64451

Підвищення ефективності робочих процесів екскаваторів поздовжнього копання в складних ґрунтових умовах

Автореферат

Логистика и транспорт

Причиною цього є складність розробки в’язких липких суглинистих та глинистих ґрунтів в літній час а також ґрунтів що частково промерзли в зимовий неможливість очищення робочих органів екскаваторів від налиплого та намерзлого ґрунту повторне перенесення його в розроблені виїмки.

Украинкский

2014-07-06

305.5 KB

3 чел.

 21

Державний вищий навчальний заклад

“Придніпровська державна академія

будівництва ТА архітектури”

ДИРДА Микола Петрович

УДК 624.132.6

ПІДВИЩЕННЯ Ефективності робочих процесів

Екскаваторів поЗДовжнього копанНя

у складних ҐРУНТОВИХ Умовах

05.05.04 – машини для земляних, дорожніх і лісотехнічних робіт

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Дніпропетровськ – 2010


Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Національному транспортному університеті Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник   

кандидат технічних наук, доцент

Мусійко Володимир Данилович,

Національний транспортний університет, професор кафедри дорожніх машин.

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор

Кравець Святослав Володимирович,

Національний університет водного господарства та
природокористування, завідувач кафедри будівельних, дорожніх, м
еліоративних машин і обладнання;

кандидат технічних наук

Супонєв Володимир Миколайович,

ТОВ “Науково-виробниче підприємство “Газтехніка”,
директор
.

Захист відбудеться «22» квітня 2010 р. о 1500 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 08.085.03 Державного вищого навчального закладу “Придніпровська державна академія будівництва та архітектури” за адресою: 49600, м. Дніпропетровськ, вул. Чернишевського, 24–а, ауд. 202.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Державного вищого навчального закладу “Придніпровська державна академія будівництва та архітектури” за адресою: 49600, м. Дніпропетровськ, вул. Чернишевського, 24-а.

Автореферат розісланий «19» березня 2010 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради    ________________ Т.Ф. Яковишина


ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Аналіз виконання земляних робіт при будівництві і реконструкції нафто- і газопроводів, водопроводів, дренажних систем, ліній зв’язку існуючими землерийними машинами безперервної дії свідчить про те, що у багатьох випадках не досягається проектний рівень продуктивності машин. Причиною цього є складність розробки в’язких, липких суглинистих та глинистих ґрунтів в літній час, а також ґрунтів, що частково промерзли, в зимовий, неможливість очищення робочих органів екскаваторів від налиплого та намерзлого ґрунту, повторне перенесення його в розроблені виїмки. Спостерігаються простої техніки, що викликані налипанням і намерзанням вологих липких ґрунтів на робочі органи екскаваторів поздовжнього копання, тривалість яких досягає 20…30% робочого часу, а втрати продуктивності до 50%.

З цієї причини, використання екскаваторів, особливо поздовжнього копання, при виконанні земляних робіт за останні роки систематично знижується не зважаючи на те, що продуктивність багатоківшевих екскаваторів, в порівнянні з одноківшевими в 5…6 разів вища.

Відомі на даний час та застосовані на практиці методи боротьби з налипанням ґрунту і обмерзанням робочих органів екскаваторів поздовжнього копання трудомісткі, технічно складні та малонадійні. Їх реалізація дозволяє вирішити лише вузькі, локальні завдання. Невирішеним  залишається питання ефективного розвантаження робочих органів екскаваторів від налиплого чи намерзлого ґрунту.

Таким чином, можна стверджувати про гостроту проблеми підвищення ефективності робочих процесів екскаваторів поздовжнього копання в складних ґрунтових умовах. Тому, пошуки шляхів вирішення даної проблеми залишаються вельми актуальними при виконанні робіт по вдосконаленню екскаваторів.

Зв’язок роботи з науковими програмами, темами, планами. Дисертаційна робота відповідає напрямам і завданням державних науково-технічних програм: „Нафта і газ України до 2010 року” (Ухвала Кабінету Міністрів України №125 від 17.02.1995 р.), Міждержавній російсько-українській науково-технічній програмі „Високонадійний трубопровідний транспорт” від 1994 р., Європейській енергетичній хартії від 17.12.1994 р.; тематиці науково-дослідних робіт кафедри дорожніх машин Національного транспортного університету, а саме науково-дослідній роботі “Створення та дослідження робочого та ходового обладнання дорожніх та землерийних машин з метою підвищення їх продуктивності, надійності роботи, зниження металоємкості, терміну проектування, удосконалення методів технічної експлуатації”(номер держреєстрації 0110U000118).

Мета і завдання досліджень. Метою роботи є підвищення ефективності робочих процесів екскаваторів поздовжнього копання в складних ґрунтових умовах шляхом використання нових закономірностей взаємодії їх робочого обладнання з ґрунтом при розвантаженні, визначення раціональних параметрів і режимів роботи робочого обладнання екскаваторів.

Для досягнення поставленої мети необхідно було виконати такі завдання:

– обґрунтувати чинники, що визначають ефективність процесу розвантаження ґрунторозробного обладнання екскаваторів в літній та зимовий періоди;

– розробити математичну модель формування товщини шару мерзлого ґрунту на поверхнях робочого обладнання;

– розробити математичну модель процесу інерційного розвантаження в`язких, липких ґрунтів з транспортуючих поверхонь робочого обладнання екскаваторів;

– експериментально підтвердити теоретичні закономірності намерзання ґрунту на транспортуючі поверхні робочого обладнання екскаваторів і ефективність інерційного розвантаження робочих органів у в’язких, липких ґрунтах;

– розробити інженерні методики визначення основних параметрів допоміжного обладнання теплообігріву і режимів інерційного розвантаження робочих органів;

– розробити і впровадити устаткування у виробництво, оцінити техніко-економічну ефективність роботи вдосконаленої техніки.

Об’єкт дослідження – процес розвантаження ґрунтів з транспортуючих поверхонь робочого обладнання екскаваторів в складних ґрунтових умовах.

Предмет дослідження – підвищення ефективності робочих процесів екскаваторів поздовжнього копання в складних ґрунтових умовах.

Методи дослідження – теоретичні дослідження виконано з застосуванням основних положень теорії тепломасопереносу та методів теоретичної механіки, диференціального та інтегрального числення, математичних методів розв’язку складних рівнянь. Експериментальні дослідження проводились на засадах системного підходу із застосуванням методів статистичного опрацювання інформації, планового багатофакторного експерименту та програм ЕОМ .

