Обоснование выбора параметров землеройных машин для строительства траншейных фундаментов – часть 3

Геология      Постоянная ссылка | Все категории

а) б)

а – стенд СПУ-1; б – установка БУК-600

Рисунок 3 – Оборудование и установка для проведения

экспериментальных исследований

Стенд СПУ-1 оснащен измерительной аппаратурой. Для регистрации величины крутящего момента использовались тензодатчики 1, наклеенные на вал редуктора выше шарнирной муфты. Тензодатчики наклеены по направлению действия главных напряжений (растяжения и сжатия) под углом 45º к оси вала. Используемая схема наклейки датчиков дает возможность замерять только деформации растяжения.

Усилие подачи, создаваемое при бурении, фиксировалось тензометрическими датчиками давления ТДД 3 Апрелевского завода, введенными через сверления в поршневую полость гидроцилиндров. К верхней части каретки прикреплен тросик датчика перемещения 2 типа ДП-1 (303-00-000), корпус которого жестко закреплен на колонне. Для измерения частоты вращения РО на шарнирной муфте закреплен мощный постоянный магнит 4, и на колонне – магнитный индикатор.

Сигналы от датчиков давления, крутящего момента и перемещения поступали на электронно-лучевой осциллограф (НО41) через усилитель («Топаз 3»), а от датчика числа оборотов, минуя усилитель. Запись сигналов производилась с использованием блока питания «Гранат» и выпрямителя ВТ-4.

Рисунок 4 – Схема стенда СПУ-1

Для испытаний на стенде СПУ-1 было изготовлено 13 РО. При их конструировании диапазон и интервалы изменения основных конструктивных параметров принимались равными обоснованным при теоретических исследованиях.

Рабочими органами стенда СПУ-1 производилось бурение и фрезерование грунта в специально открытых приямках, в которых путем засыпки уплотненного и увлажненного грунта, создавались грунтовые условия, соответствующие плотным увлажненным пескам, суглинкам без включений в состоянии среднего увлажнения и глине средней крепости разрыхленной. При проведении экспериментальных исследований на стенде СПУ-1 фиксировались показатели усилия подачи, крутящего момента, толщины срезаемой стружки и время, за которое осуществляется один оборот.

Аналогично исследованиям на стенде СПУ-1 проводились эксперименты на установке БУК-600. Отличие состояло в том, что крутящий момент определялся по мощности, записываемый самопишущим ваттметром. Усилие подачи определялось электродинамометром, фиксация одного оборота постоянным магнитом-герконом.

Результаты исследований (исследования проводились совместно с канд. техн. наук Хайбуллиным Р. Р., однако в пределах данной диссертации интерпретировались для определения скорости подачи и затрачиваемой мощности) позволили выявить минимум удельной энергоемкости в зависимости от скорости проходки и затрачиваемой мощности при бурении и фрезеровании. На рисунке 5 представлена зависимость удельной энергоемкости фрезерования от скорости проходки. А также были определены приведенные затраты в зависимости от соотношения мощности и скорости (рисунок 6).

Рисунок 5 – Зависимость удельной энергоемкости бурения от скорости

Рисунок 6 – Зависимость приведенных затрат от соотношения мощности N и скорости V

В шестой главе диссертации приведена реализация результатов испытаний.

Воспользовавшись полученными зависимостями определения скорости проходки и мощности, было проведено определение показателей назначения и разработаны карты технического уровня и качества для оборудования траншейного ОТМ-4, двухбаровой машины 2БМ (разработчик конструкций Курмашева Б. К.), фрезерного рыхлителя РФ-600 и установки траншейной УТФ-2 (разработчик канд. техн. наук Хайбуллин Р. Р.).

Заключение

В диссертации содержатся новые научно-обоснованные теоретические и экспериментальные результаты, совокупность которых позволяет решить вопросы оптимизации параметров и разработки конструкций бурильных и фрезерных машин.

Краткие выводы по результатам диссертационных исследований:

1. В результате обзора технологических схем строительства траншейных фундаментов и анализа конструкции применяемых машин установлено, что в системе РОЗМ – ТП наиболее быстро развивающимся и низким по стоимости является структурный элемент «рабочий орган». Одним из положений исследования является метод оптимизации показателей назначения рабочих органов землеройных машин при сравнении их не с аналогами, а при сравнении различных вариантов системы РОЗМ – ТП;

2. Разработана экономико-математическая модель, позволяющая в соответствии с основной идеей диссертации, установить взаимосвязь между показателями назначения РОЗМ и параметрами технологического процесса. Применение экономико-математического моделирования при определении параметров РОЗМ является новым подходом, при котором возможно для достижения цели исследования сравнивать технологический процесс с технологическим процессом, а не машину с машиной;

3. Разработана морфология рабочих органов землеройных машин, предназначенных для устройства траншей. Морфологическая таблица позволяет описать 4320 возможных РО механического и гидромеханического (струйного) действия.

