автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.04, диссертация на тему:Создание и исследование статико-динамического рабочего органа кротодренажной машины

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН АЛМААТИНСКИЙ АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ ИНСТИТУТ

Р : ОЦ

На правах рукописи У Ш 626.862.6.001.5

. ЛАЗУТКИН СЕРГЕЙ ЛЕОНВДОЕИЧ

СОЗДАНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ СГГАТИКО-ДШАМИЧЕСКОГО РАБОЧЕГО ОРГАНА КРОТОДРШАШОЙ МАШИНЫ

05.05.04 - Дорожные и строительные машины

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Алматы, 1994 г.

Рябота выполнен« на кафедре "Строительные и дорожные машины" Кярягандинского ордена Трудового Красного Знамени политехнического института.

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ: доктор технических наук, профессор, лауре<

Государственной премии Казахской ССР, Янцен Ч.А.

КОНСУЛЬТАНТ: кандидат технических наук, доцент Ищвнко А.П. ЯГДУШ ОРГАНИЗАЦИЯ: ЦентрКазГИПроводхоя

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Кадыров A.C.,

кандидат технических наук, доцент Бро«тмян П.М.

Защита состоите* "/ff" ллдА 1994г. в Т5.00 час. на яяседании специалиаированного совета К Т4.ТТ.0Т в Алматинском автомИильно-дорожном институте по адресу: ¿800?б г.Алматы, пр.Раимбекя 165, аудитория I кафедры "Строительные и дорожные машины".

С диссертацией можно ознакомиться в ^и^лиотеке Алматинского автомо"5ильно-дорожного института.

Автореферат раяослан "J0 " 1994г.'

Учены4 секретарь »

специалияированного fifl.^'^/

совета U^V ' М.С.Культ льдинов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

/АЛЬНОСТЬ РАБОТЫ. Успеяное решение задач по продовольственному гпеченив страны в условиях формирования рыночной экономики обу-вливает необходимость поиска и применения новых высокопроизво-зльных технологий. При этом бодьаое вникание уделяется техноло-поливного земледелия. В этой связи восстановление плодородия явных земель, подверженных засолении, приобретает особое знач®. Необходимость значительных объемов строительства дренажных геы еще больше обостряет проблему. Только по Центральному Казах-яу до 40^ поливных земель требует немедленных мероприятий по во-»новленго водно-солевого баланса. Применяемая в наетояиее время неровная техника для. бестранзейной прокладки дренажа в сельском ийстве, а также в промышленном и граздансгоа строительстве не гостью удовлетворяет эксплуатационным требованиям. Это касается эосов экологии« финансовых издержек на строительство и долговеч-ги кротовин. Поэтому существует необходимость в создании высоко-

водительного землеройного оборудования, позволяющего обеспе-ь достаточную водоустойчивость систем кротового дренажа с учетом эеменных экологических требований, предъявляемых к созданию мезпн гхнологий. Это может быть достигнуто использованием свойств гру-в процессе формирования кротовин, суть которого заключается в »ужении грунта, предварительно изменив его фазико-неханическое гояние.

В связи с этим в основу определения направления исследований бы-положены результаты научных работ отечественных и зарубежных учз-:Баловнева В.И..Баладинского В.Л.,Евтрова Ю.А.«Зеленина А.И., чко А.П.,Кабеагава P.A..Кадырова A.C.,Недорезова И.А.,Ратье Н.,

<ева В.К.,Хмары Л.А.,Янцена И.А. по изучению вааимодействия рапс органов строительно-дорожных малин с грунтом.Также были учте-

ны результаты исследований Вернера А.О. по динамическому формированию нротовины.