Наукова новизна одержаних результатів. Розкрито механізм забезпечення розвантаження робочих органів екскаваторів безперервної дії, що працюють в складних ґрунтових і температурних умовах, за рахунок інерційного розвантаження в’язких, липких ґрунтів та додаткового теплообігріву робочого обладнання при розробці частково промерзлих ґрунтів в результаті того, що:

– вперше отримано і зформульовано функціональні закономірності зміни товщини шару мерзлого ґрунту на металевих транспортуючих поверхнях робочого обладнання екскаваторів в залежності від часу контакту, температури оточуючого середовища, ґрунту та його теплофізичних характеристик;

– отримано математичну модель забезпечення інерційного розвантаження робочого обладнання екскаваторів в умовах їх роботи у в’язких, липких ґрунтах за рахунок надання ґрунту додаткових імпульсів сил, що сприяють розвантаженню;

– встановлено режими інерційного розвантаження ланцюгового робочого обладнання екскаваторів поздовжнього копання, реалізація яких гарантує повну очистку транспортуючих елементів робочого органа при розробці в`язких, липких ґрунтів;

– встановлено, що теплообігрів системи «робоче обладнання – ґрунт» дозволяє запобігти намерзанню ґрунту на поверхнях робочого обладнання екскаваторів в умовах низьких температур оточуючого середовища, що гарантує його розвантаження.

Практичне значення одержаних результатів. Розроблено інженерну методику вибору основних конструктивних параметрів та створено конструкцію транспортуючих балок з гнучким дном, що розкривається, для робочого органа ланцюгового екскаватора поздовжнього копання. Методикою визначаються режими роботи балок, оснащення якими забезпечує їх повне очищення від в’язкого липкого ґрунту при розвантажені.

Методика розрахунку балок, режимів їх інерційного розвантаження та технічна пропозиція по створенню конструкції використані НДТЦ «Ротор» при створені робочої конструкторської документації машини відкриття трубопроводів МВТ-2М, яка випускається ДП «Завод ім. В.О. Малишева» серійно. Економічний ефект одержаний з результатів оснащення однієї машини МВТ-2М транспортуючими балками з гнучким дном, що розкривається в процесі експлуатації машини складає 320 тис. грн. на рік. Три машини МВТ-2М експлуатуються, на підприємствах ВАТ «Укртранснафта».

Розроблена інженерна методика розрахунку основних параметрів додаткового обладнання теплообігріву була прийнята СКБ «Газстроймашина» та використана  при виконані розрахунків та проектуванні цього обладнання для робочого органа екскаватора ЕТР-231. Технічна пропозиція по створенню додаткового обладнання теплообігріву захищена А.С. СРСР №1010218.

Отримані з дисертації результати та розроблені методики використовуються кафедрою дорожніх машин Національного транспортного університету в навчальному процесі для студентів машинобудівних спеціальностей.

Особистий внесок здобувача. Основні наукові результати дисертаційної роботи здобувачем отримані самостійно. У наукових роботах [1…9], виконаних в співавторстві, особистий внесок здобувача полягає в наступному:

– розробці розрахункової схеми та отриманні математичної моделі зміни товщини шару мерзлого ґрунту на поверхнях робочих органів екскаваторів, залежно від зміни чинників, що визначають процес намерзання [4,7];

– розробці математичної моделі інерційного розвантаження ґрунту з поверхонь транспортуючих балок ланцюгових робочих органів екскаваторів поздовжнього копання [9];

– створенні лабораторної установки для виконання досліджень намерзання ґрунтів на металеві поверхні робочих органів екскаваторів, виконанні досліджень процесу намерзання ґрунту на металеві поверхні, отриманні регресійних моделей формування шару мерзлого ґрунту [6, 8];

– створенні конструкції додаткового змінного обладнання теплообігріву робочих органів екскаваторів [1, 2].

Апробація результатів дисертації. Основні положення, наукові і практичні результати дисертаційних досліджень доповідалися, обговорювалися і отримали позитивну оцінку: 

- на міжнародних науково-технічних конференціях: «Наукові основи створення високоефективних землерийно-транспортних машин» (Харків, ХНАДУ, 2004 р.), «Технічні і економічні перспективи розвитку автотранспортного комплексу і дорожнього будівництва» (Харків, ХНАДУ, 2005 р.);

– на наукових конференціях НТУ (Київ, 2008, 2009 рр.);

– на наукових міжкафедральних семінарах: ХНАДУ м. Харків 2006 р., НУВХП м. Рівне 2006 р., НПТУ м. Полтава 2006 р., ПДАБА м. Дніпропетровськ 2007 р.

Публікації. Основні положення дисертації опубліковані в 9 наукових роботах, з них  3 роботи надруковано у фахових виданнях, які входять до переліку ВАК України, отримано одне авторське свідоцтво СРСР на винахід з теми дисертації.

Структура та обсяг дисертації. Дисертаційна робота складається зі вступу, п’яти розділів, висновків, списку використаних джерел та додатків: основний текст з 49 рисунками й 7 таблицями викладено на 137 сторінках, список літературних джерел із 134 найменувань розміщено на 14 сторінках, 3 додатків на 13 сторінках. Загальний обсяг роботи 164 сторінок.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність теми, викладені мета і завдання дослідження, наукова новизна і практичне значення роботи, особистий внесок здобувача, наведені дані щодо апробації результатів дисертації та публікації.

У першому розділі викладені проблеми використання землерийної техніки безперервної дії в складних ґрунтових умовах. Використання екскаваторів поздовжнього копання, особливо в трубопровідному будівництві, систематично знижується не дивлячись на те, що продуктивність багатоківшевих екскаваторів в кілька разів вища, ніж одноківшових. Однією з головних причин такої ситуації є те, що при роботі в суглинистих і глинистих ґрунтах, в багатьох випадках обводнених і заболочених, спостерігається істотне зниження продуктивності екскаваторів внаслідок залипання ґрунтом їх робочих органів. Це ускладнює розвантаження робочого обладнання екскаваторів, а в деяких випадках робить його неможливим. Явище посилюється при розробці ґрунтів в умовах низьких температур навколишнього середовища. Це призводить до обмерзання робочого обладнання екскаваторів і, як наслідок цього, до зниження їх продуктивності, навіть до заштибовки робочого обладнання та зупинок машин. Вказані явища в однаковій мірі характерні як для роторних, так і для ланцюгових екскаваторів.

