publishing.tsu.tula.rupublishing.tsu.tula.ru/Izvest/tsu_izv_Tehnichesk_nauki_2009_(2_chast_1).pdfISSN 2071-6168 УДК621.86/87 Известия ТулГУ.Технические науки

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждениевысшего профессионального образования

«Тульский государственный университет»

ISSN 2071-6168

НАВСТРЕЧУ ЮБИЛЕЮ

80 лет

ИЗВЕСТИЯ ТУЛЬСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО

УНИВЕРСИТЕТА

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Выпуск 2

Издательство ТулГУТула 2009

ISSN 2071-6168

УДК621.86/87

Известия ТулГУ. Технические науки. Вып. 2: в2 ч. Тула: Изд-во ТулГУ,2009. Вып. 2. Ч. I. 286 с.

Издание посвящено 60-летию кафедры «Подъемно-транспортные ма-шины и оборудование».

Рассматриваются научно-технические проблемы в области моделиро-вания, проектирования и производства грузоподъемных и транспортно-складских систем.

Материалы предназначены для научных работников, преподавателей вузов, студентов и аспирантов, специализирующихся в проблематике тех-нических наук.

Редакционный совет

М.В. ГРЯЗЕВ – председатель, В.Д. КУХАРЬ– зам. председателя,В.В. ПРЕЙС – главный редактор, В.А. АЛФЕРОВ, И.А. БАТАНИНА, О.И. БОРИСКИН, В.И. ИВАНОВ, В.С. КАРПОВ, Р.А. КОВАЛЁВ, А.Н. ЧУКОВ, Е.А. ФЕДОРОВА, А.А. ХАДАРЦЕВ

Редакционная коллегия

О.И. Борискин (отв. редактор), В.СКарпов (зам. отв. редактора), Р.А. Ковалев (зам. отв. редактора), А.Н. Чуков (зам. отв. редактора), В.Б. Морозов (отв. секретарь), А.Е. Гвоздев, А.Н. Иноземцев, А.Б. Копылов,Е.А. Макарецкий, Е.П. Поляков, В.В. Прейс, П.Г. Сидоров, В.М. Степанов, А.А.Трещёв, С.С. Яковлев, А.С. Ямников

Подписной индекс 27851по Объединённому каталогу «Пресса России»

«Известия ТулГУ» входят в Перечень ведущих научных журналов и изданий, выпускаемыхв Российской Федерации, в которых должны быть опубликованы научные результаты диссертаций на соискание учёной степени доктора наук

© Авторы научных статей, 2009© Издательство ТулГУ, 2009

3

60 ЛЕТ КАФЕДРЕПОДЪЕМНО-ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН

И ОБОРУДОВАНИЯ

В конце 40-х годов прошлого века в учебные планы инженерных специальностей "Металлургия" и "Машиностроение" был введен курс "Подъемно-транспортные машины и механизмы" и в связи с этим в Туль-ском механическом институте (ТМИ) в 1949 году кафедра деталей машин была преобразована в кафедру подъемно-транспортных машин и деталей машин.

Первым заведующим кафедрой, возглавлявшим ее в течение 25 лет и в значительной мере определившим направление ее развития, был Арсен Никитович Тер-Мкртичьян. Выпускник Ленинградского политехнического института, прошедший с 1941 по 1945 годы трудными дорогами Великой Отечественной войны, А.Н. Тер-Мкртичъян проявил огромные организа-торские способности, позволившие направить усилия коллектива на ус-пешную учебную и научную работу, на развитие материально-технической базы.

Бурное послевоенное развитие промышленности в регионе и, в пер-вую очередь, Узловского машиностроительного завода потребовало боль-шого количества инженерных кадров по подъемно-транспортным маши-нам и в 1959 году в ТМИ была открыта специальность 0510 Подъемно-транспортные машины и оборудование (ПТМиО). Открытию этой специ-альности в значительной степени способствовал бывший тогда директором Узловского машиностроительного завода И.И. Федунец, выпускник инсти-тута, Герой Социалистического Труда. После преобразования механиче-ского и горного институтов в 1963 году в Тульский политехнический ин-ститут в нем были организованы две кафедры – подъемно-транспортных машин и деталей машин (ПТМиДМ) и транспортных и строительных ма-шин и комплексов (ТСМиК), которые должны были выпускать инженеров по специальности 0510.

Специальные дисциплины "Строительная механика и металличе-ские конструкции", "Грузоподъемные машины, "Специальные краны" чи-тались на кафедре ПТМиДМ (доценты А.Н. Тер-Мкртичьян, П.А Барыш-ников), а курс "Машины непрерывного транспорта" – на кафедре ТСМиК (доцент В.А. Голутвин), на этой же кафедре велась подготовка по транс-портным дисциплинам горных специальностей и строительным машинам для строительных специальностей. Соответственно было разделено и ди-пломное проектирование.

4

С 1964 по 1974 годы кафедрой ТСМиК заведовал профессор Глеб Павлович Ананьин, а с 1974 по 1980 годы – профессор Василий Андреевич Голутвин – оба выпускники Московского горного института, воспитанни-ки научной школы чл.-корр. АН А.О. Спиваковского. Наряду с организа-цией учебного процесса значительное внимание на кафедре уделялось на-учной работе в области исследования машин непрерывного транспорта и горных транспортных машин. В этот период был взят курс на подготовку молодых преподавателей в аспирантуре. Под руководством доцента В.А. Кутлунина защитили кандидатские диссертации Е.А. Момотков, О.П. Пет-ров, Л.Г. Терентьев, А.Н. Подъемщиков.

Основная ответственностьпо становлению специальности 0510 легла на кафедру ПТМиДМ (с 1972 г. кафедра ПТМиО), руководил кото-рой с 1949 по 1974 годы А.Н. Тер-Мкртичьян, автор работ по теории и расчету тонкостенных стержней и конструкций. В 1965 году А.Н. Тер-Мкртичьян защитил докторскую диссертацию на тему "Устойчивость ме-таллоконструкций подъемно-транспортных, строительных машин и со-оружений".

Основное научное направление кафедры связано с вопросами проч-ности и устойчивости грузоподъемных кранов мостового и козлового ти-пов. Под руководством А.Н. Тер-Мкртичьяна защитили кандидатские дис-сертации по вопросам расчета на прочность предварительно-напряженныхкрановыхметаллоконструкций А.Л. Клейнерман, В.А. Шес-таков, Д.А. Юрченко, И.В. Лакуткин, расчету тонкостенных составных стержней переменного момента инерции сечения посвящена кандидатская диссертация В.И. Коноплева.