Настоящие исследования выполнены в соответствии с комплексной программой HAH Республики Казахстан "Разработка научных основ создания ресурсосберегающих технологий, формирования рыночных отно-пений и экологического оздороввения Центрального Казахстана", в процессе создания теории активных рабочих органов для экологическ чистого рассоления земель.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Создание статико-динамического рабочего органа крото дренажной малины и определение рациональных параметров, обеспечив юцих достаточную водоустойчивость системы кротового дренажа. ИДЕЯ РАБОТЫ заключается в том, что при определенной величине статического нагружения тиксотропно разупрочненного импульсной нагру зкой грунта обеспечивается наибольшая плотность структуры стенок кротовин.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Определена зависимость плотности грунта от диаме ра инструмента; введен показатель, характеризуююй статико-динами ский режим работы кротодренажной мавины; установлена взаимосвязь между режимами статико-динамического нагружения грунта и его плот ностью в стенках кротовины; дополнена и уточнена замкнутая матема тическая модель системы "базовая машина - рабочий орган - грунт", учитывающая изменение прочностных свойств грунта, переменные выхо дные параметры базовой машины и статико-динамического рабочего органа.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. Для достижения поставленной цели использовались следующие методы:

- аналитический - при обосновании параметров конструкции кротодре нажной машины, их взаимосвязей и изучении процесса формирования

кротовины;

- математического моделирования - при исследовании рабочих режимов кротодренажной машины, обеспечивающих реализацию заданного режима статико-динамического формирования кротовины;

- экспериментальный - при определении рациональных размеров инструмента, изучении взаимосвязи режима нагружения грунта с плотностью стенок кротовины, установлении адекватности математической модели реальным условиям и процессам;

- вероятностно-статистический - при обработке результатов экспериментальных исследований.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ. Разработана методика расчета основных параметров статико-динамического рабочего органа,обеспечивающего максимальную плотность грунта в стенках кротовины. РЕАЛИЗАЦИЯ РАБОТЫ. Спроектирован и изготовлен экспериментальный эбразец кротодренажной машины сс статико-динамическим рабочим органом. Результаты выполненных исследований переданы в ЦКС HAU Республики Казахстан и Карагандинский научно-исследовательский ин-:титут сельского хозяйства для дальнейшего их использования в нау-иых разработках и практической реализации.

.ПРСБАЦИЯ. Основные положения диссертационной работы докладывались обсуждались на научно-технических конференциях Карагандинского рдена Трудового Красного Знамени политехнического института, .Караганда, I989-I993 гг.; на областной научно-практической кон-еренции "Наука - производству", г.Караганда, 1989 г.; на Всесоюз-зм научно-практическом совещании "Теоретические и технологические зпекты создания и применения силовых импульсных систем", г.Кара-знда, 1990 г.

таШКАЦИИ. По теме диссертации опубликовано 4 печатные работы,кон-?рукция рабочего органа защищена авторским свидетельством СССР.

НА ЗАЩИТУ ВЫНОСЯТСЯ:

- результаты исследований по определению рационального диаметра инструмента;

- показатель оценки статико-динамичвского процесса формирования кротовины;

- математическая модель рабочего процесса системы "базовая машина - рабочий орган - грунт";

- результаты теоретических и экспериментальных исследований режимов статико-динамичвского нагружения грунта.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертационная работа состоит из вввде-ния, пяти глав, заключения и приложений, содержит /0£ страниц машинописного текста, £ таблиц, рисунков, список литературы из 36 наименований и приложения на 44 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В ПЕРВОЙ ГЛАВЕ проводится анализ существующих конструкций рабочих органов для бестраншейной прокладки кротового дренажа, в соответствии с которым установлено, что попытки решения проблемы водоустойчивости кротовин сводились к укреплению их стенок вяжущими материалами, обжигу. Рассмотренные конструкции неэффективны в эксплуатации и требуют значительных затрат на монтаж и обслуживание, кроме того, применение вяжущих и полимерных материалов ухудиает экологию почвы. Поэтому был сделан вывод о целесообразности применения кротодренажного оборудования, принцип работы которого основан на механическом взаимодействии инструмента рабочего органа с грунтом. В этом случае водоустойчивость кротовин определяется плотностью грунта в их стенках, связанной с величиной и временем действия контактных напряжений, зависящих от геометрических размеров инструмента и вида нагружения.

