автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Усовершенствование технологического процесса прочистки трубчастых переездов гидромеханическим рабочим органом

ЛУ1ШКИИ ШУСТР1АЛЫШ НЮТИТУГ

РГ6 од

2 2 ; : на правах рукапксу

Т.юрук Евген Гванокя

ВДОСКОН4ЛЕННН ТЕШОЛОПЧНОГО ПРОНЕСУ ПРОЧИЩАКНЯ ТРУБ ВЕЛИКОГО Д1АЫЕ7РУ ГШШЕХШЧЖМ РОБОЧИМ ОРГАНОМ

С5.20.01 - !,'охан1зац1л сХ-Таськогосиодэрськога Елробництвз

АВТОРЕФЕРАТ . десертацН- нз здобугтя наукового ступеня кандидата технЕчнгк наук

Луцьх - 1397

Диссртац1ею с ру копне

Рооота виконанэ в УкраХнськМ державнМ академН водного господарства ил.Ивне).

Науковж корхвшж - член коресноэдецт АБУ, кандидат техШчнкх. наук, професор -Сухарев Едуард Олександрович

ОфпЦйИ опокег.ти: - доктор техяхчжх наук, прсСесор . Булгаков Володамар МихаЯлолвич

- кандидат техгачилх наук Всдак Володакир Хванович

Иров1дна орган1зац!я - Наукозо- досл1дння 1нстнтут "Укрводпроект" (м. Ки!в)

аахист В1дбудз7ься " о " лиши 1 уэ? реку о 1у_ годин: на зас1даш:1 сяец1ал1зоваио1 вчено: рад:: к 25.01.02 по замету досергац!й па адоОуття паукового ступоня кандидата тсхнхчцпх наук при Луцысому лндустргальноку Шститут! за гдресою: 2^3013 к. Луцьк, ,вул. Льв1вська, 75, зуднтор1я 351.

Просимо взята участь в рооот: ради, або пздюлатп гаи в1дт'ук на автореферат у 2- г прпмтрпкках 2аз1р^н:т печаткою.

3 днсортац1ею козгш ознакомитесь . в СМлХотец! ли ;р.; Льв1вська, 75).

Автореферат роз!слаш " _3_" чорвня т року

ВчекиП секретар ' споц1ал1зовано1 вчеко! ради кандидат Т0хи1ч1шх наук

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальн!сть робота. Труби великого д!аметру в народному господарств! в основному використовуються при Оудхышцтв!' рогулю---ючих г1дротехн1ЧШЯ споруд на мелЮратквнкх системах, трубчастих мост!в на автомоб!лыюх то зал!зшчних дорогах.

■Програмою Держзодгоспу УкраТпи (Т- 401) на 1994 - 2000 р. передОачена розробка ткпових конструкции та тохнрлогШ буд!внщт-ва г!дротехн!ч1П1х споруд для регулювашш стоку р!чок та г!драв-л!чного режиму канал 1в.

Труочаст! перехзди в одн!ею з основних г!дротехн!чп:гх споруд на келхорзтпвних системах.

Ваг;лкво:о умовсю п1ден'доння технгло- оконокг-шо! сфоктаиюс?! робот;: трубчастих пора 1сд1в е дотрнмання основного принципа - по-, передхсення погкодяень шляхом проведения систематичних рокоитпо -проф!лзктлч1Их г.ароприсмств, при яких операцы но очищению тру б вхд замулеккя яеллыться осксепнмя.

Анал13 вхтчизкяно! та зарубЬяга! практики прочиетштя труб -частих пера1зд!в показав, цо до теперхшньсго часу некое внсоко-прсдуктнвних технолог!!! та зясоб!в 'прочкцання.

Мета роботи. Вдосконалешя технолог 1чного процесу прочицзп-ня трубчастих перехздйз иляхсм оптим!зац!1 конструктивно- техно-логхчшк. параметр!в Пдромеханхчного робочого органу.

Об' екти доел!лкень: Технолог1чний процес прочнзання трубчастих пере!здгв г!дромехан1чним. способом 1 робочий орган для Пего здИгснення.

!.',этоди досл1джень. Теоретичн! досл!дхення виконан! з вико-ристанням дкфереки1алького, интегрального та Еар1ац1Кного числеп-ня.

Експериментальн! досл!дження, як! проведен! за допомогою ек-сперименталыю! лабораторно! установки, та досл!дних зразк!в ро-Сочих орган!з, здгйснен! з застосуванням тензометричних вкм!рю-вань та методхв математично! статистики.

Наукова новизна. Ка основ: досл!даень технолог1чеого процесу ггдромехан!чного прочиаання трубчастих пере!зд!з в!д муловпх нанос!в встановлен! Яого основн! законом!рност1, розроблен! матэ-матичн! модел! процесу прочгадання, отриман! експеркментальп! та теоретичн! залешост!, створена методика . визначешя парамвтр!в г!дромехан1чного робочого органу, як! забезпечують його ефективне зд!йснення. ■ :.

Новизна техн!чних рйлень, використаних в робот!, 'п1д?верда:о-

на патентом РосМсько! ФедерацИ X 2028839.

Практична ц1кн1сть робота. РозроОлено 1 досл1дл:ено ной® г1дромехан1чшШ робочия орган для прочкцання труочастих пере1з-д!в, використання якого дозволяе Щдвишяти продуктивШсть прац! в 2,15 раза в пор1внянн1 з 1снуючим йорзгавим роботам органом.

Ocнoвнí положения, що влносяться на захкст:

1. Законом1рност1 технолоПчного процесу прочгацання трубчас-тих пере!зд1в г!дромел1оративних систем.

2. Вплив конструкцИ г!дроиехан1чного робочого органу на процес пулыюутворення в зон! всмоктування при прочицанн! труочастих пере!зд!з.

2. Математичн! модел!, вкспер'.монталш1 7а теоретачн! за-лскиост!, методжа для вазначення оснозних паракетр!в Пдромеха-нйних робочнх оргагИв.

