CC BY
1
Миронова Мария Петровна, старший преподаватель, [email protected], Россия, Краснодар, Кубанский государственный технологический университет,
Дедусенко Роман Николаевич, магистр, roma.dedusenko@mail. ru, Россия, Краснодар, Кубанский государственный технологический университет
IMPROVING BRAKING STABILITY BY DIFFERENTIATION OF BRAKE PADS OF DISC-TYPE POWER DEVICES I.A. Yaitskov, P.A. Polyakov, E.S. Fedotov, R.S. Tagiev, M.P. Mironova, R.N. Dedusenko
The article presents a mathematical model of unsteady braking processes at the level of the system "j-th clamping element - i—th brake pad - brake disc". The developed mathematical model, based on the example of the system "j-th clamping element - i—th brake pad - brake disc", takes into account inertial loads, elastic and damping bonds and disturbing factors from the working surfaces of the friction unit. The obtained results of mathematical modeling proved the relationship between the overall dimensions of the components of the system "j-th clamping element - i-th brake pad - brake disc", their location and the parameters of braking stability. The inertial load of the brake pad distributed along the edges was used as a stability criterion. The inertial load of the right upper and lower edges of the single and individual brake pads was compared. The obtained values of the inertial load for the right lower and upper edges of the individual brake pad are many times lower than for a single brake pad. Due to this fact, the stability of the interaction of the friction pairs of the node will be higher when using individual brake pads for each clamping element.
Key words: braking, angular oscillations, pitch, roll, inertial load, individual brake pad, clamping element.
Yaitskov Ivan Anatolyevich, doctor of technical sciences, professor, dean, [email protected], Russia, Rostov-on-Don, Rostov State Transport University,
Polyakov Pavel Alexandrovich, candidate of technical sciences, docent, polyakov. pavel88@mail. ru, Russia, Krasnodar, Kuban State Technological University,
Fedotov Evgeny Sergeevich, senior lecturer, [email protected], Russia, Krasnodar, Kuban State Technological University,
Tagiev Ruslan Sufudinovich, postgraduate, [email protected], Russia, Krasnodar, Kuban State Technological
University,
Mironova Maria Petrovna, senior lecturer, m. mironova. 2014@mail. ru, Russia, Krasnodar, Kuban State Technological University,
Dedusenko Roman Nikolaevich, master, [email protected], Russia, Krasnodar, Kuban State Technological University
УДК 69.002.51:69(211)
Б01: 10.24412/2071-6168-2024-3-544-545
НАВЕСНОЕ БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩЕЕ СКАЛЫВАЮЩЕЕ ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ МЕРЗЛОГО ГРУНТА
С.Н. Орловский, А.И. Карнаухов, С.А. Войнаш
В статье дается описание скалывающего оборудования для разрушения целиков мерзлого грунта между параллельными щелями, прорезанными щелерезными машинами. Приведены некоторые результаты исследования подобного устройства.
Ключевые слова: мерзлота, грунт, щели, агрегат, бары, скалывание, удаление.
Объём земляных работ в зимний период, ввиду его продолжительности в России, достаточно высок. Эффективная разработка мёрзлого и грунта обычными землеройными машинами практически невозможна вследствие резкого увеличения его механической прочности. Поэтому для успешной разработки мёрзлых грунтов необходимо проведение дополнительных мероприятий, обеспечивающих снижение их прочности.
Нарезка мёрзлого грунта на блоки. При блочном методе монолит мерзлого грунта разрезается на блоки баровыми машинами (по взаимно перпендикулярным направлениям), после чего блоки удаляют экскаватором, строительным краном или трактором [1, 2].
Для облегчения формирование блоков, чтобы не прорезать щели перпендикулярно, предусмотрели ска-лыватель. Трактор едет по трассе траншеи, цепные рабочие органы прорезает в грунте щели на требуемую глубину, скалыватель отламывает образовавшийся целик от массива.
Создание такого орудия позволит:
- нарезать грунт на блоки для облегчения работы экскаваторов при строительстве газо- и нефтепроводов.
Объекты и методы исследования. Для разработки мерзлых грунтов в т. ч. при строительстве мелиоративных сооружений Красноярским филиалом ВНИИ-стройдормаша создано навесное скалывающее быстродействующее оборудование к баровой щелерезной машине. Оборудование предназначено для разрушения целиков мерзлого грунта между параллельными щелями, прорезанными баровыми рабочими органами [3].
544
Скалывающее оборудование, представляющее собой телескопический домкрат с приводом от насоса и пневмогидравлического аккумулятора, навешивается на баровую установку, смонтированную на тракторе Т-170 МГП, и осуществляет разрушение целика при глубине копания 2 м и рабочей скорости 150 м/ч. Рабочий ход гидродомкрата составляет 100 мм, производительность установки достигает 150 м3/час [4].
