Разработка нового рабочего оборудования для глубокого уплотнения грунта в виде конусного раскатчика тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.05.04, кандидат наук Тиллоев Кудратулло Зувайдуллоевич

• Тиллоев Кудратулло Зувайдуллоевич
• кандидат наук
• 2021

Оглавление диссертации кандидат наук Тиллоев Кудратулло Зувайдуллоевич

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА МЕХАНИЗАЦИИ ГЛУБИННОГО УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТА

1.1. Анализ существующих методов, конструкций и патентов на оборудование для уплотнения и трамбования грунтов

1.2. Обзор теоретических исследований работы устройств для проходки скважин методом уплотнения

Выводы. Цель и задачи исследований

ГЛАВА 2. МЕТОДИКА РАСЧЕТА ПРОЦЕССА РАБОТЫ КОНУСНОГО РАСКАТЧИКА ПРИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ С ГРУНТОМ

2.1. Кинематика конусного раскатчика

2.2. Математическая модель зависимости площади контакта конусного раскатчика с уплотняемым грунтом

2.2.1. Определение силы взаимодействия конусного рабочего органа с грунтом

2.3. Способы уменьшения площади контакта с грунтом, на которую воздействует рабочий орган

2.4. Определение мгновенного радиуса кривизны при качении конуса по уплотняемой поверхности грунта

2.4.1. Метод определения динамических характеристик конусного устройства при уплотнении грунта

2.5. Выводы по второй главе

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОТЫ КОНУСНОГО РАСКАТЧИКА ДЛЯ ГЛУБОКОГО УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТА

3.1. Цель и задачи экспериментальных исследований

3.2. Условия и порядок проведения экспериментальных исследований

3.3. Приборы и оборудование, использованные при проведении экспериментальных исследований

3.4. Обработка результатов полученных значений в ходе проведения экспериментальных исследований

3.5. Сравнение теоретических и экспериментальных исследований

3.6. Выводы по третьей главе

ГЛАВА 4. МЕТОДИКА РАСЧЕТА УСТОЙЧИВОСТИ ЭКСКАВАТОРА, КАК БАЗОВОЙ МАШИНЫ, ОБОРУДОВАННОЙ ПРОМЫШЛЕННЫМ ОБРАЗЦОМ КОНУСНОГО РАСКАТЧИКА. ПРЕДЛОЖЕНИЯ О ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЯХ, СДЕЛАННЫХ НА БАЗЕ ДИССЕРТАЦИОННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

4.1. Расчет устойчивости экскаватора при работе с конусным раскатывающим рабочим органом

4.1.1. Определение произвольного сечения контакта конуса с грунтом для промышленного образца

4.1.2. Определение силы взаимодействия промышленного конусного рабочего органа с грунтом

4.2. Определение рациональной величины угла конуса

4.3. Определение производительности конусного раскатчика

4.4. Устройство для глубокого уплотнения грунтов (патент на полезную модель № 199875)

4.5. Устройство для прессования труб в радиальном направлении (патент на полезную модель № 189914)

4.6. Выводы по четвертой главе

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИИ

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПРИЛОЖЕНИЕ А

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

ПРИЛОЖЕНИЕ В

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

1. Я - радиус основания конуса, мм;

2. Ь- длина ребра конуса, мм;

3. Н - высота конуса, мм;

4. е - эксцентриситет коленчатого вала, мм;

5. О - диаметр скважины, мм;

6. С - коэффициент общей деформации грунта, Н/м3;

7. - показатель текучести грунта;

8 п часть г-

. о бок - часть площади боковой поверхности конуса, мм2;

9. Иср -среднее перемещение грунта в среднем сечении конуса, мм;

10. Уконт - объём вытеснения грунта на контактной поверхности конуса, мм3;

11. Ркр -сила конусного раскатчика на грунт при кручении, Н;

12. а - половина ширины вдавливаемого конусом участка, мм;

13. МэК - крутящий момент эксцентрикового вала, Нм;

14. М] - крутящий момент конусного раскатчика, Нм;

15. N - мощность привода конусного устройства, Вт;

16. юкон - угловая скорость вращения конусного устройства, р/с;

17. ©вал - угловая скорость эксцентрикового вала, р/с;

1 о :вал

18. 1кон - передаточное отношение между валом и конусом;

19. исегь - напряжение от сети, В;

20. Увн - скорость внедрения конуса в грунт, мм/сек;

21. Q - осевое усилие давления конуса при внедрении в грунт, кН;

22. Ку - коэффициент устойчивости экскаватора;

23. Му, - момент удерживающих сил, Н-м;

24. М0 - момент опрокидывающих сил, Н-м;

25. Ивер - вертикальное перемещение конуса при внедрении в грунт, мм/сек;

26. х- деформация радиуса скважины, мм;

27. пэд - коэффициент полезного действия электродвигателя;

28. п- частота вращения вала электродвигателя, мин-1;

29. /р - коэффициент трения грунта по стали;

30. а - угол конуса, градус;

31. в - угол прецессии вала, градус;

32. < - коэффициент Пуассона;

33. ц - степенной показатель, характеризующий процесс деформации грунта;

34. т- напряжение на контактной поверхности конуса, Н/м2;

35. ЮУрГУ - Южно-Уральский государственный университет.

36. СНиП - Строительные нормы и правила.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка нового рабочего оборудования для глубокого уплотнения грунта в виде конусного раскатчика»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Строительство промышленных и гражданских зданий на просадочных грунтах всегда сопровождается сложностями в период эксплуатации за счет проявления неравномерных просадок и деформаций основания фундаментов, приводящих к аварийным ситуациям, либо к невозможности эксплуатации здания. Для устранения этих проблем требуются дополнительные затраты от общей стоимости объекта в объеме до 15%.

Просадочные и насыпные грунты характеризуются недостаточно высокой несущей способностью, ухудшением физико-механических свойств при увлажнении, повышенной сжимаемостью и низкой устойчивостью на высоких сейсмических зонах. Проблемы, возникающие при строительстве сооружений на просадочных и насыпных грунтах, могут быть решены уплотнением грунтовых оснований механическими способами.

В строительстве широко применяется метод глубинного уплотнения грунтов пробивкой скважин грунтовыми сваями. Для уплотнения просадочных грунтов использование таких методов приводит к увеличению плотности грунта на 20 - 30%, улучшению структуры, однородности, устранению просадочности, уменьшению склонности грунта к водопроницаемости и увеличению несущей способности в 2 -3 раза.

Для осуществления этого метода применяют механизмы (рабочее оборудование) в виде многотонных конусообразных по форме грузов, либо раскатчиков в виде винта. Данные механизмы уплотняют грунт на большую глубину, достигающую 4-6 м.