Питаннями, що пов’язані з вивченням явищ налипання і намерзання ґрунтів на робоче обладнання машин для земляних робіт, ґрунторозробних, меліоративних і інших машин, а також природи липкості ґрунтів займалися багато наукових і навчальних установ: СоюздорНДІ, ВНДІбудшляхмаш, ВНДІземмаш, ВНДІБТ, ДерждорНДІ України, МДАДУ, МДУ, МІБІ, КНУБА, ХНАДУ, ДВНЗ, «ПДАБА», НУВХП, НТУ, ОКБ «Будшляхмаш». Відомі учені Б. В. Дерягін, Ю. О. Вєтров, В.  М. Владимиров, Л. А. Хмара, В. К. Руднєв1, М. А. Цитович, А. С. Зімон, Р. П. Задніпровський, Е. М. Сергєєв, В. Я. Калачов, С. В. Кравець, В. Д. Трофімов, А. С. Кондра, С. І. Карась, С. А. Гончаров, А. М. Холодов та інші внесли значний внесок у вирішення вказаної проблеми. В результаті виконаних ними досліджень створені основні положення теорії липкості ґрунтів, розкриті закономірності їх намерзання на різні поверхні. Розроблено цілу низку технічних рішень щодо зниження, або усунення налипання і намерзання ґрунтів на робочому обладнанні машин, робочим середовищем для яких є ґрунт. Проте, відомі технічні рішення, в основній масі своїй, так і не отримали практичної реалізації, перш за все через свою складність, громіздкість, низьку надійність та ефективність. Відомі технічні рішення щодо боротьби з налипанням і намерзанням ґрунту на робоче обладнання екскаваторів безперервної дії вирішують тільки окремі питання, не вирішуючи існуючу проблему в комплексі.

До теперішнього часу практично не ставилось питання про те, що усунення (зменшення) намерзання ґрунту на поверхнях робочих органів екскаваторів, які працюють в умовах низьких температур, не дозволить досягти максимальної їх продуктивності якщо не вирішено питання ефективного розвантаження робочих органів від налиплого ґрунту.

У такому формулюванні завдання підвищення ефективності робочих процесів екскаваторів поздовжнього копання ставиться вперше, є актуальним і вимагає глибокого дослідження шляхів своєї реалізації.

Другий розділ присвячений теоретичним дослідженням процесів розвантаження робочих органів екскаваторів при їх роботі в умовах позитивних і негативних температур навколишнього середовища. Налипання, як і намерзання, ґрунтів на металеві поверхні робочих органів екскаваторів поздовжнього копання має свої особливості, суть яких, насамперед, визначає інтенсивність протікання цих процесів, а також формує початкові вимоги для постановки і рішення питання забезпечення ефективного розвантаження робочих органів. Перш за все, це циклічність взаємодії робочих органів екскаваторів з ґрунтом в процесі копання, переміщення розробленого ґрунту в зону розвантаження, розвантаження і подальше переміщення звільнених від ґрунту робочих органів у відкритому просторі знову в забій, а також часові характеристики вказаних фаз робочого процесу.

Встановлено, що чинниками, які визначають налипання і намерзання ґрунту на металеві поверхні є: гранулометричний і мінералогічний склад ґрунту, його вологість, тиск та тривалість силової дії на ґрунт в зоні контакту, температура ґрунту, температура твердої поверхні і навколишнього середовища. Намерзання ґрунту на металеві поверхні і його силові характеристики визначаються практично тими ж чинниками, що і налипання, за винятком температурних. Вказане твердження вірне і тому, що теплові характеристики ґрунту, а саме його теплопровідність і теплоємність визначаються гранулометричним складом, вологістю і температурою ґрунту. Тому, для вивчення закономірностей намерзання ґрунту на металеві поверхні процес, що вивчається, приймається макрофізичним. Аналітичні дослідження ведуться на основі положень теорії теплових моделей.

Одним з основних завдань теоретичних досліджень є визначення закономірностей формування і зміни товщини мерзлого шару ґрунту на металевих поверхнях робочих органів екскаваторів в часі залежно від теплофізичних властивостей конструктивних елементів робочого органа, мерзлого і немерзлого ґрунтів, температури навколишнього середовища.

Товщина S мерзлого шару ґрунту на поверхні металевої пластини визначена на підставі вирішення рівнянь теплового балансу і теплопереносу. Математична модель процесу включає розрахункову схему, рівняння теплопровідності Фур’є для пластини та зон мерзлого і немерзлого ґрунту, граничну умову Стефана, яка враховує виділення теплоти міжфазового переходу на поверхні фронту кристалізації, граничні умови на поверхні контакту пластини з мерзлим ґрунтом і повітрям, а також початкові умови процесу намерзання.

Для вирішення поставленої задачі використана модель, суть якої полягає в тому, що у момент часу  відбувається контакт необмеженого масиву ґрунту (Хм), що має температуру ТН з металевою пластиною, температура якої Т0 в початковий момент дорівнює температурі навколишнього середовища ТВ і менша за температуру немерзлого ґрунту ТН. При цьому масив займає область , (рис. 1). Зміна агрегатного стану вільної води, яка знаходиться в порах ґрунту, відбувається при температурі кристалізації .

Прихована теплота фазових перетворень, яка виділяється, для ґрунту визначена за формулою . Тут  – теплота кристалізації води,  – вологість ґрунту,  – максимальна льодистість ґрунту. З урахуванням того, що зонам температурного контакту присвоєні умовні позначення і, відповідно, індекси 1, 2, 3, вираз  є рівнянням межі промерзання ґрунту, а крайова задача теплопровідності приймає вигляд:

Рис. 1. Схема розташування зон різного агрегатного стану ґрунту при намерзанні

його на пластину: 1 – пластина, 2 – зона мерзлого ґрунту, 3 – масив немерзлого ґрунту

;           (1)

;       (2)

,      (3)

при наступних початкових –

(4)

та граничних умовах:

; (5)

;                 (6)

;    (7)

;          (8)

             (9)              (10)

Тут  та  відповідно: температура, коефіцієнт теплопровідності, питома теплоємність і коефіцієнт температуропровідності  і - ї зони.

Оскільки дана задача належить до крайових задач з рухомою межею, точне аналітичне рішення її пов’язане із значними математичними труднощами. Застосування безрозмірних координат дозволило записати рівняння (1…10) в безрозмірному вигляді і використовувати їх для вирішення задачі добре розробленими асимптотичними методами теорії збурень, з урахуванням того, що задача містить два малі параметри е і в, які залежать від теплофізичних характеристик. По обох параметрах проведено два етапи першого ітераційного процесу. Це дозволило врахувати основні особливості температурного поля. Оскільки в результаті частина граничних умов виявилася незадоволеною, то для зняття неув’язок в цих умовах реалізований алгоритм другого ітераційного процесу.

Застосування методу малого параметра в даному випадку обумовлене можливістю рішення виродженої (незбуреної) задачі за допомогою перетворень Лапласа за змінною, яка характеризує безрозмірний час.

В результаті отримана асимптотична залежність,

      (11)

що описує закономірності зміни товщини мерзлого шару ґрунту на поверхні металевої пластини від часу, температури навколишнього повітря, теплофізичних характеристик ґрунту і пластини, на якій відбувається процес намерзання ґрунту.

Побудовані за результатами виконаних досліджень графічні залежності зміни товщини шару S намерзаючого ґрунту на металеву пластину, рис. 2, показують, що інтенсивне наростання товщини мерзлого шару ґрунту на пластині має місце на протязі 10…150 с від початку процесу намерзання.

