Повышение эффективности работы рыхлительных агрегатов при разработке мерзлых грунтов активным рабочим органом с наложением на него резонансных колебаний звуковой частоты тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.05.04, кандидат наук Джабраилов Хизар Абубакарович

• Джабраилов Хизар Абубакарович
• кандидат наук
• 2019

Оглавление диссертации кандидат наук Джабраилов Хизар Абубакарович

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ТЕХНОЛОГИЯ РАЗРАБОТКИ ПРОЧНЫХ ГРУНТОВ

1.1. Методы и средства технологических процессов разработки прочных грунтов

1.2. Магнитостриктор

1.3. Процессы разрушения грунтов динамическими рабочими органами

1.4. Цель и задачи исследований

ГЛАВА 2. РЕЖИМЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ВИБРАЦИОННОГО РАБОЧЕГО

ОРГАНА С ГРУНТОМ

2.1. Оценка взаимодействия вибрационного рабочего органа с грунтом

2.2 Влияние силовых воздействий рабочего органа на реологические

характеристики грунта

2.3. Особенности взаимодействия вибрационного рабочего органа с грунтом

2.4. Анализ рассогласования колебательной системы при нагружении

2.5 Взаимодействие физических параметров рыхлителя с рабочим органом

рыхлительной машины

Выводы к главе

3. СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ОПТИМИЗАЦИИ

3.1. Особенности разработки системы автоматической оптимизации

3.2. Системы экстремального управления с непрерывным движением

3.3. Экстремальные системы автоматического управления объектом, статическая

характеристика которого близка к параболе

3.4. Установившиеся процессы в экстремальных системах автоматического

управления

Выводы к главе

3

4. РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ОПТИМИЗАЦИИ РЕЖИМА

РЫХЛЕНИЯ ГРУНТА ВИБРОРЫХЛИТЕЛЕМ

4.1. Цели и задачи экспериментальных исследований оптимизации режимов

виброрыхления прочных грунтов

4.2. Операции процесса рыхления грунта

4.2.1. Заглубление рыхлителя

4.2.2. Выглубление рыхлителя

4.2.3. Силы рыхления, действующие на наконечник

4.3. Функциональная схема СЭР

4.4 Функциональная схема БЭР

4.5 Влияние случайных возмущений на работу СЭР

4.6. Разработка устройства управления вибровозбудителем

4.7. Результаты экспериментальных исследований

4.8. Оценка результатов экспериментальных исследований

4.9. Анализ производительности рыхлительных машин с вибровозбудителями

Выводы к главе

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Приложение А

4

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение эффективности работы рыхлительных агрегатов при разработке мерзлых грунтов активным рабочим органом с наложением на него резонансных колебаний звуковой частоты»

Актуальность темы исследования.

Северную часть территории РФ можно без преувеличения назвать ключевым

звеном, участвующим в формировании государственной экономики и обеспечении

национальной безопасности. Более 75 % всех полезных ископаемых страны и более

1/3 экологически чистой территории Земли находятся в этом регионе.

Следовательно, в этом отношении Север является глобальным стратегическим

резервом не только РФ, но и всей планеты. В этой части страны производят 25 %

лесной продукции, добывают 75 % нефти, 90 % природного газа, 18 %

электроэнергии и почти все алмазы. На сегодняшний день там функционируют

крупнейшие промышленные комплексы по добыче и переработке природных

ресурсов, что является основой экспортного потенциала РФ [78, 79].

Помимо физического роста объема производимых работ меняется характер и

качество работ. В основном это связано с увеличением глубины рыхления. Рост

парка техники для разработки грунтов, уровень рыхлительных работ отстают от

требований, предъявляемых практикой [9]. Эффективный метод разработки

прочных грунтов требует принципиально нового подхода к совершенствованию

существующих землеройных машин [7, 11]. Трудозатраты на производство работ

по разработке грунта довольно значительны и составляют до 17 % стоимости всего

объёма выполняемых строительных операций, которые обеспечивают 12 %

рабочих от общего количества, занятого в этом секторе строительства.

Возрастающие с каждым годом объемы земляных работ приводят к необходимости

разработки эффективных технологических машин и агрегатов для реализации

самых трудоемких операций по разработке мерзлых грунтов [29].

При выполнении строительных работ наряду с существующими

(механическими, взрывными) все большее распространение находят новые методы

разработки мерзлых грунтов, использующих, кроме достижений физики и химии,

методы и средства автоматизации, позволяющие применять комбинированные

технологии разрушения грунтов [10, 12].

 5

При разработке мерзлых грунтов используются значительный парк и

номенклатура фрезерных, дискофрезерных и бурильных машин со

специфическими рабочими режущими органами. Однако эти машины отличает

большая энергоемкость (более 0,5 кВт·ч/м3), низкая производительность (225 …

399 м3 в смену), повышенные эксплуатационные расходы, что ограничивает

возможность их внедрения в практику строительства при разработке прочных

грунтов [19].

Более эффективным методом разработки прочных грунтов является их

предварительная разработка навесными рыхлителями на гусеничных тягачах.

Повышение мощности машин для разработки грунтов не приводит к адекватному

увеличению их производительности, что заставляет искать новые, более

эффективные методы и средства [15]. Кроме того, не удается в полной мере

использовать мощность двигателя тягача исходя из режима сцепления его

движителя с грунтом. Повышенные динамические нагрузки, которым подвергается

конструкция машины, уменьшают эффективность рыхлителей на мощных тягачах

при разработке мерзлых грунтов [35, 37].

Увеличить производительность землеройных машин, не увеличивая их

тяговых характеристик, то есть не наращивая их массу и габариты, можно за счет

разработки машин, снабженных активными рабочими органами [46]. В этом случае

используется идея обоснования энергетического потока: механическая

(возбуждение вынужденных колебаний режущей части рабочего органа);

электрическая (облучение зоны резания мощным электромагнитным полем);

тепловая (лазерное воздействие); газодинамическая (энергия взрыва вещества в

зоне резания) [36, 37].

Разработка землеройных машин, снабженных рабочими органами,

способными с высокой эффективностью работать на мерзлых грунтах,

определяется более совершенным процессом влияния рабочих органов на грунт

[10].