Уплотнение грунтовых оснований земляного полотна является эффективным методом улучшения физико-механических свойств оснований фундаментов зданий, как это отмечается в работах А.Б. Ермилова, А.Н. Зеленина, Ю.Е. Понома-ренко, Г.К. Бондарика, А.С. Вазетдинова, В.И. Коноплева, В.Д. Лиса, В.И. Минаева, Н.И. Наумеца, В.К. Тимошенко, В.Г. Федоровского, R. Haefeli, Д.И. Шора, J. Curie, K.J. Blum, W.F. Van Impe, В.И. Баловнева, Н.Я. Хархуты, А.И. Доценко, К.К. Шестопалова, Г.В. Кустарева, И.В. Бояркиной, В.Н. Тарасова, О. Рейнольдса, L.

ForssЫad и др, а также в трудах научных школ: МАДИ, НГТУ им. Р.Е. Алексеева, СибАДИ, МГТУ им. Н.Э. Баумана, МАМИ, НАМИ и других.

Новое направление совершенствования машин для уплотнения грунта, которому посвящена диссертационная работа - это уплотнение на большую глубину конусным раскатчиком, которое позволяет увеличить несущую способность, повышает прочностные характеристики, минимизирует фильтрацию воздуха как внутри всего основания фундаментов, так и сквозь его отдельные элементы для обеспечения устойчивости структуры грунта.

Всё вышеизложенное определяет актуальность разработки новой техники для уплотнения грунтовых оснований под фундаменты. Механизмы для уплотнения грунтовых оснований промышленных и гражданских объектов часто базируются на шасси серийно выпускаемых гусеничных машин (например, экскаваторов). То есть эти механизмы относятся к области исследования строительных машин согласно паспорту специальности 05.05.04 Дорожные, строительные и подъемно-транспортные машины.

Теория расчета и синтеза конструкции нового рабочего органа в виде конусного раскатчика, проведённая в диссертационной работе, укладывается в рамки специальности дорожные, строительные и подъемно-транспортные машины.

Целью работы является совершенствование теории расчета и проектирования новой эффективной конструкции конусного раскатчика для глубокого уплотнения грунтовых оснований под фундаменты промышленных и гражданских объектов.

Объектом исследования является конструкция нового рабочего органа в виде конусного раскатчика для глубокого уплотнения грунтовых оснований под фундаменты промышленных и гражданских объектов.

Предметом исследования являются закономерности процесса взаимодействия конструкции конусного раскатчика с грунтом.

Задачи исследований:

- проанализировать существующие методы формирования скважин и конструкции механизмов для глубокого уплотнения грунта;

- разработать и исследовать математическую модель процесса взаимодействия конусного раскатчика и уплотняемого грунта;

- экспериментально исследовать работоспособность конусного раскатчика в лабораторных условиях;

- оценить устойчивость базового гусеничного экскаватора при установке нового технологического оборудования - конусного раскатчика;

- обобщить результаты теоретического и экспериментального исследования, доказать достоверность математической модели взаимодействие конусного раскатчика с грунтом.

Научная новизна состоит в следующем:

- разработана и численно реализована математическая модель статического взаимодействия конусного раскатчика и уплотняемого грунта, включающая особенности формирования контактной поверхности рабочего органа со скважиной;

- получен метод динамического расчета эффективности работы конусного устройства для уплотнения грунта, учитывающий неравномерность распределённой силы в пятне контакта;

- обоснована методика расчета устойчивости базовой машины, работающей с новым технологическим оборудованием - конусным раскатчиком для уплотнения грунта, учитывающая особенности формирования нагрузки от конусного раскатчика.

Теоретическая и практическая значимость работы.

Теоретическая значимость.

1. Разработана и численно реализована математическая модель статического взаимодействия конусного устройства с грунтом при глубоких уплотнениях. Математическая модель позволяет оценить площадь взаимодействия конуса с грунтом, объём уплотняемого грунта, напряжения в контакте, вертикальную и горизонтальную силы, действующие на конус и на базовую машину.

2. Обоснован метод динамического расчета эффективности работы конусного устройства для уплотнения грунта, позволяющий учесть неравномерность нагружения конусного раскатчика и базовой машины.

3. Методика расчета устойчивости базового гусеничного экскаватора, работающего с новым технологическим оборудованием - конусным раскатчиком, учитывающая особенности формирования нагрузки от конусного раскатчика.

Практическая значимость заключается в создании нового рабочего органа, позволяющего эффективно уплотнять грунтовые основания фундаментов промышленных и гражданских объектов, в разработке методики расчета и выбора основных его параметров. Методика расчета конструкции конусного рабочего органа используется в курсовом и дипломном проектировании студентами и магистрантами кафедры «Колесных и гусеничных машин» Южно-Уральского государственного университета (национального исследовательского университета).

На основе результатов исследований и анализа существующих конструкций предложены технические решения, защищенные патентами на полезные модели № 199875 «Устройство для глубокого уплотнения грунтов», и № 189914 «Устройство для прессования труб в радиальном направлении», которые позволяют повысить эффективность и уменьшить энергоёмкость при раскатке скважин, а также при изготовления бетонных труб. Изготовление конусного устройства возможно не только на машиностроительных заводах, но и в ремонтно-механических строительных организаций.

Методика исследований основана на анализе системы «базовая машина, рабочее оборудование в виде конусного раскатчика и уплотняемый грунт», на использовании математической модели взаимодействия конусного раскатчика с уплотняемым грунтом.

Оценка достоверности аналитического исследования обоснована экспериментальной проверкой конечных результатов.

На защиту выносятся:

Положения научной новизны, практической значимости, результаты экспериментальных исследований, рекомендации по проектированию конусного устройства.

1. Математическая модель статического взаимодействия конусного устройства с грунтом при глубоких уплотнениях;

2. Метод динамического расчета эффективности работы конусного устройства для уплотнения грунта;

3. Методика расчета устойчивости базового гусеничного экскаватора, работающего с новым технологическим оборудованием - конусным раскатчиком;

4. Методика расчета и выбора основных параметров конусного раскатчика на базе гусеничного экскаватора;

5. Патенты на полезные модели № 199875 «Устройство для глубокого уплотнения грунтов» от 24.09.2020 г., № 189914 «Устройство для прессования труб в радиальном направлении» от 11.06.2019 г.

Достоверность результатов, полученных в диссертационной работе

Верификация научных положений диссертации подтверждена экспериментальными исследованиями. Расхождение результатов математического моделирования и лабораторных испытаний не превышает 7-10%.

Реализация результатов работы

1. Разработанная методика расчета и проектирования нового рабочего органа в виде конусного раскатчика для глубокого уплотнения просадочных грунтов и другие результаты исследования внедрены в учебный процесс на кафедрах «Детали машин и строительно-дорожные машины» и «Строительство автомобильных дорог и аэродромов» Таджикского технического университета имени академика М.С. Осими (г. Душанбе) и на кафедре «Колесные и гусеничные машины» Южно-Уральского государственного университета (национального исследовательского университета).

