ВКР (1203990), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Процесс разрезания протекает различно в пластичных искалывающихся грунтах.Рисунок 1.1.1 - Основные виды резанья грунтов по Ю.А. Ветрову [7]Схема процесса разрезания в скалывающихся грунтах типа супесей исуглинков показана на рисунке 1.1.2.Рисунок 1.1.2 - Схема образования тел скольжения в связном грунте элементарнымпрофилем по А.Н. Зеленину [17]: 1 - ядро уплотнения; 2 - тела скольженияПри перемещении в грунте ножа перед ним выдвигается вверх поплоскости скольжения клинообразное тело, имеющее в плане форму раковины.Вначале на поверхности образуется тело скольжения, идущее от верхней частиножа; затем отделяются тела скольжения большего размера, идущие от нижнихточек ножа.
Периодически образующиеся тела скольжения поднимаются вверх,и целики грунта принимают характерную ступенчатую структуру. Передпередней гранью ножа аналогично вдавливаемому штампу образуется ядроуплотнения грунта передвигающееся вместе с ножом. Раковины сколаДП 23.05.01 00 00 01 ПЗИзм. Лист№ докум.Подпись ДатаЛист12образуются на определенной глубине от поверхности, ниже которой грунт в силуупругости раздвигается в стороны и вниз, не поднимаясь вверх [17].Периодические сдвиги тел скольжения вызывают колебания усилия,действующего на нож.
В момент скола усилия снижаются, а затем нарастают помере деформации грунта до образования предельных напряжений сдвига.Диаграмма изменения тягового усилия получает для этого процесса характерныйпилообразный вид.Глубина резания, при которой увеличение раковины скола прекращается,называют критической. Постоянство объема раковины скола сохраняется какпри вертикальном положении ножа, так и при наклонном (рисунок 1.1.3).
Этоявление объясняется сжимаемостью грунтов под нагрузкой. С увеличениемглубинырезаниянапряжениясжатияпереддвижущимсяпрофилем,необходимые для образования раковин скола, увеличиваются и достигаютвеличины, достаточной для сжатия грунта на толщину ножа в боковомнаправлении. Вследствие этого критическая глубина тем больше, чем ширепрорезающий нож.
На рисунке 1.1.3 показано, что в зоне А (до критическойглубины) грунт разрыхляется, а в зоне Б уплотняется.Образование ядра уплотнения перед движущимся профилем являетсянежелательным, так как при этом происходит трение грунта о грунт, имеющееболее высокое значение, чем трение грунта о сталь.Рисунок 1.1.3 - Схема резанья грунта на глубину больше критической (по Ю.А. Ветрову) [7]Ядро уплотнения имеет параболическое очертание и после его образованияперед режущим профилем в дальнейшем грунт деформируется под действиемДП 23.05.01 00 00 01 ПЗИзм.
Лист№ докум.Подпись ДатаЛист13этого ядра. Ядро уплотнения образуется в любом грунте независимо от толщинырежущего профиля при угле заострения режущего профиля 50-60 градусов, т. е.большем двойного угла внешнего трения при симметричном заострении; приугле меньше 50 градусов ядро не образуется. При относительно маломрасстоянии между двумя параллельно расположенными профилями между нимиобразуется одно уплотненное ядро, и они работают вместе как профиль общейширины.Срезание пласта грунта (стружки) является основным элементом процессакопания, при котором грунт отделяется от массива и перемещается внутрьрабочего органа или перед ним. Срезание стружки является наименееэнергоемким способом разработки грунта, поскольку он удаляется в сторонусвободной стороны (рисунок 1.1.1, в) с минимальными затратами энергии насжатие и уплотнение. Однако процесс срезания стружки в чистом видепрактически неосуществим, так как кроме основных режущих элементов уземлеройных машин имеются емкости (ковши) с вертикальными стенками илиэлементы несущих конструкций, которые тоже взаимодействуют с грунтом.
Самрежущий элемент в процессе работы первоначально внедряется в грунт, а затемсрезает стружку. Таким образом, реальный процесс разработки грунта включаетв себя, как правило, элементы вдавливания, разрезания и срезания стружки приодновременном перемещении грунта по рабочей поверхности инструмента иперед ним, что в совокупности называют копанием. В зависимости от видаинструмента и траектории его движения превалирует тот или иной вид резания.Способ взрывного разрушения достаточно широко применяют дляразработки мерзлых и прочных грунтов.