При эксплуатации в режиме повышенных нагрузок, активизации рабочих

органов с помощью магнитостриктора имеют ряд преимуществ: конструктивная

 6

простота и отсутствие в них подвижных частей, а также нечувствительностью к

неблагоприятным условиям внешней среды. Эффективность использования

магнитострикционных вибраторов при разработке прочных грунтов подтверждена

натурными испытаниями [4, 18].

Разупрочнение мерзлого грунта при распространении в нем

высокочастотных вибраций связано с передачей энергии вибровозбудителя в

массив грунта [17]. Высокочастотная волна, распространяясь, приводит к

деформации материала, за счёт сжатия-растяжения и сдвига. Результатом

становится разрушение или существенное разупрочнение массива грунта, в

зависимости от силы потенциала волны и времени её приложения [2, 14].

Повышение степени интенсивности излучаемой волны достигается за счет

увеличения амплитудных значений колебаний отдельного вибровозбудителя или

суммирования излучаемых волн от группы вибровозбудителей малой мощности.

Второй вариант имеет ряд преимуществ перед первым, в котором растут

энергетические потери в самом вибровозбудителе, что приводит к

переизмельчению тяжелого грунта в плоскости его контакта с рабочим органом

машины, препятствуя передаче энергии грунту [23, 34]. Групповое использование

вибраторов дает возможность получить максимальную интенсивность

энергетического потока в массив материала на некоторой дистанции от рабочего

органа. К тому же интенсивность излучения акустического поля в массив грунта

группой излучателей n2 (где n - число излучателей) превосходит интенсивность

излучения отдельного устройства, что дает возможность разрушать отдельные

глыбы мерзлого грунта размером 3 х 5 м, полученные от щелерезной машины

погружением рабочего органа на глубину промерзания грунта или глубину его

разрушения [38]. Сложность использования энергетических возможностей

высокочастотных колебаний рабочих органов связана с проблемами,

возникающими при передаче энергии в грунт [45].

Рабочий орган рыхлительной машины при приложении к нему

высокочастотных колебаний в резонансном режиме вызывает максимальный

эффект разрушения грунта [86]. В процессе рыхления массива тяжелого грунта

 7

установленная частота резонанса виброколебательной системы не остается

постоянной, принимая другие значения, зависящие от вынуждающей силы

сопротивления грунта [49]. Элементы конструкции рыхлительной машины с

закрепленным на них рабочим органом, воспринимая вибрационные воздействия

вибратора, изменяют амплитуды его смещения и уменьшают значение мощности

энергии высокочастотных колебаний, отдаваемой в массив грунта [50].

Независимо от значения величины сопротивления грунта при стабилизации

режима резонанса, воздействующего на рабочий орган рыхлительной машины,

мощность упругой волны, передаваемая в грунт, будет близка к максимуму. Таким

образом, возникает задача фиксации и поддержания параметров резонансного

режима виброколебаний рабочего органа рыхлительной машины с помощью

способов оптимального согласования его с нагрузкой в виде присоединенного к

рыхлителю грунта.

Используя теоретическое обоснование влияния процесса нагружения

рабочего органа на величину рассогласования колебательной системы, необходимо

разработать оптимальную систему управления динамическими характеристиками

активного рабочего органа с грунтом для поддержания резонансного режима.

Степень разработанности темы исследования. Научные основы теории

рыхления прочных и мерзлых грунтов представлены в работах: В.И. Баловнева,

С.Н. Глаголева, В.П. Шардина, А.И. Доценко, А.Н. Зеленина, Р.Б. Желукевича, В.И.

Емелина, Г.В. Кириллова, Г.В. Кустарева, И.Г. Растегаева, Ю.П. Бакатина, К.К.

Шестопалова и других. Основное внимание в этих работах было уделено вопросам

повышения эффективности процессов механического разрушения грунтов,

производимого землеройно–транспортной машиной (ЗТМ), за счет выбора

оптимальных конструктивных характеристик рабочих органов и оптимальных

режимов использования их тяговых и эксплуатационных характеристик.

Анализ результатов научных исследований показал, что производство работ

традиционными методами и агрегатами рыхления прочных грунтов не всегда

является эффективным из-за низкой производительности машин для рыхления и

высокой себестоимости технологического процесса разработки 1 м3 грунта.

 8

Попытки нивелировать указанные недостатки за счет увеличения мощности ЗТМ

не дают желаемого результата из-за снижения общего КПД производства

рыхлительных работ. Повысить производительность землеройных машин, не

увеличивая их тяговые характеристики, то есть не наращивая их массогабаритные

характеристики, можно за счет разработки машин с активными рабочими

органами. Один из эффективных методов повышения производительности

процессов рыхления связан с использованием высокочастотных колебаний

рабочего органа рыхлителя, возбуждаемых магнитострикционным вибратором в

звуковом диапазоне. Рыхлитель достигает максимальной эффективности в

резонансном режиме, что позволяет при малых расходах мощности создать

значительную амплитуду смещения рабочего органа. Поэтому необходимо решить

задачу поддержания и стабилизации резонансного режима высокочастотного

рыхлителя и согласования его с нагрузкой. Несмотря на имеющийся опыт,

выявлена недостаточная изученность данного метода и необходимость создания

системы управления процессами разработки прочных грунтов на новых принципах

и методах автоматизации, позволяющих значительно улучшить технико-

экономические показатели рыхлительных машин, что подчеркивает актуальность

этой задачи.

Цель диссертационной работы. Повышение эффективности работы

рыхлительных агрегатов при разработке мерзлых грунтов активным рабочим

органом с наложением на него резонансных колебаний звуковой частоты для

стабилизации параметров резонансных колебаний активного рыхлительного

органа.

Для достижения поставленной цели:

1. Выполнен анализ различных методов и средств реализации

технологических процессов разработки прочных грунтов.

2. Произведена сравнительная оценка потенциальных возможностей

повышения эффективности разработки грунтов традиционными и предлагаемыми

методами вибрационного воздействия на рабочий орган рыхлительной машины.