2. Разработанная методика проектирования рабочего органа (конусного раскатчика) и другие результаты исследования, используются в строительной фирме ООО «Дилшод-Н» города Душанбе а также в заводе «ДСТ-Урал» г. Челябинска.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на выставке «ТЕХНОЭКСПО» (Челябинск, 2017), на научно-техническом совете при Министерстве дорожного хозяйства и транспорта Челябинской области (Челябинск, 2017), на десятой научной конференции аспирантов, докторантов ЮУрГУ (Челябинск, 2018), на международной научно-практической конференции аспирантов, докторантов и молодых ученых «Мухандис-2019» (Душанбе, 2019), на международной научно-практической конференции «Пром-Инжинеринг-2019» (Челябинск, 2019), на заседании кафедры «Колесных и гусеничных машин» ЮУрГУ (Челябинск, 2017 - 2020), на выставке НТТМ-2019 «Евразийские ворота Шаг в будущие» (Челябинск, 2019), на выставке «ТЕХНОЭКСПО» (Челябинск 2019).

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 11 научных работ, в том числе 4 статьи в научных журналах, включенных в перечень ВАК РФ, 3 в сборниках российских и международных конференций РИНЦ, 2 статья в научном журнале, включенном в перечень база данных SCOPUS и 2 патента РФ на полезную модель.

Личный вклад автора заключается в:

- постановке цели и задач исследования по разработке нового рабочего органа для глубокого уплотнения грунтовых оснований фундаментов промышленных и гражданских объектов;

- разработке математической модели статического взаимодействия конусного устройства с грунтом при глубоком уплотнении;

- разработке метода динамического расчета эффективности работы конусного устройства для уплотнения грунта;

- разработке методики расчета устойчивости экскаватора, как базовой машины работающей с новым технологическим оборудованием - конусным раскатчиком, и выбора основных параметров конусного раскатчика.

Структура диссертации и её объем. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, выводы, список литературы, включающего 123 наименований, в том числе 9 на иностранном языке. Работа изложена на 136 страницах машинописного текста и включает 90 рисунков, 13 таблиц и 3 приложений.

Диссертация выполнена на кафедре «Колесных и гусеничных машин» Федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего образования «Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)» (ФГАОУ ВО «ЮУрГУ (НИУ)»).

Автор выражает благодарность научному руководителю, профессору кафедры колесных и гусеничных машин Кондакову С.В., научному консультанту, доценту кафедры колесных и гусеничных машин Кромскому Е.И., а также сотрудникам кафедры: доцентам Бондарю В.Н., Козьминых В.А., инженерам Козьминых Д.В. и Сайдуллозода С.С., за помощь в работе над диссертацией.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА МЕХАНИЗАЦИИ ГЛУБИННОГО

УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТА

1.1. Анализ существующих методов, конструкций и патентов на оборудование

для уплотнения и трамбования грунтов

При проектировании фундаментов зданий и сооружений необходимо учитывать множество факторов. Изучение свойств различных грунтов при их уплотнении является важной задачей при возведении фундаментов промышленных и гражданских объектов [83]. Представление о напряженно-деформированном состоянии просадочных грунтов под воздействием внешних нагрузок позволяет разделить их на следующие категории:

- лессовые грунты (суспеси и лессы) 1 типа по просадочносги при плотности сухого грунта в естественном состоянии р < 1.6 т/м3;

- глины и суглинки с показателем консистенции 0 < 1ь < 1 с р < 1.65 т/м3;

- песчаные грунты средней крупности, мелкие и пылеватые с р < 1.65 т/м3;

- насыпные грунты с р < 1.65 т/м3.

Просадочные грунты в основании фундаментов необходимо уплотнять, чтобы избежать самопроизвольных изменений геометрической формы и просадки грунта и уменьшить водопроницаемость основания земляного полотна. В результате уплотнения под воздействием механических нагрузок происходит сближение частиц грунта, вытеснение воздуха и влаги, уменьшение его пористости. Благодаря этому увеличиваются объемная масса грунта, его плотность и несущая способность.

Существует два вида техники для уплотнения просадочных грунтов оснований зданий и сооружений механическим способом- машины для поверхностного и глубокого уплотнения.

К первому виду относятся дорожные катки с вальцами, диаметр которых доходить до 2000 мм. Толщина уплотняемого слоя при этом достигает от 0,3 до 0,9 м.

Огромный опыт исследований взаимодействия рабочих органов уплотняющих машин с обрабатываемой средой имеет научная школа МАДИ, кафедра (Строительные и дорожные машины) в лице В.И. Баловнева, А.Б. Ермилова, А.И. До-ценко, Г.В. Кустарева, К.К Шестопалова, С.Ф. Головина и др. [5, 6, 7, 10, 11, 12, 13, 14, 41, 42, 43, 63, 111].

В процессе уплотнения грунта дорожными катками активная зона грунта остается практически неизменной (рисунок 1.1).

Направление д&ижения ката

( I

\ \ \ ч )

Рисунок 1.1. - Схема уплотнения грунта гладким металлическим вальцом

Исследованиями Варганова С.А. [33] установлено, что величина напряжения грунта под дорожным катком определяется зависимостью (1.1), оптимальную толщину уплотняемого слоя грунта по (1.2) и линейное среднее удельное давление на грунт (1.3).

^тах = , (1.1)

ж I-

Н опт =¥

ж , (1.2)

* - £

в , (1.3)

где Е - модуль упругости грунта, Па; дл - линейное среднее удельное давление на грунт, Н/м; W0,Wс - естественная и оптимальная влажность грунта, %; R - радиус

вальца, м; Р - сила тяжести вальца и веса катка, Н; В - ширина вальца, м; у -экспериментальный коэффициент (для сыпучих грунтов у =0,35 м/Н; для связных грунтов у =0,28 м/Н) [20, 21, 77, 93].

Во время применения дорожных катков (внешняя усилие прикладывается на грунт сверху) часть воды и воздуха движется вниз, то есть вдавливается в глубину обрабатываемого грунта, образуя неустойчивую механическую структуру. Увеличение силы сжатия (увеличение массы и мощности оборудования) только увеличивает компрессионное сжатие газа и возникновение компрессионных трещин, то есть работа сопровождается браком [22, 26, 34, 67, 72, 73, 101, 103, 104, 108, 109].

Основное преимущество катков поверхностного уплотнения является простота конструкции.

Относительным недостаткам - неравномерная передача напряжений на грунт и низкая производительность уплотнения в пределах толщины слоя.

Другой способ уплотнения грунта, защищённый несколькими авторскими свидетельствами учёными кафедры «Строительные и дорожные машины» МАДИ, основан на работе конических элементов (рисунок 1.2) [5, 6, 7].

Рисунок 1.2. - Устройство для уплотнения грунта: 1 - неподвижный корпус; 2 - зубчатый венец; 3, 7 - подшипник; 4 - приводной вал; 5 - болт; 6 - траверса; 8 - ось; 9 - конический элемент; 10 - гайка; 11 -

коническая шестерня

Целью данного устройства является повышение эффективности и качества уплотнения за счет предотвращения сдвига грунта перед коническими элементами. Устройство снабжено синхронизатором вращения конических элементов в виде зубчатого венца и конических шестерен. Отношения количества зубьев конической шестерни и зубчатого венца равно синусу половины угла при вершине зубьев конического элемента.

