CC BY
0УДК 625.12.033.38 Кахаров З.В., Пурцеладзе И.Б.
Кахаров З.В.
доцент кафедры «Инженерия железных дорог» Ташкентский государственный транспортный университет (г. Ташкент Узбекистан)
Пурцеладзе И.Б.
старший преподаватель кафедры «Инженерия железных дорог» Ташкентский государственный транспортный университет (г. Ташкент Узбекистан)
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО УРОВНЯ УПЛОТНЯЕМОГО СЛОЯ ВАЛЬЦОВЫМИ КАТКАМИ
Аннотация: в данной статье рассмотрены способы определения энергетического уровня уплотняемого слоя вальцовыми катками. Приведены исследования других материалов в тех же условиях, что по мере увеличения плотности материала уменьшается число необходимых и достаточных проходов вальца, а также коэффициент сопротивления движению, увеличивается скорость движения катка.
Ключевые слова: процесс уплотнения, вальцовый каток, проходка, укатка грунта, силы сопротивления.
Показатели интегрального уравнения дают значение константы А (Дж/кг), зависящей от давления катка на поверхность слоя Я (Н/см2), подчеркивая необходимость выяснения оптимального (необходимого и достаточного) числа проходов вальца по одному месту по.
1742
Энергетический уровень уплотняемого слоя определяется из выражения
£о = - Ко (Дж/кг), (1)
при плотности массы
тп
Г = ^ (2)
где: g - уплотняемый объём, см2.
По данным наблюдений, после первого прохода вальца в уплотняемом слое остаются внутренние силы сопротивления, возникающие в результате увеличения контакта между частицами уплотняемого вещества, так как уменьшаются пустоты, неравномерность плотности.
Сущность процесса уплотнения (механизм) заключается в сдвиге частиц относительно друг друга
(ёо-2 = Ато), (3)
причем этот сдвиг в начале уплотнения не вызывает сил упругости, в
дальнейшем они появляются, просадка слоя 5 (измеряемая микронами)
является упругой, исчезающей после прохода вальца.
После завершении процесса укатки слоя просадка 5 соответствует
б
создаваемому вальцам напряжению и отношение ^ получает предельное
значение, определяющий конечный энергетический уровень слоя. Средняя скорость движения вальца (и 0, м/с) практически зависит от волнообразования на поверхности слоя и должна быть минимальной для увеличения КПД. Фактическая продолжительность прохода при длине уплотняемого слоя I (м)
' - = г • (4)
ио
Анализ процесса укатки показывает, что при движении вальца на длину
элемента уЛб — б2 валец поднимается на высоту 5. Это позволяет выразить процесс равенством работы внешней силы и силы сопротивления слоя уплотнению:
Т^DS-S2=Qд (Дж), (5)
1743
Характеризующим взаимодействие рабочего органа машины и перерабатываемого материала. Такие равенства ложатся в основу анализа процессов при из экспериментального исследовании.
При общей длине уплотняемого слоя /=100 м, при толщине слоя ^=0,1 м и применении двух вальцового катка общим весом 1 т, с весом каждого вальца с образующей 0,5 м и диаметром 0,5 м 5000Н осадка слоя после 20 проходов вальца 2-5 рейсов катка в двух направлениях достигла 0,009м.
При дальнейших проходках вальца толщина слоя не уменьшалась, что позволило считать процесс завершенным. При первом проходе длина следа от вальца
24м—82=0,12 м, (6)
его половина -0,06м. Отношение , „ =/ = 0,15 является
' \lD8-82 '
коэффициентом сопротивления движению вальца.
При общем времени уплотнения слоя 11000 с среднее время одного прохода составляет 550 с или скорость движения у0 = 0,18 м/с - 650 м/ч является средней в процессе укатки.
При силе тяги, измеряемой динамометром, 7=400 Н, мощность катка Ти=7200 ДЖ/с, работа, затраченная в процессе, около 9000000 Дж.
При общем объеме уплотняемого материала 100 0,5 0,1=5 м3 и плотности песчаного грунта 1600 кг/м3 масса уплотняемого материала то составляет 8000 кг и на 1 м2 расходуется 79200000:8000=9900Дж.
При удельном давлении вальца 10000 Н/м2 полезная работа катка на всю площадь укатки ю = 500 м2 составляет 5000000 0,009=45000Дж, что делает поглощения энергии на 1 м3 ео =4500-8000= 0,5625 Дж/кг, КПД укатки ^=5,625- 99=0,567.
Исследования других материалов в тех же условиях (табл.1), свидетельствуют, что по мере увеличения плотности материала уменьшается число необходимых и достаточных проходов вальца, коэффициент
1744
сопротивления движению, увеличивается скорость движения катка, а его мощность колеблется в малых пределах.