Рис. 2. Зміна товщини S мерзлого шару ґрунту на поверхні металевої пластини при зміні часу контакту пластини з ґрунтом різної вологості в умовах різних температур

У подальшому цей процес сповільнюється і має практично лінійний характер. Це пояснюється відведенням тепла від ґрунту в початковий момент часу безпосередньо в пластину, теплопровідність якої на порядок більше ніж ґрунту. Із збільшенням товщини мерзлого шару ґрунту на пластині, його тепловий опір збільшується, а процес наростання товщини мерзлого шару сповільнюється. Уповільнення залежить, в першу чергу, від початкової температури ґрунту .

Аналіз наведених на рис. 2 залежностей вказує на визначальний чинник зростання товщини мерзлого шару ґрунту на металевій пластині - температура навколишнього середовища.

З отриманої математичної моделі (11) випливає, що вплив вологості ґрунту на зміну того ж параметра S істотний. Зміна температури навколишнього повітря за певний проміжок часу в 2 рази викликає зміну товщини мерзлого шару теж в 2 рази, а зміна вологості від 30 % до 40 % приводить до уповільнення зростання товщини мерзлого шару ґрунту тільки на 15 %. З цього слідує об’єктивність припущення про те, що ефективне керування процесом намерзання ґрунту на поверхнях робочих органів екскаваторів можливе шляхом створення необхідного мікроклімату в зоні роботи робочого органа екскаватора.

Проблема розвантаження робочого обладнання екскаваторів не знімається усуненням намерзання ґрунту на поверхнях робочих органів лише за допомогою теплообігріву. Розталий ґрунт на поверхнях робочих органів стає липким, в’язким, і це перешкоджає процесу його ефективного розвантаження. Наукова гіпотеза цієї роботи полягає в тому, що за умови надання ґрунту, який знаходиться на поверхні транспортуючого елемента конструкції робочого органа, додаткового імпульсу інерційних сил у момент його розвантаження, достатнього для подолання сил липкості ґрунту і його відриву від цієї поверхні, можливе забезпечення повного очищення робочого органа від ґрунту.

Оцінимо розвантажувальну здатність ланцюгового робочого органа, кожна транспортуюча балка якого оснащена гнучким дном, здатним «миттєво» випрямлятися у момент розвантаження, додаючи таким чином додатковий імпульс сил розвантажуваному ґрунту. Допускаємо, що система установки і випрямлення (розкриття) гнучкого дна транспортуючої балки, рис. 3, здатна забезпечити таке розкриття.

Розкриття гнучкої поверхні, яка транспортує ґрунт, забезпечується поворотом важеля ОВ довжиною r відносно точки С з кутовою швидкістю . Кут повороту  важеля при цьому не більш 90°, оскільки при подальшому повороті його на кут  > 90° поверхня АВ почне рухатися в напрямі, протилежному напряму розвантаження ґрунту. У цей момент під дією інерційних сил відбудеться відділення ґрунту, який транспортується, і поверхні, що несе його.

Рис. 3. Принципова схема установки і розкриття гнучкого дна транспортуючої балки
ланцюгового робочого органа екскаватора, де:
1 – тяговий ланцюг робочого органа, 2 – жорстка рамка транспортуючої балки, 3 – поворотний важіль, 4 – гнучке дно балки,
I – положення гнучкого дна балки в режимі транспортування ґрунту, II – положення гнучкого дна на завершальному етапі розвантаження

Приймаємо припущення про те, що дно транспортуючої балки є гнучкою ниткою, закріпленою в точках А і В (рис. 3). У такому разі, у відповідності до законів теоретичної механіки, зусилля натягнення гілок нитки ТА і ТВ рівні між собою (ТА = ТВ), як рівні між собою і кути нахилу векторів цих сил стосовно горизонту  і ,.

Кінематичні залежності руху елементарного об’єму ґрунту Gгр, зосередженого в точці С масиву у момент розкриття гнучкого дна транспортуючої балки, представлені наступним чином.

Робота системи забезпечується при максимальному куті повороту важеля 3:

,                                                  (12)

де   а – відстань між точками кріплення дна балки в початковому положенні.

Час повороту важеля ОВ на кут  складе:

.      (13)

Розрахункова довжина L транспортуючої поверхні, закріпленої в шарнірах А і В у випрямленому положенні дорівнює:

                                         (14)

де   – збільшення відстані між точками кріплення гнучкої транспортуючої поверхні при її розкритті (випрямлянні).

Переміщення точки В в положення В  по прямій при повороті важеля на кут  складає:               .

Розрахункова довжина гнучкого дна балки L в системі координат XOY:

.                                 (15)

При цьому, величина кута  дорівнює   .                  (16)

Вводимо узагальнюючу координату  від часу повороту t, .

В результаті диференціювання по змінній  отриманих залежностей для визначення координат точки С у функції узагальнюючої координати , отримані аналоги швидкостей  і  точки С в системі координат ХОY.

Шляхом диференціювання функцій  і з урахуванням того що, хА = 0; yА = 0, отримані аналоги прискорень точки С:

 

;                  (17)

.  (18)

Тут:                                 ;                                            (19)

;                                            (20)

.                                      (21)

Повне прискорення точки С визначається згідно з виразом:

.                                              (22)

Транспортуюча балка з гнучким дном встановлюється на приводному тяговому ланцюзі одностороннього перегину, (рис. 4).

Рис. 4. Схема установки рамки транспортуючої балки і гнучкого днища на

тяговому ланцюгу одностороннього вигину з накладеною схемою дії сил на

елементарний об’єм ґрунту у момент розвантаження

За такої схеми установки транспортуючої балки максимальне значення кутової швидкості  повороту важеля , відносно центра повороту О визначається згідно з рівнянням:        .            (23)

Для визначення кількісного значення прискорення точки С, необхідного і достатнього для забезпечення повного розвантаження ґрунту, складено схему дії сил на елементарний об’єм ґрунту Gгр, зосереджений в точці С, на момент повного розпрямлення гнучкого дна транспортуючої балки (рис. 4).

Умова розвантаження ґрунту з транспортуючої балки:   

,            (24)

де   – сума сил, сприяючих розвантаженню;  – сума сил опору розвантаженню ґрунту.

,

де   і  – складові сил інерції ґрунту по осях X і Y;  – кут нахилу векторів сил

інерції стосовно вісі Z,  .

Складові сил інерції ґрунту дорівнюють, відповідно:

і;

        ,

де:   – маса ґрунту, зосереджена на поверхні гнучкого дна балки,  – висота призми ґрунту на балці,  – ширина дна балки,  – щільність ґрунту.