Роал1зац1я розультат!в досл1да:ень. СтворешД; за результата?.-? долдонь експериментальнпй зргзок мааини для прочгацання труб-частта пере!зд1в з т±дромзхан1чтам робочкд органом пройаов вироб-шч! вкпробувашш на в!дкрк?их осуиувальнкх системах Р1внонсько! областх УкраИв:. Випробування п1дтзердкли працездатн1сть 1 ефек-тиан1сть г1дромехан1чного робочого органу.

Ешюм1чнлй ефект тлк впровадкевдя склав.

, Апробацтя робота. Результата робота дошв1дались на науко-вог техШчнкх, науково- практкчшх конференциях та се:л1нарах: Наукою- теигёчна конфоренЩя "УИВГ- 70 рок!в" (м. Р1вке, 1392); Швнзродна науково- техн!чна кокферзнц1я з пнтань розвитку ыеха-зйзацН, електркф1кац11 та автоматкзацИ с1льськогосподарського вкробняцтва в умовах ринковах в1екосин. (м. Глеваха, 1994); М1кна-родна юуково- техшчна конфсренц!я о пятань розвитку мэхан!за-ц11, слектриф1кац!1, автоматизацИ та техн!чного серзЮу АПК в уковах ринкових в1даоспн (м. Глэваха, 1Э95);_ Юв1лейна наукозо-техн!чна конферэнЩя професорсько- викладацького складу та студентов У ИВ", (м. Р1вне,_ 1995); Друга науково- тахн!чна конферен-ц!я професорсько - викладацького складу, асп!рзнт1в та студенев УДАВГ (м. Р1вне, 1996); науково- техшчна конферонцгя професорсько- викладацького складу, асп1рант!з та студент!в УДАВГ (м.Р1вне, 1997); на розширеному зас!данн! кафодри буд1вельних 1 мел1оратав-1их машин (м. Р1вю, 1997).

Публ1кац11 результат!в. По тем! дисертацП опублйсовано 11 друкэваких праць, в ток!у числ! патент РосМсько! ФедэрацП 1 розд!л в навчальному посМнику "Основи тоорИ машин для обслуго-вувзгая мел1оратизних систем" (Ки1в, 1994 р.).

Структура та об'ем дисертацШю! робота. Робота складаеться

з '

1з вступу, п'яти розд:Шв, ях! включають 7 табдиць 1 60 рисунк1в, еисесек1в, списку л!тератури 1з 157 наяменувань, як! викладен! на 192 сторгаках 1 додатк!в. . '

ЗМ1СТ РОБОТИ

Вступ. Обгрунтовано акгуальн!сть тек; дисортац1йно! роботи, сформульована ¡лета роботи та осковн! положения, що виносяться на захист.

В Петру;,' роздал! викслакип аналдз 1 узагалькэнпя сучасшго стану в сбдастх еконлуатацП (прсчищэиня) трубчастнх псрэ1зд!в. Проведен! дослхдкення дозволили встановитн слхдушо: 1з загалыю! к1лькост! обстенгних трубчастнх перо!зд1в ЭЪ% за:.:улон1, при цьему на доли яриродньего заиулення прихсдться 93% в!д загалию! таль-кост!, а частка сгучного та 1елих забруднень складас до 7%\ при цьо:.:у нксота пару нанос1з досягае 0,20...0,5 к, з р1Епдм води 0,15...0,3 к; встановлекг основн! прлчтгл ззмулення трубчасткх П5рз1зд1з. 1нтенс2Енхсть замуленпя пере!зд1в, влапованпх на глл-няно- пЮчанга грунтах в 1,3...1,5 раза ви^з, Шг: из терфпг.пйх серздаьо! потугност!. Пскгзнж неоднороднее!! накос1в склав (&60-<2,0) = (4,15 - 35,7),- цз вказуе на те, со веш представлен! в оснсвнилу сугдпнпсти!,ти, суп1счанпкк 1 п!счгж2.я грунтгтлп. Наноси харгктерпзу-дться таким паракетрзж: ?слог!сть 50 - 60%; цШь-н:сть укладаикл 1,2....1,3 г/си3: об'ежа маса твердо! фазп 1370.-.1632 кг/!,:'3; ксзф1ц1ект абразивност! 1,3...1,5; пористость 43...652; коефщ+ект пористости 0,9...1,05; цзплэння 0,001... 0,47 кгс/си2.

'Ака.Изом дкнак!ки патэнтувакяя 1 ou.lic.oa тендэшЦй розвитяу текпки то питании розробки 1 вилученкя нанос1з встановлено, ао найбЬяьш рацханадьЕим е ГАДромэханхчпнЗ робочкй орган з фрезерпи-ми резпуаувачамя, лопатевон мйзалиою 1 струкинзою наездкою - зро-пувачем.

Попуком не внявлэно промыслового освоения рабочих орган!в для ярочгацання трубчасткх перз!зд1в.

Аналхзом каукоЕо- техшчио! лттератури встзновлэно, цо дос-л1дгзш1ям технологхчнкх процес!в з розробкою грунт1в присв'яченх роботи К.А.Артем'ева, В.Л.Баладйтысого, В.1.Баловнева, В.М.Булгакова, Ю.О.Ветрова, В.I.Виноградова, В.П.Гсрячкхпа, В.А.7.ел1гов-ського, А.М.ЗелзШна, В.А.Зотова, Г.ПЛльгна, А.А.Кисленко, В.В.Ковальова, Б.Ф.Кулика, А.С.Кугкарьова, С.П.0городи1коЕЗ, Д.I.Федорова, Г.А.ХайлЮа, Л.М.Холодова, М.И.Шумясва та 1еших. Оундзменталькнм досл1даэнвям затопхених струган присвячен! робо-

ти вчених-Н.Н.Абрамовича, Е.Л.Замарана, В.М.Ыакавеевз, А.Н.ЬПло-вича, М.I. ЛоЯцяпського, Н.Н.Крзменецького, Х.Н.Коновалова, Д.В.Роэдпкйа, М.Х.Гурсвпча та 1шкх. Нтет встанозлеко Щдяа ряд важливих законом!рностей. Прате не вс± згэдан! процэса вивчен! досконало. Ретельного Еивчення потребуе технолог1чний процес про-чищання трубчастих переходов г1дромехан1чт1М робочкм органом.