 9

3. Разработана математическая модель колебательной системы «рабочий

орган рыхлительной машины – магнитострикционный возбудитель излучения

высокочастотных колебаний в грунт» с критерием качественной оценки в виде

величины рассогласования между рабочим органом и параметрами волнового

сопротивления процесса рыхления.

4. Разработана структура функциональных взаимозависимых элементов

автоматизированной системы экстремального регулирования процессов

виброрыхления прочных грунтов.

5. Разработаны методические указания по выбору оптимальных

настроечных характеристик системы автоматической оптимизации процессов

виброрыхления прочных грунтов в режиме резонансных колебаний рабочего

органа рыхлительной машины.

6. В соответствии с предложенной методикой осуществлена

экспериментальная проверка основных результатов положений и выводов

теоретических исследований.

Объект исследования. Высокочастотный рыхлитель на основе

магнитострикционного эффекта, используемый при разработке прочных и мерзлых

грунтов.

Методология и методы исследования. Результаты диссертационной

работы получены на основе использования методов анализа особенностей

процессов и технических средств разрушения прочных грунтов при рыхлении,

теории подобия, регрессионного анализа, математического моделирования и

теории автоматического управления.

Предмет исследования. Режимы работы высокочастотного рабочего органа

рыхлителя при управлении согласованием динамических характеристик для

получения резонансного режима процесса рыхления.

Научная новизна работы заключается в использовании результатов

теоретических и экспериментальных исследований, обосновывающих наиболее

эффективные режимы разработки мерзлых грунтов за счет наложения на активный

 10

рабочий орган ЗТМ высокочастотных резонансных колебаний

магнитострикционного вибровозбудителя.

Научная новизна работы заключается в разработке:

• математической модели колебательной системы «рабочий орган

рыхлительной машины – высокочастотный магнитострикционный возбудитель

звуковой упругой волны в грунт»;

• выбора критерия оценки в виде величины рассогласования между

рабочим органом и параметрами волнового сопротивления процесса рыхления;

• структуры методики выбора функциональных элементов

автоматической системы экстремального регулирования процесса виброрыхления

прочных грунтов.

Теоретическая и практическая значимость диссертационной работы.

Разработаны научный подход и основы для проектирования автоматической

системы оптимизации режима рыхления прочных грунтов рыхлителем с активным

рабочим органом на основе магнитострикционного эффекта.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Сравнение и выбор методов и средств реализации технологии

разработки прочных грунтов с помощью излучения высокочастотных упругих волн

магнитостриктором в грунт.

2. Определение и поддержание параметров резонансного режима

колебаний рабочего органа рыхлительной машины при воздействии на него

сопротивления разрабатываемого грунта.

3. Математическая модель колебательной системы «рабочий орган

рыхлительной машины – высокочастотный магнитострикционный возбудитель

звуковой упругой волны в грунт».

4. Концепция согласования параметров вибрационного рабочего органа

рыхлительной машины с разрабатываемым грунтом и оптимального управления

магнитострикционным вибровозбудителем в процессе рыхления.

5. Структура и методика выбора функциональных элементов

экстремальной системы оптимизации процессов виброрыхления прочных грунтов.

 11

Степень достоверности и апробации работы. Достоверность научных

результатов, рекомендаций и выводов исследования технологических процессов

разработки прочных грунтов доказана применением адекватных методов

теоретических и экспериментальных исследований; количественными и

качественными данными, полученными с помощью аналитических моделей

взаимодействия виброрыхлителя с грунтом и математического моделирования

оптимальной технологии виброрыхления, успешным внедрением результатов в

практику разработки автоматизированных процессов рыхления.

Основные положения диссертационной работы докладывались и

обсуждались на конференциях и семинарах: на 76 и 77 Научно-методических и

научно-исследовательских конференциях МАДИ (в 2018–2019 гг.), ХХII

Московской международной межвузовской научно-технической конференции

студентов, магистров, аспирантов и молодых ученых «Подъемно-транспортные,

строительные, дорожные, путевые машины и робототехнические комплексы» (

2018 г.), на Международной научно-практической конференции «Роль и значение

науки и техники для развития современного общества» (2018 г.), на IEEE FRUCT

2019: 24th Conference of Open Innovations Association FRUCT, на Международной

научной электроэнергетической конференции ISEPC-2019.

Практическая ценность. Практическая ценность работы состоит в

повышении эффективности процессов разработки прочных грунтов с помощью

внедрения новой технологии оптимального управления вибрационным рабочим

органом рыхлительной машины, которая позволяет снизить энергоемкость

производства работ на 25 %, повысить производительность рыхлительных машин.

Разработана структура и функциональное наполнение системы экстремального

управления процессом виброрыхления в режиме резонанса.

Публикации. По теме работы опубликовано 8 научных работ, в том числе 2

статьи опубликовано в изданиях, входящих в «Перечень рецензируемых научных

изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты

диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук, на соискание ученой

степени доктора наук» по специальности 05.05.04.

 12

Структура и объём диссертации. Диссертационная работа состоит из

введения, четырех глав, основных выводов, списка литературы и приложений.

Работа содержит 135 страниц основного текста, в том числе 7 таблиц и 53 рисунка.

Список литературы содержит 109 наименований.

 13

ГЛАВА 1. ТЕХНОЛОГИЯ РАЗРАБОТКИ ПРОЧНЫХ ГРУНТОВ

1.1. Методы и средства технологических процессов разработки прочных

грунтов

Самыми трудоемкими и при этом недостаточно исследованными являются

процессы разработки прочных грунтов.

Увеличение объемов земляных работ вызвало рост количества

специализированных машин, применяемых в строительстве для разработки

прочных грунтов. Однако возрастание объемов таких работ происходит

опережающими темпами в сравнении с темпами совершенствования землеройно-

транспортных машин и технологических приемов их применения [47].

Отмечается нехватка в строительных подразделениях парка

специализированных машин и оборудования для разработки прочных грунтов,

которые приходится изготавливать зачастую кустарным образом в ремонтных

мастерских.

На рисунке 1.1 приведена классификационная схема методов разработки

прочных грунтов.