На основании анализа ранее выполненных исследований в области изучения процессов формирования подземных каналов установлено наличие рекомендация по углу заострения конической части инструмента и соотношению диаметра и длины цилиндрической части. Однако достаточно обоснованные рекомендации по выбору инструмента, обеспечивающего наибольшую плотность связанных грунтов, отсутствуют. Учитывая механизм формирования кротовины, исследованный Пилкаускасом К.А., заключающийся в раскоде уплотненного ядра грунта и вытеснении его в периферийную зону по боковой поверхности конуса, и характер протекания деформаций в грунте, был сделан вывод о взаимосвязи времени и величины контактных напряжений с длиной образующей конуса, а следовательно, диаметра с плотностью грунта. Причем, реализация быстропротекающих пластических деформаций при движении грунта по конической поверхности определит диаметр инструмента, при котором возможно обеспечение рационального статического нагруаения при ста-тико-динамическом формировании кротовины.

Кроме того, плотность грунта в стенках кротовины определяется видом его нагружения. Известно статическое нагружение, реализованное в серийно выпускаемых машинах, но не обеспечивающее достаточной водоустойчивости кротовины из-за относительно низкой плотности их стенок, н динамическое нагружение с применением гидропневмо-ударных устройств, позволяющее достичь более высоких плотностей. На основании оценки взаимодействия инструмента с грунтом, базирующейся на известных представлениях о строении и свойствах грунтов, и, учитывая результаты научных исследований Авфкиной Н.В., Вознесенского А.Е., Гуменского В.Б., Кадырова A.C., Кожобаева К.А., Трофимова В.Т., Хархуты Н.Я. и других ученых по изучению тиксотро-пннх изменений глинистых грунтов и их влиянию на процесс взаимодействия рабочих органов строительно-дорожных машин,с грунтом, был

сделан вывод об имеющихся резервах в повышении плотности стенок кротовины путем статико-динамического нагружения грунта.

Под этим процессом следует понимать статический прокол грунта, находящегося в состоянии послеударного тиксотропного разупрочнения При этом параметры статического нагружения (величина и время дейс вия напряжений) неразрывно связаны с диаметром инструмента и величиной его внедрения в грунт. Величины статического и дшнамического внедрения инструмента в грунт за цикл работы ударного устройства

характеризуют выходные параметры кротодренажной машины. Поэтому

: \ *

допуская, что временем передачи энергии удара можно пренебречь вви ду того, что оно несоизмеримо мало по сравнению с временем цикла работы ударного устройства, для оценки процесса формирования крото вины целесообразно ввести показатель статического воздействия, отражающий соотношение этих параметров:

" Хст +

где ХСт - величина статического внедрения инструмента за цикл работы ударного устройства; - единичное ударное внедрение инструмента.

Очевидно, что изменение характера процесса нагружения от динами, ческого до статического определяет область допустимых значений ввО' димого показателя от 0 до I.

Таким образом, характеризуя статико-динамический процесс формирования кротовины показателем статического воздействия К._, можно

ст

установить количественное соотношение выходных параметров кротодренажной машины, определяющих различные режимы работы, влияющих на эффективность уплотнения. Следовательно, необходимо изучить статиш динамические режимы работы кротодренажной машины для определения наиболее рациональных, позволяющих получить наибольшую плотность

стенок кротовин.

На основании вышеизложенного были определены основные задачи исследований:

- определение диаметра инструмента, при котором реализуется быст-ропротекаодая часть пластических деформаций грунта;

- определение значений показателя статического воздействия, показывающего соотношение параметров нагружения грунта и их влияние на плотность стенок кротовин;

- моделирование на ЭВМ рабочего процесса кротодренажной машины при имеющихся свойствах объекта воздействия с учетом введенного показателя и анализ результатов моделирования;

- экспериментальная проверка замкнутой математической модели, правомерности принятых допущений и расчетных ролимов работы кротодренажной машины;

- разработка научно обоснованных рекомендаций для определения рабочих режимов кротодренажной машины с целью реализации статико-динамического процесса формирования кротовин и установление технико-экономической эффективности ее применения.