За цикл работ, связанных с исследованием преднапряженных ме-таллических конструкций, коллективу авторов (А.Н. Тер-Мкртичьян,А.Л. Клейнерман, В.А. Шестаков) была присуждена премия им. С.И. Мосина.

С 1974 по 1978 годы кафедрой руководил кандидат технических на-ук, доцент Александр Александрович Кисурин, с 1978 по 1988 годы – док-тор технических наук, профессор Николай Иванович Харитонов. В 1981 году кафедры ТСМиК и ПТМиО были объединены в единую кафедру "Подъемно-транспортные машины и оборудование". Под руководством Н.И. Харитонова было защищено 13 кандидатских диссертаций, в том чис-ле преподавателями кафедры Г.Г. Дубенским, В.Г. Сальниковым, B.C. Дроновым, В.И. Ануфриевым, Н.И. Мишуниным, А.П. Барановым, В.В. Беляевым. Творческий коллектив, возглавляемый Н.И. Харитоновым, занимался решением проблемы создания методов расчета механизирован-ных крепей очистных выработок шахт на прочность и устойчивость. В об-щей сложности по результатам работы научногоколлектива в промыш-ленности внедрено свыше десятка крупных разработок, а также ряд отраслевых стандартов по расчету на прочность и устойчивость механизи-рованных крепей для угольных шахт. Серия работ коллектива по прочно-

5

сти и устойчивости механизированных крепей была отмечена премией им. СИ. Мосина.

С 1989 по 1992 годы кафедру возглавлял кандидат технических на-ук, доцент Вячеслав Гаврилович Сальников. Под его руководством были продолжены работы по совершенствованию методов расчета конструкций стреловых самоходных кранов для Одесского завода тяжелого кранострое-ния. Совместно с институтом ВНИИСТРОЙДОРМАШ выполнены рабо-ты по исследованию прочности и надежности металлоконструкции сило-вых гидроцилиндров стреловых самоходных кранов. По результатам работ аспирантом Я.С. Ватулиным защищена кандидатская диссертация (рук. доцент В.Г. Сальников).

С 1993 по 1998 годы кафедрой заведовал доктор технических наук, профессор Владимир Семенович Кутепов. Научным коллективом под его ру-ководством были созданы и внедрены в промышленное производство уни-кальные образцы приборов, такие, как датчики морских гравиметров, гиро-скопические устройства, низкочастотные динамические испытательные стенды для геодезических, метрологических и научно-исследовательских ин-ститутов морского навигационного оборудования. По результатам выпол-ненных работ защищено 5 кандидатских диссертаций.

С 1998 по 2007 годы кафедрой заведовал доктор технических наук, профессор Павел Алексеевич Сорокин. Под его руководством кафедра оп-ределила основное научное направление на ближайшие годы – автомати-зация испытаний и диагностирования грузоподъемных машин. П.А. Соро-кин − автор более 170 научных работ, в томчисле 24 авторских свидетельств и патентов РФ, подготовил 6 кандидатов наук, дважды лауре-ат премии им. С.И. Мосина.

В этот период кафедра активно принимает участие в российских и международных выставках, научных конференциях, издании научных сборников Известий ТулГУ, монографий и учебных пособий. Сотрудники кафедры отмечены несколькими премиями им. С.И. Мосина, БеляевВ.В. и ДубенскийГ.Г. стали лауреатами премий Правительства РФ в области об-разования, науки и техники.

С 2007 по 2009 годыкафедрой руководил кандидат технических на-ук, доцент Беляев Владислав Владимирович, выпускник кафедры ПТМиО, лауреат премии С.И.Мосина и премии Правительства РФ в области обра-зования. Автор более 60 научных работ, в том числе 5 учебных пособий, 4 монографии.

С 2009 г. кафедрой заведует доктор технических наук, профессор Анцев Виталий Юрьевич, выпускник механико-технологического факуль-тета, лауреат премий С.И. Мосина, Б.С. Стечкина и премии Правительства РФ в области науки и техники. Научное направление его деятельности –

6

внедрение информационных технологий проектирования, производства и управления качеством продукции. В.Ю. Анцев−авторболее 170 научных и методических работ, в том числемонографий и учебных пособий, руко-водит аспирантурой, подготовил 6 кандидатовнаук. Под его руководствомна кафедре начало формироваться новое научное направление – совершен-ствование процесса технической эксплуатации подъемно-транспортных машин на основе достижений современного менеджмента, в том числеменеджмента качества, и стандартизации соответствующих видов деятель-ности.

Совершенствованию устройств грузоподъемных кранов и конвейе-ров посвятил свой труд первый выпускник кафедры ПТМиО, имеющий звание"Заслуженный изобретатель СССР", кандидат технических наук, доцент В.И. Коноплев. Им получено свыше 40 авторских свидетельств и патентов, из которых 34 выполнены в направлениях, связанных с совер-шенствованием транспортирующих устройств, предохранительных уст-ройств и ограничителей грузоподъемности, специальных грузозахватных устройств

В развитие и становление специальности "Подъемно-транспортные машины и оборудование" существенный вклад внес профессор В.А. Го-лутвин. Начиная с 1963 года и по настоящее время вся учебная, научная и методическая работа В.А. Голутвина связана с этой специальностью. Им были поставлены и впервые прочитаны курсы "Машины непрерывного транспорта", "Комплексная механизация и автоматизация ПРТС работ", "Генеральный план и транспорт промышленных предприятии", опублико-вано 26 учебных пособий и 7 монографий.

За последние годы кафедрой выполнен большой объем прикладных работ для промышленных предприятий г. Тулы и Тульской области по оценке остаточного ресурса действующих мостовых, козловых кранов иперегружателей. Для выполнения этих работ группа сотрудников кафедры провела цикл ресурсных испытаний элементов и узлов крановых металло-конструкций (руководитель −доцент B.C. Дронов).

Продолжались работы по совершенствованию механизированных крепей для угольных шахт. Созданные работниками кафедры образцы ме-ханизированных крепей демонстрировались на международных выставках в Лейпциге, Дели, Пекине. Выставочный экспонат награжден серебряной и бронзовой медалями ВДНХ СССР, сотрудники кафедры удостоены не-скольких премий им. С.И. Мосина и трех премий Правительства РФ в об-ласти образования, науки и техники.

Кафедра постоянно уделяет внимание методическому обеспечению учебного процесса. Большую помощь оказали родственные кафедры вузов: МВТУ им Н.Э. Баумана (зав. кафедрой профессор М.П. Александров), Ленинградского политехнического института (зав. кафедрой профессор А.И.

7

Дукельский), Уральского политехнического института (зав. кафедрой про-фессор П.З. Петухов). Профессор М.П. Александров в 1965-1966 годах про-читал в г. Туле цикл лекций для студентов и преподавателей.