Выбор метода разработки грунта зависит от его вида, климатических условий

и экономических факторов производства строительных работ [62].

Распространено применение взрывных методов разрушения прочных

грунтов: внутрискважинные, короткозамедленные, кумулятивные и т.п. За

рубежом используются пластырные заряды, плотно располагающиеся на

поверхности грунта [64]. Повышение эффективности взрывных методов

разрушения прочных грунтов преследует своей целью оптимизировать

последствия взрыва в зависимости от условий выполнения работ и области

возможного поражения. В связи с этим выработаны приемы и средства

оптимизации энергии взрыва с максимизацией ее доли, потребной для совершения

полезной работы [33].

 14

Широко используется обладающий малой трудоемкостью буровзрывной

способ разработки прочных грунтов с применением взрывчатых материалов с

малой скоростью детонации [6].

Рисунок 1.1 - Классификация способов разработки мерзлых грунтов

Возникающие при взрыве ударные и акустические волны приводят к

разрушению массива грунта и появлению в нем трещин, образующихся от

воздействия ударной волны сжатия и упругой волны растяжения.

Метод ударно–акустического разрушения массива тяжелого грунта

заключается в воздействии на грунт шпуровых зарядов, которые взрываются

последовательно, с определенной выдержкой времени, вызывая наложенные друг

на друга упругие колебания в массиве грунта, что приводит к росту значений

разрушающих его напряжений.

Взрывной метод используют чаще всего при разработке карьеров и

протяженных выемок. Он сопровождается операциями бурения шпуров, скважин и

щелей [43, 92].

Сделаны попытки использования взрывной энергии в землеройно-

транспортных машинах с помощью энергии сжатого газа, в результате чего процесс

разработки грунта ковшовыми рабочими органами становится более интенсивным

 15

за счет газовоздушной смазки. Однако область использования этих машин весьма

ограничена из-за наличия высокого уровня шума и повышенных

эксплуатационных расходов [24, 56].

Точно также ограничено использование взрывных методов разрушения

грунта из-за ряда существенных недостатков, таких как наличие зоны опасного

поражения из–за неуправляемого разлета кусков материала и их выноса на

близлежащие участки строительства.

При производстве строительных работ используются также

комбинированные способы разрушения грунтов за счет использования их

наилучших качеств, например, пневмомеханические (газодинамический, газо-

импульсный, взрыво-импульсный). Из всего возможного разнообразия

используемых методов разработки прочных грунтов наибольший объем работ

выполняется механическим методом (рисунок 1.1), развитие которого ведется в

направлении увеличения мощности и энергообеспеченности машин [19].

Также для разработки грунтов применяются машины статического действия:

многоковшовые экскаваторы, буровые и диско-фрезерные машины и т.п., в

которых наряду с увеличением мощности используют самозатачивающиеся зубья

с наплавкой их режущей части твердыми сплавами [67]. Недостатки таких машин

определяются их высокой энергоемкостью рабочих режимов.

Повышенное сопротивление резанию прочных грунтов в сочетании с

высокой абразивностью приводит к интенсивному износу резцов, увеличению

времени на их замену, тем самым снижая эксплуатационную эффективность [31].

 16

Рисунок 1.2 – Навесные рыхлители на тягачах

Операции разработки прочных грунтов, например в процессе нарезания

щелей, необходимых для выделения в грунте отдельных блоков для их

последующего разукрупнения другими машинами, отличаются высокой

энергоемкостью (3-6 кВт ч/м; трудоемкость 0,1 - 0,4 чел.ч/м).

Повышения надежности и сроков эксплуатации одноковшовых экскаваторов

при разработке прочных грунтов добиваются за счет оптимальных углов

заострения рыхлительных зубьев применением твердосплавных пластин,

дополнительных зубьев на ковше, зачистных зубьев и т.п. [97, 99].

Более эффектны навесные рыхлители на тягачах с усилием 300 кН и более

(рисунок 1.2), разрушая грунт, как правило, сколом и сдвигом и позволяя тем

самым уменьшить сопротивление грунта разрушению в 2 … 4 раза по сравнению с

сопротивлением резанию [31, 37].

Отечественные рыхлители на гусеничных тягачах выпускаются с тяговым

усилием 500, 350, 250 и 150 кН, ведутся разработки рыхлителей на машинах с

тяговым усилием 800 и 1000 кН. Однако надо отметить, что увеличение мощности

 17

рыхлительных машин не сопровождается пропорциональным увеличением их

производительности [85]. К тому же при разработке прочных грунтов не удается

максимально использовать имеющуюся мощность тягача с большим тяговым

усилием по условиям сцепления его движителя с грунтом. Значительные

динамические нагрузки на конструктивные элементы таких машин при разработке

прочных грунтов снижают эффективность рыхлителей [90].

Машины, использующие для разрушения прочных грунтов мало

изменяющиеся статические нагрузки, отдают определенную долю полного запаса

энергии на возникновение пластической деформации грунта в зоне

соприкосновения его с рабочим органом, предшествуя возникновению в грунте

напряжений, достаточных для его скола [89]. Термин «статическое нагружение»

требует уточнения, так как относится к силам сопротивления разрушению грунта.

Для разработки прочных грунтов применяют машины с рабочими органами,

позволяющими отрывать большие земляные куски, используя физические

особенности сдвига или скола грунта. Использование в качестве рабочего органа

клина и анкерного винта (рисунок 1.3) позволяет разрушать прочные грунты

усилием отрыва, которое после заглубления рабочего органа в грунт будет

направлено вверх и вызывать отрыв объемного блока грунта [91].

а)

 18

б)

Рисунок 1.3 - Разрушение грунта отрывом

h – глубина промерзания; 1 – трактор – тягач; 2 – рама; 3 – гидроцилиндр; 4 –

клин; 5 –наконечник

Наименьшие энергозатраты такого метода рыхления могут быть получены на

грунтах, промерзающих на глубину до 70 … 100 см. При этом энергетические

затраты процесса отрыва составляют 0,28 кВт ч/м, а трудоемкость – 0,4 чел. ч/м.

Среди существующих методов разработки прочных грунтов наиболее

перспективными являются динамические способы разрушения: ударный,

виброударный и вибрационный (рисунок 1.4).