4. Предложенная морфология в совокупности с определенными зависимостями нагруженности инструмента позволяет описать движение гипотетических РО и установить основные показатели назначения, необходимые для предпроектного проектирования;

5. Разработана и исследована математическая модель оптимизации показателей назначения траншейных машин, а именно скорости проходки траншеи и мощности машины, позволившая выявить взаимосвязь этих показателей из анализа целевой функции приведенные затраты.

6. Установлена взаимосвязь затрачиваемой на разрушение грунта мощности и скорости проходки в зависимости от траектории движения РО, которая может быть описана линейной, квадратичной и кубической зависимостями;

7. В результате экспериментов на полноразмерных стендах и опытных образцах машин подтверждены теоретические зависимости, определяющие скорость проходки и мощность РО, выявлены минимум удельной энергоемкости и приведенных затрат в зависимости от скорости проходки и затрачиваемой мощности. Погрешность экспериментальных данных составляет менее 15%.

8. Разработанная методика может быть применена для проектирования и оптимизации параметров других строительных и дорожных машин, то есть не ограничивается целью настоящих исследований. Методика основана на определении оптимальных значений скорости проходки и затрачиваемой мощности, соответствующих минимальным приведенным затратам.

9. Полученные результаты испытаний были использованы при проектировании машин: установки траншейной УТФ-2, оборудования траншейного ОТМ-4, рыхлителя фрезерного РФ-600, двухбаровой машины 2БМ.

Оценка полноты решений поставленных задач.

В результате проведенных теоретических и экспериментальных исследований полностью решены следующие задачи:

- проведен аналитический обзор технологических схем строительства траншейных фундаментов и конструкций применяемых машин, с последующей разработкой графа технологического процесса;

- разработана и исследована экономико-математическая модель системы РОЗМ – ТП, позволившая установить детерминированную взаимосвязь между показателями назначения рабочих органов землеройных машин и параметрами технологического процесса;

- выбраны и обоснованы критерии оптимальности системы РОЗМ – ТП, режима и конструкции землеройных машин;

- произведен морфологический анализ конструкций рабочих органов землеройных машин, позволивший установить количество возможных вариантов;

- проведен эксперимент на полноразмерном стенде и опытных образцах землеройных машин, результаты которого подтвердили и дополнили аналитические данные;

- разработаны и исследованы математические модели движения рабочих органов землеройных машин, установлены оптимальные показатели назначения;

- по результатам теоретических и экспериментальных исследований разработан и обоснован метод выбора показателей назначения машин на этапе разработки карты технического уровня и качества.

Разработка рекомендаций и исходных данных по конкретному использованию результатов:

Разработаны рекомендации и приведен алгоритм определения оптимальных показателей назначения рабочих органов землеройных машин. Рекомендации применены при разработке карт технического уровня и качества рабочих органов ОТМ-4, 2БМ, РФ-600, УТФ-2. Исходными данными при разработке карты технического уровня и качества машин являются результаты научно-исследовательских и экспериментальных работ, данные о техническом уровне и качестве лучших отечественного и зарубежного аналогов продукции, грунтовые условия, проектные отметки глубины и ширины траншеи.

Оценка технико-экономической эффективности внедрения:

Качество изделия, в том числе и рабочих органов землеройных машин, в основном закладывается на этапе проектирования. В связи с этим правильное определение показателей назначения машин на этапе составления карт технического уровня и качества является очень важной. Экономический эффект от внедрения спроектированных машин составил: установка траншейная УТФ-2 – 13306560 тенге; ОТМ-4 – 866000 тг, 2БМ – 1306000 тг, РФ-600 – 384000 тг.