3 врахуванням викладеного у в1днсз1дност1 з темою дисерта-ц1йко! роботи визкачен! наступи! задач! дослШэнь.

1. Встановити осиовн! законом1рнос?! технолог!чного нрсцесу прспщаши трубчастих пзро1зд1в г!дрсг,:ехг:-11чнп1; робота.! органом.

2. Обгрунтувати параметр;: технолог1чного нрсцесу прочпгання трубчастах перехздгв г!дромехан1ч1п:м рабочим органом.

3. розробптп математпчя! модэл! та методику для впзпачоппя пзрамотр1в Пдрсмахан!чнпх рабочих оргак1з для прочпязння трубчастих перз!зд!в.

4. Визначптп енергетпчнт показнккл процесу прочиазння г!дро-мзхан1чним робочкм органом.

В другому розд!л! проведения теореткчшй анал!з пронесу про-чицзикл трубчастих псре!зд1в г1дромзхан!ч:Е!м робочим органом

Моделкачи процес руйнувгшхя какое зубчастнки леигламх, ей-ходнли з того, цо форма вир!зу м1к зубами лемеша повинна бути таков, щоб из лезг вир!зу вдцбувався чистиЯ зр!з роеллшпж вклю-чень. Цього можаа досягти, якщо в1дбуваеться ковзне р!зання з! сталим коеф!ц!ентсм:

■ . • . ' уг ..

' £•= tgX - т— , (1 )

уп

де г - кут ковзання; 1 7 - дотична 1 нормальна складов!. коло-' ■ ео! швидкост! лемеша. .

Форма • р1залыгах кромки м1кзуйоЕого вир!зу спксуеться р!в-нянням логарнфл!чно1 сп!рал!.

о - о

" Ро,е , (2)

де р 1 е полярн! координата дов!лъко! точки на м!жзубовому вир!зу лемзша; Р0- почзтковий рад!ус вир1зу лемеша.

Як1сть процеоу пулыгаутворення 1стотно залехать в!д характеру в1дносного руху зр!зуваних частшюк нанос!в по леы1шу (рис.1). На частнику X д!оть сила: вага яф; нормальна реакц!я К 1 сила 1нврц11- переносна Р 1 кор!ол!сова- 0.

Набллжен! диференЩалън! р!внянкя руху частники нансо!в по лемЬпу наберуть вигляд:

г- • , 2

' х = ы х+2шусазб +g; 2

■у=ау-2шг; . . (3)

2*= О,

де аь кутова ивидк!сть обертання.вала фрсзи, CQ- кут нахилу „ плоении лемеша до площини ХОТ.

У

Рис.1. Схема до складання р!внянь руху частишси нанос 1в го лемпяу ■

Розв'язавсш систему нелшхЯних диференшКк:х р1знянь (3) на ЕОМ при б0= 30е; » = 2к; 10к с'1, дгетали граф!чн! залегнсстг

х = (í), у = /2(П (рис.2).

Анал1з rpa$iKiB показав, цо частника нанос!в залишзе лек!ш в напрям! oci оу через 0,11 с (ш = 2% с-'); 0,042 с (ш = 10в: с~г). При цьому значения х вхдпов!дно дор1внюшъ 0,09; 0,055 гг; Ve = 0,93; 1,15 м/с; ;rv = 0,78; 1,70 к/с.

Отже, зх зб!льшенням кутово! швидкост! в!д до 10 х с-' частника залишае лемш у 2,6 раза свидае; II змгдашя по oci Ох скорочувться з 0,09 к до 0,055 и, а абсолютна пвцдкЮть надход-кення на лопать фрези зСьльшуеться з 1,25 до 3,22 м/с.

Таким чином, на д!лянки лопат! фрсзи рзд!уса г ^ О.ОЭя (ы = 2% с-') та г $ 0,055 и (а) =. /Опт с-';, розробливан! наноси з лекэиа не надтодять. Ц! в!льн1 в!д грунту ' дЪлянки ' ыожуть бути використан! для створення в!коп, через як! проходипвдть турбу-лентн! струмен! техн!чно! води для -прискорения ироцесу . пулыто-утворешя.

X«

с, н

с,а

0,07

[05

с,аз

/

А

А

/

У

О 0,02 С,И 0,06 0,03 0,1 г с

а)

.¿о С,ы 0.1

Рис.2. Траектор!я руху частшок нзнос!в по лем!иу:

а) ^ (г;; 01 у= /2(Г); 1) г% с2) со= Юг с~'.

ЫсидкЮть р1заши не однакова для вс!х ючок лом!ша. У цект-р! обортання II вектор зб!гаеться з в!сса обертання. Тому в цШ точц! робочкй орган вдавлюеться в паб!й 1 наноси зшнаються.Для розробки- грунту за непрямом ос! обертання сл!д встановити перка, як! розсувають або подрМнтагь грунт 1 подавть-його на лемеп!.

Потужьпсть, нообх!дна для подолашя спорХв р!зання лемэшами фрези.визначалась за формулой: з Ь

Я, = ц>'тсЪз-к'Х1}{г^г2*...+г1г), (4)

де ф - коеф!ц!ент вшшву. кута р!запня; г{ - в!дстань в!д середи-пк зуба до ос! обортання; тсЬ- коеф!ц!ент, який характеризуе пи-томий опгр грунту руйнув'апни; е- довгжа р!зально! частили зуба.

Енергом1стк1сть р!зання зубчасткки лемешами значно идзька. це пояснюсться тим, но в бокових частинах прор!зу питома сила р!-заиня кэша, н!ж у лобов|й частит.

Потужн!сть, необидна для подолання опору вдавлввання опорно! поверхн! лемеша у наноси п!д д!ею зусилля подачI мае вигляд

И,

под

'Л'

Д9 Рпод - питома сила спору подач!, Мн/м; у

(5)

. Пр - ешвдк1сть проход-

кення робочого органу в труб!, н/хв; П- товщкиа стружки.

