданских объектов, а также ведение аварийных работ по ремонту подземных коммуникаций требует применения все более совершенного специализированного оборудования для разработки мерзлых грунтов.

Из всего многообразия разрабатываемых грунтов большие трудности возникают в процессе разрушения мерзлых грунтов, разработка которых является трудоемким и малопроизводительным процессом. Стоимость разработки чрезвычайно высока и во много раз превышает стоимость разработки грунтов в летний период, поскольку прочность мерзлого грунта в десятки раз выше прочности немерзлого грунта.

Почти все типы землеройных машин мало используются в зимний период. Если бы были созданы методы и средства, позволяющие осуществлять разработку мерзлых грунтов с производительностью, близкой к производительности в летних условиях, общий объем земляных работ, выполняемых ежегодно в стране, значительно бы возрос.

Непосредственная эффективность разработки мерзлого грунта землеройными машинами существующих типов практически невозможна, поэтому для успешной разработки таких грунтов требуется создание новых специальных конструкций машин типа экскаваторов с ковшом активного действия и навесных молотов, среди которых пневматические молоты даже в сравнении с гидравлическими являются предпочтительными.

Данная работа выполнялась по научному направлению гос. per. №01940009360 Новосибирского государственного архитектурно-строительного университета «Разработка на основе импульсных систем новых и повышение эффективности существующих ручных машин и инструментов, применяемых в промышленном, гражданском и сельскохозяйственном строительстве в условиях Сибири».

Идея исследований: использование положительных качеств дроссельных пневмоударных механизмов (конструктивная простота и высокая надежность) с центральной воздухоподво-

дящей трубкой (ДПУМ(Т)) при разработке навесных пневматических молотов.

Цель работы: повышение эффективности навесных молотов за счет создания дроссельных пневмоударных механизмов с улучшенными эксплуатационными характеристиками.

Объект исследований: дроссельные пневмоударные механизмы навесных молотов.

Предмет исследований: закономерности, связывающие показатели рабочих процессов навесных молотов с дроссельным пневмоударным механизмом с центральной воздухоподводящей трубкой и присоединенным объемом камеры наддува рабочего хода (ДПУМ(ТН)).

Задачи исследований:

- разработка классификации признаков стабилизации параметров энергоносителя;

- разработка классификации признаков трубки пневматических ударных механизмов;

- разработка принципиальных схем пневматических молотов с ДПУМ(ТН);

- обеспечение параметров физико-математической модели ДПУМ(ТН) с предкамерой сетевого воздуха;

- установление баро- и термодинамических зависимостей ДПУМ(ТН);

- установление рациональных соотношений между основными размерами и энергетическими параметрами создаваемых ДПУМ(ТН);

- установление параметров рабочего процесса механизма и уточнение методики его инженерного расчета;

- создание экспериментального образца навесного пневматического молота с ДПУМ(ТН) с присоединенным объемом камеры рабочего хода и предкамерой сетевого воздуха, исследование и испытание его в лабораторных условиях;

- разработка типоразмерного ряда навесных молотов для разрушения всех категорий мерзлых грунтов.

Методы исследования. Применен комплексный метод, включающий аналитический обзор и обобщение известного опыта; теоретические разработки с использованием методов механики; математическое и физическое моделирование рабочих

процессов ПУМ с целью установления рациональных соотношений между геометрическими и энергетическими параметрами, экспериментальные исследования созданного навесного пневматического молота в лабораторных условиях и сопоставление полученных результатов с результатами других исследований.

Основные научные положения, защищаемые в работе:

- дополнения к классификации пневматических механизмов и машин ударного действия классификации признаков стабилизации параметров энергоносителя, признаков трубки, позволяющей осуществить анализ, синтез и прогнозирование качеств ДПУМ(ТН) с использованием формализованной записи их структуры;

- физико-математические модели пневмоударных механизмов с ДПУМ(ТН) и конструктивными признаками камер средств стабилизации параметров энергоносителя процесса наддува (перепуска, утечек, форсажа, присоединенных объемов), дающие возможность качественно и количественно изменять рабочий процесс пневмоударного механизма;

- баро- и термодинамическая теория наддува в камерах рабочего и холостого ходов, позволяющая определить основные удельные показатели качества - расхода сжатого воздуха, мощности, теплоемкости, энтропии, энтальпии и показателя процесса;

- системы уравнений, описывающие процессы в камерах наддува рабочего и холостого ходов в молотах с ДПУМ(ТН) с учетом средств стабилизации параметров энергоносителя (перепуска, утечек, форсажа, присоединенных объемов);

- результаты исследования ДПУМ(ТН) с различными настройками по определению рациональных соотношений параметров.

Достоверность научных положений обоснована:

- анализом физико-математических моделей, которые использовались ранее при создании ПУМ (за период 1900-2008 гг.);

- сопоставлением параметров рабочего цикла ДПУМ(ТН), полученных при аналогичных исследованиях другими авторами;

- анализом результатов моделирования рабочих процессов в камерах наддува с применением апробированных методик моделирования;

- всесторонним исследованием на ЭВМ и в лабораторных условиях спроектированного и изготовленного навесного молота с ДПУМ(ТН).

Научная новизна заключается:

- в разработке и создании классификации признаков трубки, дополняющей существующую классификацию пневматических механизмов и машин ударного действия, позволяющей осуществить анализ, синтез и прогнозирование качеств ДПУМ(ТН) с использованием формализованной записи их структуры;

- в разработке принципиальных схем навесных молотов с использованием классификации дроссельных пневмоударных механизмов с трубкой, имеющих новые признаки средств наддува, перепуска и форсажа, позволяющих качественно и количественно улучшить рабочий процесс ДПУМ(ТН);

- в разработке баро- и термодинамической теории дроссельных пневмоударных механизмов с наддувом на основе закономерностей трансформации энергии сжатого воздуха в работу;

- в разработке физико-математических моделей рабочих процессов в камерах наддува навесных молотов с ДПУМ(ТН) с учетом процессов в камерах присоединенных объемов, перепуска, утечек и форсажа, направленных на совершенствование энергетических параметров;

- в установлении соотношений геометрических размеров от энергетических параметров навесных молотов с ДПУМ(ТН), позволяющих получить рациональные габариты и массы пневмо-ударного узла молота.

Практическая ценность работы заключается:

- в разработке новых принципиальных схем дроссельных пневмоударных механизмов с трубкой, позволяющих создавать навесные молоты с улучшенными эксплуатационными характеристиками;

- в разработке удобной для практического использования методике инженерного расчета и выбора основных параметров навесного пневматического молота с ДПУМ(ТН);

- в разработке и изготовлении навесного пневматического молота с ДПУМ (ТН) для разрушения мерзлых грунтов;

- в создании экспериментального образца навесного пневматического молота с дроссельным воздухораспределением на

энергию единичного удара 600 Дж, не имеющего аналогов в РФ и за рубежом, выгодно отличающегося по металлоемкости на единицу ударной мощности от зарубежных аналогов и не уступающий отечественным образцам;

- в использовании навесного пневматического молота с ДПУМ(ТН) в учебном процессе в качестве наглядного пособия по учебным дисциплинам «Строительные машины» и «Механизация и автоматизация строительства» в НГАСУ (Сибстрин).

Личный вклад автора заключается:

- в формулировании основных принципов и подходов теоретических и экспериментальных исследований, направленных на выполнение задач исследований;

- в разработке новых признаков стабилизации параметров энергоносителя и их классификации;

- в создании классификации признаков трубки и применении ее при анализе, синтезе и прогнозировании новых пневмо-ударных механизмов;

- в создании принципиальных схем навесных молотов с ДПУМ(ТН), имеющих новые признаки средств стабилизации параметров энергоносителя, позволяющих качественно и количественно улучшить рабочий процесс пневмоударного механизма;

- в развитии метода назначения структуры ударной мощности в зависимости от единичного усилия нажатия на корпус навесного молота с ДПУМ(ТН);

- в разработке баро- и термодинамической теории наддува дроссельного пневмоударного механизма на основе закономерностей трансформации энергии сжатого воздуха в работу;

- в создании и исследовании физико-математических моделей рабочих процессов в камерах наддува навесных молотов с ДПУМ(ТН) с учетом камер средств стабилизации параметров энергоносителя (перепуска, утечек, форсажа, присоединенных объемов), направленных на совершенствование энергетических параметров;

- в разработке методики инженерного расчета и выбора основных параметров навесного пневматического молота для разрушения мерзлых грунтов;

- в разработке типоразмерного ряда навесных молотов с ДПУМ(ТН) с энергией удара 600,1000,1600 и 2500 Дж.

Апробация работы. Основные научные положения и результаты теоретических и экспериментальных исследований докладывались, обсуждались и получили положительную оценку на Международной конференции к 60-летию Горногеологического института ЗСФ АН СССР - Института горного дела СО РАН «Проблемы и перспективы развития горных наук» (г. Новосибирск, 2004 г.), Международной научной конференции «Наука и образование» (г. Белово, 2006 г.), Международной научно-практической конференции «Интерстроймех-2009» (г. Бишкек 2009 г.), Всероссийских научно-технических конференциях «Новые материалы и технологии в машиностроении» (г. Рубцовск, 2002, 2004 гг.), Всероссийских научно-технических конференциях «Актуальные проблемы строительной отрасли» (г. Новосибирск, 2008-2009 гг.), Научно-технических конференциях Новосибирского государственного архитектурно-строительного университета (г. Новосибирск, 2002-2007 гг.).

Публикации. По результатам исследования опубликованы 46 печатных работ, в том числе 2 монографии, 12 статей - в рекомендованных ВАК РФ изданиях, получено 4 патента на изобретения РФ.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, 9 глав, заключения, списка литературы, приложений и включает 434 стр. машинописного текста, в том числе 143 рис., 29 табл. и список литературы из 338 наименований. Приложения содержат 81 стр., в том числе 13 рис. и 30 табл.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность диссертационной работы, сформулированы основные положения, выносимые на защиту, показаны научная новизна и практическая ценность полученных результатов.

Первая глава посвящена анализу существующих машин и технологий разрушения мерзлых грунтов, а также аналитическому обзору исследований по данной проблеме.

В настоящее время исследования в нашей стране и за рубежом показывают, что общее количество способов разработки мерзлых грунтов непрерывно растет. Появляются новые технологии, основанные на последних достижениях механики, физики, химии, электротехники и др. В связи с этим возникает задача оценки этих технологий и определения областей их применения. Рассмотрены различные технологии: термическое и электрическое разрушение, предохранения грунтов от промерзания, оттаивания, взрывной способ и т.п. Показано, что наиболее эффективным способом разработки мерзлых грунтов является ударный, с использованием навесных устройств.

Широкие исследования по ударному разрушению мерзлых грунтов, скальных пород и углей проведены во ВНИИСтройдормаше, МАДИ, ИГД СО РАН, МИСИ, ИГД им. A.A. Скочинского, ЦНИИСе, УПИ, Карагандинском политехническом институте и других организациях. При этом руководителями и исполнителями были видные ученые А.Н. Зеленин, Ю.А. Ветров, М.И. Гальперин, В.Д. Абезгауз, Л.И. Барон, В.И. Балов-нев, Д.П. Волков, Л.И. Федоров, И.А. Недорезов, А.И. Федулов, Г.В. Родионов, B.C. Никифоровский, Е.И. Шемякин и др. Анализ выполненных работ показывает, что большая часть из них посвящена изучению влияния только отдельных факторов и параметров на эффективность процессов рыхления и отбойки, а за основной показатель процесса ударного разрушения мерзлого груигга принята удельная энергоемкость. Исследованиями установлено, что на величину удельной энергоемкости разрушения и производительность при данных грунтовых условиях оказывают влияние следующие факторы: энергия единичного удара, эффективность передачи энергии при ударе, частота ударов, форма и размеры рабочего органа, расстояние установки рабочего инструмента от кромки забоя или толщины разрушаемого слоя, расстояния между зубьями при разработке грунта группой инструментов, угол наклона рабочего органа, величина статической пригрузки. При этом, учитывая направленность исследования, следует отметить возрастающее внимание к использованию в качестве ударных устройств - пневматических ударных механизмов.

Эффективность применения той или иной технологии разработки грунтов зависит от научно обоснованного выбора кон-

структивных и технических параметров ударных устройств, схем средств навески и перемещения их в технологическом пространстве относительно разрушаемого объекта.

Во второй главе рассматривается классификация пневматических механизмов и машин ударного действия как систематизация и распределение соответствующих признаков объекта (машины) по присущим только ему качествам. Классификация позволяет проводить разделение (анализ) машин по отдельным специфическим признакам и их совокупностям, а также объединение (синтез) отдельных признаков и их совокупностей с предпочтительными качествами.