Оценка научного уровня выполненной работы в сравнении с лучшими достижениями в данной работе:

В работе впервые получены:

- детерминированная зависимость приведенных затрат разработки грунта рабочими органами землеройных машин от скорости проходки, энергоемкости процесса и затрачиваемой мощности;

- функции, определяющие взаимосвязь скорости проходки грунта и затрачиваемой мощности с экономическими показателями, конструктивными параметрами и силами сопротивления грунта разрушению при выполнении условия минимизации приведенных затрат;

- количество и основные параметры (траектория движения рабочего органа, количество однотипных инструментов, способ разрушения грунта, среда функционирования, способ транспортирования грунта, цикличность работы по времени, способ соединения транспортера и инструмента) гипотетических рабочих органов землеройных машин, которые могут быть применены при строительстве траншейных фундаментов;

- метод расчета оптимальных показателей назначения РОЗМ на этапе разработки карты технического уровня и качества.

Список опубликованных работ по теме диссертации

1 Кадыров А. С., Хайбуллин Р. Р., Курмашева Б. К. Фрезерные и бурильные машины. Теория и расчет. – Караганда: Изд-во ТОО Санат-Полиграфия, 2007. – 214 с.

2 Курмашева Б. К., Нурмаганбетов А. С. Нагружение плоского элемента конструкции рабочего органа землеройной машины в глинистом тиксотропном растворе. Научно-технический сборник «Новости науки Казахстана». – Вып. 2 (93). – Алматы. – 2007. – С. 60-61.

3 Кадыров А. С., Курмашева Б. К. Устройство щелевых фундаментов. Республиканский журнал «Технология производства металлов и вторичных материалов». – г. Темиртау, КарГИУ, 2007. – №1 (11). – С. 208-211.

4 Кадыров А. С., Курмашева Б. К. Щелевые фундаменты. Конструкция и механизация работ. Республиканский журнал «Труды КарГТУ». – Вып. 2 (27). – Караганда, КарГТУ. – 2007. – С. 67-68.

5 Курмашева Б. К., Жунусбекова Ж. Ж. Отбор лучших технических решений машин, применяемых при строительстве траншейных фундаментов, методом морфологического анализа. Республиканский журнал «Труды КарГТУ». – Вып. 4(29). – Караганда, КарГТУ. – 2007. – С. 58-60.

6 Курмашева Б. К. Классификационные признаки морфологической системы рабочих органов траншейных машин. II Международная научно-практическая конференция «Европейская наука XXI века – 2006». – Том 8. – г. Днепропетровск, «Наука и образование». – 2007.– С. 17-22.

7 Курмашева Б. К., Сатыбалдин Е. С. Определение оптимальных режимов работы установок для пробивки скважин. Межвузовская региональная студенческая научная конференция «Студент и научно-технический прогресс». – Часть 2. – Караганда, КарГТУ. – 2007.– С. 194.

8 Курмашева Б. К., Сатыбалдин Е. С. Определение оптимальных режимов работы установок, оснащенных шнековым буром. Труды Х Юбилейной Международной научной конференции «Наука и образование – ведущий фактор стратегии «Казахстан – 2030». – Вып. 2. – Караганда, КарГТУ. – 2007. – С. 157-159.

9 Курмашева Б. К. Экономико-математическое моделирование технологического процесса строительства подземных сооружений. 3-я Международная научно-практическая конференция молодых ученых «Новые технологии и информатизации общества». – Караганды, Болашак-Баспа. – 2007. – С. 41-42.

10 Курмашева Б. К. Исследование буровых машин, применяемых для устройства свайной «стены в грунте». Международный научный журнал, «Актуальные проблемы современности». – Караганды, Болашак-Баспа. – 2007. – №1 (14). – С. 320-322.

11 Курмашева Б. К. Установление показателей назначения бурильных машин для строительства способом «стена в грунте». Международный научный журнал «Актуальные проблемы современности». – Караганда, Болашак-Баспа. – 2007. – № 2(15). – С. 292-294.

12 Унайбаев Б. Ж., Кадыров А. С., Курмашева Б. К. Теория и практика строительства на засоленных грунтах. Международный научный журнал, «Актуальные проблемы современности». – Караганды, Болашак-Баспа. – 2007. – №3 (16). – С. 272-276.

13 Кадыров А. С., Хайбуллин Р. Р., Курмашева Б. К. Разработка и исследование математической модели оптимизации показателей назначения траншейных машин. Международный научный журнал «Актуальные проблемы современности». – Караганда, Болшак-Баспа. – 2007. – №3(16). – С. 260-263.

14 Kadyrov A. S., Kurmasheva B. K. Development and research of mathematical model of optimization of trench machines purpose parameters. IV Mezinárodní vědecko-praktická conference «Vědecký průmysl evropského kontinentu – 2007». – Díl 8. – Praha, Publishing house «Education and Science». – 2007. – S. 19-23.