Применение гидравлического аккумулятора в системе позволяет:
а) возмещать недостаточную подачу насоса при перегрузке: в этом случае скорость перемещения поршня скалывателя обеспечивается как подачей насоса, так и «расходом жидкости» гидроаккумулятора;
б) сглаживать пики давления, вызванные изменением нагрузки на рабочем органе.
Гидросистема скалывающего рабочего органа (рисунок 1) состоит из шестеренчатого насоса 1, управляющего золотника 2, предохранительного клапана 3, обратных клапанов 4, гидродомкрата 5 с цилиндрами двойного действия, распределителей 6 и 10, пневмогидравлического аккумулятора 7, гидроцилиндров 8 и 11, дросселя 9.
3 - предохранительный клапан; 4 - обратный клапан; 5 - гидродомкрат; 6,10 - распределители;
7 - пневмогидроаккумулятор; 8,11 - цилиндры
Работа установки заключается в следующем: в начальный период при заглубленном гидродомкрате рабочая жидкость от насоса поступает через обратный клапан 4 при открытии золотника распределителя 6 в гидроаккумулятор 7. Поток жидкости будет поступать в рабочую полость гидродомкрата 5, при этом штоки выберут зазоры между домкратом и щелью и начнут нагружать целик. При достижении определенного давления в системе, вызванного сопротивлением целика, произойдет открытие распределителя 2 и сжатая в аккумуляторе 7 жидкость устремится в рабочую полость гидродомкрата, обеспечив быстрое его срабатывание и скол целика [4].
После скола целика переключением золотника распределителя 6 жидкость направляется в полость холостого хода домкрата и штоки возвращаются в исходное положение. Однако, до возвращения в исходное положение происходит защемление домкрата в щели. За это время машина может пройти некоторое расстояние. Отставание домкрата, необходимое для завершения его обратного хода, обеспечивается выходом штока гидроцилиндра 11 при переключении золотника распределителя 10 (см. рис.1).
Подъем и опускание в транспортное или рабочее положение скалывающего оборудования осуществляется одновременно с режущей цепью баровой установки при помощи золотника 10 и гидроцилиндра 11, закрепленного на кронштейне баровой установки. Скалывающее оборудование было изготовлено в Красноярском филиале ВНИИстройдормаша и смонтировано на баровой установке РМГ-2. Испытания проводились на объектах Главкрас-ноярскстроя на грунтах с плотностью до 200 - 250 ударов плотномера ДОРНИИ [5].
Результаты исследования и их обсуждение. Цель расчёта скалывателя - определение параметров гидравлического домкрата для скалывания целика мёрзлого грунта в межбаровом пространстве.
Расчётная схема скалывания представлена на рис.2.
Скол происходит в вертикальной и горизонтальной плоскости.
Определим площадь скола целика F, см2 по плоскостям согласно схеме по выражению:
р, = к, • Ь , (1)
где к - расстояние скола по горизонтали или вертикали, см; L - шаг скалывания, см.
Рис. 2. Схема скалывания целика изгибной деформацией: 1 - скалыватель; 2 - целик; 3 - почва Площадь скола по горизонтали для 1г = 0,7 м и L = 0,5 м составит
Егор = 0,4 • 0,7 = 0,28 м2 = 2800 см2
Площадь скола по вертикали для 1г = 0,7 м и 1в = 2 м составит
Реерш = 2,0 • 0,7 = 1,4 м2 = 14000 см2
Так как средняя температура почвы в мёрзлом грунте составляет от - 5 0С до - 25 0С, исходные данные возьмем из диаграммы (рис.3).
Усилие скола определяется по выражению:
Рк = Р Е +р^в ) • Кшг. Н (2)
где р - механическая прочность грунта на разрыв, Н/см2; Кизг - коэффициент неравномерности разрыва при изгиб-ных деформациях целика [10], Для заданных параметров целика Кизг = 0,2.
Для температуры глинистой почвы при -5 0С р = 140 Н/см2, для -15 0С 230 Н/см2, для -25 0С 300 Н/см2. Определим усилие скола для указанных температур
Рск-50с = (140 • 2800 +140 • 14000) • 0,2 = 470400 Н или 470,4 кН ; Рск-150с = (230 • 2800 + 230 • 14000) • 0,2 = 772800 Н или 772,8 кН; Рск-250с = (300 • 2800 + 300 • 14000) • 0,2 = 1008000 Н или 1008 кН .
