Автореферат (1173098), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Достоверность научных результатов,рекомендаций и выводов исследования технологических процессов разработки мерзлыхгрунтов доказана применением адекватных методов теоретических и экспериментальныхисследований; математического моделирования оптимальной технологии виброрыхления,количественными и качественными данными, полученными с помощью аналитических моделейвзаимодействия виброрыхлителя с грунтом, успешным внедрением результатов в практикуразработки оптимальных процессов рыхления.Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались наконференциях и семинарах: на 76 и 77 Научно-методических и научно-исследовательскихконференциях МАДИ (2018–2019 гг.), ХХII Московской международной межвузовской научнотехнической конференции студентов, магистров, аспирантов и молодых ученых «Подъемнотранспортные, строительные, дорожные, путевые машины и робототехнические комплексы»(2018 г.), на Международной научно-практической конференции «Роль и значение науки итехники для развития современного общества» (2018 г.), на IEEE FRUCT 2019: 24th Conferenceof Open Innovations Association FRUCT, на Международной научной электроэнергетическойконференции ISEPC-2019 г., Санкт–Петербург.
– Спб., 2019.Практическая ценность. Практическая ценность работы состоит в повышенииэффективности процессов разработки мерзлых грунтов с помощью внедрения новойтехнологии автоматизированного управления вибрационным рабочим органом рыхлительноймашины, которая позволяет снизить энергоемкость производства работ на 25 %, повыситьпроизводительность рыхлительных машин.6Разработана структура и функциональное наполнение системы экстремальногоуправления процессом виброрыхления в режиме резонанса.Публикации.
По теме работы опубликовано 8 научных работ, в том числе 2 статьиопубликовано в изданиях, входящих в «Перечь рецензируемых научных изданий, в которыхдолжны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций» по специальности05.05.04.Структура и объём диссертации.
Диссертационная работа состоит из введения,четырех глав, основных выводов, списка литературы и приложений. Работа содержит 135страниц основного текста, в том числе 7 таблиц и 53 рисунка. Список литературы содержит 109наименований.ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо введении обоснована актуальность работы, поставлены цели исследования,представлены научная новизна, достоверность и практическая значимость работы.Первая глава диссертации посвящена анализу методов и средств технологическихпроцессов разработки мерзлых грунтов и вопросам совершенствования технологии иуправления процессами их рыхления.Самыми трудоемкими и при этом недостаточно исследованными являются процессыразработки мерзлых грунтов.Увеличение объемов земляных работ вызвало рост количества специализированныхмашин, применяемых в строительстве для разработки мерзлых грунтов.
Однако возрастаниеобъемов таких работ происходит опережающими темпами в сравнении с темпамисовершенствования землеройно-транспортных машин и технологических приемов ихприменения.На рисунке 1 приведена классификационная схема методов разработки мерзлых грунтов.Рисунок 1 – Классификация способов разработки мерзлых грунтовВыбор метода разработки грунта зависит от его вида, климатических условий иэкономических факторов производства строительных работ. Распространено применениевзрывных методов разрушения мерзлых грунтов: внутрискважинные, короткозамедленные,кумулятивные и т.п. Повышение эффективности взрывных методов разрушения мерзлых7грунтов преследует своей целью оптимизировать последствия взрыва в зависимости от условийвыполнения работ и области возможного поражения.Из всего возможного разнообразия используемых методов разработки мерзлых грунтовнаибольший объем работ выполняется механическим методом, развитие которого ведется внаправлении увеличения мощности и энергообеспеченности машин и, соответственно, рабочегоусилия, надежности и снижения металлоемкости (рис.
2).Рисунок 2 – Навесные рыхлителиКроме мобильных машин для разработки грунтов применяются машины статическогодействия: многоковшовые экскаваторы, буровые и диско-фрезерные машины и т.п. Недостаткитаких машин определяются их высокой энергоемкостью рабочих режимов.Более эффективны навесные рыхлители на тягачах с усилием 300 кН и более, разрушаягрунт, как правило, сколом и сдвигом и позволяя тем самым уменьшить сопротивление грунтаразрушению в 2 … 4 раза по сравнению с сопротивлением резанию.
Однако надо отметить, чтоувеличение мощности рыхлительных машин не сопровождается пропорциональнымувеличением их производительности. Значительные динамические нагрузки на конструктивныеэлементы таких машин при разработке мерзлых грунтов снижают эффективность рыхлителей.Для разработки мерзлых грунтов применяют машины с рабочими органами,позволяющими отрывать большие земляные куски, используя физические особенности сдвигаили скола грунта. Использование в качестве рабочего органа клина и анкерного винтапозволяет разрушать прочные грунты усилием отрыва.Среди существующих методов разработки мерзлых грунтов наиболее перспективнымиявляются динамические способы разрушения: ударный, виброударный и вибрационный.Приложение переменных динамических усилий к этим грунтам изменяет их поведение всравнении с процессами статического разрушения из-за влияния скорости и ускорения рабочегооргана машины на процесс изменения состояния зоны напряжения в массиве грунта, вызываявозникновение ударных волн и очагов разрушения на расстоянии от места соприкосновениярабочего органа с грунтом.Строительные машины, реализующие метод ударного воздействия на грунт, используютэнергию рабочего органа ударного действия в виде клина, конуса или шара.