В данной главе получает развитие группа В (средства стабилизации параметров энергоносителя). Совершенствование положительных качеств процессов камеры группы В позволило расширить их номенклатуру: ввести в классификацию признаков пневмоудар-ных механизмов новые признаки камер форсажа проточные В с и непроточные Вс1; предкамеры Ве; камеры проточные наддува неуправляемые В/ и управляемые В^, камеры непроточные с присоединенным объемом неуправляемые В/г и управляемые В/. Камеры В/, В/г, и В/ разработаны при непосредственном участии автора данной работы, внесены в классификацию и представлены в табл. 1. Их принципиальные исполнения для ДПУМ представлены на рис. 1, где (а, б) иллюстрирует камеры В/г и В/, (в, г) иллюстрирует камеры В/и а (д, е) представляют варианты камер Bf и Bg с центральной трубкой воздухоподвода в ДПУМ(ТН). Рассматриваемые принципиальные исполнения рис. 1 (а, б, в, г, д, е) предусматривают применение предкамер Ве, (а, б, в, г) - применение канала перепуска воздуха из предкамеры Ве в камеры холостого хода, (в, д) - применение канала впуска воздуха из предкамеры Ве в камеры проточные наддува неуправляемые В/, (г, е) - применение канала впуска воздуха из сети в камеры проточные наддува управляемые В^, (а, в, д) - применение неуправляемых камер В/г и В/ Геометрические формы каналов управления впуском воздуха из камер с присоединенным объемом в камеры рабочего хода (б, г, е) (на рис. 1 не показаны) могут быть любыми.

Таблица 1

Классификация признаков пневматических ударных _ механизмов (для группы В)_

ГРУППА ПРИЗНАКОВ ОСНОВНОЙ ПРИЗНАК

ДИНАМИЧЕСКИЙ КОНСТРУКТИВНЫЙ

Код Наименование Код Наименование Код Наименование

В Средства стабилизации параметров энергоносителя а Камера ресивер 1 Вынесены

2 На (в) цилиндре

3 На (в) ударнике

4 На (в) стержне

5 На (в) трубке

6 На (в) другом кинематическом звене

Ь Камера перепуска То же(1-6)

с Камера форсажа проточная То же(1-6)

й Камера форсажа непроточная То же(1-6)

е Предкамера То же(1-6)

/ Камера проточная с присоединенным объемом неуправляемая То же(1-6)

£ Камера проточная управляемая То же(1-6)

И Камера непроточная с присоединенным объемом неуправляемая То же(1-6)

I Камера непроточная с присоединенным объемом управляемая То же(1-6)

Предложена классификация признаков трубки, дополняющая существующую классификацию пневматических механизмов и машин ударного действия. Она сохраняет принципиальную схему построения: динамические и конструктивные признаки развивались в сторону как основных, так и дополнительных, а также уточняющих признаков без нарушения схемы классификации.

Сеть

в)

"1.

Сеть Ве

д)

к

I Сеть

е) $ $ ^¡ТГ

ш

ч

■с

V

Ве

Рнс. 1. Принципиальные исполнения ДПУМ: а) камера непроточная с присоединенным объемом неуправляемая, б) камера непроточная с присоединенным объемом управляемая, в) камера проточная с присоединенным объемом неуправляемая, г) камера проточная с присоединенным объемом управляемая, д) камера проточная с присоединенным объемом неуправляемая с центральной воздухоподводящей трубкой, е) камера проточная с присоединенным объемом управляемая с центральной воздухоподводящей трубкой

Рассматривается развитие классификации в части основного динамического признака: средств управления впуском воздуха в рабочие камеры, при этом уделено внимание только дополнительному динамическому признаку - дроссель постоянного геометрического сечения впуска воздуха из сети. Этот признак может быть использован для всех средств: запуска, впуска, перепуска, задержки, вытеснения, продувки, выпуска и др. При формализации записи признаков сохранены обозначения кодов основных динамических и конструктивных признаков существующей классификации. Для примера ограничимся исполнением динамических и конструктивных признаков средств управления впуском (табл. 2) для дросселя в трубке.

Таблица 2

Выборка из классификации признаков пневматических

ударных механизмов (для группы С)

ДИНАМИЧЕСКИЕ ПРИЗНАКИ ПУМ КОНСТРУКТИВНЫЕ ПРИЗНАКИ ПУМ

Код Основной признак Код Дополнительный Код Основной

С Средства управления впуском энергоносителя в камеры из сети а Дроссельные с постоянным проходным сечением 5 На (в) трубке

Отдельные классификации (выборки) для трубки представлены табл. 3 и 4. Данные в табл. 3 содержат отдельную классификацию динамических признаков трубки, обозначенных через С', а в табл. 4 - ее конструктивных признаков, обозначенных через 5' с целью сокращения записи.

Таблица 3

Динамические признаки трубки (С') для группы С (выборка)

Код ОСНОВНОЙ ПРИЗНАК Код ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЙ ПРИЗНАК

С 'а Подвод воздуха в камеру а неподвижные стенки

Ъ подвижные стенки (телескопические)

с коаксиальное расположение

с1 аксиальное расположение стенок

Признак С' определяется аналогом С: управление впуском, подводом, перепуском и т.п. и вводится в качестве определителя: канала, дросселя и т.п., то есть признака C'a. В данной классификации признак C'a функционально шире в сравнении с признаком Са, поскольку канал пропуска может быть использован для пропуска жидкости для орошения забоя с целью подавления пыли; пропуска мелко кусковых или пылеватых материалов (продукта разрушения грунтового или иного забоя); пропуска анкеров, штанг, жестких или гибких стержней приводов (шарошек, буровых головок и т.п.). Таким образом, признак а при C'a следует относить к конструктивному признаку канала трубки 5', также отличающегося от признака 5 базовой классификации.

Таблица 4

Конструктивные признаки трубки (5') для группы С (выборка)

Код основной ПРИЗНАК Код ДОПОЛНИТЕЛЬНЫМ ПРИЗНАК

54 Сквозной геометрический а прямой с гладкими стенками

канал Ъ наклонный с гладкими стенками

с с радиальными отводами

d винтовой

е лыска прямая

Пример записи динамических признаков трубки согласно табл.3 с учетом табл. 2, в которой сочетание Са5 обозначает средства управлением впуском воздуха, представим для условий: трубка обеспечивает подвод воздуха по сквозному каналу, расположенному продольно оси ПУМ и имеет неподвижные стенки:

Са5(С'аа). (1)

При усложнении условий исполнения: внутренняя часть канала трубки должна быть бесступенчатой с винтовыми стенками с целью придания им шероховатости (или закручивания потока воздуха, или других целей) запись формулы будет с учетом табл. 2-4, иметь вид:

Са5(С'аа5'1с/). (2)

Таким образом, формализованная запись (1) функций трубки в виде совокупности ее признаков достаточно полно описывает как динамические, так и конструктивные ее особенности.

Технические решения исполнения и размещения трубок, предназначены для целей получения новых эффектов теоретического и практического значения, а также для осуществления анализа, синтеза и прогнозирования качеств ДПУМ(Т) с использованием формализованной записи их структуры.

В третьей главе излагаются методы обеспечения основных параметров ПУМ и рассматриваются различные типы приводов. Энергия единичного удара, приходящаяся на единицу массы машины, по имеющимся материалам, у пневматических и гидравлических ударных устройств, в среднем, имеет одинаковое значение. При этом преимуществ гидроударных устройств по производительности не обнаружено. При равной мощности гидромолоты тяжелее пневмо-молотов на 22% и дороже в 2,5 раза. Необходимо отметить, что в каждом конкретном случае вопрос выбора типа привода ударного устройства должен решаться, исходя из условий применения. Учитывая, что создаваемая машина будет эксплуатироваться в условиях Сибири, наиболее целесообразным, будет использование пневматического ударного устройства

Основным параметром, определяющим производительность машин, является энергия единичного удара Наиболее рациональным обоснованием выбора величины энергии единичного удара является расчетный путь, так как при этом можно учесть физико-механические свойства обрабатываемой среды. При таком подходе производительность обеспечивается за счет частоты ударов, которая вводится в соответствии с допускаемым (оптимальным) усилием нажатия. Было установлено, что для различных категорий мерзлых грунтов необходимая и достаточная величина энергии единичного удара будет находиться в диапазоне (600 ... 2400) Дж.

В современных конструкциях ПУМ применяются различные типы воздухораспределения, которые условно можно разделить на дроссельное, золотниковое, клапанное, беззолотниковое, струйное, бесклапанное, комбинированное.

Крупные теоретические и экспериментальные исследования по созданию ПУМ посвящены работы Б.В. Суднишникова, О.Д. Алимова, A.M. Ашавского, А.Д. Костылева, А.И. Федулова, Х.Б. Ткача,

Б.Н. Смоляницкого, Э.А. Абраменкова, В.П. Гилеты, Д.Г. Суворова, К.К. Тупицьша и их учеников и последователей. Исследования по созданию Д11УМ проводятся с 1964 года в Новосибирском государственном архитектурно-строительном университете и Институте горного дела СО РАН совместным коллективом: Э.А. Абраменков, H.A. Клушин, А.М. Петреев, A.A. Липин, Г.Ф. Тимофеев, В.Ф. Кор-чаков и др. Исследования и разработки машин с ДНУ M продолжают Д.Э. Абраменков, А.Г. Богаченков, Т.Ю. Виговская, Р.Ш. Шабанов, A.A. Кутумов, В.В. Чичканов, C.B. Гаршин, A.A. Надеин и др.

В дроссельном механизме отсутствуют такие недостатки: зависимость длины ударника от величины его хода (беззолотниковые и бесклапанные ПУМ), малая надежность воздухораспределителей (клапанные и золотниковые ПУМ). Выбор дроссельного распределения предопределен самой высокой надежностью запуска при отрицательных температурах, чего нельзя отметить для клапанных и золотниковых ПУМ, а также устойчивостью в широком диапазоне свойств обрабатываемого материала, от дерева до металла. Применение в ДПУМ центральной подвижной воздухоподводящей трубки позволяет уменьшить габариты механизма и его массу. Также представляется возможным реализовать бесканальный дроссельный механизм с уменьшенным числом посадочных поверхностей, выполнение которых с одной установки крайне затруднительно (рис. 2).

Сеть

VL \12

Рис. 2. Дроссельный пневматический ударный механизм с подвижной трубкой: 1-камера сетевого воздуха; 2-камера рабочего хода; 3-дроссель впуска кольцевой; 4-крышка; 5-трубка воздухоподводящая; 6-камера холостого хода; 7-дроссель впуска в трубке; 8-канал выпуска отработавшего воздуха; 9-корпус; 10-ударник; 11-хвостовик рабочего инструмента; 12-буртик

Предлагается в качестве средства виброзащиты использовать два торообразных или овалообразных пневмобаллона, расположенных в двух ярусах между ударным узлом и навеской, с возможностью регулирования жесткости в зависимости от изменения физико-механических свойств обрабатываемой среды.

В качестве носителя для размещения предлагается использовать гусеничное шасси, выпускаемое ОАО «Рубцовский машиностроительный завод», в разработке которого принимал участие автор. Данная машина предназначена для выполнения различных народно-хозяйственных задач, на платформе которой возможна установка необходимого оборудования (компрессора, манипулятора, кабины оператора и т.п.). Эта машина может эксплуатироваться в условиях бездорожья, заболоченности, распутицы, пересеченной местности, глубокого снежного покрова при температуре воздуха от +40 °С до - 40 °С.

В четвертой главе рассматриваются допущения и ограничения при физико-математическом описании модели пневмо-ударного механизма навесного молота и представлены баро- и термодинамические уравнения в камерах.

Используя свойства классификации признаков для средств стабилизации параметров энергоносителя В с учетом средств формирования силового импульса А, были записаны уравнения изменения давления и температуры воздуха:

- для предкамер (ресиверов) со стороны камер наддува рабочего и холостого ходов с учетом средств запуска и форсажа;

- для непроточных камер форсажа со стороны камер наддува рабочего и холостого ходов, сообщенных с сетью сжатого воздуха;

- для непроточных камер форсажа со стороны камер наддува рабочего и холостого ходов, сообщенных с предкамерой;

- для камер наддува рабочего и холостого ходов, сообщенных с предкамерой дросселем запуска;

- для камер наддува рабочего и холостого ходов, сообщенных дросселем запуска с сетью сжатого воздуха;

- для управляемых проточных камер с присоединенным объемом, сообщенных с камерами наддува рабочего и холостого ходов и сетью сжатого воздуха;

- для управляемых проточных камер с присоединенным объемом, сообщенных с камерами наддува рабочего и холостого ходов и предкамерой со стороны рабочего и холостого хода;

- для камеры присоединенного объема неуправляемой со стороны камеры наддува рабочего (аналогично для камеры наддува холостого хода);

- для камеры присоединенного объема управляемой со стороны камеры наддува рабочего (аналогично для камеры наддува холостого хода);

- для камер рабочего и холостого ходов, сообщенных с камерами форсажа, средствами впуска, запуска и выпуска, камерами проточными и непроточными, управляемыми и неуправляемыми, с учетом перетечек и утечек при наличии центральной трубки воздухоподвода;

- для камеры рабочего хода (ДПУМ(ТН));

- для камеры холостого хода (ДПУМ(ТН))с учетом утечек через зазор пары: хвостовик инструмента - букса корпуса.

Расчетная схема ДПУМ(ТН) с камерой присоединенного объема со стороны камеры наддува рабочего хода представлена на рис. 3. В данном случае общий вид уравнений баро- и термодинамики ДПУМ(ТН) можно представить системой (3).