Определим усилие домкрата по формуле:
РдоМ.= ргс •Еп = ргс П Я2 Н (3)
где ргс - давление масла в гидросистеме, кг/см2, Е - площадь поршня домкрата, см2; Я - радиус поршня, см. Для диаметра поршня 300 мм усилие домкрата составит
рдом = 160 • 3,14 • 152 = 113040 кг или 1130 кН.
Соблюдение условия Рд > Рск обеспечивает скол целика при заданной температуре грунта. 1130 кН > 1008 кН, то есть скалыватель обеспечивает выполнение технологического процесса при температуре почвы до -25 0С. Такой температуры мёрзлый грунт под снежным покровом, как правило, не достигает.
-
а
Усилие СЕалывателя*!
ПОчвд
Лесок Супень Суглинок Глина
■ -5 974 А 739.2 672 470.4
■ 15 12 76,В 1310,4 1209,6 7 72 .В
II 25 1646.4 1630 147 В,4 100В
Рис.З.Диаграмма усилий скола целика Выбор производительности гидронасоса привода скалывателя
При скорости движения 0,021 м/с и шаге скалывания 0,5 м время цикла Тц скалывания определится из
пропорции:
0,021 м-1с 0,5 м - х
Отсюда Тц= 0,5/0,021= 23,8 с.
Учитывая время обратного хода поршня и его выхода дл контакта с целиком, примем время хода поршня на пути 50 мм (согласно принятых размеров на чертеже).
Объём масла Qм, см3 в цилиндре домкрата определится из выражения:
дм = Ьп • я^2. (4)
дм = 5 • 3,14 • 152 = 3632,5 см3 за 10 с или 363,3 см3/с.
Под заданный расхода за 10 секунд определим подачу насоса с непосредственным приводом от вторичного вала редуктора бары.
Частота вращения вала насоса составит
п=707/3,55=199 мин-1 или 3,31 с-1. Подача насоса должна быть 350-360 см3/с
Проверим установку насоса на раздаточном редукторе между КПП и редуктором бары. При частоте вращения 16 с-1 подача насоса составит: НШ-46 47,38*16 = 757 см3/с, НШ-32 32,57*16 = 521 см3/с, НШ-10 10*16 = 160
см3/с
Принимаем насос НШ-32, при подаче 521 см3/с время цикла составит 3632,5/521 = 7 с. Испытания показали работоспособность оборудования, и выявили оптимальные рабочие параметры:
- ширину целика - 1,1 м;
- длину плеча скола от забоя - 1,2 м;
- глубину заложения гидродомкрата - 0,57 м;
- усилие скола - 34 т. с.
Также выявлено, что максимальное усилие, создаваемое гидродомкратом Ртах при сколе целика, зависит от глубины заложения гидродомкрата и от длины плеча. Графики зависимости Ртах от названных параметров приведены на рис. 4 и 5. Из графиков видно, что увеличение плеча 1 от 0,9 до 1,1 м дает незначительное приращение усилия, а при увеличении 1 от 1,1 до 1,5 м усилие скола резко растет. Зависимость усилия скола от глубины заложения И распределяется более равномерно [6].
Рис. 4. Зависимость максимального усилия скола Ртах от длины плеча I
Рис. 5. Зависимость максимального усилия скола Ртах от глубинны заложения гидродомкрата Н
Удельная энергоемкость разрушения мерзлого грунта сколом подсчитывалась по формуле:
Ыск • t кВт • ч с = _ск__
Еск Q ' м3 '
где N с к - мощность, расходуемая на скол межщелевого целика мерзлого грунта; д - средняя эксплуатационная производительность; 1 - время действия домкрата за 1 час работы оборудования определяемое:
1 = 1 ц •п,
где 1ц - время срабатывания домкрата за цикл; п - количество циклов (сколов) в час.
Среднее значение Еск при средней эксплуатационной производительности 46,2 м3/час составило 0,151
кВтч/м3.
Заключение. Применение обычных землеройных машин в комплекте с щелерезной машиной, оснащенной быстродействующим оборудованием, позволяет разрабатывать мерзлые и тяжелые грунты с достаточно высокой производительностью. Экономическая эффективность комбинированного способа разработки мерзлого грунта при сравнении с методом нарезки частой сетки буровой машиной составляет 77 тыс. руб.
Список литературы
1. Ветров Ю.А. Резание грунтов землеройными машинами / Ю.А. Ветров. -М.: Машиностроение, 1971.
360 с.
2. Зеленин А.Н. Машины для земляных работ: (Основы теории разрушения грунтов, моделирование процессов, прогнозирование параметров): [Для вузов по специальности "Строит. и дор. машины и оборудование"] / А. Н. Зеленин, В. И. Баловнев, И. П. Керов; Под ред. д-ра техн. наук проф. А. Н. Зеленина. - М.: Машиностроение, 1975. 422 с.