Если в 1959 году (первый прием) на специальность 0510 было при-нято 50 человек (2 группы), то к 1972 году прием вырос до 150 человек (6 групп), а затем стал снижаться и в 1998 году составил 40 человек (2 группы). В то же время в 1984 году на кафедре была открыта специаль-ность "Автомобили и автомобильное хозяйство", а в 1987 году на факуль-тете была организована соответствующая кафедра, куда перешла и часть преподавателей кафедры ПТМиО. В 1994 году кафедра ПТМиО приступи-ла к подготовке специалистов по механизации переработки сельскохозяй-ственной продукции, в 1998 году эта специальность передана на вновь ор-ганизованную кафедру пищевых производств.

Большой объем учебно-методической работы приходится на период 90-х годов в связи с переходом на многоуровневую систему подготовки специалистов. В эти годы кафедрой разработан ряд вариантов учебных планов для подготовки бакалавров, инженеров и магистров (В.А. Голут-вин, B.C. Дронов, В.Г. Сальников, В.А. Шестаков).

Основным положением методики обучения современных специали-стов была принята сквозная подготовка по соответствующим уровням и приоритетам. Такими приоритетами явились компьютерные технологии, прочность и надежность, комплексная механизация и гибкие автоматизи-рованные производства.

Сотрудниками кафедры опубликовано свыше 50 учебных пособий и монографий, а также более 30 сборников научных трудов.

За время существования кафедрой подготовлено свыше4 тысяч инженеров– специалистов в области подъемно-транспортного машино-строения, которые трудятся в разных регионах нашей страны. Среди выпу-скников кафедры руководители предприятий, квалифицированные конст-рукторы, производственники и ученые.

В настоящее время (2009 год) на кафедре работают 4 профессора (в их числе 2 доктораи 2 кандидатанаук) и 11 доцентов (в их числе 1 доктор и 10 кандидатов наук). На кафедре обучаются 9 аспирантов и 17 магист-рантов.

Кафедра поддерживает научные связи с ведущими вузами страны:МГТУим. Н.Э. Баумана, Санкт-Петербургским политехническим и Ураль-ским государственными техническими университетами Московским госу-дарственным университетом путей сообщений и рядом других.

В.А. Голутвин,Г.Г. Дубенский.

8

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ГРУЗОПОДЪЕМНЫХ И ТРАНСПОРТНО-СКЛАДСКИХ СИСТЕМ

УДК 621.838 (03)Л.Н. Бондаренко, канд. техн. наук, доц., (0562) 47-45-13, dnuzt@diit.еdu.ua(Украина, Днепропетровск, ДНУЖТ им. ак. В. Лазаряна),С.О. Яковлев, приват доц., начальник научно-исследовательского отдела кафедры военной подготовки Госспецтрансслужбы, 8-050-760-24-13, [email protected](Украина, Днепропетровск, ДНУЖТ им. ак. В. Лазаряна)

УТОЧНЕНИЯ К ОПРЕДЕЛЕНИЮ РЕАКЦИИ В ШАРНИРАХКОЛОДОЧНЫХ ТОРМОЗОВ

В статье предложена уточненная формула по определению тормозного мо-мента, развиваемого колодочным тормозом, удерживающим угол обхвата колодкой тормозного шкива. Доказано, что наблюдаются незначительные отличия в величине нормального давления между колодкой и шкивом в зависимости от способа крепленияколодки к рычагу.

Ключевые слова: колодочный тормоз, реакции в шарнирах, тормозной момент.

Введение. Известно [1], что тормозной момент, создаваемый одно-колодочным тормозом определяется как

NfRM , (1)где N - сила прижатия колодки к тормозному шкиву; R - радиус шкива; f - коэффициент трения.

Исходя из этого выражения определяется сила прижатия

fRMN . (2)

Условие равновесия, например, при такой схеме торможения, как показано на рис. 1а, рассматривается во многих сборниках задач по теоре-тической механике.

Проектирование грузоподъемных и транспортно-складских систем

9

Рис. 1. Расчетная схема тормозного устройства (а) и условие равновесия рычага (б)

Исходя из формулы (2) и схемы тормоза (рис. 1а) можно найти си-лу прижатия колодки

fRQrN , (3)

при которой тормоз будет в равновесии, и найти реакции в шарнире С sin/ PRQrXc ; cos)/( PfRQrYc ; (4)

cos)()(

bafRfhaQrP . (5)

Основной материал исследований. Для уточнения реакций cX и cYс учетом угла обхвата колодкой шкива доведем неточность формулы (2). Главная ее неточность состоит в том, что она получена в нарушение закона трения скольжения, который предполагает нормальноедавление междуповерхностями трения. Здесь сила прижатия колодки N не равна сумме нормальных к шкиву сил и разница зависит от величины угла обхвата ко-лодкой шкива.

Известия ТулГУ. Технические науки. 2009. Вып. 2.

10

Рис. 2. Схема сил, действующих на тормозной шкивИз рис. 2 очевидно, что линейная нагрузка на хорду АВцентраль-

ного угла обхвата составит

)2/sin(20

RN

, (6)

и элементарная сила, действующая на вертикальную составляющую эле-ментарного сектора

dR

NRdN 2cos)2/sin(2

, (7)

а ее нормальная к шкиву величина

dR

NRdn 2cos)2/sin(2

. (8)

Общая нормальная сила найдется как

2/

2/

2)2/sin(4)sin(cos

)2/sin(2NdNN H . (9)

Формула (2) справедлива только при малыхуглах , т. е. когда sin , а 2/)2/sin( .

Таким образом, точным выражением формулы (1) будет

)2/sin(4)sin(

NfR

M . (10)

Условия равновесия стержня СД с учетом полученных формул.Поскольку элементарная сила трения fdndF , то ее составляющая

на ось X

dNf

dF 3cos)2/sin(2

, (11)

а полная сила

2/

2/

23 )2

sin311(cos

)2/sin(2NfdNfF . (12)

Из проекции сил:на ось x

0 xF ; sin)2

sin311( 2 PNfXc ; (13)

на ось y 0yF ; cosPNYc . (14)


11

0

ic FM ;

2/

0

3coscos)cos1()2/sin(2

2cos)( dRh

NfNabaP , (15)

где )sin()2/sin(4

fRQr

N ,

откуда

)2sinsin86(32

)2/sin()2

sin31

1)(()2/sin(

cos)(

2 RRhf

a

baN

P

.(16)

Не тяжело убедиться, что при малом угле формула (10) принима-ет вид NfRM и совпадает с формулой (1); величина N в формуле (15) имеет вид fRMfRQrN // , что соответствует формуле (2), а формула (16) при этом же условии и при пренебрежении малыми величинами вто-рого порядка cos)/( baNfhP , что соответствует общепринятому вы-ражению.