V

Рис. 3. Расчетная схема ДПУМ(ТН): 1- трубка воздухоподводящая, 2 - корпус пневмомолота, 3 - ударник, 4 — инструмент

с1р,

про

л

(ЮпроФпро ~ "зрпФзрп - й^пФхп - ЮдрртФдруп)].

ф.

друп _

л

' про к

V друп

к

-[^КрупФдруп -ШрД(ху)фрд)],

сЬс„

~ = У у №зрпФзрп + ®рд(^у)фрд - ЦарЁар) + Рр "^Г5^'

Р ЛУ"У с1рх к

Л Кх + д-уб'у

Л,

[^(МхпФхп - Пахтах) - Рх ~

йЬсу "Л"

про

^про

^ Риро^про ~ ^друпФдруп^друп)]»

[^(ШпроФпро^про -О^пФхп"

друп

в

л

¿в„

Лфуп^друп

л Рр(Ир-хА)

^—-[^(ШэдпФдруп^дру,, - ®рдЦ)фрд"рд)].

[(Г(ШзрпФзрпПзрп + С0рд(ху)фрдпрд - цареарПар) +

е.

с/е„

[^КпФхпПи ~ Пахтах ) ~ ~ ОРх ^ ^у ]•

Данную систему дополним уравнениями движения подвижных частей ДМУМ(ТН) в виде (4):

л* Л

ху _Sy(,Pъ-p¡,)+signFr+signFy

г

при ху > О,

А

с! *„

Л

при ху £ О,

с1\ = С?у -)(РХ - Рр) + + +РН Л2

при дгк > О,

Л

---к.

Л *к Л

при 5 О,

с1 Хт

«т

при > О,

Л

с/ хт

Л

при хт 2 0.

Рассматриваемый дроссельный пневмоударный механизм с центральной воздухоподводящей трубкой ДПУМ(ТН) и предкамерой сетевого воздуха содержит средства формирования импульса ударника - в виде камер наддува, средства впуска - постоянно открытые дроссели, средства выпуска - каналы выпуска отработавшего воздуха. Любое положение центральной воздухоподводящей трубки в радиальном направлении не изменяет площадь сечения дросселя запуска в камеру рабочего ходаШзрП (А-А). При физико-математическом описании принято

дополнительное допущение, не меняющее принципиальной физической картины процесса, но упрощающее ее описание: трубка в осевом положении неподвижна.

В (3,4) приняты следующие обозначения:

... 12кк

Ж = -1-, где К, к- газовая постоянная и показатель про-

V к ~~ 1

цесса; юпро,юдруп,юзрп,а>рд,сохп - проходные сечения дросселей впуска в предкамеру, камеры присоединенного объема, запуска, рабочего и холостого ходов; рпр0,ртп,рр,рхр0,ра - давления

воздуха в предкамере, в камерах присоединенного объема, рабочего и холостого ходов, в сети и атмосфере; Кпро,Кдруп,Ур,Ух -объемы предкамеры, камер присоединенного объема, рабочего и холостого ходов; ФПр0,Фдруп>Фзрп>Фрд>Фхп" бародинамические функции впуска воздуха в предкамеру, камеры присоединенного объема, запуска, рабочего и холостого ходов; еа бародинамические функции каналов выпуска воздуха из камер рабочего и холостого ходов в атмосферу; цар,ц.ах- функции проходных

сечений каналов выпуска воздуха из камеры рабочего и холостого ходов; 0Про>вдруп>0р>ех0о>еа' температура воздуха в предкамере, в камерах присоединенного объема, рабочего и холостого ходов, в сети и атмосфере; Ппро,Одруп,Озри,Орл,ахп- термодинамические функции каналов впуска воздуха в предкамеру, камеры присоединенного объема, запуска, рабочего и холостого ходов; Юар,Оах- бар о - и термодинамические функции расхода

воздуха в зависимости от изменения температуры на выпуске в атмосферу из камер рабочего и холостого ходов;ку,кк,кт- коэффициенты «отскока» ударника и корпуса от буртика инструмента и трубки от крышки корпуса, подсчитываемые как отно-

тт ( Ах> шения скоростей после с/ш =

Л

и до соударения

Г<*х> I «

—- соответственно для ударника, корпуса и трубки; А 1у

ку =——, кК кт = Ру,Ег - силы трения ударника о

и у иК ит

корпус и трение трубки об ударник в направлении оси перемещения корпуса; Гн- сила нажатия на корпус; X ,ХК,ХТ- перемещение ударника, корпуса и трубки; £_к,5,ц,.!>7.- площади диаметральных сечений ударника, инструмента и трубки; I - время; Шу,тк, тТ - масса ударника, корпуса и трубки.

Баро - и термодинамические функции впуска и выпуска представлены известными зависимостями, применяемые при физико-математическом описании рабочих процессов пневмо-ударных механизмов и имеют вид (например, для функций фу, 0.у ):

0,2588-piJ(Г~ при 0,5283 > pl|pj,

Р^-^рУ'-^рУ"* при 0,5283<А/р,, (5)

-0,2588-л-Д" при 0,5283 > р]/р,,

■Р.&чЦрЛР.У-Ь/Р.Т*1* при 0,5283<^/Л.

а»

к-(в, А9;) ирищ > 0 , к-1 приф,^ <0.

(6)

Для получения правдоподобного решения системы (3), (4) и суждения о процессе, близком к реальному, достаточно формировать впуск Воздуха в камеры рабочего и холостого ходов не-

посредственно из предкамеры с варьированием значения давления воздуха на входе дросселей впуска.

Поскольку большой интерес представляет экономичность ДПУМ(ТН), то систему (3, 4) необходимо дополнить выражением, позволяющим определить расход сжатого воздуха. Это тем более целесообразно, так как при исследовании нового цикла ДПУМ(ТН) необходимо знать его экономические показатели, например, по удельному расходу сжатого воздуха, определяемому отношением расхода к ударной мощности механизма. Текущее значение расхода воздуха, поступающего в единицу времени в ДПУМ(ТН) через впускные каналы, питающие камеры рабочего и холостого хода, запишется так:

В (7), (8) символами £ обозначены суммарные приходы воздуха из сети в каждую из камер, обеспечивающих соответственно рабочий и холостой ходы ударника, в зависимости от функций проходных сечений впускных каналов соЭ1 (%) и перепаде давлений в рабочей камере и сети О(к^). Если соэ1...соэ/г не изменяются в зависимости от перемещения ударника, то проходные сечения каналов впуска следует рассматривать как дискретные. Не нарушая физической сути в определении расхода воздуха, можно воспользоваться подсчетом его на выпуске из рабочих камер:

Ор(0 = ^ Ъ(Щр<Ут (®ър1 (х)"р( )) I (7) Сх( 0=(де1х,.)-1/2(со, ^0с)Пх (*!/))]■ (8)

0ха (0=¿(Ле!х;гш (у,эх;Гх (ках/))\ (10) . <=1

/

В (9), (10) символами £ обозначены суммарные расходы воздуха из камер, обеспечивающих рабочий и холостой ходы ударника, в зависимости от функций проходных сечений выпускных каналов уэ1 (%) и перепада давлений в камерах и атмосфере 7(ка,). Такая запись расхода воздуха позволяет выделить отдельные части расходов камер рабочего и холостого ходов. Текущие расходы, подсчитанные по (7)-(10) для одного момента времени, не равны. Однако равны их общие расходы за цикл на впуске и выпуске. Таким образом, секундный массовый расход воздуха ДПУМ(ТН) за цикл равен:

в = ОпТ-\ (11)

гд еСп=Ср+Сх. (12)

Обычно на практике оперируют не мгновенным расходом воздуха, а средним значением - Сс, которое определяют за достаточно большой (по сравнению с Т) интервал времени /:

(13)

1 <о

где 0>Т,

Сравнение расходов воздуха на впуске и выпуске позволяет контролировать сходимость их и, следовательно, точность физических представлений о рабочем процессе пневмоударного механизма.

Баро- и термодинамические параметры могут быть определены в объеме камер во времени. Для указанных целей достаточно применить, например, прием определения расхода воздуха камерами, изменения его давления и температуры, которые позволяют получить зависимости: (р-У) - давление - объем; (9-0 - температура - время; (в -5) - температура - удельная энтропия; (0-() - расхода воздуха - время; (и -?) - показатель процесса - время; (5-1) - удельная энтропия - время, (#-/) -удельная энтальпия - время, (0 - Н) - температура - удельная энтальпия.

В соответствии с объектом исследований, примем в качестве оценочных критериев:

- удельный съем мощности с единицы площади ударника

е^ыЦр^); (14)

- удельный расход воздуха

= ; (15)

- амплитуду перемещения корпуса

хк =г\/тк ; (16)

- звуковое давление воздуха на выпуске

0^=201 %{рв-ра), (17)

где N - ударная мощность; С - расход воздуха за цикл;

1тА + ку}ы\ ,,

у у - коэффициент пропорциональ-

p0s

ip0S

ности между подводимои и отводимои энергией к корпусу, вызывающей его перемещение;

Рн - сила нажатия на корпус; / - частота ударов;

Рв = (2/3)j^Oo ~Рс)+{рс+ IPcPoY2

- давление воздуха в

начале выпуска из камеры, полученное из выражения зависимости для среднего давления рс по пути ударника.

Предварительные исследования рабочего процесса ДГГУМ показали, что для оценки этих процессов на инженерном (прикладном) уровне можно воспользоваться параметрами, поясняющими причину и следствие кинетики процессов во времени и пространстве. Для указанных целей приняты закономерности изменения параметров:

-давления воздуха р, = p{t), р, = р(у)',

- расхода воздуха G, =G(V);

- температуры 8, = 9(t) ;

- удельных теплоемкостей cpi =cp(t), cVi = cK(f);

- удельной энтропии процесса bpV = = s{t);

- удельной энтальпии процесса Н pV = Я (в), II pV = Hit),

- показателя процесса и,- = w(i),

где р, - давление воздуха в камере с объемом V:, 6, - температура воздуха в камере; cpi,cVi - удельные теплоемкости воздуха в камерах соответственно при р =const и F=const, t - время.

Расчет термодинамических параметров и построение зависимостей cpi~cp(t), cvi=cv(t), осуществлялся по следующим уравнениям:

рр(р,х) = cp(px)d%,x/ep,x + dVp,x Фр,х/^0р,х>

15К(Р>х) =Ср(р,х)С?ер,Х/0р,Х + dVp,x dPp,x/dQр,х ;

[ЯрМ=0Р.*(С/>(р.х)+Л)

Iя Г(р,х) = 0р,х (cV(p,x) + 2R)

ир,х =cp(p,x)/cV(p,x)- (21)

(18)

(19)

(20)

Контроль решений системы (3), (4) осуществлялся сближением (±10 % результатов расчета расхода), а соответствие параметров (19-22) - по графическому представлению функции ху = x(t), которое «накладывалось» на временные зависимости

других параметров одновременно.

Отметим, что для ДПУМ(ТН) графическое представление функции ху = x(t) является весьма важным, поскольку суммарный объем камер рабочего хода сохранялся и выполнялось условие Vp jVx = Х = const.

Использование двух критериев оценки qv и £Л, позволяет избавиться от односторонней оценки анализа выходных параметров ДПУМ(ТН). При этом задача моделирования сводится к отысканию безразмерных параметров:

а = юхКр(сорГх)-1, = (22)

В пятой главе рассматриваются взаимозависимости между энергетическими и геометрическими параметрами пневмоудар-ного механизма молота при исследовании рабочего цикла ДГТУМ(Т), а также определяются его рациональные значения при различных давлениях воздуха, поступающего из сети, например, прир0=(0,4; 0,5; 0,6; 0,7) МПа.

Расчет и уточнение геометрических параметров выпускного тракта выполнено по уравнениям (6). По результатам исследований можно рекомендовать рациональные значения безразмерных параметров: арац = 6, X = 7, /гхрац = 0,6.

При исследовании новых пневмоударных машин большой интерес представляют баро- и термодинамические особенности рабочего цикла, знания о которых могут способствовать усовершенствованию механизма.

Зависимости изменения давления воздуха в камерах рабочего и холостого ходов в данном разделе рассматриваются с уточнением тенденций изменения зависимостей баро- и термодинамики ДПУМ(ТН). В результате решения системы (3), (4) получены зависимости во времени для давления воздуха ргрО) в камерах наддува рабочего и холостого ходов. На рис. 4, 5 представлены осциллограммы моделирования рабочего процесса - давления р1=р(0, температуры 8( = 0(0 параметры расхода 0,=0(1), удельных теплоемкостей ср,=ср(0, с\,=су(0 и показателя процесса пгп(1) в камерах ДПУМ(ТН).

Указанные зависимости на рис. 5 и рис. 6 совмещены с графиком пути движения ударника (зависимость ху=х(1) и принципиальной схемой ДПУМ(ТН) с отметками его характерных участков движения. Зависимость ху=х@) является также взаимокон-тролирующей для других параметров, изменяющихся во времени.