Створено математичну модель Едавлыванпя кон!чного перка в

наноси. Заггшьна сила, необидна для перем!щегаш коя!чного перка

в середовиц! нанос!в, визначиться : тг%

и.3

0 = Я сгд< = гг.-к-г3-зШ^ + ф)/(3-а1пак.сссф), о о

де г - рад!ус основ:: конуса: <2£2{-елементарнз'горизонтальна сила необх!дна для подолання сил нормального тиску 1 тсртя; к- коеф!-ц!ент пропорцйиост!; ср- кут тертя; кут при верши! конуса. ПотукнЮть, Еитрачена на подолання перкоы опору папос1с

"пер = 4-7пр ' (7>

до /п - швидкЮть проходаення, и/хв.

Моделюичи процестгулытоутворенпя виходкли з того, що пая-краду транспортуичу здатн!сть лопат! мають в тому раз!, коли хх поЕэрхня виконана у вигляд! правого (аоо косого) гел1ко!да.

Оп!р зсуву ? •нанос!в, як! м!стяться на лопат!, в осьопому напрям!:

= к-ПСВ? - га1/соа'осл, (8)

да Я^, ,"ь - рад!ус в!дпов1дно фрези та приводного вала; Л- тончи

на зр!зувано! стружки; р - густина наносив, кг/г*3; ц- кут впут-

рйгаього тертя нанос!в; с*л- кут Шдняття гвинтово! лглП л^пг-т!.

Середня потугн1сть, яка витрачаеться на перемиення зр!за1П1х

нанос!в вздовж ос! фрези,

= г -Р •(7 + соа л-гг 6- 7 ), (9)

ЛОП л х 4 хсер л ° у сер

де 7 17. -в!дпов!дно середня осьовэ та середня колова

хсер ус&р Г 1

ишидк1сть перемйцення маси наяос!в; й-кут .тертя стал! об наноси;

2 -число лемеш!в. л

Дкнам!ка переходу глинистих нанос!в, як! рухаються по транс-портувальн1Я лопат! без ф!льтрац!йних* отвор!в, до р!дко! фаси пулыш е пряыопропорц!йна до зменшення говерхн! глинистих вклю-чень в розмиваних наносах, тобто

<2Р_

= - К-? . <10>

dt

г

де i?r - площа поверхн! глинистих включень у незруйнованому ста-н1;.Я - коеф1ц18НТ пшидкост! диспергування.

Maca дисперговашх глинистих нанос!в

-k t

¡i - U (1- с -У ) (11)

Г.ЛИС Г.В IIiv

Ступ!нь добування €г глинистих вюючень до пулыш:

-к t

С = М /М = 1- е г (12)

Г Г.ДИС Г.Ы1Х

3 р!вняння видно, що процес диспергування. нанос!в описуеться експоненщальною кривою.

Створено математичну модель прсцесу пульпоутвореипя па пср-форован!Я транспортувальн!Я лопат!. 3 основу розрахунк!в покла-дено експериментальну величину - питому ф!льтрац!ю, котра визначае, яка маса наяос!в ф!льтруеться у вигляд! пульпи через 1 м2 робочо! поверхн! перфоровано! лопат! за 1с.

К!льк!сть вхдф!льтрованих напос!в cíl из неск!кченно кал!й довжин! лопат! di визначаеться по залеаяост!:

йП = - сЕЗ, (13)

до tíQ - зм!на подач! нанос!в по доваон! лопат!.

Maca iianoctB, яка витрачена на утзорешя пульпи та в!дф!льт-рована через перфоровану лопасть:

де ъ <1 - безрозм!рний коеф!ц1ент; г початкова подача нано-ciB на лопать, кг/с. Л,- довжина лопат!: R^ 1 гъ- в!дпов!дно рад!ус фрези i вала; розм!рна стзлз.

зг!дао s лопатевою теор!ею гребного гвпнта транспортувальн! лопат! фрези при II примусозому обертанн! в р!дкому середовгсз! (пульп!) створхжть, по- персе, додаткову pyattny силу Рруи. подруге, закручетй потхк з крутшал моментом , який в1дпсв!дае диспергувашш каносхв:

Ppym^t'Pn 4 ПФ ; (,5)

**р = VPn- 4 • (16)

до К(-коеф1Цхент упору; Я2-коеф1ц1ент момента; í^-síaiioip фрези;

р-гу стана пулым.

ПотуккЮть, яка вдтрачаетъся тргшспортувальнлля лопатямя на

стЕорошш употу i закручувашя потоку, ' • * .р .

v'.OII

да = Упр

■ -При моделювашп процесу перемЬяуванпя пульпи враховувалось те, ¡до игл. вхдбуваеться при невеликих пвкдкостях, обмежэких до-снтъ вузьким диапазоном п^ = 100...300 хв~'. 3! зроотанням частота оберташга через збЬшпення в!дцектрсвих сил касообм!н упо-в!лыгосться.

Для знаходкенкя пусково! штугнэст! иЬаалка ввакади, що И лопат! плоек!, прямокуто! форта 1 нахален! до траекторИ руху

П!Д СТаЛЕЫ КуТОМ сÍjj.

При робот! м!шалки за одшзида часу элементарна плоаадка dF

переы!щус по колу об' см пулы;.!

= <18>

Тод! еломентарна маеа поремйпувано! пульпи за одиниаю часу йл, = úV„-Pn. (19)

До Укол- колова пвидк!сть; рг~ густина пульпи.

Еле мент арка ызса пулызп,- яка шремйцуеться в осьовому нопря-

Mi за однкгадо часу:

Ci^.-dP- Оп. , ~С :

ПотуянЮТь, спозявана па приведения в рух ;.фс i Sr.-,

вязначаеться: " '.

п з з з л

" " ,%,bji,P::'slTMx'(1 * V'V 1215

да ^ -число лопатея м1пзлхп.

о

При моделаванн! прсцесу розмиття Цхлнкз панос!в Пдрсмснг-торнов насадкою- зроаувачем отрпмако розрзхуккозу залекИсть яка поз'язуе потуляЮть струменя, д!амзтр насадки I розжзяльну пвяд-к!сть:

° 8|i р до 7 - свядк1сть розмязального струменя з wtcai яого контакту з

бетонкою поверхкей труби, м/с; _рь - густила водя, кгЛ.г; р. -

ксеф1ц1ект вптратя; dQ - д!аметр насадка, а.