15 Кадыров А. С., Унайбаев Б. Ж., Курмашева Б. К. Теория предпроектного проектирования. На примере землеройных машин. – Караганда, Изд-во ТОО Санат-Полиграфия, 2008. – 158 с.

16 Кадыров А. С., Мулдагалиев З. А., Курмашева Б. К. Экономико-математическое моделирование установления оптимальных показателей назначения землеройных машин. Республиканский журнал «Труды КарГТУ». – Вып. 1 (30). – Караганда, КарГТУ. – 2008. – C. 82-84.

17 Кадыров А. С., Курмашева Б. К., Жунусбекова Ж. Ж. Траншеялы машиналардың жұмыс мүшесінің құрылымын анықтау әдістемесі. Межвузовская региональная студенческая научная конференция «Студент и научно-технический прогресс». – Часть 2. – Караганда, КарГТУ. – 2008. – C. 313-314.

Түйін

Құрмашева Бақыт Қуанышқызы

Траншеялық іргетастарды салу үшін жер қазатын машиналардың параметрлерін таңдауды ғылыми негіздеу

Диссертациялық жұмыс жер қазатын машиналардың тағайындалу көрсеткіштерін және жұмыс органын жобалауға негізделген техникалық шешімдер мен тапсырмаларды беру үшін траншеялық іргетастарды салудың технологиялық процесінің параметрлерін байланыстыратын заңдылықтарды анықтауға арналған.

Зерттеу объектісі жер қазатын машинаның жұмыс органы – технология-лық процесс (ЖМЖО – ТП) жүйесі болып табылады.

Диссертацияда математикалық және экономика-математикалық модельдеу әдістері, морфологиялық талдау, Буль алгебрасы және экспериментті өңдеу теориясы пайдаланылған.

Алға қойылған міндеттерді шешу үшін траншеялық іргетастар құрыл-ғысының технологиялық сұлбаларына шолу және жер қазатын машиналардың конструкцияларын талдау жүргізілген. ЖМЖО – ТП жүйесінде «жұмыс органы» құрылымдық элементінің аса жылдам дамитын және құны бойынша төмен болып табылатыны анықталған. МЕСТ сәйкес жаңа конструкцияларды әзірлеу кезінде конструкция конструкциямен салыстырылады, сол кезде мұндай салыстырғанда қателер болуы мүмкін, өйткені нұсқалардың бір бөлігі жетекші машина параметрлерінің басқа операцияларда пайдаланылатын машиналардың параметрлерімен сәйкес келмеуімен сипатталатын болады. Сондықтан технологиялық процесті технологиялық процеспен салыстыру, және осыдан, жаңа немесе қолданылып жүрген машинаның тағайындалу көрсеткіштерін анықтау қажет.

Жер қазатын машинаның тағайындалу көрсеткіштерін анықтау кезінде экономика-математикалық модельді (ЭММ) қолдану әзірленген графтың көмегімен машинаны машинамен емес, технологиялық процестерді өз араларында салыстыруға және ЖМЖО – ТП жүйесінің негізгі параметрлері арасындағы өзара байланысты анықтауға мүмкіндік береді. Салыстыру траншеялық іргетастар құрылғысының ЭММ оңтайлылығының таңдалған критерийлері бойынша жүргізілді.

Зерттеу нәтижелерінің дұрыстығы үшін траншеялық іргетастар құрылғы-сының технологиялық сұлбаларының әр түрлі нұсқаларын салыстыру кезінде есепке алу қажет болатын, ЖО гипотетикалық конструкцияларын айқындауға мүмкіндік беретін, траншеялар құрылғысы үшін тағайындалған, ЖМЖО морфологиясы әзірленді.