Перешкоджають розвантаженню ґрунту складова сили тяжіння ґрунту  разом з силою його липкості  прикладеною перпендикулярно розпрямленому гнучкому дну:

;,

де:  – об’єм ґрунту на балці,  – об’ємна вага ґрунту,  – кут нахилу робочого органа до горизонту, – питома сила липкості ґрунту,  – площа контакту ґрунту з поверхнею дна балки.

Завдяки отриманій математичній моделі (13…24) встановлені раціональні параметри механізму розвантаження. Мінімальне значення прискорення точки С, при якому забезпечується інерційне розвантаження транспортуючої балки, відповідає кутовій швидкості приводу важеля розпрямлення ланцюгового дна рад/с при довжині важеля  м.

При зменшенні радіусу поворотної приводної ланки ланцюгового дна до  м, що відповідає конструктивним аналогам тягових ланцюгів робочого обладнання екскаваторів подібного класу, забезпечується кутова швидкість поворотного важеля 6,67 рад/с. При цьому, прискорення а точки С дна ланцюга складе 16,4 м/с2, що більш ніж достатньо (аmin = 3,5 м/с2) для гарантованого забезпечення повного розвантаження ґрунту з транспортуючих балок.

У третьому розділі описані методика і програма експериментальних досліджень, які базуються на комбінованому методі досліджень як в лабораторних, так і в польових умовах. Основною метою експериментальних досліджень було підтвердження закономірностей намерзання ґрунту на поверхні транспортуючих елементів робочих органів екскаваторів, а також перевірка ефективності запропонованих заходів щодо зниження (запобігання) налипання і намерзання ґрунту в комплексі з перевіркою адекватності математичної моделі інерційного розвантаження робочих органів екскаваторів при розробці в’язких, липких ґрунтів.

Для проведення лабораторних експериментальних досліджень намерзання ґрунту на поверхні робочих органів землерийних машин була створена спеціальна установка, рис. 5.

а)   )  

Рис. 5. Лабораторна установка для дослідження намерзання ґрунту:

а – конструктивна схема; б – загальний вид установки

Установка містить корпус 1 в якому розміщені теплоізольована холодильна камера 2 і холодильний агрегат 3. У холодильній камері розташований привідний вузол 4 підвіски 5 випробовуваних зразків 6 з можливістю регулювання часових характеристик циклічного зворотно-поступального їх переміщення. Під вузлом підвіски розміщений теплоізольований бак 7, в якому знаходиться ґрунт 8 із заданими за умовами експерименту властивостями. Зусилля притиснення випробовуваного зразка до ґрунту задається шляхом попереднього стиснення пружини 9 вузла підвіски зразка. Температура ґрунту, металевого зразка і повітря в холодильній камері контролюється за допомогою термодатчиків 10, задана температура в холодильній камері підтримується автоматично.

Для визначення закономірностей процесу намерзання ґрунту на металеві поверхні розроблена програма експериментальних досліджень і виконано плановий експеримент із зірковими точками.

При виконанні планових експериментальних досліджень значення кожного з чинників приймалося на двох рівнях. До змінних чинників віднесені: x1 – температура повітря ТК в камері, x2 – час tК контакту зразка з ґрунтом, x3 – час tВ контакту зразка з повітрям, x4 – кількість циклів nц взаємодії зразка з ґрунтом. Як параметр оптимізації прийнято товщину S шару ґрунту, що намерзає на металеву пластину. Перелік змінних чинників для проведення планового експерименту обґрунтований шляхом аналізу відомих результатів досліджень намерзання ґрунту. Для виконання експериментальних досліджень всі прилади установки було повірено та відтаровано. Отримані результати оброблялися у відповідності до відомих вимог теорії статистики.

Комплекс польових випробувань включав визначення фізичних особливостей та закономірностей зміни товщини намерзлого шару ґрунту в ковшах екскаватора ЕТР-231 в залежності від перебігу часу розробки вологих глинистих ґрунтів в умовах низьких температур –10…–20 °С.

Виконана експериментальна перевірка ефективності запропонованого додаткового обладнання теплообігріву робочого органа екскаватора ЕТР-231, що включає знімний теплоізоляційний кожух робочого органа і теплогенератор з регульованими параметрами подачі тепла в зону роботи ротора, рис. 6.

а                                                                                 б

Рис. 6. Траншейний екскаватор ЕТР-231 з додатковим обладнанням теплообігріву:

а – загальний вигляд; б – установка теплогенератора

Ефективність технічного рішення інерційного розвантаження ланцюгових робочих органів екскаваторів перевірено на прикладі його реалізації на машині розкриття трубопроводів МВТ-2М, що має двосекційний робочий орган, рис. 7, кожна з транспортуючих балок якого виконана з ланцюговим гнучким дном.

Рис. 7. Машина розкриття трубопроводів МВТ-2М

Як база для порівняння використовувався робочий орган цієї ж машини, транспортуючі балки якого являють собою жорсткі металеві конструкції, що працюють як шкребки.

Випробування варіантів виконання конструкцій транспортуючих балок робочого органа машини МВТ-2М проведені в ідентичних умовах на полігоні НДТЦ «Ротор».

Під час випробувань фіксувалися частота обертання привідного вала секції і продуктивність машини. Вимірювання частоти обертання привідного вала секції необхідне для визначення діапазону зміни кутових швидкостей привідного вала, при якому забезпечується повне розвантаження транспортуючих балок з гнучким дном, при розробці липких глинистих ґрунтів. Це дозволило порівняти отримані результати з раціональним діапазоном кутових швидкостей, визначеним за висновками теоретичних досліджень. Ефективність розвантаження і перенесення ґрунту назад в траншею, при виконанні порівняльних випробувань, контролювалися фотозйомкою та контрольними замірами.

У четвертому розділі викладені результати експериментальних випробувань, які дозволили підтвердити отримані результати теоретичних досліджень, а також ефективність запропонованих технічних рішень щодо поліпшення розвантаження робочих органів екскаваторів в складних ґрунтових умовах.

В результаті експериментальних досліджень (рис. 8) зміни товщини намерзаючого ґрунту на металеві поверхні робочого устаткування екскаваторів встановлено, що математична модель (11) адекватно описує процес формування товщини мерзлого шару ґрунту з погрішністю 15% при рівні довірчої вірогідності 0, 95.

Результати багатофакторного експерименту (рис. 9) і їх статистична обробка дозволили отримати регресійні моделі зміни товщини Sм мерзлого шару ґрунту на поверхні металевої пластини, а також сумарної товщини Sмн мерзлого і немерзлого шарів ґрунту на цій поверхні. Адекватність моделей підтверджено критерієм Фішера.