При взрыве заряда окружающий массивиспытывает давление стремительно расширяющихся газообразных продуктов,что смещает и разрушает прилегающие к месту взрыва слои грунта. В немраспространяются ударные волны, разрушающие или колеблющие грунт. Этотспособ достаточно эффективен и не требует больших трудозатрат, хотя и дорог.Основным преимуществом взрывного способа является быстрота выполнениякрупных объемов земляных работ в труднодоступных местах (болота, горныеДП 23.05.01 00 00 01 ПЗИзм. Лист№ докум.Подпись ДатаЛист14условия).В последние годы успешно применяют удлиненные заряды, напримершланговые, укладываемые и прорезаемые в грунте щели (щелевзрывной способполучения протяжных выемок).
Короткозамедленная взрывание зарядов иустройств компенсирующих щелей дают возможность уменьшить расходвзрывчатых веществ и лучше рыхлить грунт.Термический способ разрушения заключается в неравномерном нагревепрочных грунтов и горных пород путем подведения к ним тепловой энергии. Таккак теплопроводность этих сред достаточно низкая, локальное тепловоевоздействие вызывает неравномерное расширение породы, что разрушаетнекоторый ее объем. Чем выше скорость нагрева отдельного участка, теминтенсивнеераскаленнымиразрушаетсягазами,порода.Нагреватьэлектрическимтокомпрочныйгрунтпромышленнойможночастоты,пропускаемым через среду, высокочастотной электромагнитной энергией,инфракрасным и световым (лазерным) облучением.Термический способ из-за высокой энергоемкости более выгодноприменять для разрушения камня, негабаритов, при добыче полезныхископаемых.Комбинироватьспособытермическогоимеханическоговоздействия целесообразно для разработки больших объемов прочных имерзлых грунтов.Способэлектрогидравлическогоразрушениясредыоснованнаиспользовании высоковольтного электрического пробоя в воде, вызывающегомгновенное ее расширение.
Воду можно заливать в полость, образованную вгрунте или горной породе, или в рабочую камеру породоразрушающегоинструмента. Электрогидравлический эффект позволяет получать в импульсемощности, в сотни и тысячи раз превышающие мощность источника энергии, атакже непосредственно преобразовать электрическую энергию в механическую.Давление в полости разряда может достигать тысяч атмосфер при дальностиразряда в несколько микросекунд.
В разрушаемой породе возникает крутойфронт ударной волны, разрушающий породу.ДП 23.05.01 00 00 01 ПЗИзм. Лист№ докум.Подпись ДатаЛист15Сущность способа ультразвукового или звукового разрушения состоит впередаче колебаний торца инструмента разрушаемой породе непосредственноили через суспензию абразива, подаваемого к зоне разрушения. Во второмслучае колеблющиеся зерна абразива внедряются в породу и разрушают ее.
Принепосредственной передаче колебательной энергии разрушаемой среде в нейвозникают упругие волны, которые при плотности энергии или более разупрочняют или разрушают прочный грунт.Для рыхления мёрзлых грунтов чаще всего используют рыхлителиустановленные на тракторах с тяговым усилием 15т. и более. Обычно навесныерыхлители, рабочие органы которых неподвижны относительно машин(статического действия), целесообразно применять на больших участках работ,так как из-за большой глубины рыхления мёрзлых грунтов за один проход прималых площадях участков следующие за рыхлителем машины будут загруженынедостаточно.Мёрзлый грунт рыхлится послойно, и на эффективность работы рыхлителяособенно влияет прочность промёрзшего слоя, зависящая от температуры ивлажности грунта. При температуре грунта ниже 15 °С применять статическоерыхлители обычно не рекомендуется.