Одним з стгглмалъних вар!гнт1в знигення яотуягост! ¡1 е змгн-

¡гення Vp 1 зб1льпеняя йо при задан!3 вятрат! Qjar.

Задатков величиною ''ртз1Г1за грунтови:.® умовгки. ксгяа знаЯти

Г0Д1

I заг 1

d = Н Q, / I.V „ . ',23 i

crvux b р rain.

Jf = —.Ci 2 -V 3 i)

enin ¿ о пах р rain

0ц1нвючд як!сть пулыш за р1зясм!рн1стз pos'rr^t.Ty в ::г.Т скдадовях ксшакенпв базувались на статпчнях кратер1дх- £зктпч-пкй закон рсзпод1лу тор1Енэзала з тсоретэтшм. За контрольная компонент брали грунт (наноси).

Ус1 насл1дкя псяви нейтрального кошонентэ в окремлх пробах мзють одну Я ту саму Ямов1ря1сть p(v) = i утвсряггь повну

трупу. Членя íx сукя зб1гавться п членами розтсладу бí нема <

Тому розпод!л амов1рпостеЯ мокла ввззатп б1по?яаг* розтюд!-лом. Цз дае змогу теоретично виспачгти Ямов1рност1 кожлязо! част-■си компонента а у пробах, вякорясгавзя тв!рну фупкШз Pn(q) = (Q a Р'С?/1 = «Г-ч0 *

...f C^-p^-Q'1-1'-^ pn-(f\ (25 i

5 i -- i, 2.....ni p - частка контрольного компонента .7 у

¡агалытому сб'ем! пульта 7 .

етъ

СушаЦя PnfqJ мае ту вдастив1сть. 50 коефШея? при g в !! газклад! дор1вкве ffiíOBtpHOcíí к раз1в попасти грунту до проба.

Числов! характеристики пього рсзпод!лу (мзтематичне cnozí-шяня та дясперс1я) в1дпов!дао дорШКЕТь

а = п.р; ог = тг-р-(1 - р). (26)

Цроцзс гмшувакдя двох 1нгред!ент!в грунту 1 вода описуеться залз£н!стю:

7 = А №)~В(8) (27)

де Уси -.в!дносна неоднорШЮть сумйз!; и! - безм!рниа комплекс (ш - кутоза пшидкхсть вала робочого органу, t- поточниЯ час); А 1 В - емп!ричн! коеф!ц!енти.

Для обчислення параметр !в 4 1В р!вкяння застосовуеться мз-тод середц!х I метод наймеклих квадрат!в.

Значения як! отриман! за формулой (27) задов!льно сп!в-падають з експерпментальними. Середне квадратична В1дхилення складае 0,55. Анал!з зм!еп 7си св!дчить, цо при 1,5 обертах вала фрезерного робочого оргалу вхдносна неоднор!дн!сть пульни у камер! стабШзуеться 1 складае 2,1 .... 2,3.

Тягова потуЕн!сть, яка витрачаеться на пересуЕаннл робочого органу мапшч при И робот!, визначасться так:

= 2Я _ + 2N + 4 N , + N . + - (23)

т по£ п»р г1д п1 п2 тер руш

де ^р- НпГ- л'п2: "тер: ^руш- потугн!сть, яка витра-

чаеться в!днов!дно на вдавливания опорно! поверхн! лемеша в наноси; змивання нанос!в перком; подолання г!дравл!чного опору пуль-пк; опору перекочувашш верхнього та шаяього опорних кол 1с; опору тертя п!дв!дних та в1дв!дних трубопровод^ об прочидувану трубу; на подолання робочого органу додатково! рушШао! сили.

Потукн!сть привода тягово! леб!дки:

Критер!ем оптимальност! процесу прочииення трубчастих пере. !зд!в е питома енергом!стк!сть:

ра \

де #заг- сумарн! затрата потушост! на прочицання труби; Дро-продуктизн!сть-при говнЮтв зачуденВ! труб!;

(31)

В третьому розд!л! описан! об'екти дослтдкень; установки 1 Нее! засоби експериментальних досл!джень; вим!рввальна апаратура. . Наведена методика статкстичш! обробки експериментальних даних.

Установка для дослхдаенЕя параметр!в ! резким!в робота г!дро-шхгш!чного робочого органу для прочишання трубчастих пере!зд!в (рис. 3) вклвчае: прох!дницькиЯ щит 10 на якому на двох валах 8 змонтован! дв! двозах1дн! торцев! фрези 23 (з конхчними парками, зубчастими лемеиами. 1 трансшртузочиш лопэтяки) 1 пропэлерн! м!-иаякк 27. Прох!дницький щит ,перем!щаеться на опорних катках 7 в

середин! прочищуваноГ труби 29, яка знаходиться на да! експери-ментального канала 30.

' Прив1д прох!дннцьдаго юта зд!йсш>еться в!д регульованого електродвигуиз 2 через карданний вал 3 i двобарабанну деб!дку 4 з редуктором, при допомоз! тягового троса 5 1з вмонтоезними в нього тензоланками 6 1 двох штанг 12 з направлявчими блоками 20. В!н розм!щений нэ спец!алы11й звари!й металев!й конструкцП 1.

Двозах!дн! тораев! фрэзи 1 пропелерн! м!аалки приводиться в д!в регульоЕзним, Пдромотором 22 через цил!ндричнпй редуктор 26.

Грунтоззб!ряий пристр!й зюнтований в ннж!й заднШ частин! прох!дницьксго цята i вклхяае водоструклший еззктор 24 , зодяпий насос 16 з приводом в!д елэктродвэтуна 17, парн!рний всмоктувзль-ний трубопроз!д 19 з ф!льтром i вакууметром 18, HanípiEtft трубо-пров!д 23, пульпопров!д 21 1 зачисн! ноз! 25, як! тарстко закр!п-лен! на прох!дницькому щит!.

Для подач! техн!чноГ води в зону очищения в верхя!й частин! прох!дницького щита встановлено г1дромон1торну насадку- зрошу-вач 9. Технхчна вода на зрсиувач лодаеться в!д водяного насоса 16 по нап!рному трубопроводу 11.

Подача техн1чно! води до зроиувача 1 водоструминного ежекто-ра регулюеться кранами 14, а тиск в нап!рних трубопроводах зам!-ряеться манометрами 13 ! 15.