Мощные импульсные воздействия, передаваемые в грунт, делают более

эффективным процесс заглубления рабочего органа рыхлителя при разрушении

высокопрочных грунтов [5].

Приложение переменных динамических усилий к прочным грунтам изменяет

их поведение в сравнении с процессами статического разрушения из-за влияния

скорости и ускорения рабочего органа машины на процесс изменения состояния

зоны напряжения в массиве грунта, вызывая возникновение ударных волн и очагов

разрушения на расстоянии от места соприкосновения рабочего органа с грунтом

[57].

 19

Рисунок 1.4 - Рабочие органы машин динамического действия

1 – клин; 2 – ударная масса; 3 – боек; 4 – наковальня; 5 – вибратор; 6 – пружина

На энергоемкость операций разрыхления прочных грунтов влияют как их

физико-механические характеристики, так и конструктивные размеры рабочих

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Джабраилов Хизар Абубакарович, 2019 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Адлер, Ю.П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий

/ Ю.П. Адлер, Е.В. Маркова, Ю.В. Грановский. – М.: Наука, 1976. – 278 с.

2. Андреева, Л.В. Применение волновой теории к исследованию процесса

вибропогружения свай / Л.В. Андреева // Транспортное строительство. – 1975. – №

4. – С. 50-51.

3. Бабков, В.Ф. Основы грунтоведения и механики грунтов / В.Ф. Бабков, В.М.

Безрук. – М.: Высшая школа, 1976. – 328 с.

4. Бакатин, Ю.П. Исследование интенсификации рабочих процессов дорожно-

строительных машин наложением ультразвуковых колебаний : дис. … канд. техн.

наук / Бакатин Юрий Павлович ; МАДИ. – М., 1975. – 130 с.

5. Баландинский, В.Л. Динамическое разрушение грунтов рабочими органами

строительных машин / В.Л. Баландинский, Б.А. Галанов // Изв. вузов.

Строительство и архитектура. – 1976. – № 8. – С. 159-164.

6. Балбачан, И.П. Прогрессивные методы производства взрывных работ в

строительстве / И.П. Балбачан // Механизация строительства. – 1975. – № 1. – С. 8-

11.

7. Баловнев, В.И. Новые методы расчета сопротивлений резанию грунтов / В.И.

Баловнев. – М.: Росвузиздат, 1963. – 95 с.

8. Баловнев, В.И. Физическое моделирование резания грунтов / В.И. Баловнев.

– М.: Машиностроение, 1969. – 192 с.

9. Баловнев, В.И. Тенденции развития и оценка новых конструктивных

решений строительных и дорожных машин / В.И. Баловнев, В.В. Петроченков ;

ЦНИИТЭстроймаш. – М., 1973. – 46 с.

10. Баловнев, В.И. Методы физического моделирования рабочих процессов

дорожно-строительных машин / В.И.Баловнев. – М.: Машиностроение, 1974. – 232

с.

11. Методы интенсификации и повышения эффективности дорожно-

строительной техники / В.И. Баловнев, А.Б. Ермилов, Л.А. Хмара Л.А. и др. //

 127

Труды / МАДИ. – 1974. – Вып. 75. – С. 8-18.

12. Баловнев, В.И. Дорожно-строительные машины с рабочими органами

интенсифицирующего действия / В.И. Баловнев. – М.: Машиностроение, 1981. –

223 с.

13. А.с. SU1057634 А РФ Рыхлитель / В.И.Баловнев, Ю.П. Бакатин, А.Б.

Ермилов, И.Л. Голубев, В.З. Бравый ; МАДИ. – М., 1982.

14. Баркан, Д.Д. Виброметод в строительстве / Д.Д. Баркан. – М.: Госстройиздат,

1959. – 343 с.

15. Берновский, Ю.Н. Послойное рыхление мерзлых грунтов рабочим органом

активного действия / Ю.Н. Берновский. – М.: Стройиздат, 1973. – 206 с.

16. Ватутин, С.А. К вопросу подбора эквивалентных материалов при

моделировании процессов разрушения массива горных пород / С.А. Ватутин // Изв.

вузов. Горный журнал. – 1964. – № 11. – С. 31.

17. Ващилов, М.Ф. Изменение параметров акустического воздействия в

зависимости от физико-механических свойств мерзлых грунтов / М.Ф. Вашилов //

Повышение эффективности использования машин в строительстве : межвуз. темат.

сб. тр. / ЛИСИ. – Л., 1978. – С. 99-103.

18. Ващук, И.М. Влияние частоты ударов на эффективность разработки мерзлых

грунтов / И.М. Ващук // Строительные и дорожные машины. – 1971. – № 1. – С. 19-

20.

19. Разрушение прочных грунтов / Ю.А. Ветров, В.Л. Баландинский, В.Ф.

Баранников и др. – Киев : Будiвельник, 1973. – 351 с.

20. Волосатов, В.А. Ультразвуковая обработка / В.А. Волосатов. – Л.: Лениздат,

1973. – 248 с.

21. Виноградов, Р.И. Моделирование процессов ударного нагружения упругих

вязкоупругих стержней / Р.И. Виноградов // Проблемы прочности. – 1976. – № 3. –

С. 121-122.

22. Вялов, С.С. Реологические основы механики грунтов / С.С. Вялов. – М.:

Высш. школа, 1978. – 447 с.

23. Гарбузов, З.Е. Интенсификация резания грунта при наложении на нож

 128

ультразвуковых колебаний / З.Е. Гарбузов, И.Ш. Сумецкий, В.Н. Таганов //

Строительные и дорожные машины. – 1974. – № 4. – С. 32-33.

24. Герасименко, В.И. Исследование закономерностей процесса разрушения

горных пород с помощью сейсмоакустического метода / В.И. Герасименко // Изв.

вузов. Горный журнал. – 1982. – № 1. – С. 68-70.

25. Гершгал, Д.А. Ультразвуковая технологическая аппаратура / Д.А. Гершгал,

В.М. Фридман. – М.: Энергия, 1976. – 320 с.

