CC BY
37
Специальные машины и технологии
Н. С. ГАЛДИН
Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия
УДК 625.76:626.226
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАЗРАБОТКИ ГРУНТОВ ИМПУЛЬСНЫМИ НАГРУЗКАМИ
ПРИВЕДЕНЫ ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ОБ АКТИВНЫХ РАБОЧИХ ОРГАНАХ ДОРОЖНО-СТРОИТЕЛЬНЫХ МАШИН НА ОСНОВЕ ГИДРОИМПУЛЬСНЫХ СИСТЕМ, ПОВЫШАЮЩИХ ЭФФЕКТИВНОСТЬ РАЗРАБОТКИ ГРУНТОВ ИМПУЛЬСНЫМИ НАГРУЗКАМИ.
В строительных работах одними из наиболее трудоемких являются земляные работы. Специфические условия строительства увеличивают потребности а различном оборудовании для дорожно-строительных машин (ДСМ), в том числе и гидроударном импульсном. [1 - 5].
Основную долю всех земляных работ выполняют машины универсального назначения: экскаваторы, скреперы, бульдозеры, автогрейдеры, катки.
Ведущими многофункциональными строительными машинами в России и за рубежом являются гидравлический не пол но по в о ротный и полноповоротный гидравлический экскаваторы.
Особенностью развития ДСМ на современном этапе является повышение рабочей эффективности, расширение универсальности применения. Последнее достигается благодаря применению широкой гаммы сменного навесного рабочего оборудования.
Специфические условия строительства увеличивают потребности в различном оборудовании для одноковшовых гидравлических экскаваторов II - V размерных групп, в том числе и гидроимлульсном.
Гидроимпульсная техника {гидроударные устройства, гидромолоты, гидротрамбовки, гидропробойники и др.), основанная на применении в машинах ударного действия объемного гидропривода, позволяет осуществить принципиально новые решения научно-технических проблем в строительстве, горном деле и других отраслях.
Применение гидроударного рабочего оборудования на дорожно-строительных машинах, в первую очередь на гидравлических экскаваторах, повышает эффективность работы машин при разработке мерзлого фунта, разрушении скальных пород, дорожных одежд, проходке скважин е грунте, забивании и извлечении свайных элементов, уплотнении грунта и выполнении других видов работ.
Гидроударная импульсная система включает следующие основные функциональные элементы: источник питания (ИП) базовой машины (манипулятора) и гидроударное устройство (ГУ), состоящее из энергетического блока (ЭБ), блока управления рабочим циклом (БУ) и инструмента.
Энергетический блок преобразует непрерывно подводимую от ИП энергию в дискретную энергию сбопьшим значением ударной мощности. ЭБ включает корпусные детапи, подвижные детали и рабочие полости. БУ предназначен для управления преобразованием непрерывно подводимой энергии в периодические импульсы.
Подвижными деталями ГУ считаются элементы устройства, совершающие перемещения под действием давления рабочей среды (жидкости, газа) К их числу могут быть отнесены поршень, боек, клапан, золотник, упругий
элемент, корпусные детали устройства и др. Чаще всего перемещения подвижных деталей происходят вдоль одной оси. Следует отметить, что перемещения подвижных деталей ГУ обычно ограничены некоторыми конструктивными размерами.
Рабочие полости (камеры) ГУ рассматриваются как замкнутые объемы, в которых происходит изменение параметров находящейся в них рабочей среды (жидкости или газа - для пневмоаккумуляторной полости). Рабочие попости могут быть как постоянного, так и переменного объема.
Гидролинии для подвода рабочей жидкости представляют собой систему каналов, содержащую местные сопротивления и разветвления, и играют важную роль в процессах наполнения и опорожнения рабочих полостей. В связи с этим характеристики гидролиний (геометрические размеры, повороты, разветвления, изменения эффективной площади и т.п.) могут оказать существенное влияние на параметры рабочего цикла ГУ и его энергетические характеристики.
Для разрушения небольших объемов прочных грунтов и асфальтобетонных дорожных покрытий, в том числе в стесненных местах и при реконструкции различных объектов, рекомендуется применять навесные гидравлические и гидропневматические молоты к экскаваторам М-У размерных групп. Монтаж и демонтаж гидромолота на экскаваторе практических трудностей не представляют и не требуют специальных приспособлений.
В настоящее время из широкой гаммы разработанных типов и видов гидроимпульсной техники выпускаются 35 моделей гидравлических молотов 20 зарубежными фирмами. В России серийно выпускаются несколько моделей гидромолотов (ГПМ-120. ГПМ-ЗСЮ, СП-62, СП-70, СП-Т1 и др.), технические характеристики которых нуждаются в улучшении.
Ручные гидравлические молотки, бетоноломы, гидротрамбоеки, вибропогружатели, гидропробойники, ковши активного действия на основе гидроударников серийно отечественной промышленностью не выпускаются, хотя известны конструкции и экспериментальные образцы подобных устройств.
Практически во всех известных конструкциях гидроударных устройств применяются золотниковые или клапанные распределительные узлы в блоке управления рабочим циклом, обладающие общеизвестными недостатками (сложность изготовления, ремонта и др.), которые препятствуют их широкому распространению.
