Обоснование выбора технологических параметров рыхлителя статического действия при разработке мерзлых грунтов

• Автор: Сачук, Алексей Юрьевич
• Шифр специальности: 05.05.04
• Научная степень: Кандидатская
• Место защиты: Б. м.
• Количество страниц: 186 с.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Мерзлый грунт как разрабатываемый материал

1.2. Методы разработки мерзлых грунтов

1.3. Производство работ по рыхлению мерзлых грунтов

1.4. Механика разрушения мерзлых грунтов рыхлителями

1.5. Функциональные зависимости для определения сопротивления рыхлению мерзлых грунтов

1.6. Цель и задачи исследования

2. ОБЩАЯ МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Методика теоретических и экспериментальных исследований

2.2. Экспериментальные исследования сопротивления рыхлению

мерзлых грунтов

2.3. Контрольно- измерительная аппаратура
2.4 Основные этапы подготовки и проведения эксперимента в лабора-торных условиях
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ УСИЛИЙ РЫХЛЕНИЯ МЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ
3.1. Математическая модель процесса рыхления мерзлых
грунтов
3.1.1. Обоснование выбора метода конечных элементов
для решения пространственной задачи
3.1.2. Основные зависимости, положенные в основу математической модели
3.2. Выполнение конечно-элементного анализа в среде МЗС.МАБТЛАМ
3.3. Определение свойств мерзлых грунтов
3.4. Расчет сопротивлений рыхлению
3.4.1. Влияние типа грунта на сопротивление рыхлению
3.4.2. Влияние температуры на сопротивление рыхлению
3.4.3. Влияние формы наконечников зубьев на режимы работы
3.5. Выводы по главе
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
4.1. Анализ результатов лабораторных исследований по определению величины сопротивления мерзлых грунтов рыхлению
4.2. Определение производительности рыхлителей при разработке
мерзлых грунтов
4.3. Определение энергоемкости процесса рыхления
4.4. Экспериментальные исследования изменения производительности рыхлителей при разработке мерзлых грунтов
4.5. Определение удельных приведенных затрат
4.6. Практические рекомендации для производства работ
4.7. Выводы по главе
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Литература
Приложения

Актуальность работы. Около 60% территории нашей страны занимают вечномерзлые грунты. В настоящее время на территории России ведется активное строительство и добыча природных ресурсов в зонах с суровыми климатическими условиями.
Разработка мерзлого грунта занимает 15-20% от общего объема земляных работ, при этом на земляные работы приходиться до 20% стоимости сооружений, а стоимость возведений в 2-5 раз выше, чем в европейской части.
Поэтому, в связи с большим объемом земляных работ необходимо совершенствование техники и технологий разработки вечномерзлых грунтов.
Основными способами при разработке являются буровзрывные работы и рыхление грунта мощными гусеничными рыхлителями. Как показывает практика наиболее эффективно использовать статические рыхлители, поскольку себестоимость работ у них в несколько раз меньше по сравнению с буровзрывными способами и рыхлителями динамического действия.
Однако рыхлители статического действия имеют слабое место - наконечник, ресурс которого в вечномерзлых грунтах не превышает 5-14 часов, а форма не приспособлена к условиям вечномерзлых грунтов и не обеспечивает производительное рыхление.
В настоящее время такие известные производители техники как KOMATSU и CATERPILLAR применяют наконечники рыхлителей различной формы и длины. Техника, выпускаемая отечественными производителями, по-прежнему, комплектуется зубьями более простой треугольной формы.
Объект исследования - процесс взаимодействия наконечника зуба рыхлителя с мерзлым грунтом.
Предмет исследования - влияние геометрии наконечника зуба на процесс рыхления при различных свойствах грунта.
Цель работы - повышение производительности работы рыхлителей статического действия при разработке мерзлых грунтов.

Для исключения из экспериментальных данных грубых ошибок использовался критерий Стьюдента
роятности (1-оь) и числе свободы £ п - число параллельных опытов.
Оценка среднеквадратичного отклонения определяется по формуле [6]
Полученный результат выбраковывался, если вычисленное значение I было меньше табличного при определенном уровне значимости.
По рекомендациям В.И.Баловнева [2,3] моделирование процесса рыхления мерзлого грунта, возможно в среде оригинала или модели среды. Это одно из преимуществ такого метода, так как при известной технологии и оборудовании не обеспечивается надёжное воспроизведение в материале критериев подобия, определяющих заданное значение прочностных параметров среды, а полученные характеристики моделей грунта трудно воспроизводимы при повторении опытов [1].
При выбранной среде моделирования исследование по изучению рабочего процесса рыхлителя статического действия осуществляется на моделях различного масштаба. Для каждой такой модели существует определённая сила тяги [1].
Принимая для натурного рыхлителя (бульдозер Т-330) максимальное тяговое усилие 670кН можно определить по формулам перехода для любой модели соответствующую силу тяги, предварительно выполнив ряд расчётов.
(2.1)
где у - результат опыта, поставленный под сомнение;
ус - среднее арифметическое значения результатов эксперимента;
ст - среднеквадратичное отклонение; т
*а(Н " Личное значение критерия Стьюдента при доверительной ве-
(2.2)