Рис. 4. Баро - и термодинамика рабочих процессов в ДПУМ(ТН) в камере холостого хода

Рис. 5. Баро - и термодинамика рабочих процессов в ДПУМ(ТН) в камере рабочего хода

На осциллограммах обозначены: tp, tx,T- время рабочего, холостого ходов и полное время цикла; рр, рх, - давления воздуха в камерах рабочего и холостого ходов; 0р,9х - температура в камерах рабочего и холостого ходов; срр, cvp, срх, с„ - соответственно удельные теплоемкости воздуха по давлению и объему для камер рабочего и холостого ходов; пр, пх - показатель процесса в камерах рабочего и холостого ходов.

На графических зависимостях xy=x(t) цифрами обозначены характерные точки цикла. Текущие значения параметров и их графические зависимости, полученные для р0= 0,4; 0,5; 0,6; 0,7 МПа, хорошо корреспондируются между собой.

Также получены изменения давления в объемах камер рабочего и холостого ходов (рис. 6), параметры температуры и удельной энтропии (рис. 7, 8), параметры удельной энтальпии и температуры (рис. 9, 10).

Точка А (на рис. 6-10) соответствует концу рабочего и началу холостого хода ударника, то есть периоду соударения.

Рх. МПа Рр, МПа

а) б)

Рис. 6. Параметры изменения давления в объемах камер:

а) холостого хода, б) рабочего хода

г-400

бр, К

-Б-

Брр,

Дж/(кгК):

-Б

Дж/(кгК)

-50000 0 50000 100000 150000 [—150|—

а)

-50000 0 50000 100000 150000

И50-)-1--|-1-1

б)

Рис. 7. Параметры температуры и удельной энтропии в камере рабочего хода: а) при постоянном объеме, б) при постоянном давлении

4.5Е+10

3.5Е+10

2.5Е+10

1.5Е+10

5Е+9 [ о!

Нрр, Hvp Дж/кг

1 ................7................7................. !

ч ! ! 1 |

5 * ¡4 \ 2 ! 1 1

3 . Од 4; | -1- - - - .5-0, Ч/ ©

— 1................-4-.....-4-.....—

-1 ЯР + 1П

Рис. 9. Параметры удельной энтальпии и температуры в камере рабочего хода

З^Брх (Дж/кг-К

-4000000 -3000000 -2000000 -1000000 0 1000000 2000000 3000000 Рис. 8. Параметры температуры н удельной энтропии в камере холостого хода

Нрх,Н\к

1Е+11 О

-2Е+11 -ЗЕ+11 -4Е+11 -5Е+11 -6Е+11

Рис. 10. Параметры удельной энтальпии и температуры в камере холостого хода

В шестой главе рассматриваются взаимозависимости энергетических и вибрационно-силовых параметров модели пневмо-ударного механизма молота, а также влияние формы силовой диаграммы ПУМ на его вибрационные и силовые характеристики, влияние геометрических очертаний силовой диаграммы на вибрационные и силовые характеристики ПУМ, влияние коэффициента отскока и длительности холостого и рабочего ходов ударника на вибрационные и силовые характеристики ПУМ, изменение вибрационных и силовых характеристик ПУМ в зависимости от структуры его мощности, а также вибрационные и силовые характеристики модели пневматического молота.

Результаты исследований подтверждают предложение, заключающееся в том, чтобы не назначать к эксплуатации машины с энергией удара превышающей более чем на 10 ... 15 % их необходимое значение. Повышение производительности машин, при этом, обеспечивается увеличением частоты ударов. Эти предложения предопределяют уменьшение габаритов и массы, энергоемкости и вибрации машин.

Ранее была сформулирована задача гашения колебания ударного механизма применительно к мощным машинам ударного действия. Снижение уровня вибрации, передаваемой на манипулятор, должно быть достигнуто без ухудшения энергетических показателей механизма. Перемещение корпуса влияет на характер рабочего цикла механизма несущественно, если отно-

шение размаха колебаний корпуса 5К к ходу ударника 5У меньше 0,085. В пневмомолотах эта величина обычно меньше ввиду довольно большого хода ударника. Следовательно, при исследовании гашения колебаний амортизатором достаточно использовать импульсную диаграмму ПУМ, а затем, на основе ее информации, рекомендовать тип виброгасящих устройств. Естественным ограничением на полученное решение данной задачи будет ограничение на размах колебаний корпуса < ¿му, где а - коэффициент пропорциональности.

Были определены параметры силового воздействия пневматического молота с ДПУМ(ТН) в основном предельном режиме при наличии между корпусом и манипулятором амортизатора выполненного в виде пневмобаллонов. В результате проведенных расчетов получена оптимальная собственная частота колебаний а)^(=62,8, которая обеспечивает минимум вибрации, при

условии, что амплитуда колебания корпуса 5-10'3 м, при этом амплитуда силы, передаваемой на манипулятор в процессе работы пневмомолота, должна снизиться после введения подвески примерно до 3 раз.

В седьмой главе рассматриваются взаимозависимости параметров шумоизлучения пневмоударного механизма молота, а также сведения о моделях шумоизлучения и шумоподавления, модель шумоизлучения рабочих камер дроссельного пневмоударного механизма, также влияние формы диаграммы давления воздуха в рабочей камере пневмоударного механизма на его шумовые характеристики.

Источниками шума пневматической машины ударного действия являются:

- выпуск отработавшего сжатого воздуха из рабочих камер

- аэродинамический шум;

-соударения между инструментом, ударником, корпусом и другими узлами соединений, а также между инструментом и обрабатываемой средой - механический шум.

Эффект снижения шума выпуска в ПУМ от реализации методов изменения давления воздуха на выпуске и рациональных размеров тракта.

Реализация метода рациональных размеров тракта выпуска характеризуется увеличением времени формирования звуковых импульсов (уменьшением длительности пульсаций давления на выпуске), уменьшением давления воздуха на выпуске из рабочей камеры.

Совершенствования шумовых характеристик, обусловленные назначением и условиями работы ДПУМ, наиболее четко прослеживаются в конструктивных решениях, направленных на получение бесканального корпуса (уменьшение габарита по диаметру) и осуществление направленного выпуска отработанного воздуха. Распространенным решением при получении бесканального корпуса являются механизмы с центральной трубкой ДПУМ(ТН), входящей своим свободным концом в канал ударника и взаимодействующей с ним. Отсекающие кромки выполняются, как правило, на боковой поверхности ударника и на трубке. В результате взаимодействия ударника с трубкой осуществляется впуск сетевого воздуха в каждую из рабочих камер. У ряда механизмов с трубкой подвод сетевого воздуха производится в полость (камеру) ударника, которая выполняет одновременно функции камеры рабочего хода.

Восьмая глава посвящена исследованию эксплуатационных показателей молота и разработке типоразмерного ряда, а также содержит результаты экспериментальных исследований. По полученным данным численных исследований был изготовлен лабораторный образец навесного пневматического молота с ДПУМ(ТН), рис. 11.

Ри с 11. Навес вой пне

вма

тический молот с ДПУМ(ТН): а) общий вид: 1 - пневмомолот, 2 -узел крепления; б) составные части пневмомолота: 1 - камера присоединенного объема, 2 - камера холостого хода, 3 - корпус, 4 - ударник, 5 - инструмент, 6 - воздухоподводящая трубка, 7 - пружина, 8 - предкамера

Экспериментальные исследования вибрационных и шумовых характеристик проводились комплектом аппаратуры фирмы «Брюль и Кьер» (Дания).

Сопоставление осциллограмм рабочего процесса показало хорошее качественное совпадение исследуемых процессов. Характер изменения давления воздуха в камерах пневматического молота с ДПУМ(ТН), как показало изучение осциллограмм при р0 - 0,4; 0,5; 0,6 и 0,7 МПа, указывает на стабильность (устойчивость и надежность) рабочих циклов. На рис. 12 представлены осциллограммы, полученные приро=0,6 МПа.

о, МПа

б)

Рис. 12. Осциллограммы рабочих процессов в камерах рабочего и холостого ходов пневматического молота с ДПУМ(ТН): а) лабораторный образец; б) физико-математическая модель

При расчетных размерах выпускных трактов обеспечивается практически полное опорожнение рабочих камер ДПУМ(ТН). Максимальное расхождение абсолютных значений давления воздуха в характерных точках его изменений не превышает 2,5 % для камеры рабочего хода, 3 % - для камеры холостого хода.

Анализ полученных сравнительных результатов по энергетическим характеристикам (табл. 4) показывает их хорошее количественное соответствие. Так, расхождение в значениях по энергии удара не превышает 3 %, по частоте ударов 2,5 %, а по расходу воздуха 10 %, что находится в пределах возможной погрешности приборов и обработки результатов измерений

Таблица 4

Основные сравнительные характеристики физнко-

математической модели и пневмомолота с Д11УМ(ТН)

Параметр Объект исследования Давление воздуха, р0, МПа

0,4 0,5 0,6 0,7

Энергия удара А, Дж Модель 343 493 605 707

Пневмомолот 338 485 601 693

Частота ударов г, Гц Модель 7,99 8,55 8,99 л 9,35

Пневмомолот 7,8 8,3 8,7 9

Расход воздуха (7, м3/с Модель 0,24 0,314 0,385 0,458

Пневмомолот 0,26 0,33 0,41 0,49

По уровню вибрации и шуму изготовленный пневматический молот с ДПУМ(ТН) не превышает значений существующих навесных машин. Отмечается тенденция снижения уровней звуковой мощности на частоте 500-1000 Гц, что обусловливается более низким давлением воздуха в камерах к началу выпуска, несмотря на повышенную частоту ударов (выпусков) в сравнении с аналогами, а на частоте более 4000 Гц имеет место превышение звуковой мощности (до 5 дБ), а затем ее снижение.

В результате всего комплекса проведенных исследований был разработан ряд навесных пневмомолотов оптимальных ти-поразметров по диаметру и длине корпуса с различной необходимой и достаточной величиной энергии единичного удара, соответствующей всем разрабатываемым категориям мерзлых грунтов (рис. 13).

ДИАМЕТР КОРПУСА 100 ММ

..

"Н

]]

А=600 Дж 0=0,29 м'/с /=6,82 Гц Чр

А=1000 Дж 0=0,3 м'/с /=4,16 Гц

ДИАМЕТР КОРПУСА 125 ММ

т

А=1600 Дж 0=0,31 м'/с /=2,66 Гц

А=2500 Дж 0=0,32 м'/с /=1,72 Гц ,

ДИАМЕТР КОРПУСА 160 ММ

А=600 Дж 0=0,39 м'/с /=8,97 Гц

А=1000 Дж 0=0,45 м'/с /=6,38 Гц

А=1600 Дж 0=0,46 м'Ус 1=4,05 Гц

А=600 Дж 0=0,57 м'/с

/=14,2 Гц

А=1000 Дж 0=0.72 м'/с 1=1,ОЗГцА=10ООДж

0=0.74 м'/с /=6,52 Гц А

ДИАМЕТР КОРПУСА 200 ММ

А=2500 Дж 0=0,47 м'/с /=2,64 Гц

А=600 Дж

0=0,9 м'/с А=1000 /=22,3 Гц 0=1,12 м'/с /=16 Гц А

- ОБЛАСТЬ РАЦИОНАЛЬНОГО ПРИМЕНЕНИЯ ПНЕВМОМОПОТА

1600 Дж 1 0=1,14 м'/с „„ (=10 4 Гц А=2500 Дж 0=1.16 м'/с /=6,51 Гц

Рис. 13. Типоразмерный ряд навесных пневмомолотов с Д ПУМ(ТН) с энергией удара от 600 до 2500 Дж

Анализ приведенных данных показывает, что наиболее предпочтительными для внутренних диаметров корпусов 100 мм являются пневмомолоты с энергией удара 600 и 1000 Дж; для внутренних диаметров корпусов 125 мм пневмомолоты с энергией удара 600, 1000 и 1600 Дж; для внутренних диаметров корпусов 160 мм пневмомолоты с энергией удара 1600 и 2500 Дж; для внутренних диаметров корпусов 200 мм пневмомолоты с энергией удара 2500 Дж.

В девятой главе рассматриваются перспективные ПУМ, прогнозирование их энергетических параметров и исполнений, а также прогнозирование типов навески и носителя.

В части исполнений молотов перспективным является применение дроссельного пневмоударного механизма с центральной подвижной воздухоподводящей трубкой ДПУМ(Т), с обеспечением ее радиальной и продольной подвижностью. Для повышения экономичности навесных пневматических молотов с ДГТУМ(ТН) и улучшения энергетических характеристик целесообразным будет использование механизмов с перепуском, вытеснением, наддувом и форсажем.

Наличие демпфирующего устройства между пневмомоло-том и поддерживающей его навесной системой будет обязательным в последующих разработках навесных ПУМ, так как увеличение энергетических параметров неизбежно приведет к ухудшению вибрационных характеристик. Предпочтение будет отдано тем, которые будут иметь возможность изменения жесткости в процессе работы без остановки и переналадки. Использование пневмобаллонной системы в качестве демпфирующего устройства с регулируемым давлением в баллонах позволит варьировать жесткостью системы в диапазоне изменения физико-механических свойств разрабатываемого мерзлого грунта, не прерывая технологического процесса.