Наиболее целесообразно рыхлить грунт заодин проход на глубину промерзания; в этом случае мёрзлый грунт взламываетсяпри наименьших затратах энергии. Навесной рыхлитель может работать так притолщине слоя промерзания не более 0,3 – 0,5 м.Убирать разрыхлённый грунт следует сразу вслед за рыхлением, так как онбыстро смерзается и разрабатывать его скреперами или бульдозераминевозможно. Перед началом работы рыхлителя с площадки удаляют снежныйпокров, благодаря чему увеличивается сцепление тягача с грунтом.Для работы при отрицательных температурах применяют как обычныемашины, так и в северном исполнении.
Обычные машины после проведенияопределенных мероприятий, могут, как правило, успешно работать дотемпературы минус 25° С. При более низких температурах следует использоватьмашины в северном исполнении [8].ДП 23.05.01 00 00 01 ПЗИзм. Лист№ докум.Подпись ДатаЛист16При проектировании таких машин необходимо предусматривать режущиеэлементы и детали ходового механизма, повышенной износостойкости, болеепрочные детали и узлы машин в зонах концентрации напряжений. При расчётеразмеров сопрягаемых деталей нужно учитывать температурные измененияразмеров деталей, так как перепад температур достигает 80-100 градусов.Металлы, применяемые для изготовления машин, при температуре - 60° Сдолжны обладать достаточной ударной вязкостью. Сварные конструкцииотечественных узлов изготовляют из низколегированных сталей, например09Г2С(М), 15ХСНД [9].При использовании машин в северном исполнении или специальноподготовленных коэффициенты их использования по времени установленызначительно меньше, чем при нормальных условиях.1.2 Общие сведения о рыхлителяхРыхлители являются навесными рабочими органами к трактору ипредназначены для предварительного рыхления тяжелых, каменистых илислежавшихся, а также мерзлых грунтов для облегчения последующей работыземлеройно-транспортных машин.Рыхлители применяют для послойного рыхления грунта и некоторыхгорных пород на отдельные куски или глыбы с размерами удобными дляпогрузки или последующей разработки.
С помощью рыхлителей можно удалятьиз грунта крупные камни, взламывать различные покрытия и разрабатыватьмерзлый грунт. Рыхлить грунт механическим способом обычно экономическивыгоднее, чем буровзрывным.Рабочим органом рыхлителя являются стойки-зубья, погружаемые в грунти рыхлящие его при движении машины. До недавнего времени эти машинывыпускали только прицепными. Они имеют большую массу, облегчающуювнедрение зубьев в грунт, но маломаневренны и малопроизводительны – могутработатьсбазовымитягачамибездополнительныхвидовДП 23.05.01 00 00 01 ПЗИзм. Лист№ докум.Подпись ДатарабочегоЛист17оборудования.В последние годы выпускают только навесные рыхлители, свободные отуказанных недостатков. Их масса передается на базовый трактор, чемувеличивается тяговое усилие его по сцеплению.
Эти рыхлители имеютбольшую маневренность; их можно агрегатировать с бульдозерным илипогрузочным оборудованием, что повышает универсальность машины.Рыхлители можно навешивать на трактора различных классов, чемобеспечиваетсявыполнениеразнообразныхработ.Глубинарыхленияизменяется в пределах 0,4–1,0 м, иногда даже до 1,5 м.Основными параметрами рыхлителя являются: наибольшее тяговое усилиебазовой машины по сцеплению, наибольшая глубина рыхления, число зубьев,ширина наконечника стойки, угол резания, расстояние от низшей точки рамы доопорной поверхности машины при максимальной глубине рыхления, расстояниеот наконечника зуба в крайнем нижнем положении до оси ведущей звездочкитрактора.Главным параметром, определяющим работу рыхлителя, являетсяноминальное тяговое усилие базовой машины (трактора) по сцеплению; егоопределяют на плотном грунте при скорости 2,5– 3,0 км/ч и буксовании не более7%.
Для увеличения тягового усилия трактора при рыхлении очень плотных,мерзлыхискальныхгрунтовнатракиустанавливаютспециальныегрунтозацепы, позволяющие полностью реализовать мощность двигателя посцеплению.Классифицируются рыхлители по следующим признакам (рисунок 1.2.1):по назначению – машины общего назначения и специальные; по способуагрегатирования с базовым тягачом – прицепные и навесные; по мощностидвигателя и по номинальному тяговому усилию базовых тракторов –сверхмощные (свыше 300 л. с), тяжелые (150–300 л.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