ВО ВТОРОЙ ГЛАВЕ изложены результаты лабораторных исследований, проводившихся в соответствии с поставленными задачами. Для этого был создан стенд, позволяющий моделировать в полноразыерном виде статико-динамическое взаимодействие инструмента рабочего органа кротодренажной машины с грунтом. Стенд представляет собой направляющую, на которой закреплен гидроцилиндр, осуществляющий осевое перемещение рабочего органа, с размещенным внутри ударным устройством. Исследования проводились на грунтах, наиболее часто составляющих подпочвенный горизонт, подверженных засолению поливных земель (суглинок).

В соответствии с последовательностью постановки задач вначале

была установлена зависимость плотности грунта в стенках кротовин от диаметра инструмента (рис.1), которой установлено, что максимальные плотности стенок кротовин соответствуют диапазону диаметров от 0,105 до 0,120, а наиболее часто встречающийся экстремум функции приходится ка значение, равное 0,115 м. При ©том реализуется быстропротекаодие деформации грунта, а время нагружвния и величину контактных напряжений, возникающих по боковой поверхности конуса, следует считать наиболее рациональными.

Рис.1. Зависимость плотности стенок кротовины от-диаметра инструмента: грунт - средний суглинок

Следующий этап лабораторных исследований заключался в определении взаимосвязи выходных параметров ударного устройства и скорости перемещения рабочего органа, определяющей режим статико-динамичес-кого взаимодействия инструмента с грунтом. В процессе проведения опытов энергия и частота ударов были постоянными. Частота ударов

равнялась 17,5 Гц, что соответствовало частотному диапазону приложения импульсной нагрузки (10-30 Гц), при котором, по данным Вознесенского Е.А. глинистые грунты наиболее активно проявляют тиксо-тропные свойства. Энергия ударов равнялась 325,9 Дж, что отвечает рекомендациям Вернера А.О. по определению энергетических параметров ударного устройства для успешной реализации динамического формирования кротовин. Изменение состояния грунта определялось на основании показателей месдоз, расположенных по периметру на различных расстояниях от оси кротовины в пределах зоны общей деформации грунта, а также контрольного датчика давления рабочей жидкости в пррш-невой полости цилиндра осевой подачи рабочего органа. В результате обработки полученных данных определен рациональный диапазон значений показателя КСЧ1 (рис.2). Функциональная зависимость плотности грунта в стенках кротовины от количественного соотношения статического и динамического нагружения имеет наибольшие значения, соответствующие диапазону показателя Кст = 0,64+0,87. Это свидетельствует, что реализация быстропротекающий части пластических деформаций при статическом нагружении грунта происходит при определенном значении Хс?. На основании анализа данных экспериментов установлено, что статическое нагружение тиксотропно разупрочнеиной зоны позволяет получить более плотную структуру стенок кротовины. Увеличение скорости подачи рабочего органа в забой кротовины приводит к возрастанию доли статической нагрузки, что приводит к падению средней плотности.

Таким образом динамическая нагрузка является средством введения грунта в состояние частичного тиксотропного разупрочнения, а основная роль в процессе статико-динамического формирования кротовины отводится определенной величине статического нагружения грунта, характеризующегося малыми скоростями изменения напряженного состо-

яния и достаточно большим временем действия нагрузки. Следовательно, реализуется большая часть пластических деформаций, приводящая к повышении плотности грунта в стенках кротовины, что и было зафиксировано в процессе лабораторных исследований.

