Жесткая система подачи на забой исполнительного органа прокалывающей установки как способ повышения эффективности применения машин для бестраншейной прокладки труб Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

9

С it 0 X il в химии и химической технологии. Том XXIII. 2009. №7(100)

УДК 621.512

М. Н. Каменский, J1. В. Лукиенко

Новомосковский институт Российского химико-технологического университета им. Д.И. Менделеева, Новомосковск, Россия

ЖЕСТКАЯ СИСТЕМА ПОДАЧИ НА ЗАБОЙ ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО ОРГАНА ПРОКАЛЫВАЮЩЕЙ УСТАНОВКИ КАК СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ МАШИН ДЛЯ БЕСТРАНШЕЙНОЙ ПРОКЛАДКИ ТРУБ

Basically in installations it is horizontal - directed drilling mechanisms of discrete submission of working body in a ground are applied, that substantially increases time of carrying out of drilling. One of ways of the decision of this important scientifically - a technical task is application of system of continuous submission of an agency of machines for trenchless linings of pipes due to what the idle time of the equipment will considerably decrease. Application of this technology allows a message of work on replacement of communications in the constrained city conditions without infringement of a rhythm of transport streams.

В основном в установках горизонтально-направленного бурения применяются механизмы дискретной подачи рабочего органа в грунт, что в значительной степени увеличивает время проведения бурения. Одним из путей решения этой важной научно - технической задачи является применение системы непрерывной подачи исполнительного органа машин для бестраншейной прокладки труб, благодаря чему значительно снизится время простоя оборудования. Применение этой технологии позволяет вести работы по замене коммуникаций в стеснённых городских условиях без нарушения ритма транспортных потоков.

В настоящее время в стеснённых городских условиях прокладка и ремонт подземных инженерных коммуникаций проводится в нестандартных условиях. Возрастающая сложность организации и проведения таких работ открытым способом при значительном ужесточении экологических требований обуславливают применение бестраншейных технологий.

Проведённый анализ современных конструктивных схем машин для бестраншейной прокладки труб показал, что повышение эффективности применения машин, используемых для этих технологий, в значительной степени зависит от системы подачи исполнительного органа на забой при обеспечении требуемого усилия.

Рис. 1. Кинограмма зацепления пары зубчатое колесо - зубчатая рейка (шаг зацепления р=80 мм) и общий вид рейки.

У

0 § 9 $ I ш химии и химической технологии. Том XXIII. 2008. №7(100)

Для расширения области применения предложено применение жёсткой системы подачи, основанной на применении зубчато-реечных передач (рис. 1), работоспособность конструктивного предложения проверена при помощи кинограммы.

Такое решение обусловлено необходимым усилием подачи 400...500 кН, успешным опытом применения бесцепных систем подачи очистных комбайнов, а также повышенной надёжностью зубчатых передач, их неприхотливостью в обслуживании, а также возможностью ликвидации вспомогательного оборудования, имеющего значительные габариты.

Однако, необходимость обеспечения минимальных габаритов конструкции и малая дистанция перемещения предопределяет необходимость проведения исследований по определению рациональных параметров системы перемещения. Так тяговый орган может быть выполнен в двух вариантах - цевочная либо зубчатая рейка. Анализ нагружености цевочной рейки (рис. 2) позволил определить необходимый и достаточный диаметр цевки (30 мм при коэффициенте запаса 1,3).

25

•Сталь 40Х, с)=25мм • Сталь 40Х, (1=30мм

________35 Нагрузка,т 40

Сталь 20Х2Н4А, с1=25мм Сталь 30ХГС4, й=25мм Сталь 20Х2Н4А, с1=30мм —4— Сталь ЗОХГСЛ, й=30мм

45 50; Сталь 18ХГТ, с!=25мм I -Сталь 18ХГТ, ФЗОши !

