автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.04, диссертация на тему:Совершенствование конструкции наконечников зубьев рыхлителей для разработки мерзлых грунтов

084617939 На правах рукописи

Зезюлин Владимир Александрович

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ НАКОНЕЧНИКОВ ЗУБЬЕВ РЫХЛИТЕЛЕЙ Д ЛЯ РАЗРАБОТКИ МЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ

Специальность 05.05.04 - Дорожные, строительные и подъемно-транспортные машины

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 б ДЕК ?П'0

Омск 2010

004617939

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Тюменский государственный архитектурно-строительный университет» (ТюмГАСУ, г. Тюмень) и ГОУ ВПО «Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия» (СибАДИ, г. Омск)

Научные руководители:

доктор технических наук, профессор

Никифоров Юрий Петрович,_

ГОУ ВПО «Тюменский государственный архитектурно-строительный университет»

доктор технических наук, профессор Кузнецова Виктория Николаевна, ГОУ ВПО «Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия»

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Пономаренко Юрий Евгеньевич, ГОУ ВПО «Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия»

кандидат технических наук, доцент Матяш Иван Иванович, ОАО «Мостовое ремонтно-строительное управление» (г. Омск)

Ведущая организация: ГОУ ВПО «Братский государственный

университет»

Защита состоится «28» декабря 2010 года в 15 часов на заседании диссертационного совета ВАК РФ Д 212.250.02 при ГОУ ВПО «Сибирская государственная автомобилыю-дорожная академия (СибАДИ)» по адресу: 644080, г. Омск, проспект Мира, 5, ауд. 3124.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ)»

Отзывы в двух экземплярах с подписью, заверенной печатью учреждения, просим направлять в адрес диссертационного совета. Телефон для справок (3812) 6501-45, факс (3812)65-03-23.

Автореферат разослан «26» ноября 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

доктор технических наук Иванов В.Н.

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Развитие Северных территорий Западной Сибири, обустройство их, введение в эксплуатацию новых нефтяных и газовых месторождений требует колоссальных объемов строительных работ, в том числе и земляных. Специфика проведения земляных работ на Севере связана с разработкой вечномерзлых и сезонномерзлых грунтов.

Одним из эффективных и наиболее распространенных способов разработки мерзлых грунтов является предварительное рыхление их мощными статическими рыхлителями. Энергоемкость процесса разработки мерзлых грунтов во многом определяется формой и параметрами рабочих органов рыхлителей. Так как мерзлые грунты являются эффективным абразивным материалом, работа рыхлителя сопровождается изнашиванием рабочего органа, в результате чего происходит изменение формы и параметров рабочих органов. Это приводит к существенному изменению характеристик процесса рыхления мерзлого грунта: снижается производительность, растет энергоемкость процесса, увеличивается расход топлива.

Наиболее изнашиваемым элементом рабочего органа рыхлителя является наконечник зуба. Ресурс наконечника рыхлителя не превышает 40...50 часов работы, после чего происходит излом режущей части наконечника и в контакт с грунтом вступает незащищенная часть зуба рыхлителя. Частая замена наконечника, вызванная его малым ресурсом, и других элементов рабочего органа приводит к вынужденным простоям комплекса техники. Все эти факторы снижают эффективность использования рыхлителей.

Учитывая объем разрабатываемого рыхлителями мерзлого грунта на территории Западной Сибири и по всей России, вопрос модернизации существующих и создания более эффективных конструкций рабочих органов рыхлителя для снижения энергоемкости и увеличения их срока службы, является актуальной задачей, а ее решение даст существенный экономический эффект.

Объект исследований - конструктивно-технологическая система «наконечник зуба рыхлителя — мерзлый грунт».

Предмет исследований - закономерности процесса взаимодействия наконечника зуба рыхлителя с мерзлым грунтом.

Целью данной работы является повышение эффективности использования рыхлителей при разработке мерзлых грунтов.

Задачи исследований:

1. Выявление особенностей влияния физико-механических характеристик мерзлых грунтов на характер их разрушения при резании.

2. Разработка математической модели процесса разрушения мерзлого грунта наконечником зуба рыхлителя с разноуровневой поверхностью.

3. Разработка методики определения основных параметров наконечника зуба рыхлителя повышенной эффективности.

4. Практическая реализация теоретически полученных результатов по созданию наконечника зуба рыхлителя повышенной эффективности.

Достоверность научных положений, изложенных в работе, подтверждается экспериментальными исследованиями в лабораторных и полевых условиях, с использованием современного оборудования и необходимым объемом экспериментальных данных, а так же результатами испытания и внедрения опытных образцов наконечников зубьев рыхлителей на строительных площадках Крайнего Севера (г. Новый Уренгой).

Научная новизна:

1. Разработана математическая модель процесса взаимодействия наконечника зуба рыхлителя с грунтом с учетом его конфигурации и физико-механических свойств мерзлого грунта.

2. Выявлена закономерность предельного значения отношения глубины внедрения частицы мерзлого грунта в тело рабочего органа к радиусу ее закругления в зависимости от условия контактной прочности частицы и контактной твердости материла наконечника зуба рыхлителя.

3. Разработана методика определения параметров наконечника зуба рыхлителя повышенной эффективности.

Практическая ценность заключается в следующем:

1. Использование методики определения параметров рабочих органов землеройных машин повышенной эффективности на отраслевых предприятиях;

2. Применение результатов исследований в учебном процессе по специальностям и направлениям подготовки кадров высшей квалификации.

3. Получена величина прогнозного ресурса работы наконечника в зависимости от изменения геометрических параметров наконечника в процессе изнашивания.

4. Получены формулы для расчета силы сопротивления и энергоемкости процесса рыхления мерзлого грунта в зависимости от прочностных характеристик грунта и изменения параметров наконечника вследствие изнашивания.

Личный вклад автора заключается в формулировании общей идеи работы, её цели и задач, в выполнении теоретических и экспериментальных исследований, анализе и обработке результатов, а также внедрении в производство разработанной конструкции наконечника повышенной эффективности.

На защиту выносятся: Установление влияния конфигурации и параметров наконечников зубьев рыхлителей на процесс взаимодействия с мерзлым грунтом.

Методика определения параметров наконечника зуба рыхлителя повышенной эффективности.

Апробация работы. Основные результаты доложены, обсуждены и одобрены на научно-практических конференциях: III, IV, V научно-

практических конференциях молодых ученых и аспирантов ТюмГАСА (2003, 2004 гг.), научном семинаре (Тюмень, ТНГУ, 2004 г.), на Всероссийской научно-технической конференции «Роль механики в создании эффективных материалов, конструкций и машин XXI века» (Омск, 2006 г), заседаниях кафедры «Эксплуатация дорожных машин», научно-технических семинарах факультета «Транспортные и технологические машины» (СибАДИ г. Омск), 6 Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых 2009г. (СибАДИ, г. Омск), Международном конгрессе «Креативные подходы в образовательной, научной и производственной деятельности», 2010 г. (СибАДИ, г. Омск).

Реализация результатов работы. По предложенной методике разработан, изготовлен на производственной базе и испытан на площадках строительства филиала №2 ОАО «Стройтрансгаз» г. Новый Уренгой наконечник зуба рыхлителя, а так же рекомендован к внедрению в производство. Новизна конструкции наконечника подтверждена патентом РФ на изобретение.

Публикации. Основное содержание диссертационной работы опубликовано в девяти статьях (из них две в журналах, рекомендованных перечнем ВАК РФ). По теме исследований получен патент на изобретение.

Структура и объем работы диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы (151 наименование) и приложений на 10 листах. Объем диссертации составляет 168 страниц (в том числе 15 таблиц, 67 иллюстраций).

Во введении обосновывается актуальность темы, излагается цель исследований, научная новизна, практическая ценность.

В первой главе приведен обзор методов разработки мерзлых грунтов, из которого установлено, что наиболее эффективным и наименее энергоемким является разработка мерзлого грунта рыхлителями статического действия. Представлены наиболее распространенные конструкции рыхлителей статического действия и наконечников зубьев рыхлителей. Рассмотрены проблемы, возникающие при разработке мерзлых грунтов и пути их решения. Также представлен обзор исследований посвященных резанию и хрупкому разрушения грунтов, который позволил выявить фундаментальный показатель определяющий фактор хрупкого разрушения /и - отношение максимального касательного напряжения к наибольшему приведенному нормальному напряжению в данной точке тела:

Вопросам разрушения мерзлых и талых грунтов посвящены работы следующих ученых: И.Я. Айзенштока, К.А. Артемьева, В.Л. Баладинского, В.И.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

0)

Баловнева, Ю.А. Ветрова, Н.Г. Домбровского, A.M. Завьялова, А.Н. Зеленина, И.А. Недорезова, Ю.П. Никифорова, H.A. Цытовича, Г.П. Черепанова и др.; вопросам создания машин и оборудования для разработки мерзлых грунтов: Д.П. Волкова, М.И. Гальперина, Н.Г. Гаркави, В.В. Кузнецова, В.Н. Кузнецовой, И.К. Раетегаева, Д.И. Федорова, JI.A. Хмары, Г.А. Шлойдо и др.; вопросам исследования износа рабочих органов машин: И.В. Крагельского, А.К. Рейша, М.М. Хрущева, М.М Тененбаума и других исследователей.

Обзор существующих исследований выявил недостаточность теоретических и экспериментальных данных по вопросу увеличения эффективности наконечников рыхлителя в зависимости от характера разрушения мерзлого грунта. Это указывает на необходимость проведения дополнительных теоретических и экспериментальных исследований по данному вопросу и поиску новых конструктивных решений.

На основании проведенного обзора и анализа работ перечисленных авторов были сформулированы цель и задачи исследований, а так же установлено, что наиболее эффективное решение проблемы может быть найдено за счет создания новых рабочих органов, интенсифицирующих процесс разрушения мерзлого грунта в системе «наконечник зуба рыхлителя — мерзлый грунт».

Вторая глава посвящена теоретическим исследованиям процесса взаимодействия рабочего органа с мерзлым грунтом.