Рис. 8. Залежність товщини мерзлого шару
ґрунту на металевій поверхні при його
односторонньому контакті від часу контакту

Рис. 9. Залежність товщини мерзлого ґрунту на металевій пластині S від температури
навколишнього повітря
T і кількості циклів
контакту пластини з ґрунтом
n

;                   (25)

.                                          (26)

Аналіз прогнозних регресійних моделей підтверджує пріоритетний вплив на процес намерзання ґрунту температури навколишнього середовища (повітря) в якій має місце намерзання ґрунту. Менш значущим для зростання товщини намерзаючого шару на металевій поверхні є кількість циклічних контактів цієї поверхні з ґрунтом.

Закономірності намерзання ґрунту на металеві поверхні, які одержано в лабораторних умовах, підтверджуються даними вимірів динаміки зростання товщини намерзаючого шару ґрунту в ковшах екскаватора ЕТР-231, отриманими в польових умовах експлуатації машини (рис. 10).

Рис. 10. Зміна робочого об’єму ковша ЕТР-231 в процесі його залипання і обмерзання при Т= –12°С, продуктивності – 400 м3/год:– 20 хв;– 40 хв;– 60 хв. роботи

В ході експериментальної перевірки ефективності запропонованого додаткового обладнання теплообігріву робочого органа екскаватора ЕТР-231, оснащеного ковшами з ланцюговим дном, який працює в частково мерзлому, в’язкому глинистому ґрунті при температурі навколишнього середовища –10…–20°С встановлено, що середньозмінна продуктивність екскаватора з додатковим обладнанням теплообігріву вища в 1,5…1,6 разів, ніж без теплообігріву. Пояснюється це додатковим теплообігрівом, який практично запобігає намерзанню ґрунта на ковшах екскаватора. Вказаний ефект досягається при роботі теплогенератора з подачею гарячого повітря з температурою 140...150°С під кожух в зону роботи ротора (рис. 11). Отримані дані використовувались як вихідні при створенні інженерної методики розрахунку параметрів додаткового обладнання теплообігріву робочих органів екскаваторів.

Результати порівняльних випробувань процесу розвантаження робочого обладнання машини МВТ–2М при оснащенні її транспортуючими балками традиційної конструкції, а також балками з гнучким дном, показали, що при кутовій швидкості привідного вала нижче 3 рад/с не досягається якісне очищення робочого органа від ґрунту, тому має місце значне перенесення розробленого ґрунту знову в траншею як в одному так і в іншому випадку.

Збільшення кутової швидкості до 6,7 рад/с дозволяє повністю розвантажити робоче устаткування машини, оснащеної транспортуючими балками з гнучким дном, від ґрунту, тоді як робота машини з балками традиційної конструкції в цьому режимі характеризується посиленням процесу перенесення ґрунту знову в забій. Об’єктивним є висновок про те, що результати порівняльних польових випробувань варіантів конструкції транспортуючих балок робочого обладнання машини МВТ–2М підтвердили ефективність технічного рішення по оснащенню машини транспортуючими балками з гнучким дном, яке розкривається. Варіювання частоти обертів привідного вала секції робочого органа (варіювання величини додаткових інерційних сил, що сприяють розвантаженню ґрунту) дозволило визначити оптимальний діапазон значень кутової швидкості важеля в межах 3,1…6,7 рад/с, реалізація якої дозволяє забезпечувати повне інерційне розвантаження ґрунту.

Рис. 11. Розподіл температур в робочій  зоні ротора: 1 – теплогенератор; 2 – кожух; 3 – ротор

Оснащення машини МВТ–2М транспортуючими балками з гнучкими дном, яке розкривається, дозволяє підвищити експлуатаційну продуктивність машини в 1,5…1,6 рази, виключити заштибовування в ґрунті її робочого обладнання при розробці в’язких глинистих ґрунтів.

У п’ятому розділі викладені практичні рекомендації по створенню конструкції транспортуючих балок з гнучким дном, яке розкривається, для робочих органів ланцюгових екскаваторів, додаткового пристрою теплообігріву робочих органів, а також розрахунки економічної ефективності впровадження у виробництво результатів досліджень. Сукупність виконаних досліджень дозволила розробити технічні пропозиції і інженерні методики розрахунку основних параметрів знімного додаткового обладнання теплообігріву робочих органів екскаваторів (на прикладі ЕТР-231) та розрахунку основних параметрів і режимів роботи транспортуючих балок ланцюгових робочих органів  з інерційним розвантаженням ґрунту. Розроблена методика розрахунку основних параметрів транспортуючих балок та технічна пропозиція щодо реалізації їх конструкцій використана в Науково-дослідному і технічному центрі «Ротор», м. Київ, при створенні конструкторської документації машини розкриття трубопроводів МВТ-2М, серійне виробництво якої налагоджено на ДП «Завод ім. В. О. Малишева», м. Харків.

ВИсновки

1. Дисертація є закінченою науково-дослідною роботою, в якій теоретично обґрунтовано і практично вирішено актуальне науково-технічне завдання підвищення ефективності робочих процесів екскаваторів поздовжнього копання в складних ґрунтових умовах при позитивних і негативних температурах навколишнього середовища шляхом створення робочого органа з інерційним розвантаженням ґрунту та додаткового обладнання теплообігріву робочого органа.

2. Встановлено чинники, які в максимальному ступені визначають інтенсивність протікання та силові характеристики як налипання, так і намерзання ґрунтів на поверхні робочих органів екскаваторів, а саме: гранулометричний склад ґрунту, його вологість, тиск в зоні контакту ґрунту з поверхнею, час цього контакту, температура навколишнього середовища та ґрунту.

3. Створено математичну модель зміни товщини шару ґрунту, який намерзає на металеві поверхні залежно від теплофізичних характеристик цих поверхонь і ґрунту, його вологості, температури оточуючого середовища, що дозволяє керувати зміною товщини цього шару та обґрунтувати спосіб боротьби з намерзанням ґрунту.

4. Встановлено нові закономірності намерзання ґрунтів на поверхні робочих органів екскаваторів поздовжнього копання, а саме: зміна товщини шару ґрунту, що намерзає, зміна температури металевих поверхонь робочих органів екскаваторів при контакті з немерзлим ґрунтом відбуваються за експоненціальним законом, причому з максимальною інтенсивністю в діапазоні часу 10…150 секунд з моменту початку контакту.

5.  Розроблені вперше принципова схема і математична модель інерційного розвантаження ґрунту з поверхонь транспортуючих елементів робочих органів екскаваторів, що дозволяє керувати інтенсивністю процесу розвантаження ґрунту і зменшити перенесення розробленого ґрунту назад в траншею з 20…28 см на дні траншеї до 5 см.

6. Встановлено, що при швидкості тягового ланцюга робочого органа в межах 1,75…2,0 м/с, довжині важеля приводу розкриття гнучкого дна транспортуючої балки 0,15 м можливе надання ґрунту при розвантаженні додаткового прискорення 16,4 м/с2 при достатньому для розвантаження прискоренні 3,5 м/с2.