Зависимость коэффициента запаса прочности от нагрузки

Рис. 2. Зависимость коэффициента запаса прочности цевки от нагрузки

Анализ устойчивости машины (рис. 3) показал, что при размещении передачи в вертикальной плоскости неизбежны значительные колебания (до 38 мм при различной жёсткости опор), обусловленные действием радиальной составляющей усилия в зацеплении (до 40 кН при частоте 0,4 Гц). Результаты анализа устойчивости машины:

х=а-е

2т

Г

т Ат

•Г+а

Р-В$1г(р1)

■ят рТ-агс

т

Р

С 2

--Р

\ т /у

где: В - радиальная составляющая усилия на движителе, Н; р - частота вынужденных колебаний с"1; Р - сила тяжести машины, Н; с - жёсткость опоры

У

С ft $ * i¡ в химии и химической технологии. Том XXIII. 2009. № 7 (100)

vor

\ i z

Рис. 3. Расчетная схема и зависимость колебаний от времени

Рис. 4. Вариант конструктивной реализации цевочной и зубчатой реек

Применение одномассовой расчётной схемы адекватно отображает реальные процессы работы, т.к. предлагаемая машина симметрична относительно продольной оси, а распределённые по платформе массы редуктора и электродвигателя могут приведены к центру тяжести машины за счёт использования стандартных методов механики.

Поэтому предложено располагать передачу в горизонтальной плоскости, что позволит исключить влияние силовой нагруженности системы перемещения на формирование трассы прокола.

Проведённый анализ прочностных характеристик цевочных реек (рис. 4) при помощи системы АРМ\¥ттасЫпе позволил определить наиболее целесообразные места и способы закрепления реек с точки зрения теории устойчивости

Расчётная зависимость для определения коэффициента запаса устойчи-

кН/м; \|/ - диссипативные потери в опоре кНс/м; а - амплитуда колебаний в обратном захвате, мм.

Bsin(pt)

Зависимость колебании от времени

0 1 2 3 4 5 6 7 8

Время, с

j —♦—с=1500Нс/мм, Р= 15000 Н" -*-с=700нс/мм, Р=10000Н С=1000НС/ММ, Р=10000Н

с=700Нс/мм, Р=15000Н -*—с=700Нс/мм, Р=20000Н —с=2000Нс/мм, Р=10000Н

—i— с—700Нс/мм,у—15С0 — с=1500Нс/мм, Р=10000Н

4 *

С Я 0 $ tl в химии и химической технологии. Том XXIII. 2009. №7(100)

вости системы имеет вид:

п„ =

EJmn >

Wp -

Ы

Результаты исследования представлены на рис. 5. Проводя их анализ можно отметить, что для обеспечения необходимой и достаточной устойчивости системы целесообразно фиксировать не только нижнюю полку рейки, но и верхнюю.

Зависимость коэффициента запаса устойчивости от положения опор

Зависимость коэффициента запаса устойчивости от места приложения нагрузки

5 7 9 11 13 15 17 19 21 Опора, на которой приложена нагрузка

-♦-Полоса 16"50

Рис. 5. Зависимость коэффициента запаса устойчивости от положения опор рейки и зависимость коэффициента запаса устойчивости от места приложения нагрузки

Анализ графиков рис. 5 позволяет определить наиболее предпочтительное расположение опор нижней полки рейки при различном конструктивном их исполнении. Исследование зависимости коэффициента запаса устойчивости от места приложения нагрузки позволяет сделать вывод о том, что изменение коэффициента запаса устойчивости не превышает 1% и, таким образом, может не учитываться при проектировании.

УДК 621.762

А. А. Молодцов, Д. В. Арепьев, A. JL Суменков

Новомосковский институт Российского химико-технологического университета им. Д.И. Менделеева, Новомосковск, Россия

О КОЭФФИЦИЕНТЕ ВНЕШНЕГО ТРЕНИЯ УЛЬТРАДИСПЕРСНЫХ ПОРОШКОВ ОКСИДА АЛЮМИНИЯ

The influence of quality of processing of a surface of metal and unmetal materials on size of factor of external friction was studied. Is established, that the size of factor depends on a parity

5

23456/89 1' Положение опор

нПотга 15*50 -е-Погссг 16"50

.-ПопкаЮ —Полоса без правой краинен опоры

s- Полоса Гам»«