Воздействие наконечника зуба рыхлителя на массив мерзлого грунта создает в грунте напряженное состояние, под действием которого происходит разрушение массива. Однако, чем большее усилие оказывает наконечник на массив грунта, тем больше величина напряжения на его рабочей поверхности. Как следствие, увеличивается износ наконечника, меняются его оптимальные параметры, ухудшаются технико-экономические показатели работы рыхлителя в целом.

Исследования показали, что возникает необходимость в создании конструкции наконечника, позволяющей создать в массиве мерзлого грунта максимально возможное напряженное состояние при минимальной величине воздействующей силы разрушения мерзлого грунта. Данная величина должна быть достаточной для разрушения массива и определяется пределами прочности грунта на сжатие, разрыв и срез.

Хрупкое разрушение представляет собой процесс возникновения, развития трещин и превращения их в след разрушения под действием внешней нагрузки. Образование трещин, являющихся результатом действия растягивающих напряжений, происходит в местах, где напряженное состояние превысит некоторый предел прочности.

Поле напряжений, вызванное неоднородностью материала, взаимодействуя с полем напряжений, вызванным внешней нагрузкой, создают местные концентрации напряжений, приводящих к трещинам разрыва или

сдвига. Появление начальных микротрещин ведет к дальнейшему нарушению структуры, а соединение микротрещин приводит к появлению видимых трещин (макротрещин) и в последующем к быстрому (лавинообразному) разрушению. Под действием напряжений возникает целый ряд трещин, но след разрушения проходит только по трещинам, ориентированным в направлении разрушения.

Исходя из этого, Дж. Ирвин отметил, что имеются три основных типа перемещения верхней и нижней поверхностей трещины по отношению друг к другу, т.е. происходит нормальный отрыв, поперечный сдвиг и продольный сдвиг.

а) исходное состояние

б) уравнения совместимости выполнены

в) уравнения совместимости не выполнены

Рис. 1. Схемы совместимости деформаций

Ж. Сен-Венан предложил схемы совместимости (рис. 1) деформаций, физический смысл которых в следующем: если разбить тело на параллелепипеды (рис. 1а), то при деформации тела будут деформироваться и все параллелепипеды. При соблюдении уравнений Сен-Венана они после деформации будут образовывать сплошное тело, т.е. происходит нормальный отрыв, продольный или поперечный сдвиг (рис. 16). Если же уравнения Сен-Венана не удовлетворяются, то, вследствие нормального отрыва в сочетании с продольным или поперечным сдвигом, при деформации параллелепипедов получить сплошного тела не удастся (рис. 1в).

С учетом выше изложенного выдвигается гипотеза о влиянии формы и параметров наконечника на динамику разрушения массива мерзлого грунта. Для более интенсивного образования трещин в грунте необходимо создать напряженное состояние, которое являлось бы результатом воздействия ориентированных в направлении разрушения нормальных и тангенциальных напряжений. Применение разноуравневых поверхностей воздействия наконечника на мерзлый грунт позволит достичь такого результата.

Из векторной диаграммы напряжений (рис. 2), возникающих в мерзлом грунте, видно, что суммарное напряжение создаваемое рабочим органом при сочетании нормального отрыва с продольным или поперечным сдвигом, значительно больше, чем при отрыве или сдвиге. Следовательно, разрушение грунта происходит при наименьших значениях величины воздействия рабочего

органа на грунт, что позволяет повысить эффективность работы рыхлителя и увеличивает ресурс работы его наконечника.

Исходя из схемы взаимодействия резца с мерзлым грунтом (рис. 3) и зная распределение напряжений по поверхности плоского наконечника, с помощью программного продукта МАТЪАВ определено распределение напряжений по разноуровневой поверхности наконечника зуба рыхлителя.

X

Рис.2. Векторная диаграмма действия сил при нормальном отрыве с поперечным сдвигом

С - модуль сдвига, у Юнга, Е = 2{\ + у)в.

К,

аг = у[стх + (тУ1 г

= =0.

где о„ (Ту, о2 - нормальные напряжения, тху, ти, Туг - касательные напряжения. Критерий локального разрушения / = 4Су-(\-1>)(К! + Кг2) где Кщ - коэффициент интенсивности напряжений, V - коэффициент Пуассона,

2 Е

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

поверхностная энергия, у~-

, Е - модуль

Рис. 3. Схема взаимодействия резца с мерзлым грунтом

Для определения картины распределения напряжений по разноуровневой поверхности наконечника разбиваем ее на элементарные зоны (рис. 4).

Разберем случай, когда N цилиндрических штампов радиусом а заделаны в жесткую плиту, а основания лежат в одной плоскости. Под действием

нормальной силы

, приложенной к этой системе, все штампы внедряются на

одинаковую глубину Н. По причине осевой симметрии всей системы штампы, расположенные ву'-м слое модели, будут нагружены равными усилиями Рв].

У

-ф- г

-ф- 1

Рис. 4. Элементарные зоны наконечника

Рассмотрим внедрение произвольного штампа ву'-м слое модели, заменив при этом действие всех остальных штампов на полупространство сосредоточенными силами. Тогда внедрение этого штампа определится соотношением:

,2ч о л ,2ч

(7)

,, Р( 1-и2) РД1-и2) . Ъ

11= —--Л- —--агсяш—

2 аЕ тЕ I

N

где Р, = К - главный вектор сил Р\т), действующих на расстоянии I от

штампа.

В^-У2) ь *

1 = —^-- +--£агсзш—

2аЕ тЕ ¡=1 Л=1

(8)

Здесь у - порядковый номер слоя модели (/'=], 2,..., £); г- порядковый номер слоя штампов относительно штампа, расположенного в у'-м слое (/=1, 2,..., А}-); Ыу- число штампов, одновременно находящихся в у'-м и г-м слоях; Ц -радиус /-го слоя штампов.

Выписывая для каждого слоя модели соотношение в форме (8), получим

систему линейных уравнений относительно неизвестных Ру, дополняя ее условием равновесия системы штампов

(9)

м

где /V, — число штампов в у'-м слое модели, можно установить связь между действующей нагрузкой Рв и глубиной внедрения Н системы штампов. Введем новую безразмерную переменную

9у=£>#(1-«2)/(2Ь(/ ).

(10)

С учетом (8) соотношения (9) и (10) примут вид

(И)

жесткость

(12)

к

(13)

Анализ эпюр распределения напряжений плоского и разноуровневого наконечников показывают, что качественно картины схожи. Однако из сравнительного графика распределения напряжений по длине наконечника (рис. 5) видно, что экстремум функции распределения напряжения по длине

наконечника наблюдается в области ближайших к режущей кромке рядов резцов. Затем величина напряжения резко падает. Установлено, что нормальная составляющая действующей силы на наконечник с разноуровневой поверхностью на 5-7% меньше, а горизонтальная на 7-10% больше.

Третья глава. Для подтверждения выдвинутой гипотезы о влиянии формы наконечника на динамику разрушения массива мерзлого фунта проведены экспериментальные исследования по определению пределов прочности мерзлых фунтов (рис. 6) на одноосное сжатие, разрыв и срез при воздействии на них плоского и разноуровневого профилей (рис. 7), (рис.8).

1

2

•• ГШ

Рис. 5. Сравнительный график распределения напряжений по длине наконечников: 1- плоского, 2- разноуровневого

щв

11Ш®

11 ш В? ш 1йй| : Л1 1 ¿4

—>

Рис. 6. Замороженные образцы грунтов: 1 - песок (й) = 16 ... 17 % ); 2-супесь(со = 11 ... 12% ); 3 — суглинок(со = 21 ...26% );4-глина(й = 43 ...49% )

•Тг

4

•А*.

—.........

Г......."'""'"'" "'

\ .. /:.| -X /

...................... .........••/"•••

.0

......:................ *

>

¡'с а)

г'с

..............................

| А-

ш V ...... у* \

ГС

б)

сс

в)

Рис.7. Пределы прочности мерзлого грунта Рис.8. Пределы прочности мерзлого грунта при воздействии плоского профиля при воздействии разноуровневого профиля 1 - песок {со =16.., 17%), 2 - еупесь ( О) =11... 12%), 3 - суглинок (а =21.. .26%), 4 - глина (со ^43.. .49%)

На основании лабораторных экспериментов было установлено, что при воздействии на образцы грунтов разноуровневым профилем: предел прочности грунта на одноосное сжатие на 17% меньше, предел прочности на срез на 12% больше, а показатель хрупкого разрушения т (рис.9) на ] 1-14% больше чем при воздействии плоского профиля. Это указывает на необходимость применения

разноуровневого профиля для более эффективного разрушения мерзлого грунта.

т

oJ--------—ГС

0 -12 -14 -16 -18 -20 -22 -24 -2в

Рис.9. Зависимость показателя т от температуры мерзлого грунта:

1 - песок (ю = 16... 17%), 2-глипа (ш = 43 ......49%),

(а- для разноуровневой поверхности, б - для плоской поверхности)

Установлены аппроксимирующие зависимости сопротивлений на разрыв (вр) и срез (тср) с сопротивлением мерзлого грунта на одноосное сжатие (а0) :

с, =/(оо):

Песок ар = 4£-0,6<т2 +0,0058сго -242,65; (14)

Супесь о^ =3£-0,7а2 +0,0358со +90,925; (15)

Суглинок с,, =-3£-0,6<т; +0,0642аа +44,187; (16)

Глина ар =5£-0,6<то2 +0,0458<7„ -6,2745. (17)

Песок тср =2Е-0,5сго2 + 0,0731а0 -72,898; (18)

Супесь гср = 6£-0,6ст2 +0Д25ст„ +16,4824; (19)

Суглиноктср = 2£-0,6<т2 +0,18(То -67,87; (20)

Глина тср = 1 Е-0,5а] + 0,2032(7, -63,194. (21)

Определение показателя т путем определения прочностных характеристик мерзлых грунтов требует большого количества точно поставленных экспериментов. В работе использован экспресс - метод определения показателя т в полевых условиях с применением навесного рыхлителя (рис. 10).