Для BK.MipsBsmiH 1 реестрац!й тягового опору перем!щення ви-користовувався тензометричний вузол у вигляд! плоско! пластини, на бокових поверхнях яко1 наклеен! тензодатчикп 2ПКП- 10- 200.

Для визначення потугяост! на валу фрезерного робочого органу при р1занп1, транспортувзшп I переШпуванн! нанос!в використову-валдсь тензоперетворювач! типу ТДД, ях! мснтувзлись в нап!рн!й ! зливн1й маг!страл! г!дроприводу робочого органу.

Для досл!дканпя р!зання нанос!в зубчастгол демзгсем викорясто-вувалась лабораторна установка маятникового типу. На маятнику за-кр!пляли вш!рюзальпий прилад у вигляд! Г- под1бш1 тензсметрич-но! ба'лки 1 зм!ш1Ий ноховий робочий орган з кутами загострэння 20; 25; 30; 35°. В якост! тензодатчик!в вккористовувались дрсто-во- патльов! тензорезистори на пл!вков!й основ! ЩП- 10- 200. Для цосл!д!в брали зразки грун'т!в з трубчастих пере!зд!в грунюют <анал!в розм!ром 250х 350х 150 ни. Щ зразки представляли с осой злзяавиися п!счзн!, суп!счаи! t суглинист! нанося волог!стю 225 1 густиною 1,6- 1,9 r/cír3.

Реестрац!я досл!дауваних параметр!в здШснввалась за дсясмо-"ою комплексу апаратурз К - 115, е;о складаеться з блока юзлегая I - 133, п!дсилввача АНЧ - 7Ы, осшиюгрзфа К - 115, двох чагЕзи-

робочого органу для прочюцання трубчастих перо!зд1в: 1 - металева конст-рукц!я; 2,17 - електродвигун; 3- карданний вал; 4- двобаробашш лоб!дка з редуктором; 5 - тяговий трос; 6 - тензоланка; 7- опорн! катки; 8- прив1д-ннй вал; 9- насадка- эрошувач; 10- прох1дницький щлт; 11- пап1рний трубопровод; 12 - птонга; 13,15 - манометр; 14 - регулюич! крани; 16 - водяний насос; Ю- вакууметр; 19- всмоктуючий трубопров!д; 20- направляющий блок; 21- пульпопров!д; 22- г!дромотор; 23- нап1рний трубопровод; 24- водостру-мекзвий екектор; 25 - зачисн! нок1; 26- цил1ндричний редуктор; 27- пропе-лерна мЬяалка; 28- фроза; 29- прочищувана труба; 30- наноси

nia пунт!в t додаткових onoplB p - 155.

Для дасл1д28яня парамэтр!з 1 po;-?.îl;3 роботи парка фрезерного робочого органу використовувалась лабораторна установка ваз!льно-го типу. Сила загдибленяя впзиачалась 'за допомогоп " силовим!рк>-вально! пруяяни з Еирстк1ств с= 2,72 R/xx ! !лднкатора. При цьсму кут при верхи! конуса задавал:! р!внпм <*= 10; 15; 20; 25; 30 швидк!сть вдавливания понималась Vbd= 1зг/хз, частота сбертаннл вала фрези Юс~1

Параметр;! miJKni poc;.ciBy г!дромсн!торною насадков- срспува-чсм, зам!ряди за допомогои глл0пном!ра i м!рно! л!к!2кл.

Емгаа ксксистепцП пульп;: на тргнспортувчпх лспатях i ciilroca р!з1гс;.:!рнос?! xï консистенцП в зон* зсмсктузання назначалась 2нзл!т;:ч:ю, п!сля в!дбсру проб батометром mhttsboî д!1.

Несбх!дне число досл!д1в внзкачолссь за изнемогал крптерХя Стюдепта. Е!дтвсрен!сть розультат!з експерименив перев!рялгсь за допомогсю критер!я Кохрена. АдекватнЮть експериментзльних данпх теоретичним псредумсвам перез!рялась за допсьюгои критерия Oinepa.

В. четвертому роздал! виклзден! результат:: еясперлментальних досл!дз:ень.

В результат! ехсперпмзнтзлкпяс дослХдгег.ь встано&лепо, до мШмальна енергом!стк!сть р!заннл наяос!в ногами фрезерних роСо-чих срган!в досягаеться при кут! загострення nosa fl _ 25°. (Оптимальна пзпдх!сть р!зання з!д 0,5 до 2 м/с (рпс.4).

Результата експэргаептальних досл!дгэпь траектор!" руху час-тинок грунту по робочй! псверхл! фрези зхззухть на з!дсутн!сть суттево! залэкност! останньо! в!д грунтового • серодовила 1 сп!впа-дакть п теорэтичники залэгнсстямх з мзгах 75.

Оптимальна умова загллблення перка фрезерного робочого органа досягаеться при кут! кснусност! при вершин! пэрка 2ои 40°. при язидкост! вдавлквалня до 1,5 ¡t/zn, кутоз!П свлдкост! б!льзэ 5 с'1

Консистец!я утворгвано? пульпи зрсстзе по довгин! тргнспор-тувчих лопатэй (рис.5) 1 на 1х к!нд! досягае 21 - 35 я в залэз-ност! -в!д типу нанос!з. Максимальна консистенц!я пульпи в мехах 11 - 14 % досягаеться при кутовМ свидкост! обэртзння вала фро-зерного робочого органу и = 10 - 12 с'1 (рлс.6). При подальше«? зб1льиен! кутсво! евлдкос?! процес даспергування припняяеться, так як велик! частники грунта в!дкидгвться до ctîhok труби ! за-лишаються на них. Потунн1сть затрачена на пульпоутворення из траспортуЕгшх лопатят складае 0,35 - 0,65 кВт в залехност! в!д типу нанос!в.

