Повышение эффективности грунтопрокалывающей установки за счет применения зубчато-реечного механизма подачи

• Автор: Каменский, Михаил Николаевич
• Шифр специальности: 05.05.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Новомосковск
• Количество страниц: 220 с. : ил.

Содержание
Введение
1 Бестраншейная прокладка инженерных коммуникаций:. 10 состояние вопроса
1.1 Способы и средства бестраншейной прокладки коммуникаций 10 и область их практического применения
1.2 Анализ конструктивных схем и механизмов подачи установок 23 для бестраншейной прокладки коммуникаций
1.3 Обзор результатов исследований и методов расчёта
1.4 Цель и задачи исследований
2 Аналитическая модель механизма подачи грунтопрокалывающей 44 установки
2.1 Структура установки. Механизм подачи
2.2 Модель механизма подачи «зубчатое колесо-цевочная рейка»
2.3 Исследование силовой нагруженности передачи 53 «колесо - цевочная рейка»
2.4 Модель механизма подачи «зубчатое колесо - зубчатая рейка»
2.5 Определение качественных показателей зацепления механизма 66 подачи
2.6 Оценка устойчивости грунтопрокалывающей установки
Выводы
3 Напряженно-деформированное состояние элементов 94 механизма подачи
3.1 Определение необходимого усилия прокола
3.2 Анализ напряженно-деформированного состояния приводного
зубчатого колеса движителя
3.3 Анализ напряженно-деформированного состояния
зубчатой рейки
3.4 Анализ напряженно-деформированного состояния 124 цевочной рейки

3.5 Анализ напряженно-деформированного состояния 132 опорно-направляющего устройства
3.6 Экспериментальные исследования напряженно- 136 деформированного состояния реечной секции
Выводы
4 Методика расчёта геометрических, кинематических и силовых
параметров зубчато-реечного механизма подачи грунтопрокалывающей установки
4.1 Назначение методики
4.2 Методика расчета
4.3 Программа реализации методики расчёта параметров зубчато- 156 реечного механизма подачи грунтопрокалывающей установки
4.4 Обоснование экономической эффективности применения 159 зубчато-реечного механизма подачи в грунтопрокалывающей установке
4.5 Практические предложения
Заключение
Список использованных источников
Приложения
Приложение 1
Приложение 2
Приложение 3
Приложение 4
Приложение 5
Приложение 6

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. В связи с ростом городского строительства прокладка и ремонт подземных инженерных коммуникаций проводится в стесненных условиях. Возрастающая сложность проведения таких работ с внешней экскавацией грунта при ужесточении экологических требований обуславливает применение бестраншейных технологий (метод прокола и горизонтального направленного бурения).
Повышение эффективности применения установок для реализации бестраншейных технологий прокладки инженерных коммуникаций, в значительной степени зависит от усилия, развиваемого механизмом подачи. Применяемые в настоящее время цепные и гидравлические механизмы имеют ряд недостатков: различная величина усилия при работе штоковой и поршневой полостей гидроцилиндров, нарушение шага цепи из-за износа звеньев, возможность травмирования обслуживающего персонала при разрыве цепи, незначительная надёжность и большие габариты вспомогательного оборудования.
Повышение эффективности разрабатываемых установок предполагает устранение указанных недостатков. Использование зубчато-реечных передач, получивших распространение, например, для перемещения подъёмных установок, очистных комбайнов в сложных подземных условиях, позволит повысить эффективность работы проектируемого механизма грунтопрокалывающей установки при обеспечении безопасности персонала. Необходимость обеспечения малых габаритов требует проведения исследований по определению рациональной компоновки и параметров передачи с учётом взаимодействия с опорно-направляющим устройством. Кроме того, известные методы проектирования не позволяют достоверно оценить влияние геометрических параметров на нагруженность элементов механизма подачи, а также сопоставить возможные варианты конструкции без проведения экспериментальных исследований. Это влечёт за собой

ность обеспечить надежную работу пары и минимальный ее износ в условиях нарушения межосевого расстояния. Не менее важным достоинством этой работы было то, что она одной из первых была ориентирована на применение ЭВМ.
Большой вклад в развитие методов расчета геометрических параметров движителей БСП внесли методики [21, 22]. В них подробно рассмотрено обоснование зацепления эпициклической звезды с цевочной рейкой. Следует отметить, что движители такого типа широкого практического распространения не получили.
В работе [20] предложен и подробно разработан метод расчета геометрических параметров движителей БСП, работающих как с цевочной, так и с зубчатой рейками. Однако рассматривается лишь проектное состояние движителя без учёта его неизбежного изнашивания.
Авторами [20] совершенно справедливо в качестве основной идеи работы принята необходимость наличия простой связи между критериями качества проектируемого движителя и набором исходных переменных. Необходимо отметить, что оценить рациональность рассчитанного варианта движителя можно, только применив критерии качества с учетом положения фазы зацепления. Например, положение фазы зацепления входит в исходные переменные. Тогда как на самом деле существует функциональная взаимосвязь между параметрами элементов зацепления и положением фазы зацепления.
Первая попытка решить эту важную научно-техническую задачу сделана в работах [23, 24]. Однако приведенные в работах зависимости носят, на наш взгляд, противоречивый характер. Так, с одной стороны, в зависимость для расчета положения точки входа зуба колеса в зацепление входит радиус центров кривизны профилей зубьев колеса, а с другой стороны в начале расчета эта величина неизвестна. Таким образом, рассматриваемая зависимость неразрешима, так как содержит две неизвестных: искомую величину, характеризующую положение точки входа зуба в зацепление, и радиус центров