Зависимости cc YXPN ,,, от угла обхвата колодкой тормозного шкива при Q 20кН; R 200; r 160; h 80; a 500; b 800 мм и 300;f 0,4 показаны на рис. 3.

Рис. 3. Зависимости от угла обхвата колодкой тормозного шкива:)16(1 P ; )15(2 N ; )13(3 cX ; )14(4 cY


12

Здесь рассмотрена задача для колодки жестко прикрепленной к ры-чагу. Обычно это крепление, для равномерного давления между поверхно-стями контакта, шарнирное. Учет шарнира приводит к существенным из-менениям в величине силы P , определяемой из выражения

0cos)( NabaP , (17)а значение cX вследствие этого меняет не только величину, но и знак (при

070 ).Зависимости, показанные на рис. 3, - для жесткого крепления ко-

лодки, на рис. 4 - для шарнирного крепления показаны [3, 4, 5, 6]

Рис.4. Зависимости от угла обхвата колодкой тормозного шкивапри его шарнирном креплении к рычагу:

P1 ; )17(2 N ; cX3 ; cY4

Наблюдаются незначительные отличия в величине нормального дав-лениямежду колодкой и шкивом при одном и другом креплениях колодки.При этом увеличивается давление в части колодки, на которую набегает шкив и на такую же величину уменьшается на часть, с которой сбегает шкив (рис. 5).


13

Рис. 5. Смена давлений между колодкой и шкивом в пределах угла обхвата колодкой шкива при угле =700:

1 – за счет вращательного движения колодки; 2 – за счет поступательного движения; 3 – суммарное давление;

4 – среднее нормативное [2] давление

Выводы

1. Формула, определяющая величинутормозного момента колодоч-ного тормоза, которая приводится в справочной и учебной литературе, по-лучена в нарушение закона трения скольжения: сила прижатия колодки не равнасумме нормальных давлений между колодкой и шкивом.

2. Реакции в шарнирах одноколодочного тормоза существенно за-висят от угла обхвата колодкой тормозного шкива, поэтому при расчетах реакций необходимо учитывать это обстоятельство.

Списоклитературы

1. Тормозные устройства: справочник / М.П.Александров, [и др.].М.: Машиностроение, 1985. 312 с.

2. Грузоподъёмные машины: учебник для вузов /М.П.Александров[и др.]. М.: Машиностроение, 1986. 400 с.

3. Бондаренко Л.Н.. Главацкий К.Ц. Зависимость давления по высо-те тормозной колодки от расположения её оси// Вестник ХНАДУ. Харь-ков. Вып. 38, 2007. С. 86-89.

4. Довбня Н.П., Бондаренко Л.Н., Бобырь Д.В. Об оптимальном уг-ле обхвата тормозной колодкой колеса // Проблемы трибології. - Хмель-ницкий: ТУП. 2007. №4. С. 64-66.


14

5. Довбня Н.П., Бондаренко Л.Н. Влияние угла обхвата колеса тор-мозной колодкой на тормозную силу поезда// Залізничний транспорт України. 2007. №6. С. 40-41.

6. Довбня Н.П., Бондаренко Л.Н., Бобырь Д.В. Зависимость макси-мальных давлений колодки на колесо от расстояния между осью башмака и поверхностью трения /Проблеми трибології. Хмельницкий: ТУП. 2008.№1. С. 24-28.

L. Bondarenko, S. YakovlevSpecifications to definition of reaction in hinges shoe tree brakesThe specified formula is offered on determination of brake moment, developed a shoe

tree brake, retaining corner of circumference by the shoe tree of brake pulley. It is well-proven that insignificant differences are in the size of normal pressure between a shoe treeand pulley depending on the method of fastening of shoe tree to the lever.

Получено07.04.09

УДК 621.874Н.Ю. Дорохов, канд. техн. наук, доц., (06264) 41-47-45(Украина, Краматорск, ДГМА)

ПЕРСПЕКТИВЫ СНИЖЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ НАГРУЗОК НА МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИИ МОСТОВЫХ КРАНОВ С ПРИМЕНЕНИЕМ ВОЛНОВЫХ ЦЕПНЫХ ПЕРЕДАЧ

Рассмотрены возможности использования волновой цепной передачи в каче-стве динамического гасителя колебаний металлоконструкций мостовых кранов с точ-ки зрения продления их долговечности.

Ключевые слова: металлоконструкции, мостовые краны, динамические на-грузки, волновая цепная передача.

По данным о характере разрушений металлоконструкций мостовых кранов [1], на процесс образования трещин кроме прочих оказывают влия-ние и вертикальные нагрузки, возникающие в результате работы механиз-ма подъема груза.

Амплитуда деформации мостакрана в начальный момент подъема груза зависит от скорости подъема груза и соотношения жесткостей крано-вого моста и канатов полиспаста. Уменьшение амплитуды колебаний воз-можно снижением скорости подъема и жесткости канатов либо увеличени-ем жесткости моста, однако это может отрицательно отразиться на характеристиках, габарите и массе крана.


15

Среди направлений снижения динамических нагрузок кранов выде-ляется динамическое гашение колебаний металлоконструкции, суть кото-рого состоит в присоединении к объекту виброзащиты вспомогательных приспособлений с целью изменения его вибрационного состояния путем коррекции упругоинерционных параметров системы. Однако при исполь-зовании неуправляемых динамических гасителей возможно не только уве-личение амплитуды колебаний, но и возникновение резонанса. Поэтому наиболее совершенными являются динамические гасители с регулировкой, в которых при изменении параметров возмущающей силы изменяются и параметры гасителя.

Для изменения состояния системы может быть достаточно одного жесткого кратковременного внешнего воздействия на систему возмущаю-щей силы [2], например, сообщением ей дополнительного ускорения, что может обеспечить использование в принципиальной схеме механизма подъема груза волновой цепной передачи, позволяющей получать цикли-ческое движение исполнительного органа с заданными параметрами.

Таким образом, одним из актуальных направлений исследований является поиск конструктивных решений и методики расчета параметров регулируемого динамического гасителя колебаний в механизме подъема груза на основе волновой цепной передачи[3] (рис. 1), которая состоит из корпуса 1, к которому жестко прикреплены неподвижныезвездочки2. Ка-тки 3 водила 4 привращении обкатываютсяповнутренней поверхности многоряднойцепи 5, которая находитсявнепосредственном контактеснеподвижными звездочками. Крепление неподвижных звездочек к корпусу волнового цепного редуктора при помощи болтов дает возможность в слу-чае износа зубьев в зоне контакта с многорядной цепью переставлять их той частью в рабочую зону, которая не была в контакте, что позволяет продлить срок службы зацепления и привода в целом. Однако по своим конструктивным особенностям привод механизма подъема груза на основе только волновой цепной передачи не обеспечивает необходимых рабочих скоростей вертикального перемещения груза.