При максимально заглубленном зубе рыхлителя в мерзлый грунт производится проходка борозды. Затем по отношению ширины развала В к его высоте А определяется показатель т. Высота элемента И равна высоте отрыва элемента от массива кот„.

Рис. 10. Схема определения показателя «т» экспресс - методом.

Лабораторные исследования по установлению зависимостей ар = /(сг0), т = /(<т0), исходя из формулы (1), подтверждают адекватность экспресс-метода оценки показателя хрупкости мерзлого фунта ш, и устанавливают зависимость показателя хрупкости т от температуры влажности со и гранулометрического состава мерзлого грунта (табл. 1).

Таблица. 1

Аппроксимирующие зависимости коэффициента хрупкости от температуры мерзлого грунта

Тип мерзлого грунта Наконечник

Типовой Экспериментальный

Песчаный, со=16... 17% т = 0,0002т1 -0,029т2 + 1,03/-6,46 т = —0,0037/3 +0Д63/2 -2,124/ + 9,7

Супесь, а>=11... 12% ш = -0,0023т5 + 0,09т2 — 1,029т+ 4,24 т = -0.0007/3 + 0,026/2 - 0,16/ + 0,58

Суглинок, со =21.. .26% »1 =-0,0033т3 +0Д5/2 —1,897/+ 8,67 т = 0,0002/3 —0,032/2 +1,155/ -7,23

Глинистый, со=43.. .49% т=-0,0006т! + 0,023т2 -0,142т + 0,52 т = -0,0026т3 + 0,1Г - 1,12т + 4,45

В главе предложена методика расчета поперечной площади следа разрушения (рис. 11) при проходе рабочего органа рыхлителя, общей силы сопротивления рыхлению Р0д (рис. 12), энергоемкости процесса Эоб (рис. 13) с учетом влияния износа наконечника:

-1) + АЙ2 +Ь2($апт ~^'"т(2тт~1)) (23)

где Ь- ширина зуба рыхлителя, м; 81т = —; т = тср1оТ -коэффициент

хрупкости; (рт„ =2 т- коэффициент при котором боковые развалы максимальные; Д - коэффициент, учитывающий площадки затупления наконечника.

Роб = ^Ч™(0Д2« + ~-0,04) (24)

сг0 (0,12т +--0,04)

_^'опт_

2т

/ У

/У

~ - —

/

-5. С

Рис. 11. Теоретическая площадь разрушения: 1,2 - для нового и изношенного наконечника с плоской поверхностью соответственно, 3,4 - для нового и изношенного наконечника с разноуровневой поверхностью соответственно (мелкозернистый песок, ш =16. ..17%)

Рис. 12. Зависимость общего сопротивления рыхлению Р0в от температуры мерзлого грунта: 1,2 - соответственно для нового и изношенного наконечника с плоской поверхностью, 3,4 - соответственно для нового и изношенного наконечника с разноуровневой поверхностью (мелкозернистыйпесок, а = 16... 17%)

Эр, кН/м:

2000' 1500 1000-

500'

о -12 -Н -16 -18 -20 -22 -24 -26

Рис. 13. Зависимость энергоемкости процесса рыхления

от температуры мерзлого грунта: 1,2 - соответственно для нового и изношенного наконечника с плоской поверхностью, 3,4 - соответственно для нового и гоношенного наконечника с разноуровневой поверхностью (мелкозернистый песок, ш = 16.. .17%)

Анализ зависимостей показывает, что износ наконечника проводит к уменьшению поперечной площади следа разрушения, возрастанию силы сопротивления рыхлению и энергоемкости процесса рыхления мерзлого грунта. Энергоемкость процесса рыхления грунта при полностью изношенном наконечнике ( Д = 1,5) увеличивается на 30 %.

Четвертая глава посвящена исследованиям процесса разрушения мерзлых грунтов и факторов, влияющих на величину износа рабочего органа.

Для выявления особенностей изнашивания рабочего органа при рыхлении в зависимости от характера разрушения мерзлого грунта, рассмотрена схема хрупкого разрушения мерзлого грунта. Процесс разрушения мерзлого грунта подчиняется механике хрупкого разрушения, и характеризуется появлением трещин. Данные трещины оголяют режущие грани кварцевых частиц, вступающих в контакт с материалом рабочего органа. Величина износа зависит от количества и длинны контактов абразивных частиц с телом рабочего органа.

Так как микрорельеф поверхности грунта влияет на количество контактов абразивных частиц с материалом рабочего органа, и, как следствие, на его износ, рассмотрены параметры абразивной поверхности грунта, а именно: количество абразивных частиц в грунте с учетом коэффициента неравномерности их распределения к, микро-топографического показателя, оценивающего геометрические свойства контактирующей поверхности.

Для оценки исходной поверхности мерзлого песчаного грунта были проведены опыты по снятию отпечатков с образцов мерзлого грунта.

Рис. 14. Исследование рельефа поверхности мерзлого фунта методом"пакета"

Отпечатки получали, поджимая плоский образец к пакету, составленному из тонких листов фольги, который закрепляли на жестком основании (рис. 14).

. ! , - Если рассматривать каждый слой пакета как

определенное сечение на определенной глубине от наиболее выступающих частиц, то на основании анализа отпечатков отдельных слоев пакета можно оценить параметры и рельефы поверхности грунта. На основании исследований были получены зависимости количества частиц и расстояния между частицами от глубины залегания и размера частиц.

Установлена зависимость глубины внедрения абразивной частицы а от ряда показателей:

NA

а =-, (26)

Р(х)я2гкХ К '

где N - нормальная составляющая силы на контактной поверхности, А -

постоянная, обратно пропорциональная твердости материала рабочего органа,

Р(х) - контактные давления на рабочий орган в зоне резания, X - процентное

содержание данных частиц в грунте, к - коэффициент неравномерности

распределения частиц в грунте, г - радиус закругления частицы.

Так как глубина внедрения частицы а в тело наконечника зависит от твердости материала наконечника и прочностных характеристик абразивной частицы, то значение удельной глубины внедрения частицы а/г необходимо определять из условия контактной твердости материала наконечника и прочности частицы на сжатие:

1.

Из условия контактной твердости материала наконечника:

— <-

г кХтс

2. Из условия прочности абразивной частицы на сжатие:

а . А

— т

слс '

г 2Р(х)

(27)

(28)

где (ТАл - предел прочности частицы на сжатие.

На основании формул (27), (28) можно определить суммарный линейный износ с учетом контактной твердости материала рабочего органа <т„ и прочности абразивной частицы на сжатие <тсж:

А = |Ю|

(29)

где V - скорость перемещения частиц находящихся в контакте, t - время контакта.

Данная зависимость показывает, что суммарный износ прямо пропорционален времени и скорости движения рабочего органа в грунте, гранулометрическому составу мерзлого грунта, диаметру абразивной частицы и ее прочностных показателей. Износ резко возрастает при увеличении прочности минеральных частиц грунта и в то же время значительно может быть снижен повышением микротвердости режущего органа.

Для оценки износостойкости в работе проведены эксперименты по определению величины износа материала наконечника фирмы Кончай и стали У7. Эксперименты проводились с использованием абразивных кругов, изготовленных из просеянных на фракции песчаных частиц. Полученные в ходе исследований зависимости позволили подтвердить теоретические исследования по определению величины износа рабочего органа в зависимости от материала рабочего органа, гранулометрического состава грунта и его прочностных характеристик. Так же установлено, что для стали У7 при а!г > 0,05 происходит микрорезание, при 0,01 < а!г < 0,05- пластическое оттеснение, при а!г < 0,01 - упругое оттеснение металла.

Экспериментальные исследования величины износа проводилось на трех наконечниках, установленных на рыхлители Д-355 (Котами). Испытания проводились на песчаном грунте (/ °=-16.. .-20°С, ш = 16... 17%).

Режимы работы и параметры рабочего органа: ширина стойки рыхлителя в = 0,115 м; угол заострения наконечника/?=30°; угол рыхления а= 35°; глубина рыхления к0„„=0,9м; скорость рыхления - Уср = 0,85 км/ч.

Измеряемыми параметрами, каждые 10 часов работы наконечника, были: массовый износ, линейный износ передней, задней и боковых поверхностей, а также общая сила сопротивления рыхлению. Общая сила сопротивления рыхлению замерялась динамометром, установленным между рамой и зубом рыхлителя.

Измерение общего массового износа показывает общую картину износа в зависимости от времени работы рыхлителя без анализа отдельных его составляющих по граням наконечника. При испытании трех наконечников выбраковка для первых двух наступила через 48 часов, а д ля третьего - через 45 часов наработки. Выбраковка происходила при общей потере в весе наконечника на 25...30% от первоначального веса и возрастания усилия рыхлителя 1,2.. ,1,3 раза.

Массовый износ наконечника рыхлителя представлен на рис. 15.

Анализируя полученный график, можно отметить три периода износа. Первый (0...10 час) носит интенсивный характер, что свидетельствует о приработке, снятии микронеровностей, шероховатостей, а также имеющегося частично коррозионного слоя. Второй период (10...40 час) — это рабочий процесс. Здесь износ протекает с меньшей интенсивностью, так как произошел незначительный наклеп поверхности рабочего органа (НВ=440-450). Третий период (40-50 час) характеризуется резким интенсивным износом, так как

поверхностные слои металла сняты, изменена геометрия наконечника, увеличилась сила сопротивления рыхлению, следовательно, и контактные нагрузки на наконечнике.

визн. г

/ / -

1 /

»V /'Дз

......—1

/

/

/

Рис. 15. Массовый износ наконечника рыхлителя Д-355 1,2- наконечники с твердостью рабочей поверхности НВ = 444; 3 - наконечник с твердостью НВ = 415.