Эти рыхлительные8машины с ударной энергией (200…550 кДж) обладают большой массой ударного рабочегооргана, малой интенсивностью нанесения ударов и значительными затратами энергии.Более производителен метод рыхления с забиванием в грунт клина с применениемдизель-, гидро-, пневмо- и вибромолотов. Однако при ударе клина о грунт 75 … 85% энергиизатрачивается на его пластические деформации с образованием слоя повышенной плотности илишь 15 … 25% – на скалывание материала.Разработан ряд отечественных конструкций рыхлителей ударного и ударновибрационного действия, когда процесс разработки мерзлых грунтов осуществляется за счеттяговой мощности тягача и циклических воздействий массы ударника по рабочему органурыхлительной машины.
Удары следуют с малой частотой, что приводит к режимунеравномерного движения тягача и существенным динамическим воздействиям на него.Для соблюдения равномерности перемещения и для увеличения производительностирыхлителя увеличивают частоту ударов. Рыхлитель с энергоснабжением от двигателя тягача,снабженный гидропневмоударным устройством с увеличенной частотой силового воздействияна грунт, увеличивает тем самым динамический эффект его разрушения.Поэтому для рыхления мерзлых грунтов активно применяют рабочие органы свозбудителями вибраций, которые при движении рыхлительной машины делают процессразрушения грунта более эффективным. Однако ряд исследований показал недостаточнуюэффективностьвибрационныхметодов рыхлениямерзлыхгрунтов,вызванныхнесовершенством механизмов активизации: малая интенсивность колебаний; большиеэнергетические потери, затрачиваемые на упругие деформации грунта; малый КПД;значительные габариты вибраторов.
Колебательные воздействия вибратора передаются натяговую машину и рабочее оборудование, выводя их из строя.Анализ потенциальных возможностей рыхлительных машин ударного и вибрационногодействия показывает большую эффективность применения машин с магнитострикционнымвибровозбудителем для разработки мерзлых грунтов.Анализ типов вибровозбудителей, различающихся по массе подвижных элементов изначениям амплитуд смещения, показывает, что наибольшим потенциалом увеличенияэффективности процессов рыхления мерзлых грунтов обладают рыхлительные машины смагнитострикционными вибровозбудителями рабочих органов. Они надежны, не реагируют напыль, влагу, низкие температуры, динамические нагрузки. Все это делает высокочастотныйметодразработкимерзлыхгрунтовсиспользованиеммагнитострикционныхвибровозбудителей, в отличие от других методов, наиболее эффективным.Рабочий орган рыхлительной машины с приложением к нему высокочастотныхколебаний является эффективным средством интенсификации дорожно-строительных работ.Поэтому для рыхления мерзлых грунтов применение магнитострикционных вибровозбудителейнаиболее оправданно.В магнитострикционных вибровозбудителях, использующих принцип линейноймагнитострикции со сравнительно слабыми переменными магнитными полями, возникаютупругие колебания, передающиеся рабочему органу, в результате чего осуществляетсяпреобразование электрических колебаний в механические.На рисунке 2 изображен общий вид магнитострикционного вибратора.
Активизацияпластин осуществляется обмотками возбуждения и подмагничивания. Магнитостриктор – этостержневая колебательная система с распределенными параметрами. Каждый элемент обладаетнеразделимыми физическими свойствами (массы, упругости и активного сопротивления).9Рисунок 2 – Общий вид магнитострикционного рабочего органаМагнитострикторы с распределенными параметрами выгодно отличаются отмагнитострикторов с сосредоточенными параметрами - высокой скоростью колебаний иудельной мощностью. При частоте колебаний 5 кГц и амплитуде 3•10-4 м магнитострикторпотребляет 4 кВт•ч энергии, порождающей вынуждающую силу 80 кН.Для обеспечения плоской стоячей волны в магнитострикторе поперечное сечениедолжно быть меньше длины волны продольных колебаний:L=гдеnλ;2d << λ ,λ - длина продольной волны; d - поперечный размер вибратора; n = 1, 2, 3.В колебательной системе магнитостриктора присутствуют две узловые точки стоячейволны, в которых проходят сечения с нулевой амплитудой смещения, что частично разрешаетзадачу виброизоляции оборудования рыхлителя, локализуя вибрации рабочего органа (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