№

'см'

¿г 'г,/ 1.0 <9

О

#

Рис.2. Зависимость плотности стенок кротовины от характера статико-дина-мического нагружения

о хР5ТЬНЯ ГЛАВ™ приведены результаты теоретических исследований рабочего процесса кротодренахной малины, которые проводились на замкнутой математической модели. В процессе математического моделирования рабочего процесса кротодренахной машины за основу были приняты расчетные схемы (рис.3), результаты лабораторных экспериментов по определению диаметра инструмента и значений показателя Кст, а также результаты исследований Вознесенского Е.А. по влиянию различных факторов на тксотропное разупрочнение глинистых грунтов. Составление модели грунта базировалось на известной реологической модели упругой среды с учетом зависимости коэффициента тиксотроп-

ного разупрочнения от частоты импульсного нагруяения. Скорость базовой машины, позволяющая реализовать статико-динамический способ формирования кротовины, определялась по зависимости, полученной при качественной оценке взаимодействия инструмента с грунтом и анализе данных лабораторных экспериментов:

ров.

Замкнутая математическая модель представляет собой систему дифференциальных уравнений:

«I

«I

^ * * Ртр.$ • Щп ХГРин +Гае ; т3 ^ ■ *Ъ • ^'^п ХуРпр- Гсл • г ;

(2)

% Т = Ч'' ;

КЛ

Л)

Рис.3. Расчетные схемы объектов моделирования: а) - ударного устройства; б) - кротодренажной машины: I - базовая машина; 2 - нож рабочего органа; 3 - ударное устройство; 4 - инструмент

л*

1тр * 4 1тр, при < ; 1тр = Л ¿г/9, при. кет = ; о,87 С ; 1тр-л1тр, при кет> 0,37;

»

где Уц - приведенный момент инерции вращающихся масс двигателя; 1^3 - угловая скорость вала двигателя базовой машины; й[ - посто-гнные коэффициенты; А/с - суммарный момент сил сопротивления,приложенных к двигателю; М^^- приращение момента при максимальной пода-1в топлива; Кц - постоянная, характеризующая угол наклона регулярной характеристики; - перемещение муфты регулятора; РГц - го-шзонтальная составляющая силы сопротивления резанию ножом рабочего >ргана; Р^ - сопротивление качению базовой машины; - сопроти-)ление грунта внедрению инструмента; К лог - логический коэффициент, считывающий периодичность Рчн ; - радиус качения; %гр - механи-геский к.п.д. трансмиссии; Мн - момент, потребляемый гидроприводом; Ь - ширина ножа; П - глубина резания; С

- число ударов ударни-:а Дор НИИ; К^ - коэффициент сопротивления грунта смятию; ¿инс -яощадь сечения инструмента; Кр - коэффициент тиксотропного раз-ирочнения грунта; - площадь боковой поверхности инструмента; •уд - удельная сила трения грунта о сталь; - давление во взво-дщей полости ударного устройства; ^ - рабочий объем гидронасоса;

- механический к.п.д. гидронасоса; т/ , т^ - массы бойка и олотника управления ударного устройства; Р[ - силы, действующие а подвижные элементы ударного устройства; 2 - логический коэф-ициент, учитывающий наличие силы РСл ; 0{ ~ расходы рабочей жид-ости, перетекающие через полости и каналы ударного устройства; ЭеА , Рс Гр - давления рабочей жидкости в сливном и соединительном

трубопроводах; £ - модуль упругости рабочей жидкости; , V действительная и теоретическая скорости движения базовой маши> (Г - коэффициент буксования; ¿СТр- приращение передаточного ношения трансмиссии.

Кроме приведенных уравнений в математическое описание сист« "базовая машина - рабочий орган - грунт" входят модели механик ких упоров и логические коэффициенты.

При описании рабочего режима кротодренажной малины были сд< ны следующие допущения: не учитывается изменение радиуса каче< при деформации шины; поверхность качения ровная; грунт - одно| ная упругая среда; рабочий орган - абсолотно жесткая система; удар - абсолютно неупругий; термодинамический режим работы уд! но го устройства установившийся; поток рабочей жидкости при пр< кании по каналам и полостям неразрывен; сила вязкого трения жз кости отсутствует.