Линейный износ на передней поверхности наконечника, полученный из экспериментов и теоретической зависимости (29) представлен на рис.16

мм

Рис. 16. Зависимость линейного износа передней поверхности наконечника от времени его работы: 1,2 - экспериментальный и теоретический износ при наработке 48 час; 3,4 - экспериментальный и теоретический износ при наработке 40 час; 5,6 - экспериментальный и теоретический износ при наработке 20 час; 7,8- экспериментальный и теоретический износ при наработке 10 часов (грунт - песок мелкозернистый, /»-16... -20 "С, ео - 16,. .17%, т *= 3.. .4)

Линейный износ (рис. 17а) интенсивнее протекает выше режущей кромки наконечника на расстоянии 100..120 мм. Следовательно, необходимо предпринять меры по защите от износа передней поверхности наконечника. Линейный износ на задней поверхности (рис. 176) специфичен. Он не распространяется на всю поверхность, а сосредоточен на площадке у режущей кромки наконечника. Анализируя экспериментальные и теоретические данные по износу передней и задней поверхностям, можно сделать вывод о

преимущественном износе наконечника на расстоянии до 100... 120 мм от режущей кромки. Таким образом защите от пластического оттеснения и микрорезания материала рабочего органа возникающего при износе, должна подвергаться поверхность на расстоянии 25...30% длины наконечника выше режущей кромки.

Износ наконечника достаточно интенсивен и по боковым поверхностям (рис. 17в). Максимальный износ происходит на расстоянии 80 мм от режущей кромки наконечника.

Образующиеся площадки износа являются основным фактором увеличения силы сопротивления рыхлению, энергоемкости процесса рыхления и требуемого тягового усилия базовой машины.

Рис. 17. Износ наконечника (1=48ч, песок мелкозернистый , I = - 16...- 20°С, со= 16... 17%, т = 3...4): а) по передней поверхности, б) по задней поверхности, в) по

боковой поверхности.

На основании проведенных исследований по определению величины износа в зависимости от грунтовых условий возможно провести прогнозный анализ ресурса наконечника. Результаты данного анализа приведены в табл. 2.

Таблица. 2

Ресурс работы наконечника рыхлителя__

Содержание частиц, % Ресурс

Грунт 0,05...0,1 0,1...0,25 0,25...0,5 0,5...1,0 1,°С ео,% наконечника,

мм мм мм мм ч

Глина 5,7 3 - - о 43...49 50...55

Суглинок 30,9 10,3 2,9 2,2 21...26 48...52

Супесь 14,8 33,9 26,4 2,6 11...12 47...50

Песок 0,6 16,2 62,1 19,2 ■ 16...17 45...48

В ходе теоретических и экспериментальных исследований установлено, что изменение геометрических размеров и формы наконечника вследствие изнашивания приводит к изменению соотношения горизонтальной и вертикальной составляющих силы сопротивления рыхлению. Вертикальная составляющая, влияющая на глубину внедрения частиц уменьшается на 7%, а горизонтальная, влияющая на тяговое усилие базовой машины, увеличивается на 31%.

Пятая глава посвящена описанию методики определения конструктивных параметров и создания наконечника зуба рыхлителя повышенной эффективности.

Наконечник является сложной системой с большим количеством параметров и воздействующих на него величин. Разработана методика определения параметров наконечника повышенной эффективности (рис. 18).

Рис. 18. Методика определения параметров наконечника повышенной эффективности

По предложенной методике разработана конструкция наконечника повышенной эффективности и изготовлен его экспериментальный образец (рис. 19, рис.20).

Экспериментальный наконечник, за основу которого взят универсальный наконечник фирмы «Komatsu», выполнен в форме клина с плоскими поверхностями, за исключением передней поверхности. Передняя поверхность армирована износостойкими элементами цилиндрической формы, высотой 1215 мм и диаметром 6-8 мм (далее резцами) по площади, подвергаемой наибольшему износу. Резцы, изготовлены из стали У7, и проверены в главе 4 на износостойкость из условий удельного внедрения абразивной частицы в тело наконечника а/г. Резцы закрепляются в теле наконечника на глубину 7-10 мм. При ширине режущей кромки наконечника 100 мм резцы устанавливаются в 3 ряда с интервалом между осями 25 мм. Резцы вставляются в гнезда нагретого до 960°С наконечника (температура нормализации) с охлаждением на воздухе, после чего наконечник приобретает несколько большую твердость (НВ=500).

Схема расстановки резцов по лобовой поверхности наконечника должна предусматривать защиту зон микрорезания и пластического оттеснения. Кроме того, они должны быть рассчитаны по условиям прочности на сжатие и срез, так как воспринимают большие нагрузки при рыхлении грунта. Также и сам наконечник должен быть рассчитан на прочность из вышеуказанных условий.

Рис. 19. Общий вид наконечника рабочего органа рыхлителя повышенной эффективности

Рис. 20. Наконечник повышенной эффективности

Расстояние между резцами необходимо определять из условия получения крупного скола по ниже приведенной методике. Крупный скол мерзлого грунта происходит при определенных параметрах блокированного резания (глубина резания, ширина резца, шаг расстановки резцов), в зависимости от физико-механических характеристик грунта, и характеризуется максимальной зоной разрушения, особенно по боковым поверхностям резца (боковым развалам), образующихся за счет отрыва элемента грунта от массива.

Расстояние между соседними резцами шаг Т, определяется исходя из оптимальных параметров резца и режима рыхления:

Т,=2В = 2кт,

(30)

где К

- высота зоны отрыва, характеризующая величину элементов

разрушения и ограничена высотой резца.

Т. = 2Ьтл'

т

(31)

Анализ величины шага Т, показывает, что его величина существенно зависит от ширины резца Ь, отношения Ь)Ъ = 8опт и показателя хрупкости т. Так в диапазоне показателя хрупкости от 1 до 4 для одной и той же ширины резания шаг Г/ изменяется более чем в 17 раз.

В ходе полевых испытаний экспериментальных наконечников, имеющих данную конструкцию, были получены следующие результаты:

1. Энергоемкость процесса рыхления мерзлого грунта на 17...22 % ниже, чем при работе с наконечником с плоской поверхностью;

2. Сила общего сопротивления рыхлению и массовый износ равен силе общего сопротивления и массовому износу наконечника с плоской поверхностью с наработкой 48 часов;

3. Средняя наработка до выбраковки наконечника составила 68 часов, что на 40% больше наработки типового наконечника.

Конструкция наконечника позволяет снизить суммарную энергоемкость процесса разработки за счет увеличения количества ориентированных в направлении разрушения опережающих трещин грунта, тем самым снизить контактное давление массива грунта на наконечник и увеличить его ресурс до выбраковки за счет перераспределения суммарной нагрузки, приходящейся на тело наконечника. Вертикальная составляющая действующей силы на наконечник, влияющая на внедрение частицы в тело наконечника, на 5-7% меньше, чем для типового, а горизонтальная на 7-10% больше. Это позволяет частицам грунта перекатываться по поверхности наконечника и не забиваться грунту между резцами. Вследствие большей износостойкости материала резцов они изнашиваются медленнее, чем материал самого наконечника. Следовательно, в процессе работы резцы выступают над поверхностью рабочего органа и первыми контактируют с грунтом. Это в конечном результате уменьшает износ базового материала наконечника.

На предлагаемый наконечник получен патент на изобретение № 2301866.

На основании результатов проведенных теоретических и экспериментальных исследований можно сделать заключение, что повышение эффективности применения рыхлителей достигается за счет снижения энергоемкости процесса рыхления и увеличения ресурса наконечника. Конструкция наконечника должна обеспечивать рабочий процесс рыхления мерзлого фунта комбинированным способом: образование опережающих трещин в грунте с последующим крошением, смятием и частичным образованием дисперсной массы. Кроме этого должна обеспечиваться защита рабочего органа от износа. Эти требования достигаются использованием разноуровневого профиля лобовой поверхности рабочего органа.

Расчет экономической эффективности показал, что себестоимость экспериментального наконечника составила 4395 руб. Прибыль эксплуатационного предприятия при выполнении производственной программы 90000 м3 составила более 70 тыс. руб. (в ценах 2010 г.).

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. При взаимодействии рабочего органа рыхлителя с мерзлым грунтом в зависимости от его физико-механических свойств наблюдается хрупкое разрушение, которое является следствием образования в грунте дефектов и

трещин. Установлена зависимость между основополагающим фактором хрупкого разрушения - показателем хрупкости тп - и температурой мерзлого фунта. Показатель т для мерзлого песчаного фунта при одной и той же отрицательной температуре в 1,3... 1,4 раза больше, чем для мерзлого глинистого фунта.

2. На основе исследования прочностных характеристик мерзлых грунтов получены зависимости между пределом прочности на разрыв, срез и пределом прочности мерзлого фунта на одноосное сжатие при разрушении образцов фунта разноуровневой поверхностью.

3. Разработана математическая модель процесса взаимодействия разноуровневой поверхности наконечника зуба рыхлителя с мерзлым фунтом. Применение разноуравневых поверхностей воздействия рабочих органов на мерзлый фунт позволит достичь более интенсивного разрушения в результате увеличения количества трещин в массиве грунта вследствие перераспределения векторов нормальных и тангенциальных составляющих напряженного состояния фунта.

4. Анализ эпюр распределения напряжений по передней поверхности наконечников с плоской и разноуровневой поверхностью показывают, что качественно картины схожи. Однако из сравнительного анализа фафиков распределения напряжений по длине наконечников видно, что экстремум функции распределения напряжения наблюдается в области ближайших к режущей кромке рядов резцов. Затем величина напряжения резко падает.

5. Разработана методика определения параметров наконечника повышенной эффективности. Схема расстановки износостойких элементов по лобовой поверхности наконечника должна предусматривать защиту зон микрорезания и пластического оттеснения, а также перераспределение величины суммарной силы сопротивления рыхления для более интенсивного разрушения мерзлого грунта. Лобовая поверхность наконечника армирована износостойкими вставными элементами цилиндрической формы высотой 12-15 мм и диаметром 6-8 мм. Элементы закрепляются в теле наконечника на глубину 7-10 мм. При ширине режущей кромки наконечника 100 мм элементы устанавливаются в 3 ряда с интервалом между осями 25 мм.