В качестве носителя наиболее целесообразным будет использование такого транспортного средства, на котором имеется возможность размещения всего необходимого оборудования (компрессора, манипулятора, кабины оператора и т.д.). Такими возможностями обладает гусеничное шасси, выпускаемое ОАО «Рубцовский машиностроительный завод». Применение этого шасси перспективно с той точки зрения, что при разработке ти-поразмерного ряда на нем можно разместить в дальнейшем более тяжелые пневмомолоты с энергией удара до 2500 Дж.

В настоящее время на земле растет число различных техногенных катастроф, которые требуют немедленного реагирования и кратчайших сроков начала аварийно-восстановительных работ. Также актуальным является сохранение окружающей среды. Непрерывно повышаются требования экологической безопасности к вновь создаваемой технике. Гусеничная и колесная техника наносит непоправимый урон растительности крайнего Севера и Сибири. Поэтому весьма актуальным является применение мерзлоторазрушающего оборудования на воздушной подушке, а также с использованием вертолетов и др.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. В результате выполненных исследований получены научно обоснованные технические решения, внедрение которых вносит значительный вклад в развитие экономики страны, заключающиеся в развитии теории дроссельных пневмоударных

механизмов с наддувом и разработке типоразмерного ряда навесных молотов для разрушения мерзлых грунтов. Совокупность полученных результатов теоретических и экспериментальных исследований открывает новые направления совершенствования навесных молотов.

2. Обоснована и разработана классификация признаков трубки, дополняющая существующую классификацию пневматических механизмов и машин ударного действия позволяющая осуществить анализ, синтез и прогнозирование качеств ДПУМ(ТН) с использованием формализованной записи их структуры.

3. Разработаны принципиальные схемы навесных молотов с использованной классификации дроссельных пневмоударных механизмов с трубкой, имеющие новые признаки средств наддува, выпуска, перепуска и форсажа, позволяющие качественно и количественно улучшить рабочий процесс ДПУМ(ТН).

4. Разработана баро- и термодинамическая теория дроссельных пневмоударных механизмов с наддувом на основе закономерностей трансформации энергии сжатого воздуха в работу.

5. Разработаны и исследованы физико-математические модели рабочих процессов в камерах наддува навесных молотов с ДПУМ(ТН) с учетом перепуска, вытеснения, утечек и форсажа, направленные на совершенствование энергетических параметров. Система уравнений, описывающих рабочий процесс ДПУМ(ТН) дополнялась зависимостями, позволяющими определить расход воздуха. Запись расхода воздуха позволила выделить отдельные части расходов камер рабочего и холостого ходов. Общие расходы за цикл на впуске и выпуске использовались в качестве контроля соответствия баро - и термодинамического процесса, качественного и количественного представления физико-математической модели ДПУМ(ТН), а также степени точности ее описания и решения всей системы уравнений.

6. Установлены рациональные соотношения геометрических размеров от энергетических параметров навесных молотов с ДПУМ(ТН), позволяющие получить наивысший съем мощности с единицы площади ударника. Предложены зависимости, позволяющие уточнить основные геометрические размеры ДПУМ(ТН) с дополнительными признаками впуска. Экспери-

ментально показано, что увеличение камеры рабочего хода ДПУМ(ТН) предопределяет «улучшенные» очертания диаграмм давления, однако, обусловливает увеличение удельного расхода воздуха и уменьшение съема мощности с единицы объема камеры. Отмеченное указывает на необходимость установления рациональных структур ударной мощности ДПУМ(ТН) для пневматических молотов.

7. Осуществлен подбор взаимно соответствующих структуры ударной мощности молота и типа его носителя с учетом условий эксплуатации в климатической зоне Сибири. Также выполнен выбор необходимых и достаточных признаков и уравнений ДПУМ(ТН) для оценки (в первую очередь - экономичности и мощности, во вторую - силовых, вибрационных и шумовых характеристик) механизма.

8. Методика инженерного расчета ДПУМ(ТН) и представленные рекомендации позволяют рассчитать основные геометрические размеры механизма с любым сочетанием энергетических параметров, при заданном ограничении по расходу воздуха и усилию нажатия на корпус молота.

9. Создан экспериментальный образец навесного пневматического молота с дроссельным воздухораспределением на энергию единичного удара 600 Дж. Молот не имеет аналогов в РФ и за рубежом. По металлоемкости на единицу ударной мощности молот выгодно отличается от зарубежных аналогов и не уступает отечественным образцам. Вибрационные и шумовые характеристики нового молота без защитных устройств предпочтительнее аналогичных серийно выпускаемых.

10. Установлено, что работоспособность молота в условиях низких температур в первую очередь зависит от типа воздухораспределительного устройства. Для ДПУМ(ТН) следует ожидать, что, чем больше отношение массы ударника к площади его контакта с корпусом молота и воздухоподводящей трубкой, тем более надежной будет его работа при низких температурах. Лабораторные испытания молота с ДПУМ(ТН) показали, что он обладает надежным запуском и работой. Пневматические молоты с ДПУМ(ТН) работают устойчиво и надежно при всех возможных давлениях сжатого воздуха и в большом диапазоне изменения коэффициента отскока ударника от инструмента.

11. Простота конструкции и высокая надежность молота с ДПУМ(ТН) могут с избытком компенсировать затраты по эксплуатации, обусловленные повышенным расходом воздуха в группе пневматических навесных молотов с ударной мощностью до 30 кВт.

12. Себестоимость изготовления молотов с ДПУМ(ТН) более чем в 2 раза ниже существующих. Годовой экономический эффект от создания и использования одного навесного молота с дроссельным пневмоударным механизмом и наддувом камеры рабочего хода на энергию удара 600 Дж составляет 196 822 руб. Ожидаемый экономический эффект от создания и использования навесных молотов с ДПУМ(ТН) на энергию удара 1000, 1600 и 2500 Дж составляет 307 015, 478 707 и 731 401 руб. соответственно (в ценах 2009 г.).

13. Техническая информация о навесном пневматическом молоте с ДПУМ(ТН) и его конструктивное исполнение используется в учебном процессе в НГАСУ (Сибстрин).

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Смирных И.В. Пневмоударные устройства с повторным использованием воздуха в рабочих камерах / И.В. Смирных, C.B. Гаршин, A.A. Кутумов и др. // Труды НГСАУ. - Новосибирск, 2002. - Т. 5, №6 (21). - С. 126-135.

2. Кутумов A.A. Аналитический обзор исследований разрушения мерзлых грунтов ударной нагрузкой / A.A. Кутумов, Э.А. Абраменков, В.В. Коробков // Труды НГАСУ. - Новосибирск, 2002. - Т. 5, №6 (21). - С. 6-20.

3. Гаршин C.B. Предварительная оценка тенденций изменения энергетических параметров машин ударного действия / C.B. Гаршин, Ю.Э. Малышева, A.A. Кутумов и др. // Труды НГАСУ. - Новосибирск, 2002. - Т. 5, №6 (21). -С. 136-145.

4. Кутумов A.A. Обоснование типа воздухораспределительного устройства пневмоударной машины для разрушения мерзлых грунтов / A.A. Кутумов, Д.Э. Абраменков, Э.А. Абраменков и др. // Труды НГАСУ. - Новосибирск: НГАСУ, 2004. - Т. 7, № 1 (28).-С. 38-55.

5. Кутумов A.A. Взаимное влияние геометрических и энергетических параметров навесного пневмомолота с дроссельным воздухораспределением. / A.A. Кутумов, Д.Э. Абраменков, Р.Ш. Шабанов и др. // Труды НГАСУ. - Новосибирск: НГАСУ, 2004. -Т.7, № 2 (29). - С. 5-17.

6. Кутумов A.A. Взаимозависимости вибрационных характеристик навесного пневмомолота / A.A. Кутумов, Е.П. Гайслер, Э.А. Абраменков и др. // Труды НГАСУ. - Новосибирск: НГАСУ, 2004. - Т.7, № 3 (30). - С. 5-14.

7. Кутумов A.A. Параметры пневматического механизма машины ударного действия для разработки мерзлых грунтов / A.A. Кутумов, Э.А. Абраменков, С.В. Гаршин и др. // Труды НГАСУ. - Новосибирск, 2004. - Т.7, № 2(29). - С. 18-30.

8. Абраменков Д.Э. Пневматический механизм ударного действия с продувкой и форсажем камеры рабочего хода / Д.Э. Абраменков, Э.А. Абраменков, A.A. Кутумов и др. // Изв. вузов. Строительство. 2004, №9. - С. 74-82.

9. Пат. № 2246616 RU, Е 21 С 37/00. Виброзащитное средство молота навесного. Д.Э. Абраменков, И.А. Горшков, A.A. Кутумов и др. Опубл. 20.02.2005. Бюл.№5.

10. Пат. № 2256545 RU, В 25 D 9/04. Пневматический молот с дроссельным воздухораспределением. Д.Э. Абраменков, Э.А. Абраменков, A.A. Кутумов и др. Опубл. 20.07.2005. Бюл.№20.

11. Пат. № 2256544 RU, В 25 D 9/04 Пневматический молоток с дроссельным воздухораспределением. Д.Э. Абраменков, Э.А. Абраменков, A.A. Кутумов и др. Опубл. 20.07.2005. Бюл.№20.

12. Кутумов A.A. Выбор типа навески и носителя пневмо-ударной машины для разработки мерзлых грунтов /A.A. Кутумов, И.А. Горшков, В.Е. Ладнов // Международная конференция «Проблемы и перспективы развития горных наук» 1-5 ноября 2004 г. Новосибирск: ИГД СО РАН, 2005. - С 104-109.

13. Абраменков Э.А. Геометрические и энергетические параметры навесного пневмомолота с дроссельным воздухораспределением / Э.А. Абраменков, A.A. Кутумов, М.Н. Ноздренко, Р.Ш. Шабанов // Международная конференция «Проблемы и перспективы развития горных наук» 1-5 ноября 2004 г. Новосибирск: ИГД СО РАН, 2005. - С 110-115.

14. Кутумов A.A. Предварительная оценка размещения навесного оборудования на гусеничном шасси / A.A. Кутумов, Д.Э. Абраменков, М.Н. Ноздренко // Международная конференция «Проблемы и перспективы развития горных наук» 1-5 ноября 2004 г. Новосибирск: ИГД СО РАН, 2005. - С 173-175.

15. Пат. № 2259478 RU, Е 21 С 37/24. Пневматический молоток с дроссельным воздухораспределением. Д.Э. Абраменков, Э.А. Абраменков, A.A. Кутумов и др. Опубл. 27.08.2005. Бюл.№24.

16. Абраменков Э.А. Типоразмерный ряд навесных пневматических молотов с дроссельным воздухораспределением для разработки мерзлых фунтов / Э.А. Абраменков, A.A. Кутумов, Д.Э. Абраменков, И.А. Сорокина // Изв. вузов. Строительство. -2005.-№ 11-12. С.-78-84.

17. Кутумов A.A. К вопросу о выборе типа привода в механизмах ударного действия для разработки мерзлых грунтов / A.A. Кутумов, И.А. Сорокина // Наука и образование: Материалы VI Международной научной конференции (2-3 марта 2006 г.): В 4 ч. / Кемеровский государственный университет. Беловский институт (филиал). - Белово: Беловский полиграфист, 2006. -4.1.-С. 462-464.

18. ""Кутумов A.A. Баро- и термодинамика дроссельного пневмоударного механизма навесного молота / A.A. Кутумов, Д.Э. Абраменков, Э.А. Абраменков, Т.Ю. Виговская // Изв. вузов. Строительство. - 2007. - № 3. - С. 78-86.

19. Ильюченко В.Ю. Пневматический механизм ударного действия с форсажем рабочего процесса /В.Ю. Ильюченко A.A. Кутумов, Д.Э. Абраменков и др. // Изв. вузов. Строительство. 2007. № 5. С. 65-72.

20. Кутумов A.A. Параметры давления воздуха в объемах камер рабочего и холостого ходов дроссельного пневмоударного механизма навесного молота / A.A. Кутумов, Д.Э. Абраменков, Э.А. Абраменков // Изв. вузов. Строительство. - 2007. -№6.- С. 104-107.

21. Кутумов A.A. Некоторые вибрационные характеристики дроссельного пневмоударного механизма навесного молота /

A.A. Кутумов, Д.Э. Абраменков, Э.А. Абраменков // Изв. вузов. Строительство. - 2007. № 7 - С. 89-93.

22. Кутумов A.A. Параметры температуры и удельной энтропии воздуха в камерах рабочего и холостого ходов дроссельного пневмоударного механизма навесного молота / A.A. Кутумов, Д.Э. Абраменков, Э.А. Абраменков, Т.Ю. Виговская // Изв. вузов. Строительство. - 2007. - № 8. - С. 70-75.

23. Кутумов A.A. Обоснование требований создания пневмоударного механизма для технологии разрушения мерзлых грунтов / A.A. Кутумов, Э.А. Абраменков // Актуальные проблемы современности. Международный научный журнал. Караганды Болошак-Баспа. 2007. № 1(14). С. 294-296.