В зон! робота мйгалки консистенЩя пульпи досягае, олтиыаль-них значень 1 сладае для суглгка - 0,35; cyntaca - О.ЗЭ; ntexa -

Рис.4. Залеги1сть питсмо! сплп р!зання в!д швзцдсост! р!~ зання: 1- суглинок; 2-су-п!сок; 3- п!сок

<

/ /I 3

х-

н \

о га £,см

р/лс.5. Ззлзентсть зм!нк хонснс-тепцЦ пульни в!д дзп-гини транспортуючо! лопат!: 1 - п!сок; 2- су-п!сок; 3- суглинок

Еис.6. Залегл1сть змЫк консис- Рис.7. Залз2а!сть изршги ! гди-

ТОНЦИ пульпн в!д куто- ' Сини ц!дини розмпву в!д

во! еешзсосг! вала фрэ- пвпдкос?! вит!кання

- верного робочого органа: струменя водк: 1- крива

1 шсо::; 2- супесок; залекност! ширини ц!лкшг

3- суглинок ■ .. розишу; 2- крива заяеж-

..... • 'V ноет! гласили щ!лини

; розккву

0,42. Потужн!сть затрачена на привод мйпалхи становить 162,6 Вт при кутов!Д швидкост! ы = 10с"'.

Оптимальна швидк!сть вит!каня вода 1з зрошувача складае 16 - 17 ¡¡/с-при цьому довжина щ1лиш розливу становить 0,23 - 0,25 и 1 сирина 0,057 - 0,62 и (рис.7).

Спектр частота коливань прох!дницького кита не облицьованого зовн! по периметру гумовям уа!льнювачем складае 0...2.5 с"', а щита облицьованого гумовим ущ!льнюзачем О... 1,5 с"'. В!дпов!дно в первому випадку вит!кзння пульпи за прох!дницькяЯ сит складае 0,15 2Р/с, в другому 0,087 и3/с. Зв1дси сл!дуе, ¡цо 1з зб1лывенням частота процесу зростають втрата пульпа м!з прох!дницьким цитом 1 прочнцуванов трубою.

Тягове зусилля робочого органу для прочгщання трубчастих пере 1зд1в зб!лыиуеться 1з зб!льЕеянням евидкост! перемйцення Кого в проч:щуван1й труб!. I при швидкост! 7пр- 1 у/хз становить Рц~ 9,3 кН.

В п'ятому рсздШ приведено результата польових випробувань маиини для прочлцання трубчастих пере!зд!в, як! проводились на келЮративних каналах Р!вненського УМС. Дана 1х техн!ко-еконсм!чна оц!пка. Р!чниЯ економ!чниЯ ефект з!д впровадгення г!д-рсмзхан!чного робочого органу схлав 7444 гря.

ЗЛГАЛБН1 ВИСНОВКИ

1. В результат! проведепсго апзл!зу технолог1чнкх птхзцос!в прочтацання трубчастих пере!зд!в 1 в!дпов!дних конструкц!Я рабочих орган!з встаноЕлено, ¡до наггб!льи перспективном е процес прочпазн-ня трубчастих пере!зд!з рабочим органом з Срезернпми розпушувача-ми, лопатевоэ мйалкоя ! струмипкои насадкотэ- зрстувзчем.

2. Теоретичними досл!дхеннями встаяовдено наступне:

-.для забезпзчешя чистого зр!зу нанос!в форма р!залыю! кромки м!жзубового вир!зу лемйза фрези повинна описуватись р!з-нянням логарифм!чноI сп!рал!;

- при зб!льпенн1 кутово! швидкост! вала фрези в!д 2х до 10х с'1 частника грунту залиаае лем!ш у 2,6 раза инидле ! нз д!-лянки лопат! фрези г ^ 0,09 а (и = 2% с~') та г < 0,055 « (и = 10х с"') розроблюван! наноси з лемева не надходять. ц! д!лянкл можуть бути Еикористан! для створення в!коп, як! дозволять" схгги-м!зувати процес пульпоутворення;

- на перфорованих допатях 68% глиниста! нанос!в переходить в пульпу, а на лопатях без поперечних прор!з!в 1 псздовгн!х а!лш т!льки 39Х;

- нитрата техп1чно! води для, розмиття нанос!в при пвидкост! вит!кашя сгруменя !з насадка Vp = 15 к/с 1 диаметра насадка dQ =■ 0,05 х становить Q = 0,23 jT/xe;

- енергсм.1стк1сть процесу прчицання становить ЕпиТ

0,072 кВт•год/г3;

3. Розроблен! математичн! модел! сл!дуючих тэхнолоПчнкх процес!в: руйнуваяня нанос!в зубчастими легл1шами; руху частинок' каносхв по лемйду; динам!чкого диспергування глинистих нанос!в на транспортуючих лопатях з попэречкими прор!зями i поздавишк ci-линами i без них; к1кенатики ! енергом!сткост! перзм1сувгнпя пу-льш лопатевою мгаалкоз; г!дрэрозмкву ц!лика нанос!в г!дромонх-торнов насадкою- зронувачем; р1вном1рност1 консисгенц!! пулыпг в зон! Есмоктування; загального тягового балансу потухност! i за-гально! eHeproi.iicTKOcTi процесу прочкцання.

4. За результатами експериментальних досл!дань встановлено:

- оптпмальния кут заточки нона фрези становить р = 25 -,30°;

- оптимальней д1апазон колово! пвидкост1 р1зання фрезою ро-бочого органу Ур=-1,5 - 2 и/с, при цьсму взаемод!я задньо! кромки нока фрези з грунтом виклачаеться при пвидкост! перемщення робочого органу V d _ 1 h/zb;

- в зон! роботи м!шалкп при ы _ 10 с~1 кснсистенцгя пульт досягае 35 - 42% в залекност1 в!д типу грунту;

- при пвидкост! витйсання струменя води i3 зроиувача VQ = 16

- 17 и/с утворюеться щглина розмкзу з параметрами: довкина'- 0,23

- 0,25 ы; ширина - 0,057 - 0.0S2 и;

- як!сть зачиздання труби Екзначаеться каявн1ств на , прохгд-ницькоау ¡пят! гумово! прокладки, вграти пульпп _за прох!дкицькиЯ сит без гумово! прокладки становлягь 0,015 и/с, а при наявност! тако! - 0,0087 и/с\

- тяговэ зусилля на пэремЩення робочого органу при пгвидкос-Т1 Vnod = 1 и/тв становить ?Е = 9,3 кН.

