плагиат (1203995), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Второе место пообъему выполняемых работ (до 10-15% общего объема) занимаетгидромеханизация, при которой грунт разрушается и транспортируется водой.Способ давления газа на грунт применяют главным образом привыполнении взрывных работ.Воздействие на грунт твердым телом (инструментом) может бытьстатическим, динамическим и вибрационным. Под статическим понимаютвоздействие, происходящее при относительно постоянных скоростяхперемещения рабочего органа. При этом не исключаются динамические явленияв системе машина - грунт (например, при встрече с труднопреодолимымпрепятствием). В случае динамического воздействия величина нагрузки нагрунт резко меняется по времени, скорости перемещения рабочего органапеременны и его кинетическая энергия передается грунту.Вибрационное воздействие инструмента на грунт происходит признакопеременных скоростях и нагрузках. Частота колебаний может находиться вэтом случае в широких пределах: от до звуковой области (50-100 Гц) доультразвуковой (20 кГц).Вода и газ воздействуют на грунт динамическим путем, при котором связимежду частицами грунта разрушаются вследствие передачи грунтукинетической энергии воздействующей среды.В последние годы с целью интенсификации рабочих процессовкомбинируют различные способы воздействия на грунт.
Так, при статическомвоздействии на грунт режущего инструмента ему сообщается колебание или кнему подводится струя воздуха, снижающие трение на рабочей поверхности исопротивление копанию. При разработке грунта водой (например, сприменением землесосов) струи ее выполняют роль механического рыхлителя.Рассмотрим воздействие на грунт твердого тела, применяемого в видеинструмента, которое характеризуется внедрением рабочего инструмента вгрунт и перемещением его внутри массива грунта.Возможны три способа деформации и нарушения внутренних связейгрунта: погружение в него инструмента движением, направленнымперпендикулярно поверхности грунта (рисунок 1.1.1, а), разрезание егоперемещением инструмента вдоль поверхности (рисунок 1.1.1, б) и срезаниепласта грунта (стружки) движением инструмента в плоскости, параллельнойповерхности (рисунок 1.1.1, в). Наиболее распространен последний способ.Разрезание грунта часто используют при работе машин для производстваземляных работ; отрывки траншей для укладки кабелей, линии связи,трубопроводов, рыхления плотных грунтов перед их разработкой, грунтразрезается при применении зубьев на режущих профилях землеройных машини в ряде других случаев.
Процесс разрезания протекает различно в пластичныхи скалывающихся 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 сколаобразуются на определенной глубине от поверхности, ниже которой грунт всилу упругости 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 процессахарактерный пилообразный 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 увеличениемглубины резания напряжения сжатия перед движущимся профилем,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 егообразования перед режущим профилем в дальнейшем грунт деформируется поддействием этого ядра. Ядро уплотнения образуется в любом грунте независимоот толщины режущего профиля при угле заострения режущего профиля 50-60градусов, т. е. большем двойного угла внешнего трения при симметричномзаострении; при угле меньше 50 градусов ядро не образуется.
При относительномалом расстоянии между двумя параллельно расположенными профилямимежду ними образуется одно уплотненное ядро, и они работают вместе какпрофиль общей ширины.Срезание пласта грунта (стружки) является основным элементомпроцесса копания, при котором грунт отделяется от массива и 73 перемещаетсявнутрь рабочего органа 73 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 73 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 окружающиймассив испытывает давление стремительно расширяющихся газообразныхпродуктов, что смещает и разрушает прилегающие к месту взрыва слои грунта.В нем распространяются ударные волны, разрушающие или колеблющие грунт.Этот способ достаточно эффективен и не требует больших трудозатрат, хотя идорог.
Основным преимуществом взрывного способа является быстротавыполнения крупных объемов земляных работ в труднодоступных местах(болота, горные условия).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.Так как теплопроводность этих сред достаточно низкая, локальное тепловоевоздействие вызывает неравномерное расширение породы, что разрушаетнекоторый ее объем. Чем выше скорость нагрева отдельного участка, теминтенсивнее разрушается порода.
Нагревать прочный грунт можнораскаленными газами, электрическим током промышленной частоты,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. Комбинировать способы термического и механическоговоздействия целесообразно для разработки больших объемов прочных имерзлых грунтов.Способ электрогидравлического разрушения среды основан наиспользовании 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.Сущность 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 работырыхлителя особенно влияет прочность промёрзшего слоя, зависящая оттемпературы и влажности грунта.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