26. Горелик, Г.С. Колебания и волны / Г.С. Горелик. – М.: Физматлит, 1959. –

552 с.

27. Граф, Л.Э. Гидроударные машины и инструмент / Л.Э. Граф, Д.И. Коган. –

М.: Недра, 1972. – 208 с.

28. Гришин, А.А. Автоматизация технологического процесса рыхления грунтов

при проведении строительных работ : дис. … канд. техн. наук : 05.13.06 / Гришин

Александр Александрович ; МАДИ. – М., 2013. – 140 с.

29. Доценко, А. И. Строительные машины : учебник для строительных вузов /

А.И. Доценко, В.Г. Дронов. – М.: ИНФРА-М, 2014. – 533 с.

30. Машины для земляных работ : учебник для студентов вузов / А.И.Доценко,

Г.Н.Карасев, Г.В.Кустарев, К.К.Шестопалов. – М.: Изд. дом «БАСТЕТ», 2012. – 688

с.

31. Дмитриев, А.П. Лазерно-термическое разрушение крепких горных пород /

А.П. Дмитриев, Р.И. Баранов, М.И. Панин // Изв. вузов. Горный журнал. – 1978. –

№ 8. – С. 16-18.

32. Желукевич, Р.Б. Совершенствование конструкции рабочих органов

рыхлителей мёрзлого грунта / Желукевич Р.Б., Емелин В.И. // Строительные и

дорожные машины. – 2008. – № 12. – С. 43-47.

33. Желукевич, Р.Б. Определение усилий, возникающих на дисковом резце при

блокированном резании мерзлых грунтов / Желукевич Р.Б., Селиванов Н.И., Кайзер

Ю.Ф., Лысянников А.В. // Известия Тульского государственного университета.

Технические науки. – 2015. – № 8-2. – С. 66-78.

34. Заднепровский, Р.П. Исследование методов снижения трения я прилипания

 129

при разработке влажных дисперсных масс типа почвогрунтов : автореф. дис. … д-

ра техн. наук / Заднепровский Рэм Петрович ; МАДИ. – М., 1973. – 17 с.

35. Зеленин, А.Н. Основы разрушения грунтов механическими способами / А.Н.

Зеленин. – М.: Машиностроение, 1968. – 392 с.

36. Зеленин, А.Н. Лабораторный практикум по резанию грунтов / А.Н. Зеленин,

Г.Н. Карасев, Л.В. Красильников. – М.: Высш. школа, 1969. – 310 с.

37. Зеленин, А.Н. Машины для земляных работ / А.Н. Зеленин, В.И. Баловнев,

И.П. Керов. – М.: Машиностроение, 1975. – 424 с.

38. Исследование процессов резания грунтов с применением ультразвуковых

колебаний : отчет о НИР / ВНИИземмаш. – Л., 1973. – 85 с. – № ГР 72017675.

39. Особенности процессов разработки грунтов землеройно-транспортными

машинами / А.В. Илюхин, В.И. Марсов, Х.А. Джабраилов, М.Э. Чантиева //

Вестник Евразийской науки. – 2018. – Т. 10, № 2. – С. 60.

40. Особенности использования магнитострикционного вибровозбудителя для

разработки тяжелых грунтов / А.В. Илюхин, Е.В. Марсова, Х.А. Джабраилов, М.Э.

Чантиева // Транспортные сооружения. – 2018. – T. 5, № 2. – С. 3.

41. Исаев, А.И. Применение ультразвуковых колебаний инструмента при

резании металлов / А.И. Исаев, В.С. Анохин // Вестник машиностроения. – 1961. –

№ 5. – С. 56-62.

42. Илюхин, А.В. Самонастраивающаяся система экстремального регулирования

режима разработки тяжелых грунтов / А.В. Илюхин, Е.В. Марсова, Х.А.

Джабраилов // Вестник МАДИ. – 2018. – № 2 (53). – С. 66-72.

43. Исакович, М.А. Общая акустика / М.А. Исакович. – М.: Наука, 1973. – 495 с.

44. Исследование процесса разработки мерзлых грунтов ковшом экскаватора с

магнитострикционным приводом активных зубьев. Опытно-конструкторская

проработка вариантов ковша экскаватора с магнитострикционным приводом

активных зубьев и экспериментальное исследование генератора возбуждения :

отчет о НИР / ЛИСИ. – Л., 1977. – 39 с. – № ГР 76006608.

45. Исследование процессов разрушения мерзлых грунтов рабочими органами

активизированными высокочастотными колебаниями : отчет о НИР / ЛИСИ. – Л.,

 130

1980. – 90 с. – № ГР 77010948.

46. Исследование процесса разрушения мерзлых грунтов высокочастотными

вибрационными рыхлителями : отчет о НИР / ЛИСИ. – Л., 1975. – 71 с. – № ГР

74004073.

47. А.с. 410159 СССР, МКИ Е02f 5/30. Рыхлитель / В.В. Карпов, Х.Н. Лебедев и

др. ; ЛИСИ (СССР). – Л., 1974.

48. Клюкин, И.И. Акустические измерения в судостроении / И.И. Клюкин, А.В.

Колесников. – Л.: Судостроение, 1982. – 256 с.

49. Коробейников, Н.С. О взаимосвязи параметров колебательного процесса с

технологическими нагрузками при ультразвуковой интенсификации

механического разрушения горных пород / Н.С. Коробейников // Некоторые

вопросы технической акустики. – М.: Недра, 1967. – С. 44-47.

50. Коробейников, Н.С. О рациональной частоте колебаний при вибрационно-

вращательном бурении скальных и горных пород / Н.С. Коробейников // Изв. вузов.

Горный журнал. – 1970. – № 3. – С. 62-67.

51. Королев, М.В. Широкополосные ультразвуковые пьезопреобразователи /

М.В. Королев, А.Е. Карпельсон. – М.: Машиностроение, 1982. – 157 с.

52. Котов Г.А. Всесоюзный семинар по разработке мерзлых грунтов / Г.А. Котов

// Механизация строительства. – 1983. – № 4. – С. 5-9.

