CC BY
29
АЛГОРИТМ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СИЛОВЫХ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ШНЕКОВОГО ИНТЕНСИФИКАТОРА НА РАБОЧЕМ ОБОРУДОВАНИИ БУЛЬДОЗЕРА ПРИ ЗАСЫПКЕ ТРАНШЕЙ
КРОЛЬ Р. Н. *, к. т. н.
Кафедра строительных и дорожных машин (СДМ), Государственного высшего учебного заведения (ГВУЗ) «Приднепровская государственная академия строительства и архитектуры» (ПГАСА), ул. Чернышевского, 24-а, 49600, Днепропетровск, Украина тел. +38 (0562) 46-98-73, e-mail: [email protected], ORCID ID: 0000-0002-7180-663Х
Аннотация. Постановка проблемы. Работа бульдозера при засыпке траншей, проводится циклическими, челночными движениями машины, которая увеличивает полосу отчуждения; увеличиваются расходы времени, топлива и труда в сравнении с непрерывным способом засыпки. Кроме указанных недостатков также ухудшается качество засыпки траншеи: неравномерная подача грунта в траншею большими порциями приводит к повреждениям изоляции труб и образования пустот, вследствие чего - оседание и вымывание грунта. Бульдозер с шнековым интенсификатором (ШИ), лишен недостатков обычного бульдозера - двигаясь вдоль траншеи, он перемещает у нее разрыхленный грунт, который не падает на трубопровод, а скатывается по нему. При этом окружная скорость режущей кромки ШИ превышает скорость перемещения базовой машины, которая обеспечивает сильное измельчение грунта (до распыления) перед подачей в траншею. Цель статьи. Разработка алгоритма определения крутящего момента на валу ШИ, потребляемой мощности, энергоемкости и производительности рабочего процесса обратной засыпки траншей в зависимости от физико-механических свойств грунта, геометрических параметров ШИ и скорости движения бульдозера. Выводы. Разработанный алгоритм позволил определить, что при фиксированном значении угловой скорости ®0 крутящий момент М и мощность повода
Nnp ШИ при росте скорости SM движения базовой машины изменяется по линейному закону; изменение скорости движения базовой машины з^ практически не влияет на энергоемкость Е при рассмотренном изменении угловой скорости а0.
Ключевые слова: шнековый интенсификатор, крутящий момент, угловая скорость, мощность, энергоемкость, засыпка траншей
The problem topicality. The geographical position of Ukraine contributes to the transportation of oil and gas through its territory to Europe, for what are used the pipelines. The features of trench refilling works (heavy workloads, a length of the pipeline, a great distance from construction objects to the mechanization base complex, the frequent machinery relocation from object to object, a wide variety of technology operations) define specific requirements for machines used in these works.
Problem statement. A bulldozer work at trench refilings is conducted by cyclic, a machine shuttle motion that increases a right-of-way; increasing of time charges, fuel and labour by the side of the continuous refilling method. Besides the indicated defects gets worse also the quality of the trench refilling: the uneven soil output into a trench with large portions results the damages of pipes isolation and emptinesses formation, in consequence -settling and washing of soil. A bulldozer with the screw intensifier (SI), is deprived lacks of an odinary bulldozer - moving along a trench, it moves the loose soil that does not fall on a
pipeline, but rolles on it. Thus the circuitous speed of a cutting edge of SI exceeds the speed of the base machine moving that provides the strong soil treatment (before dispersion) before output into a trench.
Analysis of publications. In the technical literature, informating the definition of power and energy indexes of screw intensifier on the bulldozer working equipment at trench refillings is in a limited number. The most complete information is reflected in the works of Sevast'yanov K M. [1], Zenkov R.L. [2], Grigoriev A.M. [3], Balovnev V.I, Shkryl V.M [4], Spivakovsky A.O. [5, 6], Ivanchenko F.K. [7], Sukhorukov V.S. [8].
The purpose of the article. The algorithm development of the rotational moment determination on the SI drivashaft, the consumable energy, the energy intensity and the working process productivity of the reverse trench refillings depending on physical and mechanical properties of soil, geometrical parameters of SI and bulldozer optimal speed.
