Выбор рациональных конструктивных параметров плавающих ледорезных машин

• Автор: Малыгин, Александр Львович
• Шифр специальности: 05.05.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 246 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ

ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1 Анализ существующих конструкций ледорезных машин

1.2 Области использования ЛРМ с различными типами рабочих органов

1.3 Определение нагрузок на рабочих органах ЛРМ

1.4 Оценка несущей способности ледяного покрова

1.5 Анализ конструктивных возможностей ЛРМ, определяющих безопасность работы на ледяном покрове
1.6 Выводы, цели работы и задачи
исследований
Глава 2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАГРУЗОЧНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК НА
ДИСКОФРЕЗЕРНОМ РАБОЧЕМ ОРГАНЕ
2.1. Исходные предпосылки для выбора математической модели силы
резания
2.2 Обоснование физической модели силы резания
2.3 Разработка математических моделей основных нагрузочных
характеристик дискофрезерных рабочих органов
2.3.1 Определение среднего крутящего момента на валу фрезы
2.3.2 Определение вертикального усилия и усилия подачи на валу
фрезы
2.4 Тестирование математических моделей
2.5 Исследование полученных математических моделей
2.6 Практическое использование полученных результатов
2.7 Выводы по главе
Глава 3 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ
ЛРМ НА ОБЕСПЕЧЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ ЕЁ РАБОТЫ В
СЛОЖНЫХ УСЛОВИЯХ ЭКСПЛУАТАЦИИ
3.1 Основные предпосылки к рассмотрению вопросов безопасности

работы на ледяном покрове
3.2 Определение конструктивных параметров машины, обеспечивающих ес безопасность при внезапном проломе льда
3.3 Исследование влияния конструктивных параметров машины на величину буксирного усилия при выходе ЛРМ па ледяной покров Ю
3.4 Исследование возможностей разработки майн с помощью
ледорезной машины
3.4.1 Технология получения открытой майпы с помощью ледорезной
машины
3.4.2 Определение величины буксирного усилия для выемки ледяного
блока
3.4.3 Определение рациональных размеров ледяных карт для расчистки
майн притапливанием
3.5 Выводы по главе
Глава 4 ПРОВЕРКА РЕЗУЛЬТАТОВ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ
НА МОДЕЛИ ЛРМ
4.1 Компоновка масс и объемов ЛРМ как плавающего объекта
4.2 Оборудование и методика проведения модельного эксперимента
4.3 Определение массы модели, её центра тяжести и положения
корпуса
4.4 Определение посадки модели при взаимодействии с кромкой ледяного покрова
4.5 Определение величины буксирного усилия при выходе машины на
лед из майны
4.6 Приложение полученных результатов к проектированию натурной
плавающей ледорезной машины
4.7 Выводы по главе
Глава 5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НА НАТУРНОМ
ОБРАЗЦЕ МАШИНЫ ЛФМП-1
5.1 Конструкция и характеристики ЛФМП-

5.2 Программа и методика испытаний
5.3 Ресурсные испытания ЛФМП-
5.4 Проверка способности выхода на лед и возможности расчистки
майны

5.5 Определение производительности ЛФМП-1 и сравнение
экспериментальных данных с результатами теоретических исследований
5.6 Выводы по главе
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Методические основы конструирования
плавающих ЛРМ нового поколения
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Документы, подтверждающие реализацию и внедрение результатов проведенных исследований

и программах В.Ф. Кулеповым и В.В. Романовым, при участии автора нстящей работы [61]. Несмотря на новизну предложенной эмпирической модели и получение на базе разработанного алгоритма пракгически важных результатов, существующие модели и алгоритмы имеют ряд существенных недоработок и недостатков, главные из которых состоят в следующем:
1 - эмпирическая зависимость (1.2) была получена из предположения, что физическая суть явлений, происходящих при резании льда неизвестна и размерности величин в ней не соответствовали общепринятым правилам;
2 - при формировании математической модели нагрузок на всем рабочем органе пропущен этап интегрального представления их составляющих. Поэтому к недостаткам разработанного алгоритма [61] следует отнести недостаточную глубину анализа математической модели составленной на основе дискретных вычислений отдельных составляющих и их суммирования.
3 - по своей сути численный метод определения на1рузочных характеристик является вычислительным экспериментом, не позволяющим установить структурную взаимосвязь между параметрами процесса и не дающим возможность непосредственного представления зависимости одних параметров от других.
В свете указанных недостатков привлекает внимание возможность использования теории хрупкого разрушения, идея которой была выдвинута в 1920г Гриффитсом. Эта идея была развита в многочисленных трудах зарубежных [10] и отечественных ученых
Гриффитсом было предложено считать удельную работу разрушения у на единицу площади вновь образующейся поверхности трещины хрупкого разрушения константой материала. Этот факт экспериментально подтверждался только для явно выраженных хрупких тел типа стекла (следует отмстить, что при высоких скоростях деформации, которые имеют место при резании льда, лед разрушается абсолютно хрупко [28])
Исходя из этого положения было предложено условие самопроизвольного распространения трещины в хрупком материале, которое позволяет получить критическое напряжение, приводящее к разрушению:
[83], [98].
(1.7)
где Е- модуль упругости материала ;