24. Кутумов A.A. Особенности систем воздухораспределе-ния в пневмоударных механизмах / A.A. Кутумов, Э.А. Абраменков // Актуальные проблемы современности. Международный научный журнал. Караганды Болошак-Баспа. 2007. № 2(15). С. 270-273.

25. Кутумов A.A. Анализ конструктивных особенностей импульсных систем для обеспечения основных параметров пневмоударного механизма / A.A. Кутумов, Д.Э. Абраменков // Актуальные проблемы современности. Международный научный журнал. Караганды Болошак-Баспа. 2007. № 3 (16). С. 264266.

26. Абраменков Д.Э. Штоковые пневматические механизмы машин ударного действия: дроссельные, струйные, беззолотниковые, бесклапанные, комбинированные / Д.Э. Абраменков, Э.А. Абраменков, Ф.Ф. Кириллов, A.A. Кутумов // Томск: Изд-во Том. гос. архит.-строит, ун-та, 2008. - 435 с.

27. Кутумов A.A. Навесные пневматические молоты для разработки мерзлых грунтов / A.A. Кутумов, Э.А. Абраменков, Д.Э. Абраменков // Новосибирск: НГАСУ (Сибстрин), 2008. -376 с.

28. Кутумов A.A. Классификация признаков трубки пневматического ударного механизма / A.A. Кутумов, Д.Э. Абраменков, Э.А. Абраменков, В.Э. Ладнов // Изв. вузов. Строительство. - 2008. №3.-С. 91.-94.

29. Кутумов A.A. Пневматическое устройство ударного действия с дроссельным воздухораспределением и перепуском /

A.A. Кутумов, Д.Э. Абраменков, Э.А. Абраменков и др. // Изв. вузов. Строительство. - 2008. №9. - С. 81-88.

30. Кутумов A.A. Программное и аппаратное обеспечение экспериментального исследования пневмоударного механизма навесного молота / A.A. Кутумов, Ю.Э. Малышева, A.B. Трегубенко и др. // Труды НГАСУ. - Новосибирск: НГАСУ (Сибстрин), 2008. - Т. 11, № 1 (43). - С. 14-30.

31. Емельянов В.А. Исследование рабочего цикла пневмоударного механизма с дроссельным воздухораспределением с камерой форсажа холостого хода / В.А. Емельянов, Д.Э. Абраменков, A.A. Кутумов // Изв. вузов. Строительство. - 2008. №11-12.-С. 60-66.

32. Кутумов A.A. Показатели удельной энтальпии воздуха в камерах наддува рабочего и холостого ходов навесного пневматического молота / A.A. Кутумов, Т.Ю. Виговская, Д.Э. Абраменков, Э.А. Абраменков // Изв. вузов. Строительство. - 2009. №1. - С. 79-85.

33. Абраменков Д.Э. Бародинамические параметры средств стабилизации энергоносителя пневмоударного механизма с дроссельным воздухораспределением / Д.Э. Абраменков, Э.А. Абраменков, A.A. Кутумов и др // // Труды НГАСУ. - Новосибирск: НГАСУ (Сибстрин), 2008. - Т. 12 № 2(45. - С. 11-24.

34. Абраменков Д.Э. Управляемые камеры с присоединенным объемом в дроссельном пневмоударном механизме / Д.Э. Абраменков, Э.А. Абраменков, Г.В. Гладышев A.A. Кутумов // Изв. вузов. Строительство. - 2009. №8. С. 89-94.

35. Абраменков Э.А. Некоторые результаты исследований / по созданию типоразмерного ряда навесных пневмомолотов с дроссельным воздухораспределением с присоединенным объемом камеры наддува рабочего хода / Э.А. Абраменков, Д.Э. Абраменков, A.A. Кутумов // Международная научно-практическая конференция «Интерстроймех-2009» 15-17 сентября 2009: -Бишкек: КГУСТА, 2009. - С. 71-77.

Подписано к печати 19.11.09. Формат 60-84/16. Усл. печ. л. 2,62. Тираж 100 экз. Заказ 09-773. Per. № 85. Отпечатано в типографии ООО «Фирма «Выбор»» 658213, г. Рубцовск, пр. Ленина, 41

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ И СОЗДАНИЯ НАВЕСНЫХ МОЛОТОВ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ МЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ.

1.1. Свойства мерзлых грунтов и технологии их разрушения.

1.2. Машины для разработки мерзлых грунтов ударной нагрузкой.

1.3. Направления исследований разработки мерзлых грунтов ударной нагрузкой.

1.4. Выводы и задачи исследований.

2. КЛАССИФИКАЦИЯ, АНАЛИЗ И СИНТЕЗ ПНЕВМОУДАРНЫХ МЕХАНИЗМОВ.

2.1. Классификация пневматических механизмов машин ударного действия.

2.2. Классификация структур машины и признаков пневмоударного механизма.

2.3. Анализ и синтез пневмоударных механизмов.

2.4. Классификация признаков трубки пневмоударного механизма.

Выводы по главе.

3. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПНЕВМОУДАРНОГО МЕХАНИЗМА МОЛОТА.

3.1. Тип и параметры ударного узла молота.

3.2. Тип воздухораспределительного устройства пневмоударного механизма.

3.3. Тип навескр! молота.

3.4. Тип шасси молота.

Выводы по главе.

4. ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПНЕВМОУДАРНОГО МЕХАНИЗМА МОЛОТА.

4.1. Допущения и ограничения при физико-математическом описании модели пневмоударного механизма.

4.2. Физико-математическая модель и описание баро- и термодинамики пневмоударного механизма.

4.2.1. Физико-математическая модель пневмоударного механизма.

4.2.2. Баро- и термодинамические параметры средств стабилизации энергоносителя пневмоударного механизма.

4.2.3. Баро- и термодинамические уравнения дроссельного пневмоударного механизма с наддувом.

4.3. Расчетная схема, уравнения динамики и оценочные критерии рабочего процесса пневмоударного механизма.

Выводы по главе.

5. ВЗАИМОЗАВИСИМОСТИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ, ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ И БАРО- И ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ МОДЕЛИ ПНЕВМОУДАРНОГО МЕХАНИЗМА МОЛОТА.

5.1. Взаимозависимости между энергетическими и геометрическими параметрами.

5.2. Взаимозависимости параметров давления и температуры воздуха в камерах наддува.

5.3. Параметры удельной теплоемкости, расхода воздуха и показателя процесса в камерах наддува.

5.4. Параметры удельной энтропии воздуха в камерах наддува.

5.5. Параметры удельной энтальпии воздуха в камерах наддува.

Выводы по главе.

6. ВЗАИМОЗАВИСИМОСТИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ

И ВИБРАЦИОННО-СИЛОВЫХ ПАРАМЕТРОВ МОДЕЛИ

ПНЕВМОУДАРНОГО МЕХАНИЗМА МОЛОТА.

6.1. Влияние формы силовой диаграммы пневмоударного механизма на его вибрационные и силовые характеристики.

6.2. Влияние геометрических очертаний силовой диаграммы на вибрационные и силовые характеристики пневмоударного механизма.

6.3. Влияние коэффициента отскока и длительности холостого и рабочего ходов ударника на вибрационные и силовые характеристики пневмоударного механизма.

6.4. Изменение вибрационных и силовых характеристик пневмоударного механизма в зависимости от структуры его мощности.;.

6.5. Вибрационные и силовые характеристики модели пневматического молота.

Выводы по главе.

7. ВЗАИМОЗАВИСИМОСТИ ПАРАМЕТРОВ ШУМОИЗЛУЧЕНИЯ

ПНЕВМОУДАРНОГО МЕХАНИЗМА МОЛОТА.

7.1. Общие сведения о моделях шумоизлучения и шумоподавления.

7.2. Модель шумоизлучения рабочих камер дроссельного пневмоударного механизма.

7.3. Влияние формы диаграммы давления воздуха в рабочей камере пневмоударного механизма на его шумовые характеристики.

Выводы по главе.

8. ИССЛЕДОВАНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ

МОЛОТА И РАЗРАБОТКА ТИПОРАЗМЕРНОГО РЯДА.

8.1. Объект исследований. Программное и аппаратное обеспечение.

8.2. Установление энергетических характеристик.

8.3. Установление вибрационных и шумовых характеристик.

8.4. Методика расчета пневмоударного механизма.

8.5. Разработка и исследования типоразмерного ряда с дроссельным пневмоударным механизмом со средствами стабилизации энергетических параметров.

Выводы по главе.

9. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ПНЕВМАТИЧЕСКИХ МОЛОТОВ.

9.1. Перспективные пневмоударные механизмы.

9.2. Прогнозирование энергетических параметров пневмоударных механизмов.

9.3. Прогнозирование конструктивных исполнений пневмоударных механизмов.

9.4. Прогнозирование типов навески и носителя.

Выводы по главе.

Актуальность работы. Производство земляных работ в зимнее время при строительстве новых промышленных и гражданских объектов, а также ведение аварийных работ по ремонту подземных коммуникаций требует применения все более совершенного специализированного оборудования для разработки мерзлых грунтов.

Из всего многообразия разрабатываемых грунтов большие трудности возникают в процессе разрушения мерзлых грунтов, разработка которых является трудоемким и малопроизводительным процессом. Стоимость разработки чрезвычайно высока и во много раз превышает стоимость разработки грунтов в летний период, поскольку прочность мерзлого грунта в десятки раз выше прочности немерзлого грунта.

Почти все типы землеройных машин мало используются в зимний период. Если бы были созданы методы и средства, позволяющие осуществлять разработку мерзлых грунтов с производительностью, близкой к производительности в летних условиях, общий объем земляных работ, выполняемых ежегодно в стране, значительно бы возрос.

Непосредственная эффективность разработки мерзлого грунта землеройными машинами существующих типов практически невозможна, поэтому для успешной разработки таких грунтов требуется создание новых специальных конструкций машин типа экскаваторов с ковшом активного действия и навесных молотов, среди которых пневматические молоты даже в сравнении с гидравлическими являются предпочтительными.

Данная работа выполнялась по научному направлению гос. per. №01940009360 Новосибирского государственного архитектурно-строительного университета «Разработка на основе импульсных систем новых и повышение эффективности существующих ручных машин и инструментов, применяемых в промышленном, гражданском и сельскохозяйственном строительстве в условиях Сибири». Материалы исследований докладывались на конференциях: МНТК

Проблемы и перспективы развития горных наук» (г. Новосибирск, 2005); МНК «Наука и образование» (г. Белово, 2006); МНТК «Интерстроймех» (г. Бишкек 2009); ВНТК «Новые материалы и технологии в машиностроении» (г. Рубцовск, 2002, 2004); ВНТК «Актуальные проблемы строительной отрасли» (г. Новосибирск, 2008, 2009), НТК Новосибирского государственного архитектурно-строительного университета (г. Новосибирск, 2002 - 2009 гг.).

Идея исследований. Использование положительных качеств дроссельных пневмоударных механизмов (конструктивная простота и высокая надежность) с центральной воздухоподводягцей трубкой (ДПУМ(Т)) при разработке навесных пневматических молотов.

Цель работы. Повышение эффективности навесных молотов за счет создания дроссельных пневмоударных механизмов с улучшенными эксплуатационными характеристиками.

Объект исследований. Дроссельные пневмоударные механизмы навесных молотов.

Предмет исследований. Закономерности, связывающие показатели рабочих процессов навесных молотов с дроссельным пневмоударным механизмом с центральной воздухоподводящей трубкой с присоединенным объемом камеры наддува рабочего хода (ДПУМ(ТН)).

Методы исследования. Применен комплексный метод, включающий аналитический обзор и обобщение известного опыта; теоретические разработки с использованием методов механики; математическое и физическое моделирование рабочих процессов пневмоударных механизмов (ПУМ) с целью установления рациональных соотношений между геометрическими и энергетическими параметрами, экспериментальные исследования созданного навесного пневматического молота в лабораторных условиях и сопоставление полученных результатов с результатами других исследований.

Основные научные положения, защищаемые в работе: - дополнения к классификации пневматических механизмов и машин ударного действия классификации признаков стабилизации параметров энергоносителя, признаков трубки, позволяющие осуществить анализ, синтез и прогнозирование качеств ДПУМ(ТН) с использованием формализованной записи их структуры;

- физико-математические модели пневмоударных механизмов с ДПУМ(ТН) и конструктивными признаками камер средств стабилизации параметров энергоносителя процесса наддува (перепуска, утечек, форсажа, присоединенных объемов), дающие возможность качественно и количественно изменять рабочий процесс пневмоударного механизма;

- баро- и термодинамическая теория наддува в камерах рабочего и холостого ходов, позволяющая определить основные удельные показатели качества -расхода сжатого воздуха, теплоемкости, энтропии, энтальпии, мощности и показателя процесса;

- системы уравнений, описывающие процессы в камерах наддува рабочего и холостого ходов в ДПУМ(ТН) с учетом средств стабилизации параметров энергоносителя (перепуска, утечек, форсажа, присоединенных объемов);

- результаты исследования ДПУМ(ТН) с различными настройками по определению рациональных соотношений параметров.