6. Использование наконечника повышенной эффективности для разработки мерзлых фунтов снижает энергоемкость процесса разработки фунта на 17...22 % и имеет ресурс работы на 40 % больше по сравнению с типовым. Прибыль эксплуатационного предприятия при выполнении производственной профаммы 90000 м3 составила более 70 тыс. руб.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Зезюлин В.А. Влияние прочностных характеристик мерзлого грунта на износ рабочего органа рыхлителя [Текст] / В.А. Зезюлин И Сборник материалов IV научной конференции молодых ученых, аспирантов и соискателей ТюмГАСА, / Под общей редакцией д.т.н., профессора А.Ф. Шаповала, д.ф-м.н. профессора А.Г. Кутушева. - Тюмень: ТюмГАСА, 2004 г. - С. 21-22 .

2. Зезюлин В.А. Проблемы увеличения долговечности работы строительных машин на Севере // Строительный вестник. - Тюмень: - 2004 г. -№2 (27). - С. 50-51.

3. Зезюлин В.А. Влияние износа на контактные характеристики на передней поверхности наконечника рыхлителя [Текст] / В.А. Зезюлин // Сборник материалов научной конференции молодых ученых, аспирантов и соискателей ТюмГАСА, / Под общей редакцией д.т.н., профессора А.Ф. Шаповала, д.ф-м.н. профессора А.Г. Кутушева. - Тюмень: ИПЦ «Экспресс», 2004 г. - С. 93-95 .

4. Зезюлин В.А. О характере износа элементов машин, контактирующих с мерзлым грунтом [Текст] / Ю.П. Никифоров, В.А. Зезюлин, С.А. Линьков // Эксплуатация и обслуживание транспортно-технологических машин: Межвузовский сборник научных трудов. Выпуск 2.

5. Зезюлин ВА. Особенности абразивного износа органов землеройных машин при разработке мерзлых грунтов [Текст] / Ю.П. Никифоров, В.А. Зезюлин, С.А. Линьков, A.B. Кузнецова II Материалы региональной научно-практической конференции «Проблемы эксплуатации транспортных систем в суровых условиях» / -Тюмень: 2003 г. - С. 22-23.

6. Зезюлин В.А. Влияние износа наконечника рыхлителя на энергоемкость рыхления мерзлого грунта [Текст] / Ю.П. Никифоров, В.А. Зезюлин, С.А. Линьков И Материалы региональной научно-практической конференции «Проблемы эксплуатации транспортных систем в суровых условиях» / - Тюмень: 2003 г. — с. 5760.

7. Зезюлин В.А. О физико-механических характеристиках разрушения мерзлых грунтов [Текст] / В.А. Зезюлин, С.А. Линьков // Омский научный вестник №8 (44). - Омск: ОмГТУ, 2006 г. - С. 75-77.

8. Зезюлин В.А. Влияние износа на составляющие силы сопротивления рыхлению [Текст] / В.А. Зезюлин // Сборник материалов научно-технической конференции «Роль механики в создании эффективных материалов, конструкций и машин XXI века» - Омск: СибАДИ, 2006г. - С. 238-240.

9. Зезюлин В.А. Экспериментальные исследования линейного износа по поверхностям наконечника зуба рыхлителя при разработке мерзлых грунтов [Текст] / В.А. Зезюлин // Вестник академии военных наук №3 (28) - Москва, 2009г. - С. 369373.

10.Наконечник рыхлителя для разрушения твердых и мерзлых грунтов / В.А. Зезюлин, Ю.П. Никифоров, Ш.М. Мерданов, A.A. Иванов, RU // Патент на изобретение № 2301866, Б.изобр.№18 - 2007 г.

Подписано к печати 24.11.2010. Формат 60x90 1/16. Бумага офсетная. Отпечатано на дубликаторе.

Гарнитура тайме Усл. п.л. 1,5; уч.-изд. л. 1,2. Тираж 120. Заказ №318

Отпечатано в полиграфическом отделе УМУ СибАДИ 644080, г. Омск, пр. Мира, 5

ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА

1.1. Анализ методов разработки мерзлых грунтов

1.2. Проблемы, возникающие при разработке мерзлых грунтов землеройными машинами

1.3. Пути повышения эффективности работы наконечников зубьев; рыхлителей

1.4. Общая характеристика мерзлых грунтов^ подвергающихся разработке рыхлителями

1.5. Характеристика процесса взаимодействия наконечника зуба рыхлителя с грунтом

1.6. Исследование сопротивления мерзлых грунтов различным видам деформаций

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ !

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ РАЗНОУРОВНЕВОЙ ПОВЕРХНОСТИ 51 РАБОЧЕГО ОРГАНА С МЕРЗЛЫМ ГРУНТОМ.

2.1. Влияние конструкции наконечника зуба рыхлителя на процесс хрупкого разрушения грунта.

2.1.1. Исследование напряженного состояния мерзлого грунта при взаимодействии с наконечником зуба рыхлителя.

2.1.2. Основные типы перемещения трещин

2.2. Математическая модель процесса взаимодействия мерзлого грунта с разноуровневой поверхности наконечника.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ . :

3. АДАПТАЦИЯ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ

ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ МЕРЗЛОГО ГРУНТА С НАКОНЕЧНИКОМ 67 РЫХЛИТЕЛЯ К РЕАЛЬНЫМ УСЛОВИЯМ

5. ПРАКТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ВЫПОЛНЕНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1. Экспериментальные исследования сопротивления мерзлых грунтов сжатию, растяжению и сдвигу при воздействии на них различных профилей 67 рабочего органа

3.2. Исследование влияния параметров наконечника рыхлителя на ^ сопротивление мерзлого грунта разрушению при рыхлении

3.3. Энергоемкость процесса рыхления. 82 ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 86 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ИЗНАШИВАНИЯ НАКОНЕЧНИКА ЗУБА РЫХЛИТЕЛЯ ПРИ РАЗРУШЕНИИ 88 МЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ

4.1. Схема хрупкого разрушения мерзлого грунта

4.2. Параметры абразивной поверхности грунта

4.3. Величина и характер износа

4.4. Экспериментальное определение характера взаимодействия кварцевых частиц с материалом рабочего органа.

4.4.1. Выбор типа грунта. Разработка модели мёрзлого грунта

4.4.2. Описание лабораторной установки

4.4.3. Порядок проведения и результаты испытаний

4.5. Экспериментальное определение зон наконечника зуба рыхлителя подвергаемых максимальному изнашиванию

4.5.1. Параметры и методика экспериментальных исследований

4.5.2. Массовый износ наконечника рыхлителя

4.5.3. Линейный износ по рабочим плоскостям наконечника

4.5.4. Линейный износ наконечника по задней поверхности и боковым граням

4.6. Исследование влияния износа на составляющие усилия рыхления 121 ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ

5.1. Основные направления повышения эффективности работы наконечника зуба рыхлителя

5.2. Методика определения параметров наконечника зуба рыхлителя повышенной эффективности

5.2.1. Обоснование выбора материала для защиты (армирования) передней поверхности наконечника.

5.2.2. Обоснование схемы расстановки армирующих элементов и их формы.

5.2.3. Определение геометрических параметров износостойких резцов

5.3. Исследование влияния конструктивных изменений экспериментального наконечника на параметры рыхления.

5.4. Экономическая эффективность использования наконечника 138 ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 140 ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ 141 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 143 ПРИЛОЖЕНИЯ 158 П 1. Акт испытания опытного образца наконечника . 159 П 2. Акт внедрения опытного образца наконечника 160 П 3. Акт внедрения методики определения основных параметров наконечника зуба рыхлителя повышенной эффективности

П 4. Патент РФ на изобретение

П 5. Программа определения параметров наконечников зубьев рыхлителей для разработки мерзлых грунтов

Актуальность исследования. Развитие Северных территорий Западной Сибири, обустройство их, введение в эксплуатацию новых нефтяных и газовых месторождений требует колоссальных объемов строительных работ, в том числе и земляных. Специфика проведения земляных работ на Севере связана с разработкой вечномерзлых и сезонномерзлых грунтов.

Одним из эффективных и наиболее распространенных способов разработки мерзлых грунтов является предварительное рыхление их мощными статическими рыхлителями. Энергоемкость процесса разработки мерзлых грунтов во многом определяется формой и параметрами рабочих органов рыхлителей. Так как мерзлые грунты являются эффективным абразивным материалом, работа рыхлителя сопровождается изнашиванием рабочего органа, в результате чего происходит изменение формы и параметров рабочих органов. Это приводит к существенному изменению характеристик процесса рыхления мерзлого грунта: снижается производительность, растет энергоемкость процесса, увеличивается расход топлива.

Наиболее изнашиваемым элементом рабочего органа рыхлителя является наконечник зуба. Ресурс наконечника рыхлителя не превышает 40.50 часов работы, после чего происходит излом режущей части наконечника и в контакт с грунтом вступает незащищенная часть зуба рыхлителя. Частая замена наконечника, вызванная его малым ресурсом, и других элементов рабочего органа приводит к вынужденным простоям комплекса техники. Все эти факторы снижают эффективность использования рыхлителей.

Учитывая объем разрабатываемого рыхлителями мерзлого грунта на территории Западной Сибири- и по всей России, вопрос модернизации существующих и создания более эффективных конструкций рабочих органов рыхлителя для снижения энергоемкости и увеличения их срока службы, является актуальной задачей, а ее решение даст существенный экономический эффект.

Целью научного исследования является повышение эффективности использования рыхлителей при разработке мерзлых грунтов.

Объект исследований - конструктивно-технологическая система «наконечник зуба рыхлителя — мерзлый грунт».

Предмет исследований — закономерности процесса взаимодействия наконечника зуба рыхлителя с мерзлым грунтом

Основными задачами настоящей работы являются

1. Выявление особенностей влияния физико-механических характеристик мерзлых грунтов на характер их разрушения при резании.

2. Разработка математической модели процесса разрушения мерзлого грунта наконечником зуба рыхлителя с разноуровневой поверхностью.

3. Разработка методики определения основных параметров наконечника зуба рыхлителя повышенной эффективности.