Устранение просадочности грунта можно осуществить с помощью тяжёлых трамбовок в виде железобетонных и чугунных плит круглой или квадратной в плане формы с площадью опорной поверхности около 1 м2, массой до 3 тонн, которые сбрасываются со стрелы самоходного крана или экскаватора-драглайна с высоты до 4 метров (рисунок 1.3) [58].

Рисунок 1.3. - Уплотнения грунта тармбованием

Удары таких трамбовок создают зону уплотнения на глубину до двух метров. При помощи динамических воздействий до 10.. .15 кДж они разрушают структуру грунта, превращая его в обычный суглинок, ликвидируя просадочные свойства.

В результате достигается только частичный эффект, так как невозможно удалить воздух из пор и невозможно применить этот метод в зимних условиях.

Метод глубинного уплотнения просадочных грунтов пробивкой скважин был предложен в начале 30-х годов XX - го века и в дальнейшем разработан Ю.М. Абелевым. На первой стадии глубинное уплотнение просадочных грунтов

осуществлялось путем забивки сваи-сердечника с инвентарным башмаком. Затем сердечник извлекали, а созданную скважину засыпали местным грунтом с послойным уплотнением. Диаметр скважин при этом не превышал 30-35 см, расстояние между их центрами 60 - 70 см. Данная технология глубинного уплотнения пробивкой скважин применялась до конца 40-х годов при строительстве в Никополе, Запорожье и др. [50, 51].

Для реализации этого метода применяют оборудование для глубокого уплотнения грунта в виде свай без выемки грунта, многотонных конусообразных по форме грузов, либо раскатчиков в виде винта. Данные механизмы уплотняют грунт на большую глубину, достигающую 4-6 м в шахматном порядке, образуя конические котлованы, а образовавшиеся котлованы засыпают более прочным материалом (рекомендуется щебень, песок и т.д.), которые дополнительно уплотняют дорожными катками (рисунок 1.4) [68, 69, 74].

Рисунок. 1.4. - Схема расположения грунтовых свай:

а - план; б - разрез 1 -1: 1 - расстояние между осями свай; ё - диаметр грунтовых свай; Иб - толщина буфетного слоя; Нс -глубина грунтовой сваи; Ну - глуббина зоны уплотнения; 1 - грунтовые сваи; 2 - уплотненные зоны вокруг грунтовых

свай; 3 - отметки планировки котлована

При использовании техники для глубокого уплотнения в виде свай без выемки грунта эффект компрессионного сжатия газа внутри уплотняемого грунта также сохраняется [87].

Таким образом, механизмы для поверхностного уплотнения грунтов и часть механизмов глубокого уплотнения запрессовывают воздух внутрь уплотняемого грунта, что способствует в дальнейшем достаточно быстрому разрушению уплотнённого ранее грунта.

Устройство для вытрамбовывания котлованов

Установки со свободно падающим рабочим органом образуют скважину многократным сбрасыванием штампа в одну точку с определенной высоты. Так, например, устройство свай без выемки грунта известно давно. Еще в 1900 г. французским инженером Дюлаком была предложена технология изготовления набивных свай по так называемой системе «Компрессоль». Вес этого устройства достигал трех тонн, а диаметр 0,8 м. [68, 69]. Устройство для вытрамбовывания котлованов разработанного авторами В.Л. Панчишен и П.И. Переплетчиков, под отдельно стоящие или ленточные прерывистые фундаменты на базе гусеничного экскаватора РДК-250 приведено на рисунке 1.5 является более эффективным чем у зарубежных коллег [1].

Устройство работает следующим образом: базовая машина (экскаватор РДК -250) 1 направляет рабочий орган на точку уплотнения, с помощью направляющей штанги 4 автоматически сбрасывает трамбовку 9 через обводные блоки 5,6 на место уплотнения грунта. Трамбовка 9 прикреплена стальных тросах 3, которые приводит в действие лебедка 2 автоматически при срабатывании датчика 20 электромагнитном толкателям 19. Обратно при помощи лебёдки 2 и обводными блоками 11,12 поднимает трамбовку 9 для последующего сбрасывания. Такое действие повторяется до требуемого значения.

Рисунок 1.5. - Устройство для вытрамбовывания котлованов. 1- экскаватор РДК-250, 2 - лебедка, 3 - трос, 4 - направляющая штанга, 5, 6 - обводные блоки, 7 - верхняя каретка, 8 - нижняя каретка, 9 - трамбовка, 10 - натяжная каретка, 11, 12 - обводные блоки, 13 - стопор, 14 - упор, 15 - фрикционная витка, 16 - желобчатый шкив, 17 - храповой колесо, 18 - собачка, 19 - электромагнитный толкатель, 20 - датчик

Относительным недостатком данного механизма является его низкая надежность и производительность, сложность транспортировки из-за больших габаритов, малой скорости движения, повышенного износа лент, а также из- за ограничения движения по асфальтобетонным дорогам гусеничной техникой.

Агрегат для глубокого трамбования грунта

Специалистами Института Гидродинамики в Новосибирске был разработан агрегат для глубокого трамбования просадочных грунтов на базе гусеничного экскаватора ЭО-5124 (рисунок 1.6) и предложена технология, доведенная до промышленного использования.

Рисунок 1.6. - Агрегат для глубокого трамбования грунта на базе гусеничного

экскаватора ЭО-5124

Рабочий орган агрегата для глубинного уплотнения грунта представляет собой оболочку в виде усеченного конуса с диаметром оснований 0,9 высотой около 4 метров установленное на шасси гидравлического экскаватора V-й типоразмерной группы (рисунок 1.7). Внутри конусной оболочки смонтирован гидропневматический молот энергиям удара до 100 кДж, с помощью которого конусная оболочка внедряется в грунт, раздвигая рыхлый материал в горизонтальном направлений тем самым повышая его плотность в 20-30% и несущую способность в 2-3 раза. Образовавшийся полости (скважины) засыпается щебнем или песком образуя сплошной массив в взведенной насыпи с высокими потребительскими свойствами. Производительность данного агрегата в отличие от существующими методами падающих трамбовок увеличивается в 5-8 раз [74].

Во время удара на конус действует усилие до 5000 кН. За один удар гидромолотом рабочий орган внедряется в грунт примерно на 20-30 мм. Время погружения агрегата осуществляется за 5-6 минут при 80-150 число ударов гидромолота.

Рисунок 1.7. - Рабочий орган агрегата для трамбования грунта

За одну восьмичасовую смену данный агрегат трамбует до 30 котлованов. Для фундамента типового 6-подъездного 9-этажного жилого дома требуется около 500 котлованов, на что затрачивается до 15 - 20 рабочих смен.

Данный агрегат используется на площадках с просадочными грунтами при строительстве фундаментов многоэтажных жилых домов (до 17 этажей) в Новосибирске более семи лет. Проведенный мониторинг показал, что осадка грунта равномерная и не превышает предельно допускаемую по СНиП 2.02.01-83 [67].

Относительным недостатком данного оборудования является низкая производительность, значительные динамические нагрузки на рабочий орган, и необходимость установки гидромолотов большой мощности в связи с большой площадью контактной поверхности рабочего органа с грунтом, достигающей 3,5 м2.