Таблица 1
Материалы Число проходов П 0 Осадка 5о, м 5 {N1 ■О 1 -о > ей д е л с а н и л Д Коэф-т сопротивления / Общее время ^ о X о э ь т с о Л о к с я я н д е р и Сила тяги Т, Н Плотность Т0 Масса т0 о ад затраченная энергия № 0, Дж102 Энергетическая константа материала А, Дж
Песчаный грунт о сч 0,009 0,09 0,01 11000 0,18 0 о 4 1600 о, оо" 5,625 8
Гравийная смесь 00 0,005 0,07 0,07 6400 0,25 0 о 3 1700 »п, оо" о, сч 8, ,4 О, СЧ
Щебеночный слой сч 0,002 0,05 0,04 3560 0,34 0 2 1800 о, 3 7, ,2
Песчаный асфальтобетон 00 0,0005 0,02 0,03 2220 0,36 0 о 2 2100 - 0,22 6, сч <о
Цементный бетон |> 0,0002 0,01 0,02 1750 <о 0 00 2200 - 0,09 2, <о
Из данных табл. 1 видно, что при увеличении плотности материала уменьшается затрата энергии на его уплотнение. КПД катка при этом резко падает, с 0,5625 для песчаного слоя до 0,08 для песчаного бетона, т. е. в 7 раз.
Однако технический уровень сопоставляемых процессов —, равный для
песчаного слоя 0,5675:5,6= 0,1 и для песчаного бетона 0,8:0,9=0,9, увеличивается с увеличением плотности материала в 9 раз. Это свидетельствует
1745
о недопустимости оценок процессов по значениям КПД без учета энергетического уровня ео (Дж/кг).
Постоянство мощности машины, перерабатывающей различные материалы (в среднем 7200 Дж/с), и ее энергетической константы а=0,0001 подтверждает возможность объективной оценки машин их энергетическими константами, на значения которых влияют конструктивные особенности машин и их параметры.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРА:
1. Железнодорожное строительство. Технология и механизация. Под. ред. С.П. Першина. - M.: Транспорт, 1991;
2. Kakharov, Z., Mirzakhidova, O. (2023). Soil Surface Compaction Analysis During the Construction of Railways and Roads. AFE 2023. Lecture Notes in Networks and Systems, vol 706. Springer, Cham;
3. Kakharov Z. Mechanisms of the processes of shear, slice, general compression and expansion of mass //E3S Web of Conferences. - EDP Sciences, 2023. - Т. 402. -С.12007;
4. Кахаров З. В. Земляные работы при возведении земляного полотна железных дорог //Вопросы технических наук в свете современных исследований. - 2017. - С. 39-43;
5. Кахаров З. В. Взаимодействие рабочих органов машин с перерабатываемыми материалами // Технические науки: проблемы и решения. -2018. - С. 104-108;
6. Кахаров З. В., Эшонов Ф. Ф. Изменение состава веществ (материалов) в производстве //Научный журнал. - 2019. - №. 3 (37). - С. 22-23;
7. Кахаров З. В., Пурцеладзе И. Б. Проблемы экономии энергоресурсов в строительстве //Инновационные научные исследования.-2022.-№. 11-5;
8. Кахаров З. В., Кодиров Н. Б. Механизм процессов общего сжатия и расширения массы //Моя профессиональная карьера.-2023. Т. 1.-№. 44;
1746
9. Кахаров З. В., Пурцеладзе И. Б. Сырьевые материалы, применяемые при производстве цемента //Вестник науки. - 2023. - Т. 3. - №. 1 (58);
10. Кахаров З. В. и др. Устройство основания сооружений в слабых грунтах //Фундаментальные и прикладные научные исследования: актуальные вопросы, достижения и инновации. - 2020. - С. 63-65;
11. Кахаров З. В. Железнодорожная конструкция для высокоскоростных дорог // Universum: технические науки. - 2022. - №. 5-4 (98). - С. 43-45;
12. Пурцеладзе И. Б., Мирзахидова О. М. Производства земляных работ при устройстве фундаментов //Инновационные научные исследования. - 2022. - №. 12-2. - С. 24;
13. Кахаров З. В., Пурцеладзе И. Б. Ударный метод погружения свай //Universum: технические науки. - 2024. - Т. 3. - №. 5 (122). - С. 49-52;
14. Пурцеладзе И. Б., Рустамович Х. Г. А. Инновационные технологии для промышленных зданий //Barqarorlik va yetakchi tadqiqotlar onlayn ilmiy jurnali. -2022. - С. 556-558;
15. Основные процессы и оборудование в технологии строительных материалов. А. В. Егоров, А. Л. Рульнов. (Общий курс): Учебник. - М.: ВЗИСИ 1998. - 80 с;
16. М. И. Смородинов, Б. С. Федоров, Е. В. и др.: «Справочник по общестроительным работам. Основания и фундаменты». М: 1974;
17. Н.Я. Хархута, М.И. Капустин, В.П. Семенов, И.М. Эвентов. «Теория, конструкция и расчет». Учебник для вузов. - Л.: «Машиностроение»
1747
Kakharov Z. V., Purtseladze I.B.
Kakharov Z.V.
Tashkent State Transport University (Tashkent, Uzbekistan)
Purtseladze I.B.
Tashkent State Transport University (Tashkent, Uzbekistan)
DETERMINATION OF ENERGY LEVEL OF COMPACTED LAYER BY ROLLER ROLLERS
Abstract: this article discusses ways to determine the energy level of the compacted layer by roller rollers. Studies of other materials are presented under the same conditions that, as the density of the material increases, the number of necessary and sufficient roller passes decreases, as well as the coefficient of resistance to movement, and the speed of the roller increases.
Keywords: compaction process, roller, sinking, soil rolling, resistance forces.
1748