В результате решения математической модели были получены да раммы рабочих циклов ударного устройства и действительной ско] сти базовой машины, определяемой прочностными характеристикам] грунта, глубиной заложения дренажа и передаточным числом тран1 ссии. Анализ теоретических диаграмм рабочего цикла ударного у< ройства в диапазоне частот вращения вала двигателя базовой ми ны 1500...2000 об/мин показал стабильность его выходных парам! ров и соответствие его частоты частотному диапазону, в которо! происходит тикеотропное разупрочнение грунта.

На рис.4 представлены характерные зависимости,на которых В1 что изменением теоретической скорости базовой мааины(передато' числом трансмиссии) возможна реализация рационального статико-, мического режима ( Кет =0,64+0,87) на всем диапазоне грунтов,о1 глинков до глин. Следовательно, можно говорить о рациональном жиые формирования кротовин статико-динамическиы способом.

а)

(о 0.1

к

0,7 О,В 0,5

0,1

J

у;-: -/у К "Шт 1 г .г. *,, ■ ■ п-Л -' . ^ - Угу к" ш Ч < •

О?' /

- 'Г (•а- / у /

■ У

т иг чз т а а« в,? щ о,9 л,-

б)

Рйс.4. Зависимость скорости базовой машины а) и статико-динамического режима б) от грунтовых условий: Ш - зона рациональных значений Кст

Таким образом, разработанная математическая модель позволила установить взаимосвязи в системе "базовая машина - рабочий орган - грунт".

Б ЧЕТВЕРТОЙ ГЛАВЕ приведены результаты экспериментальных исследований кротодренажной машины, основная задача которых заключалась в установлении адекватности математической модели реальным процессам и проверке эффективности уплотнения грунта в стенках кротовины.

Экспериментальные исследования проводились на поливных землях Карагандинского научно-исследовательского института сельского хозяйства, на экспериментальном образце на базе трактора К-701.

При экспериментальных исследованиях рабочих режимов кротодренаж-ной машины фиксировалась ее действительная скорость, частота ударов ударного устройства, специальным способом - величина единичного динамического внедрения инструмента. Плотность грунта в стенках кротовины определялась методом режущих колец по ГОСТ 5180-84. Эффективность уплотнения определялавь по формуле:

где - плотность грунта до уплотнения; ~ плотность грунта в стенке кротовины.

При обработке экспериментальных данных была получена зависимость (рис.5), аналогичная представленной на рис.4, анализом которой установлено, что наиболее плотная структура стенок кротовин была получена при значениях показателя статического воздействия Кст = = [0,72+0,81] , что соответствует диапазону, полученному в лабораторных условиях. При этом характер функций /^/(^аналогичен теоретической зависимости. Это подтверждает правомерность принятых при моделировании допущений и правильность составления математической модели рабочего процесса. Адекватность математической модели машины подтверждается удовлетворительной сходимостью основ-

б)

Рис.5. Экспериментальная зависимость скорости базовой машины а) и статико-динамического режима б) от грунтовых условий; грунт - суглинок

ных выходных параметров при одинаковых входных. Расхождение по де£ ствительной скорости базовой машины составил® II .456, по величинам динамического внедрения 16,4?, по частоте ударов ударного устройства 12,8%, по энергии удара 17,855. Коэффициент уплотнения при статико-динамическом формировании составил 1,25 против 1,11 при динамическом и 1,06 - при статическом.

Таким образом установлено, что при формировании кротовин стати-ко-динамическим способом скоростной дипазон базовой машины должен составлять 0,8+1,1 м/с, при частоте ударного устройства 15+20 Гц, энергии удара 300+350 Дж, что позволяет успешно решить задачу повы шения водоустойчивости кротовин, формируемых в грунтах средней и высокой связности на глубинах до I метра.