4. Практическая реализация теоретически полученных результатов по созданию наконечника зуба рыхлителя повышенной эффективности

Научная новизна:

1. Разработана математическая модель процесса взаимодействия наконечника зуба рыхлителя с грунтом с учетом его конфигурации и физико-механических свойств мерзлого грунта.

2. Выявлена закономерность предельного значения отношения глубины внедрения частицы мерзлого грунта в тело рабочего органа к радиусу ее закругления в зависимости от условия контактной прочности частицы и контактной твердости материла наконечника зуба рыхлителя.

3. Разработана методика определения параметров наконечника зуба рыхлителя повышенной эффективности.

Практическая ценность:

1. Использование методики определения параметров рабочих органов землеройных машин повышенной эффективности на отраслевых предприятиях;

2. Применение результатов исследований в учебном процессе по специальностям и направлениям подготовки кадров высшей квалификации.

3. Получена величина прогнозного ресурса работы наконечника в зависимости от изменения геометрических параметров наконечника в процессе изнашивания.

4. Получены формулы для расчета силы сопротивления и энергоемкости процесса рыхления мерзлого грунта в зависимости от прочностных характеристик грунта и изменения параметров наконечника вследствие изнашивания.

Достоверность научных положений, изложенных в работе, подтверждается экспериментальными исследованиями в лабораторных и полевых условиях, с использованием современного оборудования и необходимым объемом экспериментальных данных, а так же результатами испытания и внедрения опытных образцов наконечников зубьев рыхлителей на строительных площадках Крайнего Севера (г. Новый Уренгой).

Личный вклад автора заключается в формулировании общей идеи работы, её цели и задач, в выполнении теоретических и экспериментальных исследований, анализе и обработке результатов, а так же внедрении в производство разработанной конструкции наконечника.

Апробация работы. Основные разделы диссертационной работы докладывались на III, IV, V научно-практических конференциях молодых ученых и аспирантов ТюмГАСА (2003, 2004 гг.), научном семинаре (Тюмень, ТНГУ, 2004 г.), на Всероссийской научно-технической конференции «Роль механики в создании эффективных материалов, конструкций и машин XXI века», Омск, 2006 год, заседаниях кафедры «Эксплуатация дорожных машин», научно-технических семинарах факультета «Транспортные и технологические машины» (СибАДИ г. Омск), 6 Всеросийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых 2009г. (СибАДИ, г. Омск).

Реализация результатов работы. По предложенной методике разработан, изготовлен на производственной базе и испытан на площадках строительства филиала №2 ОАО «Стройтрансгаз» г. Новый Уренгой наконечник зуба рыхлителя, а так же рекомендован к внедрению в производство. Новизна конструкции наконечника подтверждена патентом РФ на изобретение.

Публикации. Основное содержание диссертационной работы опубликовано в девяти статьях (из них одна в журнале, рекомендованном перечнем ВАК РФ). По теме исследований получен патент на изобретение. /

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, основных результатов и выводов, списка литературы и приложений. Объем диссертационной работы составляет в целом 168 страниц основного текста, в том числе 15 таблиц, 67 рисунков, список литературы из 151 наименования и приложения на 10 листах.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. При взаимодействии рабочего органа рыхлителя с мерзлым грунтом в зависимости от его физико-механических свойств наблюдается хрупкое разрушение, которое является следствием образования в грунте дефектов и трещин. Установлена зависимость между основополагающим фактором хрупкого разрушения — показателем хрупкости т - и температурой мерзлого грунта. Показатель т. для мерзлого песчаного грунта при одной и той" же отрицательной температуре в 1,3. 1,4 раза больше, чем для мерзлого глинистого грунта.

2. На основе исследования прочностных характеристик мерзлых грунтов получены зависимости между пределом прочности на разрыв, срез и пределом прочности мерзлого грунта на одноосное сжатие при разрушении образцов грунта разноуровневой поверхностью.

3. Разработана математическая модель процесса взаимодействия разноуровневой поверхности наконечника зуба рыхлителя с мерзлым грунтом. Применение разноуравневых поверхностей воздействия рабочих органов на мерзлый грунт позволит достичь более интенсивного разрушения в результате увеличения количества трещин в массиве грунта вследствие перераспределения векторов нормальных и тангенциальных составляющих напряженного состояния грунта.

4. Анализ эпюр распределения напряжений по передней поверхности наконечников с плоской и разноуровневой поверхностью показывают, что качественно картины схожи. Однако из сравнительного анализа графиков распределения напряжений по длине наконечников видно, что экстремум функции распределения напряжения наблюдается в области ближайших к режущей кромке рядов резцов. Затем величина напряжения резко падает.

5. Разработана методика определения параметров наконечника повышенной эффективности. Схема расстановки износостойких элементов по лобовой поверхности наконечника должна предусматривать защиту зон микрорезания и пластического оттеснения, а также перераспределение величины суммарной силы сопротивления рыхления для более интенсивного разрушения мерзлого грунта. Лобовая поверхность наконечника армирована износостойкими вставными элементами цилиндрической формы высотой 12-15 мм и диаметром 6-8 мм. Элементы закрепляются в теле наконечника на глубину 7-10 мм. При ширине режущей кромки наконечника 100 мм элементы устанавливаются в 3 ряда с интервалом между осями 25 мм.

6. Использование наконечника повышенной эффективности для разработки мерзлых грунтов снижает энергоемкость процесса разработки -грунта на 17.22 % и имеет ресурс работы на 40 % больше по сравнению с типовым. Прибыль эксплуатационного предприятия при выполнении а производственной программы 90000 м составила более 70 тыс. руб.

1. Абезгауз В. Д. Режущие органы машин фрезерного типа для разработки горных пород и грунтов: М.: Машиностроение, 1965. 245с.

2. Айзеншток И.Д. К построению физической теории резания грунтов // Резание грунтов. М. Изд-во АН СССР, 1951, -. С. 76-103

3. Артемьев К. А., Лиошенко В.И. Взаимодействие острого прямого ножа с грунтом в процессе заглубления / СибАДИ, Омск 1984. -19 с.-Деп. В ЦНИИТЭстроймаш 23.06.84, №

4. Артемьев К. А. Теория резания грунтов землеройно-транспортными машинами: Учеб. пособие / К. А. Артемьев; Сибирский автомобильно-дорожный институт им. В. В. Куйбышева, Омск: ОмПИ, 1989, 80 с. ил.

5. Баладинский В.Л. Динамическое разрушение грунтов рабочими органами землеройных машин: Дис.д-ра техн. наук, Киев, 1979, 396 с.

6. Баландин Г. Ф., Васильев В. А. Физико-химические основы литейного производства. М: Машиностроение, 1971. - 216с.

7. Баловнев В.И., Хмара Л.А. Интенсификация земляных работ в дорожном строительстве. М.: Транспорт, 1983. - 184 с.

8. Басов И.Г., Домбровский Н.Г. Влияние различных факторов на производительность землеройных машин. Изд. Томского политехнического института. 1976. 174-178 с.

9. Березанцев Б.Г. Сопротивление грунтов местной нагрузке при постоянной отрицательной температуре. Сб. Материалы по лабораторным исследованиям мерзлых грунтов. М., 1953. 8-16 с.

10. Биргер И.А. и др. Расчёт на прочность деталей машин: Справочник / И.А. Биргер, Б.Ф. Шорр, Г.Б. Иосилевич. 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1993. - 640с.

11. Бузин Ю.Н., Системный подход основа анализа и синтеза рабочего процесса землеройно-транспортных машин. Строительные и дорожные машины. 2002.№8. 10.13с.

12. Ветров Ю. А. Резание грунтов землеройными машинами. -М.: Высшая школа, 1971. 360с.

13. Ветров Ю. А. Сопротивление грунтов резанию. Киев: Изд. Киевского университета. 1962. -143с.

14. Ветров Ю.А., Кисленко A.A. Сопротивление резанию мерзлого грунта. Строительные и дорожные машины. № 10, 1961. С. 7-8 .

15. Ветров Ю.А., Пристайло Ю.П. Закономерности энергоемкости резания грунтов. Горные, строительные и дорожные машины. 1979, вып. 27. 3-9 с.

16. Ветров Ю.А. Ограничение износа зубьев ковшей с целью повышения эффективности работы экскаваторов. ВУГИ, сб. 12. Углетехиздат. 1963. 185 с.

17. Ветров Ю.А. Износ зубьев экскаваторных ковшей. Строительное и дорожное машиностроение. 1957. № 5. 18 с.

18. Ветров Ю.А., Кедров A.A., Кондра А.Ф., Станевский В.П. Машины для земляных работ. Киев. Вища школа. 1981. 384 с.

19. Волков Д. П. Строительные машины, М.: Ассоциация строительных ВУЗов, 2002. 321 с.

20. Вялов С. С. Реология мерзлых грунтов / С. С. Вялов; под ред. В. Н. Разбегина, М.: Стройиздат, 2000, 463 с. ил.

21. Волков Д. П., Николаев С. Н. Надежность строительных машин и оборудования. -М.: Высшая школа, 1979. — С. 398.

22. Галин JI.A. Контактные задачи теории упругости. Гостехиздат. 1953. 387 с.

23. М.И. Гальперин, Н.Г. Домбровский Строительные машины: 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Высш. Школа, 1980. — 344с., ил.

24. Глушак Б.Л. Исследование прочности материалов при динамических нагрузках, М.: Машиностроение, 1992, 296 с.

25. Горячкин В.П. Собрание сочинений, т. 2. М.: Колос, 1965, 460 с.

26. Горячева И.Г., Добычин М.Н. Контактные задачи в трибологии. М., Машгиз. 1988., 256с.

27. Густов Ю.И. Повышение износостойкости рабочих органов и сопряжений строительных машин. Дис. докт. техн. наук. М., 1994. 529 с.

28. Густов Ю.И., Туренко A.B., Густов Д.Ю. Повышение износостойкости механического оборудования для производства керамических строительных материалов. Строительные и дорожные машины. 2001.№3. 22.25 с.