3. Цитович Н.А. Механика мерзлых грунтов / Н.А. Цитович. - М.: Высшая школа, 1973. 446 с.
4. Соколов Л.К. Методика расчета рациональных параметров рабочих органов траншейных машин для разработки мерзлых грунтов / Л.К. Соколов. СибНИИГиМ, Красноярск, 1986. С. 22-28.
5. Карнаухов А.В. Сменный твердосплавный режущий инструмент для разработки мерзлых грунтов к экскаваторам ЭТР-132А и ЭТР-132Б / А.В. Карнаухов, Л.К. Соколов, В.П. Бондаренко. Реферативный сборник. «Механизация строительства и технологический транспорт». М., 1974. № 1. С. 14-15.
6. Алимов О.Д. Баровые землерезные машины / О.Д. Алимов, И.Г. Басов, В.Г. Юдин; Академия наук Киргизской ССР, Институт физики и механики горных пород. - Фрунзе: Илим, 1969. 281 с.
Орловский Сергей Николаевич, канд. техн. наук, доцент, orlovskivsergev@mail. ru, Россия, Красноярск, Красноярский государственный аграрный университет,
Карнаухов Андрей Иванович, канд. техн. наук, доцент, [email protected], Россия, Красноярск, Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева,
Войнаш Сергей Александрович, младший научный сотрудник, sergev_voi@mail. ru, Россия, Рубцовск, Рубцовский индустриальный институт (филиал) Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова
ATTACHED QUICK-ACTING CHIPPERING EQUIPMENT FOR THE DEVELOPMENT OF FROZEN SOIL
S.N. Orlovskiy, A.I. Karnaukhov, S.A. Voinash
The article describes cleaving equipment for destroying pillars offrozen soil between parallel slits cut by slot-cutting machines. Some results of a study of such a device are presented.
Key words: permafrost, soil, cracks, aggregate, bars, chipping, removal.
Orlovskiy Sergey Nikolaevich, candidate of technical sciences, docent, [email protected], Russia, Krasnoyarsk, Krasnoyarsk State Agrarian University,
Karnaukhov Andrey Ivanovich, candidate of technical sciences, docent, karnaukhov.ai@mail. ru, Russia, Krasnoyarsk, Reshetnev Siberian State University of Science and Technology,
Voinash Sergey Aleksandrovich, junior researcher, sergev_voi@mail. ru, Russia, Rubtsovsk, Rubtsovsk Industrial Institute (branch) of Polzunov Altai State Technical University
УДК 631.332
Б01: 10.24412/2071-6168-2024-3-548-549
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕХАНИЗАЦИИ ЛЕСОПОСАДОЧНЫХ РАБОТ НА ВЫРУБКАХ С.Н. Орловский, А.И. Карнаухов, С.А. Войнаш, Е.М. Мельшина
Рассматривается вопрос о совершенствовании механизации посадочных работ путем создания комбинированных машин, обеспечивающих одновременно обработку почвы и посадку сеянцев или саженцев. Дается описание устройства и принципа работы экспериментального образца машины МАП-1 с фрезерным почвообрабатывающим орудием и автоматической подачей сеянцев, а также приводятся результаты испытаний экспериментального образца машины.
Ключевые слова: вырубки, сеянцы, посадка, механизация, машины, испытания, конструкция.
Одним из путей совершенствования механизации лесопосадочных работ на вырубках является создание комбинированных машин, обеспечивающих одновременно обработку почвы и посадку сеянцев или саженцев. Соответствующие лесопосадочные машины посадку сеянцев и саженцев производят по предварительно подготовленной почве, например, машина СБН-1 сажает сеянцы в дно борозды, образованной плугом ПКЛ-70.
В последние годы начали создаваться машины, в конструкцию которых заложены пассивные почвообрабатывающие органы, например, СЛМ-1 и СКЛ-1. Эти машины обеспечивают посадку лесных культур одновременно с обработкой почвы, что приводит к снижению трудовых и энергетических затрат на 25-30 % [1, 4, 7].
В условиях Сибири, где на вырубках остаются крупные пни и преобладают тяжелые глинистые почвы, пассивные рабочие органы не гарантируют качественной обработки почвы с одновременной посадкой сеянцев за один проход. Качественную обработку тяжелых почв можно обеспечить только активными рабочими органами (фрезами).
Объекты и методы исследования. Возможность применения рабочих органов фрезерного типа в комбинированных лесопосадочных машинах при посадке леса на тяжелых почвах по вырубкам, еще слабо изучена. В настоящее время известно включающее, фрезу и сошник устройство, на котором проводились исследования фрезерного почвоподготавливающего органа для комбинированных лесопосадочных машин в условиях Юго-Востока.
