Технические науки/4. Транспорт

Кандидат технических наук, доцент Кабикенов С.Ж.

Докторант Жунусбекова Ж.Ж.

Карагандинский государственный технический университет, Казахстан

Классификация сил сопротивления движению рабочих органов вращательного действия

Разработка новых высокопроизводительных машин, специально предназначенных для проходки узких глубоких траншей и внедрение на их основе рациональных технологических схем, позволит значительно повысить эффективность способа «стена в грунте». В связи с этим, при проектировании машин специально предназначенных для проходки узких глубоких траншей и внедрение на их основе рациональных технологических схем возникает вопрос установления сил сопротивления движению рабочих органов землеройных машин.

Для установления сил сопротивления работы землеройных машин проведена классификация сил. Классификация показывает что, при работе землеройных машин рабочими органами возникают силы резания и транспортирования (рисунок 1) [1].

Резания грунта осуществляется по «сухому» забою и под глинистым раствором. Разрушенный грунт при «сухом» способе транспортируется шнеком, ковшом, винтом, также элеватором. Под глинистым раствором разрушенный грунт транспортируется эрлифтом и грунтовым раствором.

Представленная классификация сил сопротивления движению работы рабочих органов дает четыре блоков работы: 1 блок - сопротивление резанию по сухому без влияния транспортера; 2. блок - сопротивление резанию по сухому с влиянием транспортера; 3. блок - под водой (в жидкости) без влияния транспортера; 4. блок - под водой (в жидкости) с влиянием транспортера.

Рисунок 1. Классификация сил сопротивления работы рабочих органов

В результате анализа [2] установлены зависимости для блоков. Силу сопротивления резанию определим удельными силами подачи А и вращению инструмента В, тогда математическая модель движения работы для первого блока работы описывается в следующем виде:

(1)

где m – масса рабочего органа;

- линейное ускорение движения рабочего органа;

J - момент инерционных сил от вращающего рабочего органа;

- угловое ускорение движения рабочего органа;

Q - усилие подачи рабочего органа;

h - толщина срезаемой стружки;

А - удельная сила сопротивления подаче рабочего органа;

В - удельная сила сопротивления вращению рабочего органа при разрушении забоя.

Математическая модель движения работы по «сухому», с влиянием транспортера описывается в следующем виде:

(2)

где Р_реак - реактивная сила со стороны транспортера;

Рz - вес грунта на одном метре длины транспортера.

Математическая модель движения работы под водой (в жидкости) без влияния транспортераописывается в следующем виде:

(3)

где Аα_zZh – величина, определяющая сопротивление подаче рабочего органа со стороны забоя;

Р_в–выталкивающая сила, действующая на часть рабочего органа, постоянно находящуюся в жидкости;

k_вZ – сила, действующая на часть конструкции рабочего органа (например штангу), объем погружения в раствор которой увеличивается при возрастании глубины траншеи;

k_δZ – сила трения штанги рабочего органа о раствор;

Вα_zZhR – момент от сил сопротивления разрушения грунта;

k_рω² – гидродинамическое сопротивление вращению РО.

Под водой (в жидкости) с влиянием транспортера математическая модель движения работы описывается в следующем виде:

(4)

где Р_т - реакция со стороны транспортера на забой;

Рz - вес грунта на одном метре длины транспортера.

При строительстве способом «стена в грунте» целесообразно использовать глинистые растворы плотностью 1 т/м³ и вязкостью 30…60 с, возрастание значений показателей плотности и вязкости оказывают сильное влияние на увеличение сил сопротивления при движении рабочих органов в глинистом растворе [3]. Установленные силы сопротивления рабочих органов землеройных машин являются базой для разработки математических моделей движения работы рабочего органа вращательного действия.

Список литературы:

Федоров Д. И. Рабочие органы землеройных машин. М.: Машиностроение, 1990. - 360 с.

Кадыров А.С., Жунусбекова Ж.Ж. Нагружение и экспериментальное исследование конструкции рабочего органа землеройной машины в глинистом растворе. Вестник Казахской Академии транспорта и коммуникаций им. М. Тынышпаева, Выпуск № 2-3 (93), Алматы, КазАТК, 2015, - С. 70 – 76.

Kochetkova R. G. Influence of modern stabilizers on improved properties of clayey soils//Journal. Soil Mechanics and Foundation Engineering. - 2012, Volume 49, Issue 1, pp 12-15.