Следует отметить, что выпускаемые гидромолоты имеют весьма ограниченные резервы дальнейшего изменения технических характеристик, связанные с особенностями применяемых схем гидроударных устройств.
В СибАДИ накоплен опыт создания и исследования беззолотниковых гидроударных устройств с мембранными эапорно-регулирующими элементами в качестве распределительного узла в блоке управления рабочим циклом |1,2].
Применение блока управления с мембранным запорно-регулирующим элементом обеспечивает возможность регулирования параметров гидроударного устройства и возможность блочно-модульного конструирования гидро-импульсной техники. Кроме того, они просты в изготов-лении, обслуживании и ремонте, надежны в эксплуатации.
К основным параметрам гидроударников (гидромолотов) относятся:
- энергия единичного удара Т;
• масса подвижных частей (бойка) т;
- частота ударов п;
-эффективная (ударная) мощность N ;
- коэффициент полезного действия (КПД) Ц;
- масса гидроударника М,
Существенным фактором, влияющим на эффективность работы гидромолота, является энергия единичного удара. В связи с этим за показатель конструктивного совершенства ударного устройства может быть принято значение удельной энергии единичного удара, приходящейся на единицу массы гидромолота.
Для большинства педромолотов значения удельной энергии единичного удара находятся е пределах от 2 до 5Дж/кг [2].
Энергетическая нагруженность гидромолотов характеризуется удельной ударной мощностью, приходящейся на единицу массы гидромолота. Для многих гидромолотов удельная ударная мощность находится в пределах от 5 до 15 Вт/кг[2). Значения гриведенных параметров используются при проектировании гидромолотое.
Частота ударов гидромолотов ограничивается производительностью насоса базовой машины.
Многообразие моделей существующих гидроударных импульсных систем (гидромолотов) вместе с накоппенным опытом их применения позволяет выявить определенные закономерности и новые тенденции в методах и средствах их проектирования и выработать объективные рекомендации для выбора конструктивных параметров гидроударных устройств, являющихся основой гидроударных импульсных систем.
Исходными данными для выбора и расчета основных параметров гидромолотов являются мощность насосной станции (приводная) базовой машины и масса базовой машины.
Эффективная (ударная) мощность гидромолотое зависит от энергии единичного удара и частоты ударов.
Энергия единичного удара гидромолота зависит от массы подвижных частей и скорости подвижных частей вмоменгудара.
При конструировании гидромолотов максимально возможную энергию единичного удара необходимо получать за счет снижения скорости бойка при соответствующем увеличении массы бойка.
Повышение эффективности активных (основанных на применении гидроударных устройств) рабочих органов дорожно-строительных машин во многом определяется выбором конструктивных, энергетических и рабочих параметров гидроударников с учетом назначения, выполняемых функций и применяемой базовой машины.
При проектировании гидромолотов необходимо стремиться к повышению ударной мощности и КПД устройства, что позволит повысить эффективность разработки грунта.
ЛИТЕРАТУРА
1. Галдин Н.С. Основы расчета и проектирования гидроударных рабочих органов дорожно-строительных машин: Монография.-Омск: Иэд-во СибАДИ, 1997,- 98 с,
2. Галдин Н.С. Гидроударные рабочие органы дорожно-строительных машин: Учеб. пособие.- Омск: Иэд-во СибАДИ, 2001.- 65 с,
3. Гидропневмоударные системы исполнительных органов горных и строительно-дорожных машин / А.С.Сагиное, А.Ф.Кичигин, А.Г.Лаэуткин, И АЯнцен. - М.: Машиностроение, 1980. -200с.
4. Машины ударного действия для разрушения горных пород/Д.П.Лобанов, В.Б.Горовиц, Е.Г.Фонборштейнидр. -М.: Недра, 1983,-152 с.
5. Недорезов И.А. Интенсификация рабочих органов землеройных машин.- М.: МАДИ, 1979.- 51 с.
ГАЛДИН Николай Семенович, доктор технических наук, профессор, зав. кафедрой «Подъемно-транспортные, тяговые машины и гидропривод».
А. В. ЧЕРНЯКОВ А. В.ЗИЛЬБЕРНАГЕЛЬ
Омский государственный аграрный университет
УДК 631.362
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ФАКТОРОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА РАБОТУ ПЛОСКОГО РЕШЕТА_
СТАТЬЯ ПОСВЯЩЕНА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОМУ ИССЛЕДОВАНИЮ, ПРОВЕДЕННОМУ С ЦЕЛЬЮ ВЫЯВЛЕНИЯ ФАКТОРОВ, ОКАЗЫВАЮЩИХ НАИБОЛЬШЕЕ ВЛИЯНИЕ НА ПРОЦЕСС СЕПАРАЦИИ ЗЕРНА НА ПЛОСКОМ РЕШЕТЕ С ПОВЫШЕННОЙ ОРИЕНТИРУЮЩЕЙ АКТИВНОСТЬЮ. ПРИ ИЗУЧЕНИИ ПРОЦЕССА СЕПАРАЦИИ ПРИМЕНЕН АППАРАТ ПЛАНИРОВАНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА.
В результате теоретических исследований выяснено, подуглом к продольной оси решета, положительно отра-что для сортировки зерна по толщине применение плоского зится на производительности зерноочистительной решета с продолговатыми отверстиями, расположенными машины. В производственных условиях очистки зерна от