The material presentation is based on the method of determining of the rotational speed [9], the rotational moment on the SI
drivashaft, the consumable energy, the energy intensity and the working process productivity of the reverse trench refillings [10] is devel-
oped an algorithm for their determination, which is presented in the form of a block diagrams (Fig. 1).
Fig. 1. The block diagram of determining of the rotational moment on the SI driveshaft, the consumable energy, the energy intensity and the working process productivity of the reverse trench refillings (the end).
On the basis of the algorithm is developed computer program in Qbasic language and were received dependencies of the rotational moment MKP on the SI driveshaft on the
KF
rotational speed c0 (Fig. 2), the indicated ef-
ficiency Nnp of SI drive on the rotational speed c0 (Fig. 3), the energy intensity E of the SI working process on the rotational speed C (Fig. 4).
Nnp, kBt
350 300 250 200 150 100 50 0
Dm 1 1 1 1 1 ,=0,9 M; S=0,9 m; I1K=1,5 M;
P = 27'J; 5 = 2 5"; y = 18 00 Ki 7M3 ' j
S
9m =0,095 m/c 9m =0,125 m/c 9,. =0,155 m/c
9m =0,185 m/c
9,. =0,215 m/c
6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
co0,pa^.c
Fig. 3. The dependence of the SI indicated efficiency N on the rotational speed a>0
E 700 600 500 400 300 200 100 0
Bt-c
' r
m
D„„ =0,9 27°; m; S S = 2 =0,9 5 ; y m; H = 18 00 ki m;
P = Vm3
9,
0,095 m/c 0,125 m/c 0,155 m/c 0,185 m/c 0,215 m/c
6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 ®0, pa^.c
Puc. 4. The dependence of energy intensity E on the SI working process on the rotational speed co0
Conclusion. The developed algorithm allows to define that at the fixed value of the rotational speed co0 the rotational moment
MKp and indicated efficiency Nnp of SI at the
optimum speed increasing 3M of the base
machine change on a linear law; the optimum speed change of the base machine 3M practically does not influence on the energy intensity E at the considered change of the rotational speed co0.
REFERENCES
1. Sevast'yanov K.M. Issledovanie energoemkosti protsessa ekskavatsii torfa iz zalezhi gorizontalnymi shnek-frezami [Research of energy intensityof the peat excavation process from a deposits of horizontal screw-milling cutters]. Avtoref. dis. kand. tehn. nauk [Abstact from the Cand. Sc. (Tech) Dissertation: 05.02.17]. Kaliningrad: Kalinin.
politekhn. in-t., 1973, 23 p. (in Russian).
2. Zenkov R.L., Ivashkov I.I. and Kolobov L.N. Mashiny nepreryivnogo transporta [Machines of the continuous transport]. Moskva: Mashinostroenie, 1980, 303 p. (in Russian).
3. Grigorev A.M. Vintovye konveery [Spiral conveyers]. Moskva: Mashinostroenie, 1972, 182 p. (in Russian).
4. Balovnev V.I. and Shkryl' V.N Issledovanie raboty otvalov s mekhanicheskoy intensifikatsiej [Research of the dump work with the mechanical intensification]. Stroitelnyie i dorozhnyie mashiny [Construction an road-building machines]. 1978, no. 4, pp. 24-26. (in Russian).
5. Spivakovskij A.O. and D'yachkov V.K. Transportiruyushchie mashiny [Transporting machines].Moskva: Mashinostroenie, 1983, 3-d ed., 487 p. (in Russian).
6. Spivakovski A.O. and Goncharevich I.F. Spetsialnye transportiruyushchie ustrojstva v gornodobyivayushchej promyshlennosti [Special transport devices in mining industry]. Moskva: Nedra, 1985, 129 p. (in Russian).
7. Ivanchenko F.K. Konstruktsiya i raschet pod'emno-transportnykh mashin [Construction and calculation of lifting-transport machines]. Kiev: Vyshcha shk. 1988, 2-nd ed., 424 p. (in Russian).