7. Встановлено, що для реальних конструкцій робочих органів екскаваторів поздовжнього копання, які працюють в діапазоні зміни швидкості різання ґрунту 1,75…2,0 м/с, шляхом вибору раціональних параметрів механізму розкриття гнучкого дна транспортуючих балок робочого обладнання можливе створення умов, коли значення інерційних сил, які сприяють розвантаженню ґрунту, в 2,5…3,5 рази перевищують значення сил опору розвантаженню.

8. Розроблено інженерну методику розрахунку основних параметрів та створено конструкцію транспортуючих балок з гнучким дном, яке розкривається, для робочого органа екскаватора поздовжнього копання, що забезпечує його повне очищення від ґрунту при розвантаженні. Конструкція балок реалізована на робочому обладнанні машини розкриття трубопроводів МВТ-2М, яка випускається серійно ДП «Завод ім. В.О. Малишева». Використання балок дозволяє збільшити продуктивність машини на 30%.

9. Розроблено інженерну методику розрахунку основних параметрів конструкції додаткового обладнання теплообігріву робочого органа екскаватора ЕТР-231, що може бути адаптованим для використання його на інших екскаваторах поздовжнього копання. Використання додаткового обладнання теплообігріву дозволяє досягти підвищення експлуатаційної продуктивності екскаватора ЕТР-231 в 1,5…1,6 рази при роботі в умовах негативних температур навколишнього середовища в діапазоні –10…–20С, енергомісткість ґрунту знижується при цьому від 0,91 кВ·год/м3 до 0,6 кВ·год/м3.

10. Економічний ефект, одержаний в результаті оснащення однієї машини МВТ-2М транспортуючими балками з гнучким дном, що розкривається, в процесі її експлуатації, складає 320 тис. грн. на рік.

СПИСОК опублікованих праць за темою дисертації

1. Дырда Н.П. Роторный рабочий орган для разработки траншей в частично промерзших болотах / Е.А. Подгорбунский, В.К. Руднев, А.С. Шаткий, Н.П. Дырда // Строительство предприятий нефтяной и газовой промышленности. –1983. – Вып. 3. – С. 5–9.

2. А.с. 1010218 СССР, МКИ Е 02 F 5/08. Рабочее оборудование траншейного экскаватора / В.К. Руднев, Н.П. Дырда, З.А. Казимиренко, С.И. Ларин, А.С. Шацкий (СССР). – № 3382984/29–03 ; заявл. 25.01.82 ; опубл. 07.04.83, Бюл. № 13.

3. Дырда Н.П. Повышение эффективности роторных траншейных экскаваторов при разработке переувлажненных грунтов / Н.П. Дырда // Повышение эффективности землеройно-транспортных машин: материалы Республиканской научно-технической конференции, 25-26 октября. 1984 г. Харьков - 1984. - С. 38–40.

4. Дырда Н.П. Исследование процесса намерзания грунта на рабочий орган экскаваторов с применением асимптотических методов теории возмущения / Н.П. Дырда, Л.П. Вовк, А.С. Шацкий // Механизация строительства магистральных трубопроводов. Труды ВНИИСТа – 1984. – С. 15–26.

5. Дырда Н.П. Экспериментальные исследования налипания и намерзания грунта на рабочий орган роторного экскаватора / Н.П. Дырда // Строительство предприятий нефтяной и газовой промышленности. – 1985. – №2. – С. 20–23.

6.  Повышение эффективности применения землеройных машин при строительстве магистральных трубопроводов / [А.С. Шацкий, В.К. Руднев, Н.П.Дырда и др.]. – М.: Информнефтегазстрой, 1985. – 41 с.

7. Дырда Н.П. Теоретические и экспериментальные исследования намерзания грунта на рабочие органы землеройных машин / Н.П. Дырда, Н.Д. Каслин //Вестник Харьковского национального автомобильно-дорожного университета. - 2004. – Вып. 27. – С. 105-107.

8. Дырда Н.П. Экспериментальные исследования налипания и намерзания грунта на рабочий орган роторного экскаватора / Н.П. Дырда, Н.Д. Каслин // Вестник Харьковского национального автомобильно-дорожного университета. - 2005. – Вып. 29. – С. 153–155.

9. Дирда М.П. Інерційне розвантаження ланцюгового робочого органа траншейної машини в перезволожених ґрунтах / М.П. Дирда, В.Д. Мусійко, О.М. Гончар, М.П. Кузьмінець // Вісник НТУ. - 2007. – №15. – С. 53–59.

АНОТАЦІЯ

Дирда М.П. Підвищення ефективності робочих процесів екскаваторів поздовжнього копання в складних ґрунтових умовах. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук зі спеціальності 05.05.04 – машини для земляних, дорожніх і лісотехнічних робіт. – Державний вищий навчальний заклад “Придніпровська державна академія будівництва та архітектури”, Дніпропетровськ, 2010.

Дисертація присвячена пошуку і обґрунтуванню шляхів підвищення ефективності робочих процесів екскаваторів поздовжнього копання при їх роботі в складних ґрунтових умовах за рахунок удосконалення розвантаження робочих органів. Розкрито закономірності намерзання і налипання ґрунту на металеві поверхні робочих органів екскаваторів. Зокрема, закономірність зростання товщини намерзлого шару ґрунту на поверхні робочих органів залежно від чинників, що її визначають. Такими чинниками, передусім, є температура навколишнього середовища і кількість циклів взаємодії системи «метал-ґрунт». Обґрунтована можливість і розкритий механізм забезпечення інерційного розвантаження робочих органів ланцюгових екскаваторів поздовжнього копання при розробці перезволожених, в’язких, липких ґрунтів. Визначені основні параметри і режими роботи ґрунторозробного обладнання екскаваторів при інерційному розвантаженні ґрунту.

Створена конструкція додаткового обладнання теплообігріву робочих органів екскаваторів для їх роботи в умовах негативних температур навколишнього середовища, та конструкція транспортуючої балки з гнучким дном, що забезпечує інерційне розвантаження ґрунту. Технічна пропозиція щодо конструкції транспортуючої балки реалізована в конструкції машини розкриття трубопроводів МВТ-2М. Реалізація результатів досліджень дозволяє добитися підвищення продуктивності екскаваторів.

Ключові слова: робочий орган, транспортуюча балка, екскаватор, ґрунт, намерзання, налипання, інерційне розвантаження.

Дырда Н.П. Повышение эффективности рабочих процессов экскаваторов продольного копания в сложных грунтовых условиях. – Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени кандидата технических наук по специальности 05.05.04 – машины для земляных, дорожных и лесотехнических работ. – Государственное высшее учебное заведение, “Приднепровская государственная академия строительства и архитектуры”, Днепропетровск, 2010.