5. . Експзримэнтальн! досл!дження процесу г!дроиехан!чного прочидання трубчастих перв£здхв показали, со значения технолог!ч-них параметрiB процесу, одержан! анал1ткчним шляхом, В1др!зняють-ся в!д експериментальних даних на. 8 - 102. Це п!дтвердауе правкльнЮТь теорэтичних висновк!в, прийнятих допуцень t достат-HlcTj для практичних цЬлея запропонованкх метод!в розрахунку.

6. Створений гйфомехан1чний робочий орган для прочшдання трубчастих пере 1зд!в показав високу економ!чну ефэктивн!сгь. В результат! заотосування його на в1дкритих осущувальнкх. системах Ргвненсько! облает! екокоайчний ефект склав 7444 грн.

OCÎiOBHI ПУБЛ1КШ1 ПО ТВД ДИСЕРТАЦП

1. Тхорук e.I. Иазинд для прочнсакня трубчзсткх пере1зд!з нз мелЮративяих системах // Сухарев Е.О. Основа теорП мааяа для обсяуговування î ремонту мэл!оративнях систем: Навч. пос1бник. -К.: 1СД0, -1994. - с.267 - 290.

2. Тхорук e.I. Модедзованкя процесу руйнувакня нанос!з зуб-чгстами лемйиамя робочого органу машкни для прочиаання трубчастих пврэ!зд!з // Зб!рник науксвих. статей 1АУ. С!льсъкогссподарсыс! машини. - Луцыс. - 1996. - с.183 - 187.

3. Тхорук e.I. iMOBîpHirara модель оцйшзання р!зном!рност! ксксистенц!î пульпи в зон! перем!сування рабочего органу кашини для прочисаяня трубчастих перв1зд!з // Зб1рник наукових статей 1АУ. С!льсъксгосподарсък! малинл. - Луцьк. - 1996. - с.183 - 187.

4. Тхорук e.I. .МодслЕззакня процесу пулыгаутзорення на транс-портуючих лопатях робочого. органу глашши для прочигакпя трубчастих пере!зд!в // Зб!ркик наукових. статей УДАВГ.- Pîsne.- 1997.

- с.125 - 129.

5. Патент Л^ 202S839 к>. Устройство для очистки внутренней поверхности трубопроводов / Е.И. Тхорук и др.

6. Сухарев Е.О., Тхорук 6.1. Обгрунтування форта м!хзубозого вир!зу лем!аа фрезя в манили для прочкаакня трубчастих пзре'зд!з.

- В кн.: Тез. наук.- техн. конф. УПЕГ - 70 рок!в. - ?!вне. 1992.

- с.40.

7. Сухарез Е.О., Тхорук e.I. РоСоч*.:й орган мазинл для тгрочп-щузання трубчастих пере!зд!в мел1оратавних. канзл!в. - В кн.: Тез. м!жа. наук.- техн. кокф. - Глеваха, 1994. - с.199 - 200.

8. Тхорук e.I. ЕнэргоемкЮть фрезерування нанос!з при прочисти! трубчастих горе!зд!в. - В кн.: Тез. mîsh. паук. - тетсл. конф. - Главаха, 1995. - с.184 - 185.

9. Тхорук e.I., Сухарев Е.О. Оц!кха якост! г!дросум!п! з рабочему орган! для прочистка трубчзстах пэрэ'здгз на мол!срзт.гепп2 системах. - В кн.: Тзз. ы!»п. наук.- техн. кон$. - Рлзваха, 15S5.

- С.187.

10. e.I. Тхорук, S.O. Сухарев,. S.Î. Xispenxo йодзлявата? процесу вдавлэвашм кон!чного перка в- наноси при прочитана! трубчастих гвре!зд!в. - в кн.: Тез. ев!л. наук.- техн. конф. - ?1зж>, 1995. - с.50.

11. Тхорук e.I., Гсл!к A.B. SïeproeMEîcTb процесу itep^Mtey-ванпя пульпа пропэлерноп ыЬгзлкою капннз для прочгаання трубчастих перэ!зд!в. - В кн.: Тез. ев!л. наук.- техн. ковф. - Р1вне, 1938. - с. 49.

АНОТАЩЯ

Тхорук Е.И. Усовершенствование технологического процесса прочистки труочастых переездов гидромеханическим рабочим органом.

Диссертация, на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.20.01 - Механизация сельскохозяйственного производства. Луцкий индустриальный институт. Луис, 1997.

Защищается 11 работ, в т.ч. патент РФ, раздел в учебном пособии, которые содержат теоретические, експеркментальные исследования технологического процесса прочистки трубчастих переездов ыелиораткЕнкх систем и обоснование параметров гидромеханического рабочего органа, методика инженерного расчета и проектирования. Установлено, что данный технологический процесс очистки является наиболее приемлемым и экономически выгодным, а гидротехнический рабочий орган в наибольшей степени соответствует современны;.*, требованиям прочистки трубчастих переездов. Осуществлено внедрение рабочего органа, приводятся дашше об его мелиоративной и экономической эффективности.

ANNOTATION

Thorulc ЕЛ. Investigation oi the big diameter pipes clean cut process by means oi hydromechanlcal working heal.

Ttiesls for' a candidate's of" technical science academic degree by speciality 05.20.01- Mechanisation оX agriculture. Lutslc industrial Institute. Lutsk, 1997.

There are defended 11 v?orko which include patent oi Russians Federation and a part in the educational guide. The elaborations contain theoretical and experimental investigations or land reclamation systems' pipes crossings clean out process, substantiation or hydromechanics! svorklng head parameters, techique ol engineer calculations and design. It Is proved that ollered clean cut process is the most acceptable and remunerative. The working head Is introduced into practice.

Ключов! слова: трубчасткй переезд, ' технолог!чний процес, Пдро- мзхан!чний робочий орган, параметра.

-.01 дсксано:- дв. .Др/ку - • 'к

рзряет 60x84/1/16 Обсяг.'./^й / др-арк.,

£&иевг-йиня Y/OZ -Тираж. -ЯРО ~ прин!рк'.

' Р,аке>ЩВГ.С«бсз!заа;;П '