ЭММ және әзірленген графқа сәйкес оңтайлы технологиялық сұлбаны анықтау бастапқы кезеңде оңтайлы технологиялық процеске арналған жабдықтардың нормалы кешенін құрайтын, жер қазатын машинаны тағайындаудың оңтайлы көрсеткіштерін анықтауды болжайды. Осыған байланысты диссертацияда үңгілеу жылдамдығының және орындалатын қуаттың оңтайлы мәндерін анықтау мақсатында, ЖМЖО қозғалысының математикалық модельдері әзірленді. Есепті шешу үшін Лагранж көбейткіш-терінің математикалық әдісі қабылданды. Бұл әдіс пайдаланылған, өйткені айнымалы шамалардың, үңгілеу жылдамдығының және қуаттың арасындағы өзара байланыс анықталған. Математикалық модельді зерттеу бір формуладағы экономикалық параметрлерден, конструкциялық және режимдік параметрлер-ден машиналарды тағайындау көрсеткіштерін анықтайтын тәуелділіктерді айқындауға мүмкіндік берді. ЖО қозғалысының траекториясына байланысты грунтты бұзуға жұмсалатын үңгілеу қуаты мен жылдамдығының өзара байланысы анықталған, ол сызықтық, квадраттық және кубтық тәуелділіктер-мен сипатталуы мүмкін.

Алынған нәтижелерді растау мақсатында СПУ-1 толық өлшемді стендінде және БУК-600 бұрғылау қондырғысында эксперименттік зерттеулер жүргізіл-ген. Эксперименттер нәтижесінде үңгілеу жылдамдығының мәндеріне және жұмсалатын қуатқа байланысты меншікті энергия сыйымдылығының және келтірілген шығындардың минимумы айқындалған. Алынған тәуелділіктерді пайдаланып, тағайындау көрсеткіштерін анықтау жүргізілді және ОТМ-4 траншеялық жабдықтары, 2БМ екі барлы машинасы, РФ-600 жонушы қопсытқышы және траншеялық УТФ-2 қондырғысы үшін техникалық деңгейлі және сапалы карталар әзірленді.

Әзірленген әдістеме басқа құрылыс және жол машиналарының параметр-лерін жобалау және оңтайландыру үшін қолданылуы мүмкін, яғни осы зерттеулердің мақсатымен шектелмейді. Әдістеме келтірілген минимум шығындарға сәйкес келетін, үңгілеу жылдамдығы мен жұмсалатын қуаттың оңтайлы мәндерін анықтауға негізделген. Сонан кейін, граф бойынша процес-тің технологиялық сұлбасы анықталады, жалпы келтірілген шығындар есептеледі және оңтайландырудың басқа критерийлеріне байланысты тран-шеялық іргетастар салудың технологиялық процесін оңтайландыру жүргізіледі. Егер тапсырушы талабы қажетті оңтайлылық критерийі бойынша қанағаттан-дырылмаса, онда қайта есептеу жүргізу, жер қазатын машиналар үшін келтірілген шығындарды анықтауға қайтып келу қажет. Ұсыныстар әзірленген және жер қазатын машиналардың жұмыс органдары тағайындалуының оңтайлы көрсеткіштерін анықтау алгоритмі келтірілген.

Зерттеулер нәтижелері Қарағанды мемлекеттік техникалық университеті-нің оқу процесіне ендірілді және «Құрылыс машиналары», «Жер қазу жұмыстарына арналған машиналар» курсын оқу кезінде, сондай-ақ практика-лық сабақтарды өткізу кезінде пайдаланылды. Жер қазатын машиналар тағайындалуының оңтайлы көрсеткіштерін таңдаудың әзірленген инженерлік әдістемесі ЖҚМ кафедрасы студенттерінің дипломдық және курстық жобаларын орындауы кезінде қолданылады және «Градиент жоба институтына» берілген.

Жұмыс Қарағанды мемлекеттік техникалық университетінде орындалды.

Диссертациялық жұмыс орыс тілінде орындалды.

Summary

Геология      Постоянная ссылка | Все категории
Мы в соцсетях:




Архивы pandia.ru
Алфавит: АБВГДЕЗИКЛМНОПРСТУФЦЧШЭ Я

Новости и разделы


Авто
История · Термины
Бытовая техника
Климатическая · Кухонная
Бизнес и финансы
Инвестиции · Недвижимость
Все для дома и дачи
Дача, сад, огород · Интерьер · Кулинария
Дети
Беременность · Прочие материалы
Животные и растения
Компьютеры
Интернет · IP-телефония · Webmasters
Красота и здоровье
Народные рецепты
Новости и события
Общество · Политика · Финансы
Образование и науки
Право · Математика · Экономика
Техника и технологии
Авиация · Военное дело · Металлургия
Производство и промышленность
Cвязь · Машиностроение · Транспорт
Страны мира
Азия · Америка · Африка · Европа
Религия и духовные практики
Секты · Сонники
Словари и справочники
Бизнес · БСЕ · Этимологические · Языковые
Строительство и ремонт
Материалы · Ремонт · Сантехника