Спиралевидные снаряды для раскатки свай без выемки грунта

Спиралевидные снаряды (рисунок 1.8) раскатывают скважины для свай без извлечения грунта, за счет его вытеснения в радиальном направлении. При внедрении снаряда грунт укладывается вокруг боковой стенки скважины, образуя уплотнённую зону, размер скважины зависит от структуры грунта, скорости внедрения и конструктивных параметров снаряда [69, 122, 123].

Для образования свай применяется буровая установка типа Б025 С ВН- 60 (рисунок 1.9), оборудованного спиралевидными снарядами «Бауэр», разработанными в Германии фирмой «РГТ Раммтехник», «Омега» разработанными в Бельгии фирмой «Фрэнки фондейшон», «Де Валь» (США) и др.

Рисунок 1.8. - Конструкции спиралевидных снарядов для раскатки свай без выемки грунта

а) - Омега, б) - Де Вааль, в) - Беркель, г) - Скрюсол, д) - Бауэр, 1 - теряемый

башмак, 2 - отверстие для подачи бетона

За счет уплотнения грунта на контактной поверхности скважины несущая способность повышается примерно на 30% по сравнению с буровыми сваями, а сопротивление острия сваи увеличивается на 50...70%о. Время технологического цикла

на изготовление одной скважины диаметром 550 мм и глубиной 25 м составляет 20...25 минут. Диаметр спиралевидных снарядов (раскатчиков) достигает 310...610 мм.

Бетонная смесь подается на образующейся скважине через отверстие 2 расположенная на наконечниках снарядов после погружения в грунт до проектной отметки. Извлечение рабочего органа из скважины осуществляется вращением буровой трубы против часовой стрелки.

При использовании данных снарядов (рисунок 1.9) во время раскатки скважин отсутствуют вибрационные и динамические воздействие на базовую машину и соседние здания и сооружения.

Рисунок 1.9. - Установка вращательного бурения типа Б025 С ВН 60 со спиралевидным снарядом Бауэр «РТГ Рамтехник»

1 - спиралевидный снаряд, 2 - буровая труба, 3 - мачта, 4 - вращатель буровой трубы, 5 - патрубок для подачи бетона в буровую трубу, 6 - гусак, 7 - шасси

Устройство для продавливания скважин спиралевидными снарядами

Сотрудниками днепропетровского инженерно-строительного института разработан спиралевидный снаряд для проходки скважин (рисунок 1.10) [27, 99, 118, 119, 120, 121]. В отличие от вышеописанных спиралевидных снарядов, вытеснение грунта здесь осуществляется не всей поверхностью, а только переходными рабочими зонами, что уменьшает силы трения вдоль боковой поверхности и потребную мощность базовой машины.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Тиллоев Кудратулло Зувайдуллоевич, 2021 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. А.с. 1733563 Российская Федерация, E02D3/046. Устройство для вытрамбовывания котлованов / В.Л. Панчишен и П.И. Переплетчиков (53) 625.085 (088.8) (56); заявл.26.12.1989; Опубл. 15.05.1992.

2. А.с. 599060 СССР Снаряд для проходки скважин под сваи / В.А. Смирнов, Н.В. Бойко, Н.Н. Рассохин и В.Д. Лис -№2171342/22-03; Заявл. 08.09.75 // Открытия. Изобретения. -1978. -№11. -3 с.

3. А.с. 791887 СССР Устройство для проходки вертикальных скважин в грунте /Н.В. Бойко, В.Ф. Петров, В.К. Свирщевский, В.В. Харченко, В.Д. Лис и др. -№2546496/29-03; Заявл. 18.11.77 // Открытия. Изобретения. -1980. -№ 48-2 с.

4. А.с. 861535 СССР Устройство для образования скважин в грунте методом раскатки / В.Д. Лис, М.С. Овчаров, В.А. Кох и др. -№2850160/22-03; Заявл. 30.11.79 // Открытия. Изобретения. -1981. -№ 33. -2 с.

5. А.с. 907135 А1 СССР Устройство для уплотнения грунта/ А.Б. Ермилов, -№2944857; Заявл. 16.04.1980 // Открытия. Изобретения. -1980. -№7. -3 с.

6. А.с. 872619 А1 СССР Устройство для уплотнения грунта/ В.И. Баловнев, А.Б. Ермилов, Ю.П. Бакатин, В.Л. Мартынычев, Н.Е. Королев, И.С. Куликов, Н.В. Каширин, и Н.С. Раков -№2795656; Заявл. 11.07.1979 // Открытия. Изобретения. -1981. -№38. -5 с.

7. А.с. 962408 А1 СССР Устройство для уплотнения грунта/ А.Б. Ермилов, А.Н. Шаламов, С.М. Клементьев В.М. Гогадзе - №2931546; Заявл. 23.05.1980 // Открытия. Изобретения. -1982. -№7. -3 с.

8. Абрамов Н.Н. Курсовое и дипломное проектирование по дорожно-строительным машинам. Учебное пособие для студентов дорожно-строительных вузов. М., «Высшая школа», 1972. 120 с. с ил.

9. Артемьев К.А. Дорожные машины: учебник для вузов: в 2 ч. Ч.2. Машины для устройства дорожных покрытий / К. А. Артемьев, Т. В. Алексеева, В. Г. Бело-крылов. - М.: Машиностроение, 1982. - 397с.

10. Баловнев В. И. Погрузочно - разгрузочные и уплотняющие машины / В. И. Баловнев, С. Н. Глаголев, Р. Г. Данилов и др.; под общ. Ред. В. И. Баловнева. -Белгород: Изд-во БГТТУ, 2011. - 464с.

11. Баловнев В.И. Дорожно-строительные машины и комплексы: Учебник для вузов / В.И. Баловнев, Г.В. Кустарев и др.; // Под общ. ред. В. И. Баловнев. - 2-е изд. дополн. И перераб. - Москва-Омск 2001 - 528 с.

12. Баловнев В.И. Машины для земляных работ. Контракция. Расчет. Потребительские свойства: в 2 кн. Кн. 2. Погрузочно-разгрузочные и уплотняющие машины: ученое пособие для вузов / В.И. Баловнев, С.Н. Глаголев, Р.Г. Данилов и др.; под общ. Ред. В.И. Баловнева. - Белгород: Изд-во БГТУ, 2011. - 464 с.

13. Баловнев В.И. Машины для земляных работ: контракция, расчет, потребительские свойства: в 2 кн. Кн. 1. Экскаваторы и землеройно-транспортные машины: ученое пособие для вузов / В.И. Баловнев, С.Н. Глаголев, Р.Г. Данилов и др.; под общ. Ред. В.И. Баловнева. - Белгород: Изд-во БГТУ, 2011. - 401 с.

14. Баловнев В.И., Иванченко С.Н., Данилов Р.Г. и др. Дорожные катки: развитие, конструкция, расчет: учебное пособие / под общ. ред. В. И. Баловнева, Иванченко С.Н. - Хабаровск: ТОГУ, 2016. - 215 с.