В результате синтеза механизмов подъема классической конструк-ции и с волновой цепной передачей получен механизм подъема комбини-рованного типа, в котором классический привод выполняет функции подъ-емного устройства, а привод с волновой цепной передачей – управляемого динамического гасителя колебаний, возникающих от работы основного привода [4].

Схема такого механизма подъема груза представлена на рис. 2.


16

Рис. 1. Волновая цепная передача

Рис. 2. Кинематическая схема механизма подъема грузас динамическим гасителем колебаний


17

Длина наматываемых на барабаны канатов контролируется датчи-ками 3 и 8. Изменение настройки волнового цепного редуктора при пере-мещении тележки относительно кранового моста осуществляется датчиком4, установленном на колесе 5.

Максимальная высота подъема крюковой подвески контролируется ограничителем высоты 12. Роликовый останов 15 предназначен для экс-тренного торможения барабана 14 при внезапном нарушении целостности многорядной цепи 17.

Установкаэлектромагнитной муфты 7 позволяет управлять враще-нием канатного барабана 14, что дает возможность применять при осуще-ствлении манипуляций только волновой цепной привод, обеспечивая та-ким образом максимальную точность позиционирования груза, что важно припроведении монтажных работ.

При подъеме груза с основания датчиком 13 контролируется пред-варительная выборка провисания канатов.

При пуске электродвигателя 1 вращающий момент передается на канатный барабан основного подъема 6, на который наматывается или разматывается один конец каната 9, при этом другой конец каната закреп-лен на барабане 14 динамического гасителя колебаний, управление кото-рым осуществляется при помощи электромагнитной многодисковой муф-ты 20. На блок управления 2 подаются сигналы с датчикадавления 13, регистрирующего массу поднимаемого груза и с датчика 4, определяюще-го положение тележки относительно кранового моста. Датчики 3 и 8 опре-деляют длину каната на барабанах 6 и 14. При пуске механизма подъема в соответствии с заданной программой на электромагнитную муфту 20 пода-ется сигнал, приводящий в действие волновой цепной редуктор 19, при вращении водила которого перемещается многорядная цепь 17, застав-ляющая вращаться блок ведомых звездочек 16 и барабан 14.

При разработке конструкции необходимо учесть, что уравнитель-ный блок 10 будет работать в режиме повышенного нагружения, поэтому его диаметр должен приниматься по максимально большей режимной группе работы механизма подъема.

Роликовый останов 15 выполняет функцию устройства безопасно-сти и предназначен для экстренного торможения барабана 8 при внезапном нарушении целостности многорядной цепи 17.

Применение предлагаемой конструкции наряду со снижением ди-намических нагрузок дает значительное расширение технологических воз-можностей мостового крана, например, его использование в качестве мон-тажного оборудования в связи с высокой точностью позиционирования при включении только привода с волновым цепным редуктором. Так, для механизма подъема груза НQ = 10 т с вышеуказанными параметрами вер-тикальная точность позиционирования составляет 5…7 мм [4].


18

Применение привода в связи с невысокими рабочими скоростями (в данном случае – со скоростью посадки) возможно для транспортирования хрупких грузов.

Использование динамического гасителя колебаний в механизме подъема груза позволяет снизить коэффициент динамичности металлокон-струкции Дk в среднем на 15…20 %.

Согласно исследованиям В. Ф. Гайдамаки [5], время достижения металлоконструкцией крана допустимого прогиба

В

fft 0max , (1)

где maxf - предельный прогиб металлоконструкции; 0f - начальный уп-ругий прогиб металлоконструкции; В- коэффициент долговечности,

68471,5

71,571,3

П

ЭЭ

1

LZNk

Bx

, (2)

где Эk - эквивалентное значение коэффициента циклической ползучести материала металлоконструкции; L - пролет крана; П1xZ - момент инерции поперечного сечения главной балки относительно оси 1x с учетом фактора ползучести (рис. 3),

nnnszslzHblzHb

n

Z x

121

21

2

1 212

110П ; (3)

ЭN - эквивалентная нагрузка на главную балку, rGkGNN q 1НДТЭ , (4)

где qN- приведенный вес одной балки моста; ТG- половина веса тележ-ки; НG - половина веса номинального груза; - коэффициент приведения; r - коэффициент асимметрии цикла.

На основании формул (1) – (4) следует, что наибольшее влияние на срок службы главных балок при неизменных остальных расчетных пара-метрах оказывает фактор внешней нагрузки.

Как показывают расчеты, при уменьшении коэффициента динамич-ности в среднем на 20 % срок службы главной балки увеличивается на 5000…5300 часов, что при 300 рабочих днях в году и суммарном времени работы крана за год 1200 часов [5] дает продление срока службы металло-конструкции на 4…4,5 года, или на 18...20 %.


19

Согласно [6] срок службы крана Г0 NNL , где 0N , ГN - число циклов нагружения крана соответственно за весь срок службы и за год. По

данным [7], 60 102N ; L = 25 лет.

Учитывая, что величина ÃN после модернизации остается неиз-менной, а также то, что срок службы крана определяется в основном сро-ком службы металлоконструкции, можно записать:

модмод00 LNLN ,

где мод0N - число циклов нагружения крана за весьсрок службы после мо-

дернизации; модL - срок службы крана после модернизации, откуда число циклов нагружения крана после модернизации

66мод

0мод0 1036,225

5,425102

LL

NN ,

что дает увеличение числа циклов нагружения на 3,6∙105, что при 300 ра-бочих днях в году и суммарном времени работы крана за год 1200 часов [5] дает продление срока службы металлоконструкции на 4…4,5 года, или на 18...20 %.

Рис. 3. Расчетное поперечное сечение коробчатой главной балки

С другой стороны, при уменьшении дk возможно уменьшение соб-ственного веса моста в среднем на 12…15 % за счет снижения момента инерции поперечного сечения балки (уменьшения геометрии сечения) без изменения срока службы.


20

Список литературы

1. ЕмельяновО.А. Мосты сварные крановые. Конструкция, нагру-жение, диагностика, обеспечение ресурса. Краматорск : Изд-во ДГМА, 2002. 334 с.

2. ШтейнвольфЛ. И. Динамические расчеты машин и механизмов. М. : Машиностроение, 1961. 339 с.