8. Suchorukov V.S. and Dolgikh A.I. Snizhenie energoemkosti transportirovaniya grunta gorizontalnym shnekom [Decline of energy intensity of the soil portage through horizontal screw]. Saratov, 1984, pp. 167-170. (in Russian).
9. Krol R.M. Algorytm vyznachennia kutovoi shvydkosti shnekovoho intensifikatora na robochomu obladnanni buldozera pry zasyptsi transhei [An algorithm of determination of the rotation speed of screw intensifier on the bulldozer working equipment at trench refilings]. Visnik Natsionalnogo universitetu vodnogo gospodarstva ta prirodokoristuvannya [Bulettin of the National University of Water and Environmantal Engineering]. Rivne, 2015, iss. 2(70), pp. 84-91. (in Ukrainian).
10. Krol R.M. Teoretichne doslidzhennia zvorotnoi zasypky transhei buldozerom, scho obladnano shnekovym intensifikatorom [The theoretical research of the reverse trench refiling by a bulldozer, that is equipped by a screw intensifier]. Visnyk Pridniprovskoi derzhavnoi akademii budivnytstva ta arhitektury [Bulettin of Prydniprovs'ka State Academy of Civil Construction and Architecture]. Dnipropetrovsk, 2013, no. 4, pp. 35-43. (in Ukrainian).
ВИКОРИСТАНА Л1ТЕРАТУРА
1. Севостьянов К. М. Исследование энергоемкости процесса экскавации торфа из залежи горизонтальными шнек-фрезами : автореф. дис. на соискание ученой степени канд. техн. наук : 05.02.17 / Севостьянов Константин Михайлович ; Калинин. политехн. ин-т. - Калинин, 1973. - 23 с.
2. Зенков Р. Л. Машины непрерывного транспорта / Р. Л. Зенков, И. И. Ивашков, Л. Н. Колобов. - Москва : Машиностроение, 1980. - 303 с.
3. Григорьев А. М. Винтовые конвейеры / А. М. Григорьев. - Москва : Машиностроение, 1972. - 182 с.
4. Баловнев В. И. Исследование работы отвалов с механической интенсификацией / Баловнев В. И., Шкрыль В. Н. // Строительные и дорожные машины. - 1978. - № 4. - С. 24-26.
5. Спиваковский А. О. Транспортирующие машины / А. О. Спиваковский, В. К. Дьячков. - 3-е изд., перераб. -Москва : Машиностроение, 1983. - 487 с.
6. Спиваковский А. О. Специальные транспортирующие устройства в горнодобывающей промышленности /
A. О. Спиваковский, И. Ф. Гончаревич. - Москва : Недра, 1985. - 129 с.
7. Иванченко Ф. К. Конструкция и расчет подъемно-транспортных машин / Иванченко Ф. К. - Киев : Выща шк., 1988. - 424 с.
8. Сухоруков В. С. Снижение энергоемкости транспортирования грунта горизонтальным шнеком /
B. С. Сухоруков, А. И. Долгих // Проблемы сельскохозяйственной мелиорации Поволжья / Саратов. с.-х. инт им. Н.И. Вавилова. - Саратов, 1984. - С. 167-170.
9. Кроль Р. М. Алгоритм визначення кутово! швидкосп шнекового штенсифшатора на робочому обладнанш бульдозера при засипщ траншей / Р. М. Кроль // Вюник Нацюнального ушверситету водного господарства та природокористування. - Рiвне, 2015. - Вип. 2(70). - С. 84-91.
10. Кроль Р. М. Теоретичне дослщження зворотно! засипки траншей бульдозером, що обладнано шнековим штенсифжатором / Р. М. Кроль // Вюник Придшпровсько! державно! академи будiвництвa та архггектури : зб. наук. пр. - Дншропетровськ, 2013. - № 4. - С. 35-43.
Рецензент: д-р т. н. В. Г. Заренб1н
Надшшла до редколеги: 11.02.2016 р. Прийнята до друку: 15.02.2016 р.
