Обоснование конструкции и расчета параметров машины для снятия загрязненного слоя грунта

• Автор: Акинин, Роман Борисович
• Шифр специальности: 05.05.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 177 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ОБОСНОВАНИЕ НЕОБХОДИМОСТИ СОЗДАНИЯ
1 лава 1 МАШИНЫ ДЛЯ СНЯТИЯ ЗАГРЯЗНЁННОГО СЛОЯ ГРУНТА
2 1.1. Актуальность создания машины и производственно- ^
технологические требования к ней
2 2 Анализ существующих средств механизации ^
применяемых для производства культур-технических работ
1.3 Результаты патентного поиска
2 ^ Состояние НИР в обрасти фрезерных
рабочих органов
1.5 Выводы по главе. Цель и задачи исследования
ОБОСНОВАНИЕ КОНСТРУКТИВНОЙ СХЕМЫ МАШИНЫ И .. лава 11 МОДЕЛИРОВАНИЕ ЕЁ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА
2 2 Структурная схема машины для снятия ^ |
загрязнённого слоя грунта
2.2 Системная модель машины
2 ^ Математическая модель процесса ^
фрезерования грунта с древесными включениями
7 ^ 2 Пространственные модели фрезы, грунта, ^
и древесных включений
Моделирование процесса фрезерования грунта содержащего 2.3.2 древесные включения на базе двухмассной динамической
системы
2.4 Выводы по главе
ПРОГРАММА, МЕТОДИКА И РЕЗУЛЬТАТЫ лава ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.
2 2 Приближенное физическое моделирование ^
фрезерования грунта содержащего древесные включения
2 1 Описание установки физического моделирования фрезерного щ
рабочего органа машины
2 ^ Программа и методика экспериментальных исследований процесса ^
фрезерования грунта содержащего древесные включения

^ ^ Планирование экспериментов и обработка ^
их результатов при моделировании
3.5 Результаты экспериментальных исследований
3.6 Анализ качества фрезерования
3.7 Выводы по главе
РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ И РАСЧЁТУ
Глава IV ПАРАМЕТРОВ МАШИНЫ ДЛЯ СНЯТИЯ ЗАГРЯЗНЁННОГО 130 СЛОЯ ГРУНТА
^ j Проверка адекватности разработанной ^ ^
модели изучаемому процессу
^ 2 Предложения по проектированию и расчёту параметров
машины для снятия загрязнённого слоя грунта
4.3 Реализация результатов исследований
^ Оценка технико-экономической эффективности применения ^
машины для снятия загрязнённого слоя грунта
4.5 Выводы по главе
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Воздействие деструктивных факторов техногенного характера, а также последствия аварий на объектах химической и атомной промышленности приводят к загрязнению поверхностных слоев грунта на значительных площадях. Только в результате аварии на Чернобыльской АЭС, радиоактивному загрязнению на европейской территории России подверглись земли общей площадью около 3,5 млн. га. Это вызывает необходимость разработки технологий очистки загрязнённых поверхностей таких земель. Начальными операциями таких технологических процессов являются снятие загрязнённого слоя грунта, обычно в значительной степени закустаренного, измельчение древесных включений и погрузка в транспортные средства. Существующие машины, выполняющие поверхностное фрезерование грунта с древесными включениями, не соответствуют технологическим условиям производства указанных работ. Проектирование специальных средств механизации требует проведения дополнительных исследований по обоснованию конструктивной схемы, основных параметров и режимов нагружения таких машин.
Целью работы является обоснование конструктивной схемы и расчета основных параметров машины для снятия загрязнённого слоя грунта, содержащего древесные включения, а также характера нагружения её фрезерного рабочего органа.
Для достижения поставленной цели в работе решены следующие задачи:
— на основе производственно-технологических требований к машине разработаны её структурная схема и системная модель;
— разработана математическая модель процесса фрезерования грунта с древесными включениями;
— разработана установка физического моделирования и проведены экспериментальные исследования процесса фрезерования грунта с древесными включениями;
— разработаны предложения по проектированию и расчёту машины;

Применение созданных зависимостей и расчётных схем позволяет вычислить среднее максимальное значение мощности фрезерования для заданного типа резца в заданных грунтовых условиях. Однако следует отметить, что для процесса фрезерования грунта с древесными включениями характерно значительное колебание момента сопротивления фрезерованию, что ужесточает требования к элементам привода машины и снижает её надежность. Предлагаемые модели не содержат информации о динамике процесса. Учитывать её предлагалось, используя коэффициент динамичности, полученный эмпирическим путём. В связи с этим, стала актуальной разработка математических моделей, способных адекватно воссоздавать характер внешней нагрузки на рабочем органе машины. Над этой проблемой работали Вековешников Г.Ф., Ревин Ю.Г., Дунаев Ю.М., Попович В.М.
Многие исследователи приходили к выводу, колебания нагрузки на фрезе не могут быть описаны какой-либо детерминированной функцией. Предлагалось рассматривать характер изменения нагрузки как эргодический стационарный случайный процесс.
Некоторые исследователи предлагали описывать процесс фрезерования в виде последовательности прямоугольных импульсов с длительностью 1к равной времени взаимодействия одного резца с грунтом или древесиной и амплитудой [33]:
Рт = елЛ'А о,
где По - объём фрезеруемого пня;
То - общее время фрезерования пня.
При более подробном рассмотрении процесса фрезерования пня предлагается определять площадь контакта фрезы с пнём в каждый момент времени.
В одной из последних работ [34] посвященных исследованию процесса фрезерования грунта с древесными включениями разработана математическая модель движения фрезерного рабочего органа по закустаренному участку. При