Достоверность научных положений обоснована:

- анализом физико-математических моделей, которые использовались ранее при создании ПУМ (за период 1900-2008 гг.);

- сопоставлением параметров рабочего цикла ДПУМ(ТН), полученных при аналогичных исследованиях другими авторами;

- анализом результатов моделирования рабочих процессов в камерах наддува с применением апробированных методик моделирования;

- всесторонним исследованием на ЭВМ и в лабораторных условиях спроектированного и изготовленного навесного молота с ДПУМ(ТН)).

Научная новизна заключается:

- в разработке и создании классификации признаков трубки, дополняющей существующую классификацию пневматических механизмов и машин ударного действия, позволяющей осуществить анализ, синтез и прогнозирование качеств ДПУМ(ТН) с использованием формализованной записи их структуры;

- в разработке принципиальных схем навесных молотов с использованием классификации дроссельных пневмоударных механизмов с трубкой, имеющих новые признаки средств наддува, перепуска и форсажа, позволяющих качественно и количественно улучшить рабочий процесс ДПУМ(ТН);

- в разработке баро- и термодинамической теории дроссельных пневмоударных механизм с наддувом на основе закономерностей трансформации энергии сжатого воздуха в работу;

- в разработке физико-математических моделей рабочих процессов в камерах наддува навесных молотов с ДПУМ(ТН) учетом процессов в камерах присоединенных объемов, перепуска, утечек и форсажа, направленных на совершенствование энергетических параметров;

- в установлении соотношений геометрических размеров от энергетических параметров навесных молотов с ДПУМ(ТН), позволяющих получить рациональные габариты и массы пневмоударного узла молота.

Практическая ценность работы заключается в следующем:

- разработаны новые принципиальные схемы дроссельных пневмоударных механизмов с трубкой, позволяющие создавать навесные молоты с улучшенными эксплуатационными характеристиками;

- разработана удобная для практического использования методика инженерного расчета и выбора основных параметров навесного пневматического молота с ДПУМ(ТН);

- разработан навесной пневматический молот с ДПУМ(ТН) для разрушения мерзлых грунтов;

- создан экспериментальный образец навесного пневматического молота с дроссельным воздухораспределением на энергию единичного удара 600 Дж, не имеющий аналогов в РФ и за рубежом, выгодно отличающийся по металлоемкости на единицу ударной мощности от зарубежных аналогов и не уступающий отечественным образцам;

- новый навесной пневматический молот с ДПУМ(ТН) используется в учебном процессе в качестве наглядного пособия по учебным дисциплинам «Строительные машины» и «Механизация и автоматизация строительства» в НГАСУ (Сибстрин).

Личный вклад автора заключается в следующем:

- в формулировании основных принципов и подходов теоретических и экспериментальных исследований, направленных на выполнение задач исследований;

- в разработке новых признаков стабилизации параметров энергоносителя и их классификации;

- в создании классификации признаков трубки и применении ее при анализе, синтезе и прогнозировании новых пневмоударных механизмов;

- в создании принципиальных схем навесных молотов с ДПУМ(ТН), имеющих новые признаки средств стабилизации параметров энергоносителя, позволяющих качественно и количественно улучшить рабочий процесс пневмоударного механизма;

- в развитии метода назначения структуры ударной мощности в зависимости от единичного усилия нажатия на корпус навесного молота с ДПУМ(ТН);

- в разработке баро- и термодинамической теории наддува дроссельного пневмоударного механизма на основе закономерностей трансформации энергии сжатого воздуха в работу;

- в создании и исследовании физико-математических моделей рабочих процессов в камерах наддува навесных молотов с ДПУМ(ТН) с учетом камер средств стабилизации параметров энергоносителя (перепуска, утечек, форсажа, присоединенных объемов), направленных на совершенствование энергетических параметров;

- в разработке методики инженерного расчета и выбора основных параметров навесного пневматического молота для разрушения мерзлых грунтов;

- в разработке типоразмерного ряда навесных молотов с ДПУМ(ТН) с энергией удара 600, 1000, 1600 и 2500 Дж.

Публикации. По результатам исследования опубликовано 46 печатных работ, в том числе 2 монографии, 12 статей - в рекомендованных ВАК РФ изданиях, получено 4 патента на изобретения РФ.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, 9 глав, заключения, списка литературы, приложений и включает 434 стр. машинописного текста, в том числе 143 рис., 29 табл. и список литературы из 338 наименований. Приложения содержат 81 стр., в том числе 13 рис. и 30 табл.

Выводы по главе

1. Перспективным является применение дроссельного пневмоударного механизма с центральной подвижной воздухоподводящей трубкой ДПУМ(Т), с обеспечением ее радиальной и продольной подвижностью.

2. Для эффективного процесса ударного разрушения клиновым инструментом мерзлых грунтов необходим чтобы величина погонной ударной энергии была не ниже 12000 Н/м.

3. Для всех категорий мерзлых грунтов возможно использование навесных пневмомолотов с дроссельным воздухораспределением, включающих в себя машины с энергией единичного удара от 600 до 2500 Дж.

4. Для повышения экономичности навесных пневматических молотов с ДПУМ(Т) и улучшения энергетических характеристик целесообразным будет использование механизмов с перепуском, вытеснением, наддувом камер рабочего и холостого ходов. Также перспективным является применение ДПУМ с форсажем холостого хода.

5. Применение демпфирующего устройства между пневмомолотом и поддерживающей его навесной системой будет обязательным в последующих разработках навесных ПУМ, так как увеличение энергетических параметров неизбежно приведет к ухудшению вибрационных характеристик.

6. Предпочтение будет отдано тем демпфирующим устройствам, которые будут иметь возможность изменения жесткости в процессе работы без остановки и переналадки. Использование пневмобаллонной системы в качестве демпфирующего устройства с регулируемым давлением в баллонах [212] позволит варьировать жесткостью системы в диапазоне изменения физико-механических свойств разрабатываемого мерзлого грунта, не прерывая технологического процесса.

7. В качестве носителя наиболее целесообразным будет использование такого транспортного средства, на котором имеется возможность размещения всего необходимого оборудования (компрессора, манипулятора, кабины оператора и т.д.). Такими возможностями обладает гусеничное шасси, выпускаемое ОАО «Рубцовский машиностроительный завод». Применение этого шасси перспективно с той точки зрения, что на нем можно разместить в дальнейшем более тяжелые пневмомолоты с энергией удара 2500 Дж и более.

8. Перспективным является применение мерзлоторазрушающих комплексов, размещенных на воздушной подушке, а также транспортируемых при помощи вертолетов и др.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. В результате выполненных исследований получены научно обоснованные технические решения, внедрение которых вносит значительный вклад в развитие экономики страны, заключающиеся в развитии теории дроссельных пневмоударных механизмов с наддувом и разработке типоразмерного ряда навесных молотов для разрушения мерзлых грунтов. Совокупность полученных результатов теоретических и экспериментальных исследований открывает новые направления совершенствования навесных молотов.

2. Обоснована и разработана классификация признаков трубки, дополняющая существующую классификацию пневматических механизмов и машин ударного действия, позволяющая осуществить анализ, синтез и прогнозирование качеств Д11УМ(ТН) с использованием формализованной записи их структуры.,

3. Разработаны принципиальные схемы навесных молотов с использованной классификации дроссельных пневмоударных механизмов с трубкой, имеющие новые признаки средств наддува, выпуска, перепуска и форсажа, позволяющие качественно и количественно улучшить рабочий процесс ДПУМ(ТН).

4. Разработана баро- и термодинамическая теория дроссельных пневмоударных механизмов с наддувом на основе закономерностей трансформации энергии сжатого воздуха в работу.

5. Разработаны и исследованы физико-математические модели рабочих процессов в камерах наддува навесных молотов с ДПУМ(ТН) с учетом перепуска, вытеснения, утечек и форсажа, направленные на совершенствование энергетических параметров. Система уравнений, описывающих рабочий процесс ДПУМ(ТН), дополнялась зависимостями, позволяющими определить расход воздуха. Запись расхода воздуха позволила выделить отдельные части расходов камер рабочего и холостого ходов. Общие расходы за цикл на впуске и выпуске использовались в качестве контроля соответствия баро— и термодинамического процесса, качественного и количественного представления физикоматематической модели ДПУМ(ТН), а также степени точности ее описания и решения всей системы уравнений.

6. Установлены рациональные соотношения геометрических размеров от энергетических параметров навесных молотов с ДПУМ(ТН), позволяющие получить наивысший съем мощности с единицы площади ударника. Предложены зависимости, позволяющие уточнить основные геометрические размеры ДПУМ(ТН) с дополнительными признаками впуска. Экспериментально показано, что увеличение камеры рабочего хода ДПУМ(ТН) предопределяет «улучшенные» очертания диаграмм давления, однако обусловливает увеличение удельного расхода воздуха и уменьшение съема мощности с единицы объема камеры. Отмеченное указывает на необходимость установления рациональных структур ударной мощности ДПУМ(ТН) для пневматических молотов.

7. Осуществлен подбор взаимно соответствующих структуры ударной мощности молота и типа его носителя с учетом условий эксплуатации в климатической зоне Сибири. Также выполнен выбор необходимых и достаточных признаков и уравнений ДПУМ(ТН) для оценки (в первую очередь - экономичности и мощности, во вторую - силовых, вибрационных и шумовых характеристик) механизма.

8. Методика инженерного расчета ДПУМ(ТН) и представленные рекомендации позволяют рассчитать основные геометрические размеры механизма с любым сочетанием энергетических параметров, при заданном ограничении по расходу воздуха и усилию нажатия на корпус молота.

9. Создан экспериментальный образец навесного пневматического молота с дроссельным воздухораспределением на энергию единичного удара 600 Дж. Молот не имеет аналогов в РФ и за рубежом. По металлоемкости на единицу ударной мощности молот выгодно отличается от зарубежных аналогов и не уступает отечественным образцам. Вибрационные и шумовые характеристики нового молота без защитных устройств предпочтительнее аналогичных серийно выпускаемых.

10. Установлено, что работоспособность молота в условиях низких температур в первую очередь зависит от типа воздухораспределительного устройства. Для ДПУМ(ТН) следует ожидать, что, чем больше отношение массы ударника к площади его контакта с корпусом молота и воздухоподводящей трубкой, тем более надежной будет его работа при низких температурах. Лабораторные испытания молота с ДПУМ(ТН) показали, что он обладает надежным запуском и работой. Пневматические молоты с ДПУМ(ТН) работают устойчиво и надежно при всех возможных давлениях сжатого воздуха и в большом диапазоне изменения коэффициента отскока ударника от инструмента.

11. Простота конструкции и высокая надежность молота с ДПУМ(ТН) могут с избытком компенсировать затраты по эксплуатации, обусловленные повышенным расходом воздуха в группе пневматических навесных молотов с ударной мощностью до 30 кВт.

12. Себестоимость изготовления молотов с ДПУМ(ТН) более чем в 2 раза ниже существующих навесных пневматических молотов. Годовой экономический эффект от создания и использования одного навесного молота с дроссельным пневмоударным механизмом и наддувом камеры рабочего хода на энергию удара 600 Дж составляет 196 822 руб. Ожидаемый экономический эффект от создания и использования навесных молотов с ДПУМ(ТН) на энергию удара 1000, 1600 и 2500 Дж составляет 307 015, 478 707 и 731 401 руб. соответственно (в ценах 2009 г.).

13. Техническая информация о навесном пневматическом молоте с ДПУМ(ТН) и его конструктивное исполнение используется в учебном процессе в НГАСУ (Сибстрин).

1. Цытович Н. А. Механика мерзлых грунтов (общая и прикладная) / Н. А. Цытович. М., 1973. - 448 с.

2. Голынтейн М. Н. Деформация земляного полотна и оснований сооружений при промерзании и оттаивании / М. Н. Голынтейн. М.: Трансжелдориздат, 1948.

3. Зеленин А. Н. Основы разрушения грунтов механическими способами / А. Н. Зеленин. М. : Машиностроение, 1968. -375 с.

4. Общее мерзловедение / М. И. Сумгин и др.. М. : Изд-во АН СССР, 1940.

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

6. Вялов С. С. Реологические свойства и несущая способность мерзлых грунтов / С. С. Вялов. М.: АН СССР, 1959. - 129 с.

7. Иванов Р. А. Скреперы активного действия / Р. А. Иванов // Проблемы хозяйственного освоения зоны Байкало-Амурской магистрали : 2-я Всесоюзная конференция. Новосибирск, 1977. -С. 39-44.

8. Федулов А. И. Разработка мерзлых грунтов рыхлителями ударного действия / А. И. Федулов, Г. Л. Полонский, А. В. Карнаухов. Новосибирск : Наука. Сибирское отд., 1977.-70 с.

9. Зеленин А. Н. Лабораторный практикум по резанию грунтов / А. Н. Зеленин, Г. Н. Карасев, Л. В. Красильников. М.: Машиностроение, 1969. - 152 с.

10. Ровинский М. К. Определение коэффициента трения мерзлых грунтов / М. К. Ровинский, Г. А. Шлойдо // Строительные и дорожные машины. 1969. - № 7.-С. 16-17.

11. Добжинский Д. П. Трение инструмента о мерзлый грунт при резании / Д. П. Добжинский, В. Б. Лещинер // Строительные и дорожные машины. 1983. -№ 5. - С. 24-25.