Диссертация посвящена поиску и обоснованию путей повышения эффективности рабочих процессов экскаваторов продольного копания работающих в сложных грунтовых условиях при положительных и отрицательных температурах окружающей среды, за счет инерционной разгрузки связных, липких грунтов и дополнительного тепло обогрева рабочего оборудования.

В работе раскрыты закономерности намерзания и налипания грунта на металлические поверхности рабочих органов экскаваторов. В частности, закономерность роста толщины намерзшего слоя грунта на поверхности рабочих органов в зависимости от факторов, что его определяют. Такими факторами, прежде всего, являются температура окружающей среды и количество циклов взаимодействия системы «металл–грунт». Применение теплообогрева системы «рабочее оборудование-грунт» позволяет предотвращать намерзание грунта на поверхностях рабочего оборудования экскаваторов продольного копания в условиях низких температур окружающей среды при разработке частично промерзших грунтов.

В рамках проведенных исследований установлены возможность и эффективность применения гибких цветных днищ в качестве разгрузочных элементов транспортирующих балок рабочих органов цепных траншейных экскаваторов. Разработаны принципиальная схема и математическая модель инерционной разгрузки грунта с поверхностей транспортирующих элементов рабочих органов экскаваторов, позволяющая управлять интенсивностью процесса разгрузки грунта и устранить перенос разработанного грунта назад в траншею. При скорости тяговой цепи рабочего органа в пределах 1,75…2,0 м/с, длине рычага привода раскрытия гибкого днища транспортирующей балки равного 0,15 м, возможно придание грунту при разгрузке, дополнительного ускорения 16,4 м/с2 при достаточном для обеспечения разгрузки 3,5 м/с2. Для реальных конструкций рабочих органов экскаваторов продольного копания, работающих в диапазоне изменения скорости резания грунта 1,75…2,0 м/с путем рационального выбора параметров механизма раскрытия гибкого днища транспортирующих балок рабочего оборудования возможно создание условий, когда силы способствующие разгрузке грунта в 2,5…3,5 раза превышают значения сил сопротивления разгрузке.

Создана конструкция дополнительного устройства теплообогрева рабочих органов экскаваторов для их работы в условиях отрицательных температур окружающей среды.

Методика расчета гибкого днища транспортирующих балок, режимов их инерционной разгрузки и техническое предложение по созданию конструкции, использованы НИТЦ «Ротор» при разработке рабочей конструкторской документации машины вскрытия магистральных трубопроводов МВТ-2М, которая выпускается на ГП «Завод имени В.А. Малышева» серийно. Реализация результатов исследований позволяет добиться повышения производительности экскаваторов.

Ключевые слова: рабочий орган, транспортирующая балка, экскаватор, грунт, намерзание, налипание, инерционная разгрузка.

Dyrda M. P. Improvement of operating cycles efficiency for the excavating machine with longitudinal digging in critical ground conditions. – Manuscript.

The dissertation on the obtaining of a scientific degree of the candidate of technical science on the specialty 05.05.04Machines for the ground, road and forestry operations. – State Higher Educational Establishment “Pridneprovska State Academy of Building Engineering and Architecture,” Dnipropetrovsk, 2010.

Manuscript is dedicated to finding out and grounding the ways of increasing the efficiency of operational processes for the excavating machine with longitudinal digging resulted from improving the process of emptying excavating parts being operated in critical ground conditions. Regularities of ground sticking and freezing on metal surfaces of excavating parts are defined. Environmental temperature and number of interacting cycles 'metal-ground' are considered to be the most important factors influencing the ground freezing on metal surfaces. The possibility and mechanism ensuring inertia process of emptying excavating parts of the ladder-type trenching machine while mining also sticky and viscous ground are explained. Main criteria and modes of operation for ground processing equipment for excavating machine while inertia ground unloading are defined. The construction of the additional unit for heating excavating parts being operated at temperatures below 0 is suggested. Technical suggestions on constructing transporting beam ensuring inertia ground unloading are realized through constructing a machine aimed at driving off the pipelines MVT-2M. Research results permit to increase the excavating machine efficiency and to enlarge the area of appliance in winter and in summer.

Key words: part, transporting beam, excavating machine, ground, freezing, sticking, inertia emptying.

1 Автор висловлює глибоку вдячність д.т.н., проф., В.К. Руднєву за допомогу при виконанні цієї роботи


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

10661. Интегрирование дифференциальных уравнений первого порядка методом Эйлера 322 KB
  Лабораторная работа 11. Интегрирование дифференциальных уравнений первого порядка методом Эйлера. Цель работы. Научиться решать дифференциальные уравнения первого порядка используя алгоритм Эйлера; сравнить численный результат с точным аналитическим выр...
10662. Интегрирование дифференциальных уравнений второго порядка методом Рунге-Кутта 310 KB
  Лабораторная работа 12 Интегрирование дифференциальных уравнений второго порядка методом РунгеКутта. Цель работы. Научиться решать дифференциальное уравнение второго порядка путем преобразования его к системе двух уравнений первого порядка с последующ
10663. Решение задач линейного программирования 708 KB
  Лабораторная работа 13 Решение задач линейного программирования. Цель работы. Научиться решать одну из задач оптимизации: исходя из конкретной ситуации составить совокупность линейных ограничений в виде системы неравенств а также функцию цели. Для этой фун
10664. Решение задач нелинейного программирования 325.5 KB
  Лабораторная работа 14 Решение задач нелинейного программирования. Цель работы. Научиться решать одну из задач оптимизации: исходя из конкретной ситуации составить совокупность линейных или нелинейных ограничений в виде системы неравенств ...
10665. Разработка комбинационных схем 145 KB
  Лабораторная работа №1 Разработка комбинационных схем Цель работы – приобретение навыков по составлению таблиц истинности записи логических функций минимизации логических функций и составлению комбинационных схем из простейших логических элементов. Кратки
10666. Исследование логических элементов 1.35 MB
  Лабораторная работа №2 Исследование логических элементов Цель: исследование поведения основных логических элементов при подаче на них двоичных потенциальных сигналов. Общие положения 1. Описание универсального стенда В стенде размещаются бло...
10667. Исследование комбинационных устройств и знакового индикатора 3.01 MB
  Лабораторная работа №3 Исследование комбинационных устройств и знакового индикатора Цель: исследование мультиплексора демультиплексора дешифратора знакового индикатора. Работа выполняется на сменной плате П4. Общие положения. Совместно мультиплексор и...
10668. Исследование регистров. Описание сменных плат П2 и П3 1.02 MB
  Исследование регистров Цель: исследование режимов работы регистров составленных из триггеров или выполненных на ИМС. В работе ис пользуются сменные платы П1 и П2. Описание сменных плат П2 и П3 С помощью сменной платы П2 исследуются рег