В ПЯТОЙ ГЛАВЕ на основании выполненного комплекса теоретических и экспериментальных исследований кротодренажной машины статико- динамического действия разработаны основные положения методики проею тирования машины и инженерного расчета ее выходных параметров. За исходные данные принимаются твгово-скоростные характеристики базовой машины, с которой предполагается агрегатирование рабочего орга на, и прочностные характеристики грунтов, на которых предполагается использование машины. Была разработана номограмма, позволяющая определить рабочий режим, при котором обеспечивается необходимое соотношение выходных параметров ударного устройства и скорости базовой машины. Исходными данными для построения номограммы являются глубина заложения дренажа и тип грунта.

По зависимости вида Ргн = /(Ь,с) и ^„'{(Ргн) определяется дейст вительная скорость базовой машины на различных глубинах и грунтах. Затем по графику, отражающему зависимость Кст от , определяется значение показателя статического воздействия и по функции *сг С ) оценивается возможность реализации статико-динамическс го процесса формирования кротовины в данных грунтовых условиях. В

случае невозможности обеспечения необходимого соотношения скорости базовой машины и выходных параметров ударного устройства необходимо изменение либо глубины заложения кротовины, либо передаточного числа трансмиссии базовой машины, йшеописанный образец номограммы представлен на рисунке б.

Рис.б. Номограмма для определения рабочих режимов базовой машины: А^ -• энергия удара ударного устройства

При определении экономической эффективности машины в качестве базовой техники выбрана серийно выпускаемая кротодренажная машина с наиболее близкими к разрабатываемой машине параметрами инструмента и технологии проведения работ.

За новую технику принята кротодренажная машина статико-динами-ческого действия на базе К-701, параметры и рабочие режимы которой рассчитаны по разработанной методике.

Экономический эффект достигается за счет увеличения производительности при более высоком качестве получаемых кротовин к составляет 14198 руб/год.

ОСНОВНЫЕ ШВОДЫ ПО РАБОТЕ

В диссертационной работе дано новое решение актуальной научной задачи, состоящее в разработке основных положений по созданию и применению кротодренажной машины с активным рабочим органом и установлению закономерностей во взаимосвязи между выходными параметрами с обоснованием из рациональных значений, что имеет существенное значение для строительно-дорожного машиностроения, так как использование полученных результатов дает возможность повысить технический уровень строительства и эксплуатации систем кротового дренажа и подпочвенного орошения.

1. Проведенный анализ устройств для бестраншейной прокладки кротовин послужил основанием для синтезирования принципиально новой схемы рабочего органа кротодренажной машины с приводом от гидросистемы базовой машины.

2. Определены геометрические параметры инструмента, позволя*>-щие обеспечить рациональное статическое нагружение грунта в процессе формирования кротовины, что отражается в повышении плотности их стенок. Диаметр равен 0,115 м, угол заострения конической час« 60°.

3. Теоретически обосновано и в процессе лабораторных исследований доказано влияние на уплотнение грунта различного соотношения прикладываемых нагрузок, причем полученная функциональная зависимость имеет экстремум.

4. Для оценки статико-динамического процесса формирования кротовин введен количественный критерий - показатель статического воздействия К- , при разработке которого были учтены физико-меха-

нические изменения, происходящие в грунте, и выходные параметры базовой машины ударного устройства. Рациональные значения Кст находятся в диапазоне Кст= 0,64+0,87.

5. На основании введенного показателя К определена математи-

ст

ческая зависимость, по которой можно рассчитать скорость базовой машины с целью реализации статико-динамического процесса формирования кротовин.

6. Методом математического моделирования рабочего процесса кротодренажной машины рассчитаны выходные параметры ударного устройства и их соотношение с действительной скоростью базовой машины, что позволяет дать оценку реализуемому процессу.

7. Экспериментально установлено соответствие моделируемого объекта и процесса реальным условиям и принятым допущениям рри теоретических исследованиях. Об этом свидетельствует удовлетворительная (в пределах 17,8$) сходимость теоретических и экспериментальных значений основных параметров.

8. Определена методика расчета основных параметров базовой машины и рабочего органа, позволяющая обеспечить их рациональное соотношение. Разработана номограмма для определения скорости базовой машины, при которой реализуется статико-динамический режим формирования кротовин.