15. Баловнев В.И. Моделирование процессов взаимодействия со средой рабочих органов дорожно-строительных машин. 2-е изд. - М.: Машиностроение, 1994.

- 432 с.

16. Баловнев, В.И. Моделирование процессов взаимодействия со средой рабочих органов дорожно-строительных машин / В.И. Баловнев. - М.: Высшая школа, 1981. - 335 с.

17. Баловнев В.И., Хмара Л.А. Интенсификация разработки грунтов в дорожном строительстве. - М: Транспорт, 1993. 383 с.

18. Батраков О. Т. Уплотнение грунтовых оснований катками на пневматиках/ О. Т. Батраков // Труды / ХАДИ. - Харьков, 1954. - Вып. 17. - С. 55-59.

19. Бать, М.И. Теоретическая механика в примерах и задачах. В 2-х т. Т. 1. Статика и кинематика: учеб. пособие / М.И. Бать, Г.Ю. Джанелидзе, А.С. Кельзон.

- 11-е изд., стер. - СПб.: Лань, 2010. - 672 с.

20. Бируля А. К. Грунтовые фигуры и физические основы уплотнения связанных грунтов / А. К. Бируля, Н. Ф. Сасько // Материалы Всесоюзного совещания по закреплению и уплотнению грунтов: Научно-исследовательская лаборатория гидрогеологических и инженерно-геологических проблем грузинского политехнического института им. В. И. Ленина. - Тбилиси, 1964. - С. 56-60.

21. Бируля А. К. К теории качения пневматического колеса по деформируемой поверхности/ А. К. Бируля //Труды / ХАДИ. - Харьков, 1959. - Вып. 21. - С. 23-27.

22. Бируля А.К. К теории уплотнения грунтов - В сб. "Труды ХАДИ", вып. 20. Изд-во ХТУ, 1959.

23. Бируля А.К. Эксплуатация автомобильных дорог. -М.: Транспорт, 1966.326 с.

24. Бируля А.К. Эксплуатационные показатели грунтовых дорог. -М.: Гос-транстехиздат, 1937. -130 с.

25. Блехман И.И. Что может вибрация? / О «вибрационной механике» и вибрационной технике - М.: Наука. // Гл. ред. Физ-мат. Лит., 1988. - 208 с - ISBN 502-013808-8.

26. Болдырев Г.Г. Методы определения механических свойств грунтов. Состояние вопроса [Текст]: монография / Г.Г. Болдырев. - Пенза: ПГУАС, 2008. - 696.

27. Бордуковский А.И., Гойхман Я.А. Раскатывающие и спиралевидные снаряды // Строительные и дорожные машины. -1990. -№8. -С.5-6.

28. Бояркина, И.В. Технологическая механика одноковшовых фронтальных погрузчиков : моногр. / И. В. Бояркина. - Омск : Изд-во СибАДИ, 2011. - 336 с. -ISBN 978-5-93204- 605-0.

29. Бронштейн И. Н., Семендяев К. А. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов. — изд. 7-е. — М.: ГИТТЛ, 1957. — С. 9—10. — 609 с.

30. Буланов, Э. А. Детали машин. Расчет механических передач. Учебное пособие / Э.А. Буланов. - М.: Юрайт, 2016. - 202 с.

31. Бутенин, Н.В. Курс теоретической механики Т. 1. Статика и кинематика. Т. 2. Динамика / Н.В. Бутенин, Я.Л. Лунц, Д.Р Меркин. - 11-е изд., стер. - СПб.: Лань, 2009. - 736 с.

32. Ванурин, В.Н. Электрические машины: Учебник / В.Н. Ванурин. - СПб.: Лань, 2016. - 352 с.

33. Варганов С.А. Машины для уплотнения грунтов и дорожно-строительных материалов/ С.А. Варганов, Г.С. Андреев. - М: Машиностроение 1981 - 240 с.

34. Васильев Ю.М. Влияние характера нагружения при уплотнении грунта на его прочность и деформативность - В сб. "Труды Союздорнии", вып. 48. М., 1971.

35. Волков Д.П. Машины для земляных работ: Учебник для студентов вузов по специальности «Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование» / Д.П. Волков, В.Я. Крикун, П.Е. Тотолин, и др.; Под общ. ред. Д.П. Волкова. - М.: Машиностроение, 1992 - 448 с.: ил.

36. ГОСТ 25100-82. Грунты. Классификация. — М.: Изд-во стандартов, 1982.

37. Гулиа Н.В., Клоков В.Г., Юрков С.А. Детали машин. - М.: Издательский центр "Академия", 2014. - С. 416.

38. Деденко Л.Г. Математическая обработка и оформление результатов эксперимента / Л.Г. Деденко, В.В. Керженцев. - М.: Изд-во МГУ, 1977 - 112 с.

39. Домбровский Н.Г. и Гальперин М.И. Землеройно-транспортные машины (Учеб. для студентов спец. «Строит. и дорожн. машины и оборудование» строит. вузов). — 276 с. 1965.

40. Домбровский Н.Г. и Панкратов С.А. Землеройные машины (Учеб. для студентов спец. «строит. и дорожн. машины и оборудование» строит. вузов). Ч. 1. 1961. — 651 с.

41. Доценко, А.И. Строительные машины [Электронный ресурс]: Учебник для строительных вузов / А.И. Доценко, В.Г. Дронов. - М.: НИЦ ИНФРА-М, 2014. - 533 с.

42. Доценко, А. И. Машины для земляных работ: учебник для вузов/ А.И. Доценко, Г.Н. Карасев, Г.В. Кустарев, К.К. Шестопалов. - М.: Издательский Дом «БАСТЕТ», 2012. - 688 с.

43. Доценко, А. И. Земляные работы в стесненных условиях транспортного строительства: монография/ А. И. Доценко. - М.: Транспорт, 1987. - 80 с.

44. Жуков В. А. Механика. Основы расчёта и проектирования деталей машин: Уч. пос./ В.А. Жуков - ИНФРА-М,2015-349с. (ВО) / В.А. Жуков, Ю.К. Михайлов. -Москва: СПб. [и др.]: Питер, 2016. - 636 с.

45. Зайдель А.Н. Погрешности измерений физических величин / А.Н. Зайдель. - Л.: Наука, 1985. - 112 с

46. Зайнашева Г.Н. Обработка результатов измерений физических величин / Г.Н. Зайнашева. - Казань: Казан. гос. энерг. ун-т, 2005 - 58 с.

47. Завьялов А.М. Математическое моделирование рабочих процессов дорожных и строительных машин: имитационные и адаптивные модели // Завьялов А.М., Кузнецова В.Н. и др. - Омск: СибАДИ - 2012. - 408 с.

48. Зеленин А.Н. Машины для земляных работ. / А.Н. Зеленин, В.И. Баловнев, И.П. Керров. - М., Машиностроение, 1975 - 234с.

49. Зеленин А.Н. Основы разрушения грунтов механическими способами. -М.: Машиностроение, 1968. -376 с.