29. Далин А.Д., Павлов И.П. Роторные грунтообрабатывающие и землеройные машины — М.: Машгиз, 1950, 147 с.

30. Далматов Б. И. Механика грунтов М. - СПб.: Стройиздат, 2000 г.

31. Данилевич Д. В. Совершенствование технологического процесса взаимодействия рабочих органов землеройных машин с грунтом: диссертация . кандидата технических наук: 05.05.04, Орел, 2005, 154 с. ил.

32. Демидович В.А. Численные методы анализа, М.: Наука, 1967. -368

33. Домбровский Н. Г. Сопротивление грунтов копанию при работе одноковшового экскаватора. Сб. Резание грунтов. -М.: Изд. АН СССР. 1951.-С. 10—18.

34. Домбровский Н. Г., Панкратов С. А. Землеройные машины. -М.: Машиностроение, 1961.- 290с.

35. Домбровский Н.Г., Гальперин М.И. Строительные машины (в 2-х ч.) ч. II М.: Высшая школа., 1985. 224с., ил.

36. Домбровский Д. П., Лещинер В. Б. Исследование факторов, определяющих износ инструмента при резании мерзлых грунтов // Известия ВУЗов. Строительство и архитектура. 1978.-№.- С.110-114.

37. Дубовцев В.А. Исследование влияния размеров рабочих органов землеройно-транспортных машин на сопротивление копанию: Дис. канд. техн. наук, Л., 1979 192 с.

38. Емельянов В.И. Технология бульдозерной разработки вечномерзлых россыпей. М.: Недра, 1976. — 286 с.

39. Емельянов В.И., Назарчик А.Ф. Техника и технология подготовки многомерзлых пород к выемке. М.: Недра, 1978. 279 с.

40. Ершов Э.Д. и др. Лабораторные методы исследования мерзлых пород. М.: Изд-во МГУ, 1985, 146 с.

41. Зарецкий Ю. К. Вязкопластичность льда и мерзлых грунтов / Ю. К. Зарецкий, Б. Д. Чумичев, А. Г. Щеболев; Отв. ред. К. Ф. Войтковский; АН СССР, Сибирское отделение, институт мерзлотоведения, Новосибирск: Наука: Сибирское отделение, 1986, 182,2. с. ил.

42. Захарчук Б. 3., Телушкин В. Д., Шлойдо Г. А. Бульдозеры и рыхлители.- М.: Машиностроение, 1987,- 256 с.

43. Зеленин А. Н., Баловнев В. И., Керов И. П. Машины для земляных работ. -М.: Машиностроение, 1975. 420с.

44. Завьялов А. М. Возможный подход к описанию динамики процесса копания грунта землеройными машинами // Известия вузов. Строительство и архитектура. -1985. -№2. С. 118-121.

45. Завьялов А. М. Основы теории взаимодействия рабочих органов дорожно-строительных машин со средой: Дис.д-ра техн. наук. -Омск, 1999. -252с.

46. Завьялов А. М. Основы теории взаимодействия рабочих, органов дорожно-строительных машин: с грунтом // Монография. Деп. в объединении МАШМИР-22.02.92.-№6. С. 92 - 87.

47. Завьялов А. М., Малых Д. А. Математическая модель взаимодействия рабочего оборудования подкапывающей машины с грунтом // Строительные и дорожные машины. -2004. -№ 6. С. 33-36.

48. Зеленин А. Н. Основы разрушения грунтов механическими способами. -М.: Машиностроение, 1968. — 376с. .

49. Зеленин А.Н. Физические основы теории резания грунтов. Изд. АН СССР. М. 1959. 242 с.

50. Зеленин А.Н., Веселов Г.М., Степанов А.П. Общность закономерности изменения прочности мерзлых грунтов при их разрушении; Строительство предприятий нефтяной промышленности. 1957. №12. 7-9 с.

51. Зеленин А.Н. Состояние и перспективы развития машин для разработки мерзлых грунтов. Строительные и дорожные машины. 1961. № 10. 5-6 с.

52. Зеленин А. Н;, Баловнев В. И:, Кёров И. П. Машины для земляных работ. -М:: Машиностроение, 1975; С. 420;

53. Зеленин А.Н! Физические основы теории резания грунтов. Изд. АН СССР. -М.: 1959. С. 232.

54. Зеленин А.Н., Шлойдо Г.А. Навесные рыхлители для рыхления грунтов / Строительные и дорожные машины. № 4, 1965. С. 11-13.

55. Зорин В.А. Восстановление деталейстроительных и дорожных машин с использованием; синтетических материалов; Строительные- и дорожные машины. 2001.№4. 22.25 с.

56. Зезюлин В; А. Влияние износа на составляющие силы сопротивления рыхлению. Сборник материалов научно-технической конференции «Роль механики в создании эффективных материалов, конструкций и машин XXI века» СибАДИ, Омск, 2006 .

57. Зезюлин В.А. Экспериментальные исследования линейного износа по поверхностям наконечника зуба рыхлителя при разработке мерзлых грунтов Текст. / В.А. Зезюлин // Вестник академии военных наук №3 (28) Москва, 2009г. -С. 369-373.

58. Зезюлин В. А., Линьков С. А. О физико-механических характеристиках разрушения мерзлых грунтов. / Омский научный вестник №8 (44). Омск: ОмГТУ, -2006г. - С. 75-77.

59. Зезюлин В.А. Влияние прочностных характеристик мерзлого грунта на износ рабочего органа рыхлителя. Сборник материалов IV научной конференции молодых ученых, аспирантов и соискателей ТюмГАСА, Тюмень 2004. 127с.

60. Зезюлин В.А. Проблемы увеличения долговечности работы строительных машин на севере. Строительный вестник №2 (27) 2004г.

61. Зезюлин В.А. Влияние износа на контактные характеристики на передней поверхности наконечника рыхлителя. Сборник материалов научной конференции молодых ученых, аспирантов и соискателей ТюмГАСА, Тюмень 2004. 296с.

62. Зезюлин В.А. Никифоров Ю.П., Линьков С.А. О характере износа элементов машин, контактирующих с мерзлым грунтом. Эксплуатация и обслуживание транспортно-технологических машин.

63. Межвузовский сборник научных трудов. Выпуск 2. Тюмень 2005. с.

64. Иванов Г.П., Картонов JI.B., Худошин A.A. Повышение износостойкости стальных деталей созданием регулярной гетерогенной макроструктуры. Строительные и дорожные машины. 1997.№1. 30.33 с.

65. Инженерные исследования мерзлых грунтов: Свойства грунтов и динамика мерзлотных процессов. Сб. статей. / АН СССР, Сибирское отделение, Институт мерзлотоведения; Отв. ред. И. Е. Гурьянов, Новосибирск: Наука: Сибирское отделение, 1981, 158 с^ил.

66. Кабашев P.A., Кугильдинов М.С. Предельные размеры износа режущих элементов землеройных машин. Механизация строительства. 1998. №3.28-30 с.

67. К вопросу определения износостойкости композиционных материалов для изготовления рабочих органов землеройной машины / Кузнецова В.Н. // РАН, Институт прикладной механики. Механика композиционных материалов и конструкций, том 11, 2005, № 4, С. 509-515.

68. Карцев C.B., Кравченко И.Н., Третьяков A.M. Выбор рациональных композиций порошковых сплавов для воздушно-пламенного напыления деталей машин. Механизация строительства. 2003. №3. 17с.

69. Кащеев В.И. Процессы в зоне фрикционного контакта-металлов. -М.: Машиностроение, 1978.- 215 с.

70. Киселев М.Ф. Теория сжимаемости оттаивающих грунтов под давлением. Л.: Стройиздат, 1978, 312 с.

71. Коновалов А. А. Прочностные свойства мерзлых грунтов при переменной температуре / А. А. Коновалов; Отв. ред. В. П. Мельников; АН СССР, Сибирское отделение, Институт проблем освоения Севера, Новосибирск: Наука, Сибирское отделение, 1991, 90 с.

72. Кононыхин Б. Д. О проблеме идентификации землеройных процессов. Строительные и дорожные машины. 1997.№8. 23.29 с.

73. Крагельский И.В. Трение и износ. М. Машиностроение. 1968. 420с.

74. Крагельский И.В., Добычин М.Н., Камбалов B.C. Основы расчетов на трение и износ. М. Машиностроение. 1977. 526 с.

75. Крагельский И.В., Виноградова Н.Э. Коэффициенты трения. Машгиз. 1955. 250 с.

76. Кравченко И.Н., Глазков В.И., Карцев С.В., Тростин В.П. Износостойкие материалы для восстановления деталей рабочих органов строительных и дорожных машин. Строительные и дорожные машины. 2001.№5. 32.35 с.

77. Колесов В.Г. О повышении долговечности деталей, изнашивающихся при трении о грунт, и рациональный выбор сплавов для их наплавки. Вестник машиностроения. 1961. № 9. 16 с.

78. Кох П.И. Надежность и долговечность одноковшовых экскаваторов. Машиностроение. 1966. 250 с.

79. Кузнецов В.В. Теоретические и экспериментальные предпосылки создания эффективных рабочих органов землеройных машин для разработки мерзлых и прочных грунтов. Механизация строительства. 2005.№10. 6.7с.

80. Кузнецова В.Н. Диссертация на соискание ученой степени канд. техн. наук «Обоснование параметров коронок зубьев землеройных машин (на примере зуба рыхлителя)» // Омск, изд-во СибАДИ, 2001, 168 с.

81. Кузнецова В.Н. К вопросу оптимизации рабочей поверхности наконечника зуба рыхлителя при разработке мерзлых грунтов // Межвузовский сборник трудов студентов, аспирантов и молодых ученых, 2008, С. 34-38.

82. Кузнецова В.Н., Завьялов A.M. Мерзлый грунт как пластически сжимаемая среда // Строительные и дорожные машины, 2008, № 7, С. 2427.

83. Кузнецова В.Н. Методика определение критерия замены рабочих органов землеройных машин при их затуплении // Известия ВУЗов. Строительство, 2006, № 1, С. 45-49.