53. Кравцов, З.А. Экспериментальное исследование на физических моделях

газодинамических устройств траншеекопателей с ультразвуковым внедрением для

разработки мерзлых грунтов / З.А. Кравцов, В.Н. Вильдерман, В.Н. Беспалов //

Труды / МАДИ. – 1974. – Вып. 78. – С. 83-87.

54. Кузнецов, В.В. Разрушение горных пород инфракрасным излучением / В.В.

Кузнецов, Ю.И. Протасов. – М.: Недра, 1979. – 351 с.

55. Кузнецов, А.Н. Действие лазерного излучения на горные породы / А.Н.

Кузнецов, Д.Б. Однороженко // Изв. вузов. Горный журнал. – 1982. – № 7. – С. 10-

13.

56. Кутузов, Б.П. Взрывное и механическое разрушение горных пород / Б.П.

Кутузов. – М.: Недра, 1973. – 312 с.

 131

57. Лебедев, М.Н. Динамическое воздействие на плотные и мерзлые грунты /

М.Н. Лебедев, В.В. Карпов, В.И. Темпов // Исследование рабочих процессов

строительных машин и автомобилей : сб. тр. / ЛИСИ. – 1973. – № 81. – С. 16-19.

58. Левкин, А.И. Затухание ультразвуковых волн в образцах горных пород на

разных частотах / А.И. Левкин // Изв. АН СССР. Серия геофизическая. – 1962. – №

3. – С. 389-391.

59. Мальченок, В.О. Звуковые вибраторы для бурения / В.О. Мальченок, И.А.

Уткин. – Л.: Недра, Ленинград. отд-ние, 1969. – 136 с.

60. Марков, А.И. Ультразвуковое резание труднообрабатываемых материалов /

А.И. Марков. – М.: Машиностроение, 1968. – 367 с.

61. Машины для разработки мерзлых грунтов / под ред. В.Д. Телушкина. – М.:

Машиностроение, 1973. – 272 с.

62. Минин, В.В. Повышение эффективности гидропривода экскаватора / Минин

В.В., Ромашов И.В. // В сборнике: Наземные транспортно-технологические

средства: проектирование, производство, эксплуатация II Всероссийская научно-

практическая конференция. Чита, – 2018. – С. 123-129.

63. Минин, В.В. Моделирование и оптимизация процесса прорезания щелей в

грунте / Минин В.В., Орловский С.Н., Быков И.С.В // сборнике: Транспортные

системы Сибири. Развитие транспортной системы как катализатор роста

экономики государства Международная научно-практическая конференция.

Сибирский федеральный университет; ред. В. В. Минин. – 2016. – С. 386-389.

64. Миндели, Э.О. Разрушение горных пород / Э.О. Миндели. – М.: Недра, 1974.

– 600 с.

65. Мисник, Ю.М. Определение усилия послойного резания мерзлых пород в

электромагнитном поле СВЧ диапазона / Ю.М. Мисник, Л.Э. Рикенглаз, В.А.

Хоминский // Изв. вузов. Горный журнал. – 1980. – № 9. – С. 69-74.

66. Назаров, Л.В. Резание грунтов при низкочастотных колебаниях рабочего

органа / Л.В. Назаров, В.К. Руднев // Горные, строительные и дорожные машины :

респ. межвед. науч.-техн. сб. – Киев, 1959. – Вып.8. – С. 32-37.

67. Никифоровский, B.C. Динамическое разрушение твердых тел / В.С.

 132

Никифоровский Е.И. Шемякин. – Новосибирск : Наука, 1979. – 271 с.

68. К вопросу о влиянии скорости деформации на прочностные характеристики

мерзлых грунтов // Исследование машин для разработки мерзлых грунтов : труды

ВНИИстройдормаша. – М., 1970. – С. 34-38.

69. Осипов, Г.Л. Акустические измерения в строительстве / Г.Л. Осипов, Д.З.

Лопашов, Е.Н. Федосеева. – М.: Стройиздат, 1978. – 212 с.

70. Пейн, Г. Физика колебаний и волн / Г. Пейн. – М.: Мир, 1979. – 389 с.

71. Писаренко, Т.С. Сопротивление материалов деформированию при сложном

напряженном состоянии / Т.С. Писаренко, А.А. Лебедев. – Киев : Наукова думка,

1969. – 208 с.

72. Пономарев, П.В. Динамический метод расчета процессов, происходящих при

разрушении горных пород ударом / П.В. Пономарев // Изв. вузов. Горный журнал.

– 1964. – № 12.

73. Ржевский, В.В. Резание горных пород при наложении на инструмент

высокочастотных колебаний / В.В. Ржевский, В.С. Ямщиков, Я.С. Коробейников //

Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. – 1968. – № 5. –

С. 118-123.

74. Ржевский, В.В. Электрическое разрушение горных пород / В.В. Ржевский,

Ю.И. Протасов. – М.: Недра, 1972. – 206 с.

75. Руппенейт, К.В. Механические свойства горных пород / К.В. Руппенейт. –

М.: Углетехиздат, 1956. – 324 с.

76. Румынская, И.А. Основы гидроакустики / И.А. Румынская. – Л.:

Судостроение, 1979. – 114 с.

77. Савченко, И.А. Влияние вибраций на внутреннее трение в песках / И.А.

Савченко // Труды / НИИОСП. – 1958. – Вып. 32. – С. 83-88.

78. Назаров, Д.И. Архитектура и строительство / Д.И. Назаров, В.Б. Сердобов :

монография. – Красноярск : Науч.-инновац. центр, 2011. – 74 с.

79. Тезисы докладов и сообщений на семинаре по методам разработки мерзлого

грунта в жилищном, дорожном и промышленном строительстве, г. Москва, 13-15

марта 1978 г. / Госстрой СССР. – М., 1978. – 69 с.

 133

80. Темнов, В.И. Исследование процесса разрушения мерзлых грунтов рабочим

органом, излучающим упругие волны высокой интенсивности : автореф. … канд.

техн. наук / Темнов Виктор Иванович ; ЛИСИ. – Л., 1975. – 19 с.

81. Термомеханические методы разрушения горных пород : тезисы докладов III

Всесоюзной научно-технической конференции (Днепропетровск, 28 сент. – 5 окт.