50. Зубков В.М., Ковалевский Е.Д., Анисимов В.М. Способ глубинного уплотнения песчаных оснований // Основания, фундаменты и механика грунтов. 1983 №2. С. 6-7.

51. Инструкция по глубинному уплотнению водонасыщенных песчаных оснований ВСН 182-81. Минмонтажспецстрой СССР (14.12.1981). - МОСКВА 1982

52. Ишлинский А.Ю. Теория сопротивления перекатыванию (трения качения) и смежных явлений // Тр.ин-та / Ин-т машиноведения АН СССР. -М.-1947. -Т.2. -С.256-264.

53. Кацман М.М. Электрические машины. Учебник для студентов учреждение сред. Проф. Образования. Издательский центр «Академия» 2013. -496ст

54. Коноплев В.И. Исследование параметров прокалывающего органа и машины для устройства микросвайных фундаментов и подготовки оснований: Дис. канд. тех. наук, Ростов-на-Дону, 1970.

55. Копылов И.П. Электрические машины / И.П. Копылов. - М.: Высшая школа, 2006. - 607 с.

56. Копылов И.П. Электрические машины / И.П. Копылов. - М.: Высшая школа, 2009. - 607 c.

57. Кох В.А. Создание навесного оборудования для устройства набивных свай в водонасьпценных грунтах методом уплотнения: Дис. канд. техн. наук / ИГД СО АН СССР. -Новосибирск, 1990. -151 с.

58. Кохан И.О., Крюков К.В. Способы глубинного уплотнения грунтовых оснований // Композитные материалы в строительстве объектов транспортной инфраструктуры: материалы научно-практической конференции. - Санкт-Петербург, 2017. - с. 46-53.

59. Кромский Е.И. Конусный раскатчик к гусеничному экскаватору / Е.И. Кромский, С.В. Кондаков, К.З. Тиллоев // Вестник ЮУрГУ. Серия «Машиностроение». - 2018. -Т.18, №1. -С.34-39. DOI: 10.14529 /engine 140104.

60. Кромский Е.И. Новая техника для уплотнения земляного полотна / Е.И. Кромский, С.В. Жиляев // Вестник ЮУрГУ. Серия «Машиностроение». - 2016. - Т. 16, № 2. - С. 14-22. DOI: 10.14529/engin160202.

61. Кромский Е.И. Новое сменное оборудование гидравлического экскаватора / Е.И. Кромский, С.В. Кондаков, К.З. Тиллоев, Х.И. Кадырова // Политехн. вестник. Серия «Инженерные исследования». - 2018. - № 3 (43). - С. 50-54.

62. Кромский Е.И. Перспективные малогабаритные погрузчики / Е.И. Кромский, Е.Р. Маньков // Вестник ЮУрГУ. Серия «Машиностроение». - 2013. - Т. 13, № 1. - С. 123-126.

63. Кустарев Г.В. Дорожные катки. Устройство, основы расчета: учеб. пособие / Г.В. Кустарев, Р.Г. Данилов, В.И. Баловнев; //под ред. Г.В. Кустарева; МАДИ. -М., 2012. - 160 с.

64. Лачуга Ю.Ф. Теоретическая механика / Ю.Ф. Лачуга, В.А. Ксендзов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Колос, 2005. - 576 с

65. Лис В.Д. Многокатковые раскатывающие проходчики скважин. Теория, расчёт, проектирование: Учебное пособие / В.Д. Лис. - Санкт-Петербург: Лань, 2019. - 332 с.: ил.

66. Лис В.Д. Разработка конструкции и обоснование основных параметров раскатывающего рабочего органа для проходки скважин в грунте: диссертация ... кандидата технических наук: 05.05.04. - Омск, 2005. - 182 с.

67. Луцкий С.Я. Интенсивная технология упрочнения слабых оснований земляного полотна / Луцкий, С.Я., Сакун А.Б. // Транспортное строительство №08 2015. - С. 18-22.

68. Мангушев Р. А. Современные свайные технологии: учеб. пособие для вузов по строит. специальностям / Р. А. Мангушев, А. В. Ершов, А. И. Осокин М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2010.

69. Мангушев Р.А. Современные свайные технологии: учеб. пособие / Р. А. Мангушев, А. В. Ершов, А. И. Осокин М.; СПб.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2007.

70. Мартюченко И.Г. Выбор рациональных размерно-геометрических параметров мерзлоторыхлительного оборудования / И.Г. Мартюченко, С.В. Иванов // Строит. и дорож. машины. - 2015. - № 7. - С. 49-51.

71. Методические указания по самостоятельной работе студентов специальностей 17.07, 26.02 Детали машин и ПТУ. Раздел «Кинематический и силовой расчет привода М.: МТИ — 1989 г.

72. Минаев О. П. Основы и методы уплотнения грунтов оснований для возведения зданий и сооружений / Минаев О. П.: С. Петербург 2014-295с.

73. Минаев О. П. Основы и методы уплотнения грунтов оснований для возведения зданий и сооружений: автореф. дис. д-ра техн. наук: 05.23.02: защищена 2014 294 срт.

74. Миронов В.С. Технология и оборудование для глубокого трамбованные грунта / В.С. Миронов, П.Я. Фадеев. В.Я. Фадеев, М.С. Мандрик // Строительные и дорожные машины. - 2015. - № 8. - С.2-4.

75. Оценка инженерно-геологических и гидрогеологических условий площадки строительства. [Электронный ресурс], ЬйрБ: //\vww.drillings .БиЛ71Бкатуа.Ь1:т1

76. Пат. 2054506 Российская Федерация, E02F5/18. Устройство для образования скважин в грунте методом раскатки / Бобылев Л.М., Бобылев А.Л. 93010127/03; заявл. 26.02.1993; Опубл. 20.02.1996.

77. Пат. 21401 Российская Федерация, МПК Е01С19/27, Е01С19/28, Е02D3/046 Валец дорожного катка/ Захаренко А. В., Пермяков В. Б., Савельев С. В. и др.; заявитель и патентонаблюдатель Сибирская гос. Автомобильно-дорожная академия. - № 2000102134/20; заявл. 26.01.2000; опуб. 20.01.2002, Бюл. № 2

78. Пат. № 161212 Российская Федерация. Устройство для раскатки котлованов/ Е.И. Кромский, Д.Р. Каюпов, А.С. Гладченко заявитель и патентообладатель Е.И. Кромский, Д.Р. Каюпов, А.С. Гладченко № 2015141387 заявл. 29.09.2015; опубл. 10.04.2016.

79. Пат. № 189914 Российская Федерация. Устройство для прессования труб в радиальном направлении / Е.И. Кромский, С.В. Кондаков, К.З. Тиллоев заявитель и патентообладатель Е.И. Кромский, С.В. Кондаков, К.З. Тиллоев, № 2019104330 заявл. 15.02.2019; опубл. 11.06.2019.