3. Хвильовий ланцюговий редуктор: пат. 68716 Україна, № 2003109006; заявл. 06.10.2003; опубл. 16.08.2004. Бюл. № 8.

4. ДороховН. Ю. Динамическое гашение колебаний мостовых кра-нов с применением волновых цепных передач: автореф. дис. … канд. техн. наук. Харьков, 2007. 111 с.

5. ГайдамакаВ.Ф. Работа грузоподъемных машин при бесступенча-том торможении. Харьков : Вища школа, 1988. 141 с.

6. ГайдамакаВ.Ф. Грузоподъемные машины. Киев: Выща школа, 1989. 328 с.

7. СлободяникВ.А. Усиление несущих конструкций кранов мето-дом предварительного напряжения // Подъемные сооружения. Специаль-наятехника. 2003. № 8. С. 12-13.

N. DorohovProspect of reduction of dynamic loads on the bridge cranes metalware with

application of wave chain transmissionsThe question of use of wave chain transmission as dynamic oscillation damper of

bridge cranes metalware from the point of view of prolongation of their durability is consi-dered.



21

УДК 628.157В.М. Земсков, канд. техн. наук, доц. зав. кафедрой, (8453) 44-56-04,[email protected] (Россия, Балаково, БИТТиУ филиал СГТУ),П.В. Егоров, адьюнкт, (927) 6240323, [email protected] (Россия, Вольск, ВВВУТ)

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСЕВОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ВНЕДРЕНИЮВИБРОРАСКАТЫВАЮ ЩЕГО РАБОЧЕГО НАКОНЕЧНИКАУСТАНОВКИ ДЛЯ БЕСТРАНШЕЙНОЙ ПРОКЛАДКИ ТРУБОПРОВОДОВ

Предложена зависимость для определения осевого сопротивления внедрению виброраскатывающего рабочего наконечника установки для бестраншейной прокладки трубопроводов.

Ключевые слова: транспортировка газа, трубопроводы, виброраскатывающий рабочий наконечник.

Трубопроводы как вид транспорта получили в нашей стране и за рубежом большое развитие. По трубопроводам транспортируются природ-ные и попутные газы, нефть и нефтепродукты, различные жидкости, а так-же сыпучие и твердые материалы.

Интенсивный рост городского строительства в последние годы обу-словил необходимость модернизации и развития трубопроводного транс-порта коммунальной инфраструктуры. В первую очередь это касается объ-ектов водоснабжения, водоотведения и энергоснабжения современных городов. При этом состояние коммуникационных сетей жизнеобеспечения городов России достигло критической отметки. По различным статистиче-ским данным инженерные сети изношены на 70 % и более [1]. Большинство трубопроводов в России находится в эксплуатации с середины прошлого столетия, хотя нормативный срок эксплуатации трубопроводов составляет: чугунных – 20 лет, стальных до 15 лет [2]. Ежегодно на каждые 100 км тру-бопроводов в среднем приходится более 50 аварий. Эксплуатация изношен-ных трубопроводов ухудшает социальную, экономическую иэкологиче-скую обстановку в городах. Для замены аварийных трубопроводов в течение 10 лет ежегодно необходимо реконструировать более 40 тысяч ки-лометров подземных коммуникаций.

Решение данной проблемы траншейными методами требует значи-тельных затрат, а иногда в условиях плотных городских застроек замена трубопроводов открытым способом просто невозможна. В настоящее время многие городские администрации приняли решение, что основным спосо-бом прокладки и переустройства подземных городских коммуникаций явля-ется закрытый (бестраншейный) способ. К основным преимуществам бес-


22

траншейных технологий относятся: высокие темпы проведения работ по за-мене и прокладке коммуникаций, соблюдение экологических требований, значительная экономия (до 50 % ) финансовых средств, бесперебойное дви-жение транспорта в месте проведения работ.

До 70 % повреждений приходится на трубопроводы диаметром до 300 мм. Анализ способов бестраншейных технологий показывает, что для замены коммуникаций такого типоразмера наиболее простымс конструк-тивнойточки зрения и дешевым с экономической, являетсяспособ прокола [3]. Также весьма перспективенявляется сравнительно новыйспособ про-ходки скважин без извлечения грунта раскаткой, обладающей сравнитель-но низкой энергоемкостью процесса [4].

Одним из путей повышения эффективности процесса бестраншейной прокладки трубопроводов является применение вибрации. Анализ примене-ния вибрационной технологии в данном процессе показывает следующие ее преимущества: возможность комплексной механизации работ с уменьшени-ем доли ручного труда и сокращение сроков устройства переходов через препятствия. Кроме того, вибрация не только снижает сопротивление вне-дрения в грунт, но и способствует преодолению этих сопротивлений вслед-ствие перехода сухого трения в условно-вязкое [5].

В настоящей работе сделана попытка получить теоретическую формулу для определения осевогосопротивления внедрениювиброраска-тывающего рабочего наконечника установки для бестраншейной проклад-ки трубопроводов, конструкция и принцип работы которой описаны в ра-боте [6].

Осевое сопротивление внедрению предлагаемого рабочего органа представляет собой один из основных критериев эффективности устройст-ва, так как от его величины зависят габариты и металлоёмкость установки, чем меньше осевое сопротивление при прочих равных условиях, тем луч-ше выбраны параметры устройства.

Для определения осевого сопротивления внедрению рассмотрим рабочий наконечник в виде прямого кругового конусасрадиусомr и уг-лом заострения , перемещающийся в однородном грунте с постоянной скоростью осv . Согласно расчётной схеме ось конуса на вершине пересе-кается с осью прокладываемого трубопровода, а на его основании имеетсяэксцентриситет еотносительно оси прокладываемого трубопровода. Рабо-чий наконечник, обкатываясь по поверхности скважины с частотой кω ,вызывает колебания грунта в радиальном направлении, что способствует уменьшению сил внутреннего трения и сцепления в нем, и, как следствие этого, уменьшению усилия внедрения в грунт. При этом поступательное движение рабочего наконечника с обкатыванием по грунту обеспечивает формирование грунтовой скважины.

В соответствии с расчётной схемой осевое сопротивление можно определить как


23

( ) кос αcosσ+αsinσ= SfF , (1)где σ- нормальное напряжение, возникающее на рабочей поверхности при вибрационном воздействии конуса наконечника, Па; α- угол заострения конуса рабочего наконечника; f - коэффициент трения грунта о наконеч-ник; кS – площадь контакта конуса рабочего наконечника с грунтом, м

2.

Расчётная схема к определению осевого сопротивления

Площадь контакта конуса рабочего наконечника с грунтом опреде-ляется по зависимости

2кк αsin2

φ= rS , (2)

где кφ - угол контакта конуса рабочего наконечника с грунтом по основа-нию; r - радиус основания конуса, м.