9. Рассчитан экономический эффект от применения машины, равный 14198 руб, что достигается увеличением производительности при одновременном улучшении качества.

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

I. Ищенко А.П., Джапаридзе СЛ.* Качественная оценка взаимодействия рабочего органа кротователя с грунтом // Караганда: Сборник научных трудовОптимизация режимов и параметров горных и

строктельно-дорожннх машин. - 1989. - С.58-90

2. Джапаридзе С.Л.Х Экспериментальные исследования статико-динамического формирования кротовины // Караганда: Сборник научных трудов: Новые средства механизации горных и строительных работ. - 1990. - С.85-88

3. A.c. № 1832790 (СССР) Рабочий орган кротодренажной машины /И.А.Янцен, В.А.Тыль, А.П.Ищенко, Ю.И.Гладышев, С.Л.Джапаридзе*, И.К.Пидкович.

4. Лазуткин С.Л. Моделирование оборудования и статико-динами-ческого режима при формировании кротовых дрен // Караганда: Сборник научных трудов: Качество и эффективность функционирования транспорта промышленных предприятий. - 1993. - С.48-53.

5. Янцен H.A., Ищенко А.П., Лазуткин С.Л. Анализ результатов теоретических исследований кротодренажной машины статико-динами-ческого действия // Караганда: Сборник научных трудов: Качество

и эффективность функционирования транспорта промышленных предприятий. - 1993. - С.24-20.

х - Автор произвел перемену фамилии с Джапаридзе на Лазуткин 20.07.93 г.

Т V й Т Н I

Диссертация жер асты рвр! з жолдари цабыргаларынык тыгыэдыгын арттыруга арналган. Автор усынып отырган статмкалик зсвр рту коэффициент! аркылы сгатика-диндиикалык чджспен I гэржс жолдарычыч ту 21пу барысын жэне кэржс люлдарын жосайтын машинаиын у гыпды жуиио тзртж-

базалык. машина пен ж^мыгг органинын керсегкт штер 1Н1 н взара к.лр-ь:м~к.атынасын анык.тауга болады.

К(?ц»5нд1К лабораторичлык жане теорияпык 'зерттеулер натижрсгндк ж^мыстын мл|;саты срындалды. Зррттвулер натижвлер) , кйгпз жолдарык жасаГггь'н маиинанин. внерк^С] п тлпан сынак втк1 зу кезжнде дэлелден--дг .

жу.зл ндр жумывтык к.¥ндылыгы мынада: ж^иыс органынык жор;,чпау не годикасы аныкгалды жане кар» з жолдарын жасауда кабырганын тигы?-дыгын к.эмтамасыз Ететш статика-динамикалык. эджспен тузжлвтжн маши-ьанын. иьс ¡.стеу тэртгб! есептел!нд1.

Зерттеулорджк корытындысы одан эр.г жетглджру жгзне ¡с кузжнде килданылуга Казаметанный, меплекеттжк академичсына жэне Караганды г мл мг««-зррттеу сов:-.оз-институтына бержлдж .

ti U r, M A R 1

This disBEir tali on ih dedicated to the research of the question in the encrcase of the density of the ground in the walls of the burrow. The author of this dissertation offers the index of static influence, which characterizes the process of static~dynamic forming of the burrow and installs the mutual connection between the parameters of the base machine and the working organ. The use of the mathematical formulas, which the author refered to may be used to formulate rational conditions of the static-dynamic forming of the burrow.

The goal of this dissertation was to achive the laboratory and theoretical research. With the help of the mathematical model different working conditions of the machine were researched. Theoretical deductions have confirmations in the research of the experimental unit, of the machine for static-dynamic forming of the burrow. !

A'Practical value of this dissertation consists in the making of the projecting method for working organ and method of the calculation of the the working conditions of the burrowdraining machine.

The results uf the research were given to the Central Kazakhstan Department of National Sciense Academy of Republic of Kazakhstan and Karaganda Sciense and Research Farming Institute.