1976 г.). – Киев : Наукова думка, 1976. – 172 с.

82. Теумин, И.И. Введение ультразвуковых колебаний в обрабатываемые среды

/ И.И. Теумин // Источники мощного ультразвука / под ред. Л.Д. Розенберга. – М.

: Наука, 1967. – Ч. 4. – С. 207-245.

83. Тимошенко, С.П. Сопротивление материалов / С.П. Тимошенко. – М.: Наука,

1965. – 480 с.

84. Ультразвук : маленькая энциклопедия / под ред. И.П. Голяминой. – М.:

Советская энциклопедия, 1979. – 400 с.

85. Федоров, Д.И. Рабочие органы землеройных машин / Д.И. Федоров. – М.:

Машиностроение, 1977. – 288 с.

86. Физика и техника мощного ультразвука. Мощные ультразвуковые поля / под

ред. Л.Д. Розенберга : т. 2. – М.: Наука, 1968. – 268 с.

87. Фомичев, В.П. О классификации грунтов по физико-механическим

характеристикам / В.П. Фомичев // Строительные и дорожные машины. – 1971. –

№ 4. – С. 19.

88. Фролов, А.Д. Распространение ультразвука в мерзлых песчаных породах.

Изв. АН СССР. Серия географическая. – 1961. – № 5. – С. 732-736.

89. Цытович, Н.А. Механика грунтов : учебник для вузов / Н.А. Цытович. – М.:

Высшая школа, 1979. – 272 с.

90. Черкашин, В.А. Разработка мерзлых грунтов / В.А. Черкашин. – Л.:

Стройиздат, 1977. – 215 с.

91. Чеченков, М.С. Современные методы разработки прочных грунтов / М.С.

Чеченков. – Л.: Стройиздат, 1980. – 128 с.

92. Чеченков, М.С. Взрывогидравлический бесшпуровой (экранированный)

способ разрушения валунов и негабаритов в условиях Кольского полуострова /

 134

М.С. Чеченков. – Мурманск, 1972. – 7 с.

93. Чугин, В.А. К вопросу горизонтального виброрезания грунта / В.А. Чугин //

Строительные и дорожные машины. – 1965. – № 7. – С. 13-15.

94. Шардин, В.П. Исследование оборудования для разрушения грунта рабочими

органами землеройных машин с наложением колебаний звуковой частоты : дис. …

канд. техн. наук / Шардин Виталий Петрович ; МАДИ. – М., 1979. – 195 с.

95. Шевелев, Ю.П. Акустические свойства неоднородных и комбинированных

строительных материалов / Ю.П. Шевелев. – М.: Стройиздат, 1980. – 140 с.

96. Щербаков, В.С. Моделирование гидропневматического ударного устройства

активного рабочего органа экскаватора / В.С. Щербаков, В.Н. Галдин //

Строительные и дорожные машины. – 2019. – № 7. – С. 19-23.

97. Щербаков, В.С. Устройства гашения колебаний рабочего оборудования

автогрейдера / В.С. Щербаков, Д.А. Отс // В сборнике: Образование. Транспорт.

Инновации. Строительство сборник научных трудов национальной научно-

практической конференции. – 2018. – С. 88-92.

98. Щербаков, В.С. Система моделирования гидравлического ударного

устройства активного рабочего органа экскаватора / В.С. Щербаков, В.Н. Галдин,

Н.С. Галдин // Электронный ресурс: монография / Министерство образования и

науки Российской Федерации; Федеральное государственное бюджетное

образовательное учреждение высшего образования «Сибирский государственный

автомобильно- дорожный университет (СибАДИ)». Омск: – 2017. – 169 с.

99. Шемякин, С.А. Ковш одноковшовых гидравлических экскаваторов для

разработки мерзлого грунта / С.А. Шемякин, Ю.В. Домнин, И.С. Крадинов //

Строительные и дорожные машины. – 1982. – № 8. – С. 4-5.

100. Ямщиков, В.С. Применение ультразвука в горной промышленности / В.С.

Ямщиков, Н.С. Коробейников. – Л.: Недра, 1967. – 23 с.

101. Физика и техника мощного ультразвука: кн. 1. Источники мощного

ультразвука / под ред. Л.Д. Розенберга. – М.: Наука, 1967. – 377 с.

102. Gorodnichev, M. Information system for obtaining parameters high-frequency

vibrations of road-construction machines / Gorodnichev M., Dzhabrailov Kh.,

 135

Gematudinov R. // Conference of Open Innovations Association, FRUCT. – 2019. – №

24. – С.619-623.

103. Cedell, T. Magnetostrictive Materials and Selected Applications,

Magnetoelastically Induced Vibrations in Manufacturing Processes, PhD thesis, Lund

University, Lund, Sweden. – 1995. – LUTMDN/(TMMV-1021). – 222 p.

104. Calkins, F.T. Design, Analysis and Modeling of Giant Magnetostrictive

Transducers. PhD dissertation, Iowa State University, Ames, Iowa: – 1997.

105. Marcelo, J. D.†On magnetostrictive materials and their use in adaptive structures /

Marcelo J. Dapino // Structural Engineering and Mechanics. – 2004. – Vol. 17, No. 3-4.

106. Miesner, J.E. Piezoelectric/magnetostrictive resonant inchworm motor In Proc. /

Miesner, J.E. and Teter, J.P. // of SPIE Smart Structures and Materials. – 1994. – Р. 520-

527.

107. Hall, D.L. Dynamics and Vibrations of Magnetostrictive Transducers, PhD

dissertation, Iowa State University, Ames. Iowa: – 1994.

108. Vranish, J.M. Magnetostrictive direct drive rotary motor development / Vranish,

J.M., Naik, D.P., Restorff, J.B. and Teter, J.P. // IEEE Trans. Magn. – 1991. – Vol. 27. –

P. 5355-5357.

109. United States Patent, 5685377. Auto-return function for a bulldozer ripper /

Arstein, Richard A. (Sahuarita, AZ), Skiba, Richard J. (Peoria, IL). United States

Caterpillar Inc.

 136

Приложение А

137

138

139

140