Наиболее полно реальные процессы взаимодействия движителя со средой отражает функциональная зависимость, предложения В.В. Кацы-гиным и определяющаяподчинение нормального напряжения закону ги-перболического тангенса [7]:

hk

оо σ

tanhσ=σ , (3)

где оσ - несущая способность грунта или предел прочности грунта на од-ноосное сжатие, при котором деформация грунта начинает возрастать без дальнейшего действующего увеличения, на опорную площадку вертикаль-ной нагрузки, Па; k - коэффициент объемного смятия грунта, Н/м3; h - де-формация частиц грунта, м.

Деформация частиц грунта будет определяться осевой подачей кону-са рабочего наконечника и величиной эксцентриситета установки оси кону-са относительно оси прокладываемого трубопровода. Учитывая то, что эф-фективность действия устройства определяется вибрационным воздействием на грунт, что позволяет уменьшить внутреннее трение в грун-те и сцепление частиц грунта, для упрощения расчётов деформацию грунта


24

определим без учёта осевой подачи при небольших ошибках вычислений. Данное допущение основано на сравнении значений частот вращения оси конуса вокруг оси прокладываемого трубопровода и осевой подачи конуса рабочего наконечника.

Деформация частиц грунта при обкатывании конуса рабочего нако-нечника имеет достаточно сложный характер. Деформация частиц грунта будет изменяться от 0 на вершине конуса до e2 на его основании при об-катывании конуса рабочего наконечника без скольжения и буксования. Для инженерных расчётов с достаточной точностью можно принять де-формацию грунта в формуле (3) как eh = . Таким образом, деформацию грунта определяет величина эксцентриситета установки вала относительно оси прокладываемого трубопровода.

В итоге зависимость для определения осевогосопротивления вне-дрениювиброраскатывающего рабочего наконечника запишется в виде

( ) еkrfFо

о2к

ос σtanhσ

αsin2φ

αcos+αsin= . (4)

Предложенная зависимость (4) позволит определить осевое сопро-тивление внедрению виброраскатывающего рабочего органа в зависимости от физико-механических свойств грунта и геометрических параметров ко-нуса рабочего наконечника.

Списоклитературы

1. Голота М.Б. Строительство тоннелей в России – практическое применение новых технологий: материалы 26-й конференции и выставки Международного общества по бестраншейным технологиям. М.

2. Рыбаков А.П. Замена трубопроводов различного назначения бес-траншейным способом: материалы 26-й конференции и выставки Между-народного общества по бестраншейным технологиям, М., 2008. – 1 элек-трон.опт.диск (CD-ROM).

3. Полтавцев И.С., Орлов В.Б., Ляхович И.Ф. Специальные земле-ройные машины и механизмы для городского строительства: Киев.: Будiвельник, 1977. 136 с.

4. Ряшенцев А.Н. Оборудование «RANER»: проходка и формирова-ние скважин в грунтах: материалы 26-й конференции и выставки Между-народного общества по бестраншейным технологиям. М., 2008. – 1 элек-трон.опт.диск (CD-ROM).

5. Кершенбаум Н.Я., Минаев В.И., Виброметод в проходке горизон-тальных скважин: М.:«Недра»,1968. 152с.


25

6. Егоров П.В., Земсков В.М.Устройство для бестраншейной про-кладки коммуникаций способом виброраскатки // Дороги и мосты. ЖКХ и строительство. 2008. №5-6. С.24-25.

7. Гуськов В.В., Велев Н.Н., Атаманов Ю.А. Тракторы: теория. М.:Машиностроение, 1988. 376 с.

V. Zemskov, P. EgorovDefinition of axial resistance to introduction vibraunrolling of the working tip of in-

stallation for intrenching linings of pipelinesDependence for definition of axial resistance is offered to introduction vibraunrol-

ling a working tip of installation for intrenching linings of pipelines.

Получено 07.04.09

УДК 622.73В.И. Коноплев, канд. техн. наук, доц., (4872) 33-22-88,[email protected] (Россия, Тула, ТулГУ),В.И. Ануфриев, канд. техн. наук, доц., (4872) 33-22-88,[email protected] (ТулГУ),С.В. Ануфриев, асп., (4872) 33-22-88, [email protected] (ТулГУ),П.Ю. Калабин, магистрант, (4872) 33-22-88, [email protected] (ТулГУ)

К РАСЧЕТУ ГРАВИТАЦИОННОГО ИНЕРЦИОННОГО УСТРОЙСВА ДЛЯ ВЫГРУЗКИ КУСКОВОГО МАТЕРИАЛА ИЗ БУНКЕРА

Рассмотрено устройство, восстанавливающее условие гравитационного ис-течения материала при разгрузки сыпучих и кусковых материалов из бункеров. Пред-лагаемое устройство позволяет проводить процесс осушения и ворошения кускового материала и облегчает его выгрузку.

Ключевые слова: бункер, гравитационное инерционное устройство, форсунка.

На предприятиях по производству щебня широко используются гравитационные устройства, в которых кусковые грузы движутся вниз по наклону под действием силы тяжести. Если груз массой m скользит с ко-эффициентом трения f по наклонной плоскости под углом βна длине l,разность уровней в начальной и конечной точках h = l sinβи скорость в этих точкахυн и υк, то работа силы тяжести груза, затрачиваемая на работу трения и приращение кинетической энергии [1]


26

.2

cos2н

2к mmgflmgh (1)

Если заданы скорости в начальной υни конечной υкточках и раз-ность уровней между ними h, то уголβ, под которым должна быть распо-ложена наклонная плоскость, находится из равенства

.2

2tg2к

2н

gh

fgh (2)

Если известна начальная скорость и задан угол наклона β, то конеч-ная скорость

.)ctg1(2 2нк fgh (3)При υк= υн, т. е. при движении с постоянной скоростью, tg βо= f.

Для ускоренного движения (υк> υн) β> β0, для замедленного движения (υк< υн) β< β0.

Если груз движется по бункеру прямоугольной формы, то под ко-эффициентом трения скольжения понимается приведенный коэффициент, который учитывает сопротивление трению как по дну, так и по боковым стенкам бункера.

Однако условия гравитационного истечения материала при работе могут изменяться ввиду налипания мелких влажных частиц на дно бунке-ра. Это приводит к увеличению значения коэффициента трения, наруше-нию условий естественного истечения материала и заклиниванию его в замкнутом объеме при непрерывном потоке. С целью восстановления ус-ловий истечения материала предлагается гравитационное инерционное устройство для разгрузки сыпучих и кусковых материалов из бункеров [2]. На рис.1 представлен общий вид гравитационного инерционного устрой-ства для выгрузки кускового материала из бункера, на рис. 2 – его сече-ния.