12. Алексеева Т. В. Дорожные машины. Ч. 1. Машины для земляных работ / Т. В. Алексеева, К. А. Артемьев, А. А. Бромберг. -М: Машиностроение, 1972.-257 с.

13. Иванов Р. А. Навесные ударные устройства для разрушения мерзлых грунтов /

14. Р. А. Иванов, А. И. Федулов. Новосибирск: ИГД СО АН СССР, 1988. - 144 с.

15. Лещинер В. Б. Совершенствование инструмента для резания грунтов / В. Б. Лещинер. Томск, 1991. - 212 с.

16. Кузнецов В. В. Разрушение горных пород инфракрасным излучением / В. В. Кузнецов, Ю. И. Протасов. М. : Недра, 1979.-350 с.

17. Бергман Э. Д. Термическое разрушение горных пород плазмобурами / Э. Д. Бергман, Г. Н. Покровский. Новосибирск : Наука, 1971.-126 с.

18. Вартанов Г. А. Применение инфракрасного излучения для разрушения горных пород / Г. А. Вартанов, Ю. И. Протасов. Ереван, 1970. - 64 с.

19. Шишаев С. В. Расчет и создание ковша активного действия / С. В. Шишаев, А. И. Федулов, А. Р. Маттис. Новосибирск : Наука, 1989.-116 с.

20. Куклин И. С. Результаты исследований предварительного электротермического ослабления железных руд в массиве / И. С. Куклин, Ю. М. Лебедев // 3-я Всесоюзная научно-техническая конференция. Киев, 1976. - С. 42-48.

21. Ветров Ю. А. Резание грунтов землеройными машинами / Ю. А. Ветров. -М. : Стройиздат, 1971. 186 с.

22. Фролов А. В. Современные методы интенсификации рабочих процессов в землеройных машинах / А. В. Фролов. Саратов: Изд-во Саратовского ПИ, 1982. - 68 с.

23. Федулов А. И. Ударное разрушение мерзлых грунтов / А. И. Федулов, Р. А. Иванов. Новосибирск : Наука. Сибирское отд., 1975. - 136 с.

24. Экскаваторы с ковшом активного действия: Опыт создания, перспективы применения / А. Р. Маттис и др.. Новосибирск : Наука. Сибирская издательская фирма РАН, 1996. -174 с.

25. Миронов Е. И. Новые методы разрушения пород при проходке горных выработок в США / Е. И. Миронов // Горный журнал. 1978. - № 3. - С. 69-72.

26. Wayment W.R. Development of a high blow energy hydraulic impactor / W.R. Way-ment, J. Grantmyre // Proc.: REJC. AIME.-N.Y., 1976,-Vol. 2, chap. 32.-P. 611-626.

27. Oison J.J. Rapid excavation elements of new excavation technology / J J. Oison // Ibid.-1974.-Vol. 2, chap. 100. P. 1503-1535.

28. Кузнецов В. В. Разрушение горных пород инфракрасным излучением / В. В. Кузнецов, Ю. И. Протасов. М. : Недра, 1979.-352 с.

29. Разрушение прочных грунтов / Ю. А. Ветров и др.. Киев : Будивельник, 1973.-353 с.

30. Виброметод разработки мерзлых грунтов / Н. С. Шкуренко и др.. М. : Стройиздат, 1965. - 185 с.

31. Ржевский В. В. Резание пород при наложении на инструмент высокочастотных колебаний / В. В. Ржевский, В. С. Ямщиков, А. С. Коробейников // Физ.-техн. пробл. разраб. полез, ископаемых. 1965. - № 5. -С. 15-21.

32. Федулов А. И. Ударное разрушение угля / А. И. Федулов, В. Н. Лабутин. -Новосибирск : Наука. Сибирское отд., 1973.-120 с.

33. Музгин С. С. Разрушение мерзлого грунта ударной нагрузкой / С. С Музгин // Труды ИГД АН КазССР. Алма-Ата, 1958. - Т. З.-С. 107-119.

34. Баловнев В. И. Дорожно-строительные машины с рабочими органами интенсифицирующего действия / В. И. Баловнев. -М. : Машиностроение, 1981. 223 с.

35. Машины для разработки мерзлых грунтов / Д. А. Лозовой и др.. Саратов : Приволжское книжное изд-во, 1968. - 260 с.

36. Ващук И. М. Отечественные и зарубежные средства для ударного разрушения мерзлых грунтов и твердых покрытий / И. М. Ващук, М. И. Аранзон. -М., 1970.-36 с.

37. Румянцев В. А. Опыт создания машин и оборудования для разработки мерзлых грунтов / В. А. Румянцев, И. 3. Фиглин // Строительные и дорожные машины. 1968. - № 2. - С. 7-9.

38. Арендт Г. А. Роторные экскаваторы для Севера / Г. А. Арендт, Г. И. Соколов // Строительные и дорожные машины. 1968. -№2.-С. 11-19.

39. Ващук И. М. Влияние энергии удара на размеры клина и энергоемкость процесса рыхления мерзлого грунта / И. М. Ващук // Строительные и дорожные машины. 1970. -№1.-С. 20-21.

40. Абраменков Д. Э. Обоснование энергетических параметров ручной пневматической машины ударного действия / Д. Э. Абраменков, Э. А. Абраменков, В. Ф. Корчаков // Пути повышения эффективности строительства : сб. науч. тр. Владимир : ВГТУ, 1994. - С. 5-12.

41. Федулов А. И. Исследования процессов ударного действия, создания и испытания некоторых горных машин ударного действия : автореф. дис. . д-ра техн. наук / А. И. Федулов. Новосибирск, 1968. - 38 с.

42. Гальперин М. И. Исследования разрушения мерзлых грунтов клиньями / М. И. Гальперин, Б. А. Николаев // Строительные и дорожные машины. 1962. -№ 11.-С. 27-28.

43. Пономарев В. П. Результаты исследования взаимодействия ударного рабочего органа при разрушении мерзлых и твердых пород / В. П. Пономарев // Строительные и дорожные машины.-1963.-№2.-С. 18-19.

44. Волков Д. П. Выбор основных параметров рабочего оборудования машин для ударного разрушения мерзлых грунтов /Д. П. Волков, В. П. Пономарев // Механизация строительства. 1963. -№ 2. -С. 21-23.

45. Механическое разрушение горных пород комбинированным способом / А. Ф. Кичигин и др.. М. : Недра, 1972. - 254 с.

46. Ашавский А. М. Силовые импульсные системы / А. М. Ашавский, А. Я. Вольперт, В. С. Шейнбаум. М. : Машиностроение, 1978.-207 с.

47. Зеленин А. Н. Методика определения энергоемкости и производительности машин при разрушении мерзлых грунтов ударной нагрузкой для любых условий разрушения/А. Н. Зеленин // Строительные и дорожные машины. 1968. -№2.-С. 11-12.

48. Петухов П. 3. Выбор рациональных параметров клина для разрушения мерзлоты / П. 3. Петухов, М. А. Гурин, Б. Н. Киселев // Строительные и дорожные машины. 1967. - № 2. -С. 8-9.

49. Барон Л. И. Экспериментальные исследования процессов разрушения горных пород ударом / Л. И. Барон, Г. М. Веселов, Ю. Г. Каняшин. М. : АН СССР, 1962. - 253 с.

50. Коробков В. В. Динамика ударных систем молотов с промежуточным телом и молотов с непосредственным ударом по разрушаемому материалу : авто-реф. дис. . канд. техн. наук / В. В. Коробков. Томск : ТГАСУ, 1999. - 20 с.

51. Ващук И. М. Влияние частоты ударов на эффективность разработки мерзлых фунтов / И. М. Вашук // Строительные и дорожные машины. -1971. № 1. - С. 19-20.

52. Николаев Б. А. Рыхление мерзлого грунта машинами ударного действия / Б. А. Николаев //Транспортное строительство. 1961.-№ 2.-С. 2-3.

53. Лобанов Д. П. Машины ударного действия для разрушения горных пород / Д. П. Лобанов, В. Б. Горовиц, Е. Г. Фонберштейн. М. : Недра, 1983. - 152с.

54. Пронин А. И. Исследование параметров взаимодействия с мерзлым грунтом рабочих органов рыхлителей : автореф. дис. . канд. техн. наук / А. И. Пронин. Саратов, 1980. -18 с.

55. Кулагин Р. А. Сравнительный анализ энергоемкости разрушения мерзлого грунта высокоэнергетическими молотами / Р. А. Кулагин, В. М. Корнев // Изв. вузов. Строительство. -2000. ~№ 11. -С. 92-94.

56. Суриков В. В. Механика разрушения мерзлых грунтов / В. В. Суриков. Л. : Стройиздат, 1978. - 128 с.

57. Недорезов И. А. Повышение производственного потенциала землеройных машин на основе создания новых рабочих органов : автореф. дис. . канд. техн. наук / И. А. Недорезов. -М., 1973.-40 с.

58. Баландин В. П. Машины для скола мерзлых грунтов / В. П. Баландин // Механизация строительства. 1965. -№12.-С. 9-8.

59. Черкашин В. А. Основы закономерности различных методов разработки мерзлых грунтов / В. А. Черкашин // Строительные и дорожные машины. -1965. -№ 4. С. 13-14.

60. Александров Е. В. Исследование взаимодействия инструмента и горной породы при ударном разрушении / Е. В. Александров, В. Б. Соколинский. М. : ИГД им. Скочинского, 1967. - 153 с.

61. Исаев О. К. Разработка конструкции и определение рациональных параметров навесных экскаваторных рыхлителей : автореф. дис. . канд. техн. наук / О. К. Исаев. М., 1984.-18 с.

62. Никифоровский В. С. Динамическое разрушение твердых тел / В. С. Никифо-ровский, Е. И. Шемякин. Новосибирск : Наука. Сибирское отд., 1979. - 271 с.

63. Керкхоф Ф. Модуляция хрупкой трещины упругими волнами / Ф. Керкхоф // Физика быстропротекающих процессов. Т. 2. М.: Мир, 1971.-С. 5-68.

64. Абраменков Э. А. Взаимодействие инструмента молота с разрушаемым материалом / Э. А. Абраменков, В. В. Коробков // Изв. вузов. Строительство. -1999.-№ 12.-С. 96-100.

65. Кутумов А. А. Аналитический обзор исследований разрушения мерзлых грунтов ударной нагрузкой / А. А. Кутумов, Э. А. Абраменков, В. В. Коробков // Труды НГАСУ. Новосибирск : НГАСУ, 2002. - Т. 5, № 6 (21). - С. 6-20.

66. Абраменков Э. А. Пневматические механизмы машин ударного действия: дроссельные, струйные, беззолотниковые, бесклапанные : справ, пособ. / Э. А. Абраменков, Д. Э. Абраменков. Новосибирск, 1993. - 430 с.

67. Штоковые пневматические механизмы машин ударного действия: дроссельные, струйные, беззолотниковые, бесклапанные, комбинированные / Д.

68. Э. Абраменков, Э. А. Абраменков, Ф. Ф. Кириллов, А. А. Кутумов. Томск : Изд-во Том. гос. архит. - строит, ун-та, 2008. - 435 с.

69. Кутумов А. А. Навесные пневматические молоты для разработки мерзлых грунтов : монография / А. А. Кутумов, Д. Э. Абраменков, Э. А. Абраменков ; Новосиб. гос. архитектур. — строит, ун-т (Сибстрин). Новосибирск : НГАСУ (Сибстрин), 2008. - 376 с.

70. Абраменков Д. Э. Теория дроссельных пневматических механизмов и разработка типоразмерного ряда ручных машин ударного действия для строительства : автореф. дис. д-ра техн. наук / Д. Э. Абраменков. Омск, 2004.-45 с.

71. Шабанов Р. Ш. Динамика дроссельных пневмоударных механизмов с форсажем рабочего процесса для строительных ручных машин: автореф. дис. . канд. техн. наук / Р. Ш. Шабанов. Томск, 1997. - 25 с.

72. А. с. 247179 СССР. Пневматический молоток / Н. А. Клушин, Э. А. Абраменков, Д. Г. Суворов, Б. М. Бирюков. Опубл. 1969, Бюл. №22.

73. А. с. 311002 СССР. Пневматический молоток / Н. А. Клушин, Э. А. Абраменков и др. Опубл. 1971, Бюл. № 24.

74. А. с. 516811 СССР. Пневматический молоток / Э. А. Абраменков, А. А. Ли-пин и др. Опубл. 1976, Бюл. № 21.

75. А. с. 425522 СССР. Пневматический молоток / Э. А. Абраменков и др.. -Опубл. 1977, Бюл. № 22.

76. А. с. 447947 СССР. Пневматический молоток / Э. А. Абраменков и др.. -Опубл. 1977. Бюл. № 39.

77. А. с. 505797 СССР. Пневматический молоток / Э. А. Абраменков и др.. -Опубл. 1976, Бюл. № 9.

78. А. с. 394535 СССР. Пневматический молоток / Э. А. Абраменков и др.. -Опубл. 1973, Бюл. № 34.82.