84. Кузнецова В.Н. Методика определения ресурса коронки зуба рыхлителя // Вестник Павлодарского университета, 2005, № 2, С. 31-33.

85. Кузнецова В.Н. Оптимизация конфигурации рабочих органов землеройных машин как результат решения задачи их взаимодействия с мерзлым грунтом в трехмерном пространстве // Вестник СибАДИ, 2008, № 7, С. 24-27.

86. Кузнецова В.Н. Диссертация соискание ученой степени доктора технических наук «Развитие научных основ взаимодействия контактной поверхности рабочих органов землеройных машин с мерзлым грунтом» Омск. 2009 г. 258 с.

87. Лабораторные и полевые исследования мерзлых грунтов и льдов : Сб. науч. тр. / Произв. и НИИ по инженерным изысканиям в строительстве; Редкол.: В. В. Баулин (гл. ред.) и др., М.: Стройиздат, 1986 119 с.

88. Лещинер В. Б. Совершенствование инструмента для резания мерзлых грунтов / В. Б. Лещинер; Под ред. И. Г. Басова; Томский инженерно-строительный институт, Томск: Издательство Томского университета, 1991. 210 с.

89. Лоладзе Т.И. О природе износа режущего инструмента. IV научная конференция втузов Закавказья. Тбилиси. 1953.

90. Лурье Г.Б. Шлифование металлов. М.: Машиностроение, 1969. -472с.

91. Машины для земляных работ / под ред. Н. Г. Гаркави. М.: Машиностроение, 1982, 476 с.

92. Машины и сменное рабочее оборудование для разработки мерзлых и скальных пород / Г.А. Шлойдо, Б.З. Захарчук, A.A. Б.М. Орлов. М.: ЦНИИТЭстроймаш, 1979. 52 с.

93. Месчян С. Р. Физико-механические свойства грунтов / С. Р. Месчян, Ереван: Айастан, 1985, 359 с. ил.

94. Месчян С. Р. Экспериментальная реология глинистых грунтов / С. Р. Месчян, М.: Недра, 1985, 342 с. ил.

95. Механика грунтов. 4.1. Основы геотехники в строительстве // под ред. д.т.н., проф. Б.И. Далматова. М., Изд-во АСВ, 2000, 200 с.

96. Навесное тракторное оборудование для разработки высокопрочных грунтов / Б.З. Захарчук, Г.А. Шлойдо, A.A. Яркин, В.Д. Телушкин. М.: Машиностроение, 1979. — 190 с.

97. Напряженно-деформированное состояние мерзлых грунтов: / Г. С. Ушаков; Якутский государственный университет, Якутск: ЯГУ, 1989, 95,1. с. ил.

98. Недорезов И.А. Интенсификация рабочих органов землеройных машин. М.: МАДИ, 1979. - 51 с.

99. Недорезов И.А. Прогрессивные методы разработки мерзлых грунтов. М.: Транспорт, 1969. 45 с.

100. Недорезов И. А., Федоров Д. И., Федулов А. И., Хамчуков Ю. М. Резание и ударное разрушение грунтов. Новосибирск. Наука, 1965.-135 с.

101. Недорезов И.А., Федоров Д.И. Разрушение мерзлого грунта активным рабочим органом. Механизация строительства. 1965. № 11. 7—9 с.

102. Некрасов С. С. Сопротивление хрупких материалов резанию. -М.: Машиностроение. 1971. -С. 183!

103. Николаев А.Ф. Исследование и комплекс машин для разработки мерзлого грунта, льда и снега. Доклад о работах, представленных на соискание степени докт. техн. наук. Горький. 1962.

104. Никифоров Ю. П. О влиянии прочностных показателей мерзлых грунтов на характер разрушения // Труды Тюменского- индустриального института, -1969. -Вып. 10. С. 18-21.

105. Никифоров Ю.П. Основные факторы и зависимости, определяющие хрупкое разрушение грунтов. Новосибирск. Сб. Исследования и испытания дорожно-строительных машин. 1978. 4 с.

106. Никифоров Ю.П. Энергозатраты на рыхление мерзлых грунтов. Материалы .международной конференции «Интерстроймех-2002». Могилев. 320 с.

107. Никифоров Ю.П. Критериальность системы грунт-машина. Механизация строительства. 1996. № 4. 1 с.

108. Никифоров Ю.П. Теория и практика совершенствования рабочих органов для разрушения мерзлых грунтов. Дис. докт. техн. наук. 1999. -210 с.

109. Об использовании самозатачивающихся наконечников при рыхлении мерзлых грунтов / Кузнецова В.Н., Мартюков P.A.// Межвузовский сборник трудов студентов, аспирантов и молодых ученых, 2005, С. 31-33,

110. Оптимизация основных параметров экскаваторов и транспортирующих машин: / Министерство высшего и среднего специального образования УССР, Киевский инженерно-строительный институт; В. JI. Баладинский и др., Киев: УМКВО, 1988, 73 с. ил.

111. Оценка влияния глубины внедрения абразивных частиц в материал на интенсивность изнашивания коронки зуба рыхлителя / Кузнецова В.Н.// Вестник машиностроения, 2006, № 4, С. 24-26.

112. Орнатский H.H. Механика грунтов. Изд. МГУ. М. 1962. 250 с.

113. Орован Е. Классическая флокационная теория хрупкости разрушения. Сб. Атомный механизм разрушения. Металлург. М. 1963. 102с.

114. Пузряков А.Ф., Поляков В.Г., Гладков В.И. Установка для упрочнения и восстановления деталей строительных и дорожных машин. Строительные и дорожные машины. 1998.№4. 12. 15 с.

115. Пекарская Н.К. Сопротивление сдвигу мерзлых грунтов различной текстуры. Сб. Материалы по физике и механике грунтов. М. 1959. 23-27 с.

116. Пекарская Н.К. Прочность мерзлых грунтов при сдвиге и ее зависимость от текстуры. Изд. АН СССР. 1963. 102 с.

117. Подщеколдин М.И. Влияние износа режущих органов землеройных машин на сопротивление резанию. В сб. труды ХИСИ, 1955. 15-16 с.

118. Растегаев И. К. Машины для вечномерзлых грунтов. М.: Машиностроение, 1986, 215 с.

119. Растегаев И. К. Механика и теплофизика статистического рыхления вечномерзлых грунтов. Красноярск: Изд-во Красноярского университета, 1988, 222 с.

120. Растегаев И. К. Проблемы разработки вечномерзлых грунтов и пути совершенствования рабочих органов землеройных машин. — В. кн.: Проблемы развития строительной, и дорожной техники в условиях Сибири и Севера. М.: ЦНИИТЭстроймаш, 1981, С. 81-87.

121. Расстегаев И.К. Технология и механизация работ по строительству свайных фундаментов на вечномерзлых грунтах. JI. Стройиздат. 1980 127с.

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

123. Рейш А. К. Повышение износостойкости строительных и дорожных машин.- М.: Машииностроение , 1986.-18 Гс.

124. Слюсарев A.C. Разработка основ расчета и конструирования рабочих органов подъемно-транспортных машин, подвергающих сыпучий материал объемному сжатию: Дис. д-ра техн. наук. Новгород, 1991, 392 с.

125. Тарновский Ю.К. Механизированная разработка грунта в зимнее время. -М.: Стройиздат, 1969. 149 с.

126. Технология обработки абразивным и алмазным инструментом / Под общ. ред. З.И. Кремня. JL: Машиностроение. Ленингр. отд-ие 1989. 207 с.

127. Тененбаум М. М. Сопротивление абразивному изнашиванию- М.: Машиностроение ,1976.-270 с.

128. Трупак М. Г. Замораживание грунтов в строительной индустрии. -М.: Стройиздат. 1948. -52с.

129. Третьяков A.M., Кравченко И.Н., Ерофеев М.Н. Математическая модель оптимизации выбора технологического процесса восстановления изношенных деталей. Строительные и дорожные машины. 2002.№11. 31.35 с.

130. Федоров Д.И. Рабочие органы землеройных машин. М. Машиностроение. 1990. 368 с.

131. Федоров Д.И., Бондарович Б.А. Надежность рабочего оборудования землеройных машин. М. Машиностроение. 1981. 279 с.

132. Хрущев М.М. Некоторые современные металловедческие вопросы в области изучения изнашивания металлов. МиТОМ. 1965. № 8. 38-45 с.

133. Шейков М. JI. Сопротивление сдвигу мерзлых грунтов. Лабораторные исследования механических свойств мерзлых грунтов. -1936. -№ 1-2.-С. 12-17.

134. Шемякин С.А. определение сопротивления резанию мерзлых грунтов сотовым способом. Строительные и дорожные машины. 2002.№4. 27.32 с.

135. Шукуров Р.У. Биохимическое моделирование и создание режущих органов землеройных машин. Строительные и дорожные машины. 2001.№3. 36.37 с.

136. Цытович H.A. Маханика грунтов. Госстройиздат. М. 1963. 480 с.

137. Цытович Н. А. Механика мерзлых грунтов. -М.: Высшая школа,1973.-444с.

138. Цытович Н. А. Основания и фундаменты на мерзлых грунтах. -М.: Издательство Академии наук СССР, 1958. -168с.

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

140. Черкашин В. А. Разработка мерзлых грунтов. -Д.: Стройиздат, 1977. -215с.

141. Хмара JI. А. Тенденции совершенствования специализированного навесного землеройного оборудования к тракторам и экскаваторам / Строительные и дорожные машины. № 3. 1998. С. 5-9.

142. Хмара JL А., Главацкий К. И. Эффективность рыхлителя с траекторносмещенными зубьями / Строительные и дорожные машины. №10. 1998.-С. 2-5.

143. Gardner J.P., Gilson P.D., Paradis A.C. State-of- the art. Raport on Winterisation of construction Equipment, SAE, 1994.

144. Griffith A. A. The phenomenon of rupture and flowing solids. -Phil Trans. Roy Soc. A 221. 1920. pp. 163-198.

145. Handbook of Ripping. Caterpiller Tractor Co, Peoria, lie, 2002.