Устройство для выгрузки кускового материала из бункера содер-жит рабочий орган 14 и форсунки 4, 10, 16 с наконечниками 6, 12, 17 для подвода сжатого воздуха (пневматический привод условно не показан). Рабочий орган 14 выполнен в виде ступеней 1, 7, 13, которые связаны ме-жду собой по концам попарно диафрагмами 2, 8 с изготовленными в них пазами 21.

Ступени 1, 7, 13 рабочего органа 14 изготовлены в виде плит, рас-положены под углом 60 ° к горизонтали и закреплены к вертикальным стенкам 22, 23 с внутренней стороны бункера 20. Нижние части концов ступеней 7, 13 расположены консольно по отношению к диафрагмам 2, 8. Форсунка 16 закреплена с помощью шарниров 15 и кулис 18 на внешней стороне торцевой стенки 19 бункера 20, а форсунки 4, 10 закреплены со-


27

ответственно с помощью шарниров 3, 9 и кулис 5, 11 с внешней стороны к рабочему органу 14 бункера 20.

Рис. 1. Гравитационное инерционное устройство для выгрузкикускового материала из бункера (общий вид)

Форсунки 4, 10, 16 выполнены в виде короба 24 трапециевидного сечения с расположенным со стороны меньшего основания по оси его симметрии золотником 25 и эластичной насадкой 26 V-образной формы с продольным пазом 27.

Устройство для выгрузки кускового материала работает следую-щим образом.

В процессе выгрузки кускового материала из бункера включают прикрепленный к рабочему органу 14 бункера 20 пневматический привод. Устанавливают эластичные насадки 26 форсунок 4, 10, 16 в пазы 21 тор-цевой стенки 19 и диафрагм 2, 8. Угол наклона форсунок 4, 10, 16 относи-тельно ступеней 1, 7, 13 рабочего органа 14 регулируется вращением фор-сунок 4, 10, 16 относительно шарниров 3, 9, 15 и фиксируется кулисами 5, 11, 18. Золотник 25 ставится в положение открыто.


28

Рис. 2. Гравитационное инерционное устройство для выгрузки кускового материала из бункера: а – форсунка;

б – эластичная насадка; в – короб


29

Подается сжатый воздух через наконечники 6, 12, 17 в короб 24, который далее проходит через золотник 25 и продольный паз 27 эластич-ной насадки 26 и поступает в зазоры между кусковым материалом и рабо-чим органом. Под действием потока сжатого воздуха и ступенчатой конст-рукции рабочего органа происходит ворошение кускового материала, осушение рабочего органа ивосстановление условий гравитационного ис-течения.

Кусковыйматериал склонен к заклиниванию в замкнутом объеме, что затрудняет его выгрузку. Ручные операции по ликвидации забивания бункера малоэффективны и занимают много рабочего времени. Предла-гаемое устройство позволяет эффективно производить процесс ворошения кускового материала, осушение рабочего органаи восстановление условий гравитационного истечения кусковогоматериала, облегчая его выгрузку.

Список литературы

1. Спиваковский А.О., ДьячковВ.К. Транспортирующие машины:учеб. пособие. 3-е изд., перераб. М. : Машиностроение, 1983. 487 с.

2. Устройство для выгрузки кускового материала из бункера: пат. 2342307 Рос. Федерация. № 2007123822/11; заявл. 25.06.07; опубл. 27.12.08. Бюл. № 36. 6 с.

V. Konoplev, V. Anufriev, S. Anufriev, P. KalabinTo calculation gravitational inertial device for unloading lumpy material

from bunkerThe device restoring a condition of the gravitational expiration of a material at un-

loading of loose and lumpy materials from bunkers is considered. The offered devise allows tomake process of drainage and turning a lumpy material and facilitates its unloading.



30

УДК 621.643.002.2/625.001.24А.В. Краснолудский, канд. техн. наук, доц., (8453) 44-56-04,[email protected] (Россия, Балаково, БИТТУ СГТУ),Н.В. Краснолудский, асп., (8453) 46-44-96, [email protected] (СГТУ)

МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСНОВНЫХ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ВИБРОНАКОНЕЧНИКА ДЛЯ БЕСТРАНШЕЙНОЙ ПРОКЛАДКИ КОММУНИКАЦИЙ МЕТОДОМ ВИБРОПРОКОЛА

Рассмотрена методика определения основных геометрических параметров вибронаконечника длябестраншейной прокладкитрубопроводов методом вибропроко-ла при известных экспериментальных данных с целью получения высокой эффективно-сти разрабатываемого оборудования.

Ключевые слова: статический прокол, сопротивление проколу, оптимальные параметры, наконечник, амплитуда колебаний, проектирование.

Прокладкатрубопроводов способом статического прокола является одним из наиболее простых и доступных способов бестраншейной про-кладки коммуникаций. Однако, широкое применение данного способа сдерживают высокие напорные усилия и низкая точность прокладки тру-бопроводов. Если с последним недостатком еще можно бороться, то боль-шие напорные усилия приходится уменьшать за счет использования дру-гих бестраншейных способов прокладки коммуникаций, в частности вибропрокола, что позволяет значительно снижать напорные усилия безсерьезного усложнения оборудования в целом.

Для определения необходимых геометрических размеров виброна-конечника необходимо определиться с его расчетным положением относи-тельно оси образуемой скважины. С учетом возникающей обкатки рабочей части наконечника в скважине, в первую очередь, нас будет интересовать его крайние положения (рис. 1).

Для рассматриваемого положения характерны следующие условия:1. Уплотнение грунта в станки скважины осуществляется только

конической и цилиндрической частью наконечника, при этом глубина вне-дрения цилиндрической части ограничена задаваемой величиной h.

2. Гарантированный диаметр получаемой скважины определяется по крайнему положению конической части (рис. 1, точка b).

3. Корпус с вращающимся дебалансом в процессе работы поверхно-сти образуемой скважины не касается, что учитывается задаваемой вели-чиной а(рис. 1) и позволяет реализовать рычаг Архимеда с увеличением напряжений на рабочей части наконечника.


31

Рис. 1. Рабочее положение вибронаконечника:1-конусная часть рабочего наконечника; 2-цилиндрическая часть рабочего наконечника; 3-корпус вибратора круговых колебаний;

4-напорн�

Documents

publishing.tsu.tula.rupublishing.tsu.tula.ru/Izvest/tsu_izv_Tehnichesk_nauki_2009_(2_chast_1).pdfISSN 2071-6168 УДК621.86/87 Известия ТулГУ.Технические науки