80. Пат. № 199875 Российская Федерация. Устройство для глубокого уплотнения грунтов / Е.И. Кромский, С.В. Кондаков, К.А. Гундарев, К.З. Тиллоев, М.А. Асфандияров заявитель и патентообладатель Е.И. Кромский, С.В. Кондаков, К.А. Гундарев, К.З. Тиллоев, М.А. Асфандияров № 2020109847 заявл. 05.03.2020; опубл. 24.09.2020.

81. Пожбелко, В.И. Теория механизмов и машин /В.И. Пожбелко, П.Ж. Виниц-кий, Н.И. Ахметшин// - Челябинск: часть 1, 2003. -108 с.

82. Пожбелко, В.И. Теория механизмов и машин /В.И. Пожбелко, П.Ж. Виниц-кий, Н.И. Ахметшин// - Челябинск: часть 2, 2003. -52 с.

83. Полищук, А. И. Анализ грунтовых условий строительства при проектировании фундаментов зданий: Научно-практическое пособие / Полищук А. И. -Москва: Издательство АСВ, 2016. - 104 с.

84. Пономаренко Ю.Е. Повышение эффективности устройства свайных фундаментов в уплотняемых грунтах: автореф. дис... д-ра техн. наук: 05.23.08: защищена 2002 332 срт.

85. Пономаренко Ю.Е. Создание и выбор основных параметров навесного оборудование для пробивки конических скважин под набивные сваи: Дис. канд.техн.наук. -М.: ВНИИстройдормаш, 1985. -178 с.

86. Работнов Ю.Н. Механика деформируемого твёрдого тела: учеб. пособие для вузов/ Ю. Н. Работнов. - 2-е изд., испр. - М.: Наука, 1988. - 712 с.

87. Разработка теории расчета основных параметров импульсно-волнового прессования композиционных материалов - Отчет НИР, 4.II, ВНТИЦентр, №ГР-01.980004703 Инв.№02.990003671; Челябинск, ЮУрГУ, 1999.

88. Савельев С.В. Савельев С.В. Анализ уплотнения грунтов перспективными вибрационными катками / С. В. Савельев, Г. Г. Бурый // Строительные и дорожные машины. - М., 2013. - № 1. - С. 8 - 10.

89. Свирщевский В.К. Проходка скважин в грунте способом раскатки. -Новосибирск: Наука, 1982. -120 с.

90. Семенов А.В., Вахрушев С.И. Исследование устойчивости одноковшовых экскаваторов / Master's Journal. - 2016. - №2. - С. 424-434.

91. Скороходова Е.А. Общетехнический справочник. - М.: Машиностроение, 2012. - С.416.

92. Сорочана Е.А. Основания, фундаменты и подземные сооружения: Справочник проектировщика / Под общ.ред. Сорочана Е.А. и Трофименко Ю.Г. -М.: Стройиздат, 1985. -479 с.

93. Тарасов В.Н., Бояркина И.В. и др. Теория удара в строительстве и машиностроении. (Под общей редакцией В.Н. Тарасова). М.: Научное издание. Издательство Ассоциации строительных вузов.-2006.- 336 с.

94. Тиллоев К.З. Математическая модель процесса работы конусного раскатчика / К.З. Тиллоев // Вестник ЮУрГУ. Серия «Машиностроение». - 2019. - Т. 19, № 3. - С. 60-67. DOI: 10.14529/engin190307.

95. Тиллоев К.З. Новое оборудование для уплотнения грунтов. Сборник международная научно-практической конференции студентов, магистрантов, аспирантов и молодых ученых (Мухандис - 2019)-Душанбе-2019 С. 222-227

96. Тиллоев К.З., Кромский Е.И., Кондаков С.В. Выбор рациональных параметров конусного раскатчика для глубокого уплотнения оснований дорог// Научно-технический вестник Брянского государственного университета. 2021. №1. С. 8289. DOI: 10.22281/2413-9920-2021-07-01-82-89

97. Тиллоев К.З., Файзов С.Х. Обзор и анализ конструкции машин для глубокого уплотнения грунта / К.З. Тиллоев, С.Х. Файзов // Материалы десятой научной конференции аспирантов и докторантов. Секция технических наук. (06-07 февраля 2018 г.). - Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, 2018. - С. 60-65.

98. Тиллоев К. З., Кондаков С. В., Асфандияров М. А. Теоретическое и экспериментальное исследование процесса глубокого уплотнения грунта конусным раскатчиком // Известия вузов. Горный журнал. 2021. № 3. С. 60-70. DOI: 10.21440/0536-1028-2021-3-60-70

99. Трубников Ю.А. Исследование основных закономерностей и разработка эффективных средств бурения скважин в мягких горных породах: дис. канд. техн. наук /Днепропетровский горный ин-т. -Днепропетровск, 1973. -198 с.

100. Ульянов Н.А. Основы теории и расчета колесного движителя землеройных машин. -М.: Машгиз, 1962. -207 с.

101. Уплотнение грунтов обратных засыпок в стесненных условиях строительства / Нормативная документация Госстрой СССР; Москва Стройиздат 1981 г.

102. Хархута Н.Я. Васильев Ю.М. Прочность, устойчивость и уплотнение грунтов земляного полотна автомобильных дорог. М., "Транспорт", 1975 г.

103. Хархута Н.Я. Дорожные машины. Теория, конструкции и расчет: учеб. для вузов / Н. Я. Хархута. - Л.: Машиностроение, 1968. - 415 а

104. Хархута Н.Я. Дорожные машины. Теория, конструкция и расчет/ Хархута Н.Я., Капустин М.И., Семенов В.П., Эвентов Й.М. Изд-во «Машиностроение» 1976-472с.

105. Хархута Н.Я. Реологические свойства грунтов / Н. Я. Хархута, В. М. Иевлев. - М.: Автотрансиздат, 1961. - 64 а

106. Хархута Н.Я. Устойчивость к уплотнению грунтов дорожных насыпей/ Н. Я. Хархута, Ю. М. Васильев. - М.: Автотрансиздат, 1964. - 216 с.

107. Хархута Н.Я. Машины для уплотнения грунтов. -М: Машиностроение, 1973. -176 с.

108. Чеботарев Г.П. Механика грунтов, основания и земляного сооружения. Пер. с англ./ Под ред. Проф. Н.Н. Маслова -М., 1963 г.

109. Черкасов И.И./ Механическое свойство грунтов в дорожном строительстве. М., 1976 г.

110. Шевырёв Ю.В. Электрические машины. Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования. Национальный исследовательский технологический университет МИСиС, горный институт. Москва 2017. 260 ст.

111. Шестопалов, К.К. Машины для земляных работ: учеб. пособие / К.К. Шестопалов; МАДИ - М., 2011 - 145 с.

112. Эффект призматического клина [Электрон. ресурс]. URL: http://ligis.ru/ef-fects/science/76/index.htm

113. Ячменёв Л. Т. Высшая математика / Л.Т. В. - Москва: ИЦ РИОР, 2013. -752 с.

114. Forssblad L. (1980) "Compaction Meter on Vibrating Rollers for Improved Compaction Control," Proceedings of International Conference on Compaction, Vol. 2, Paris, France, pp. 541-546.

115. Kromsky E.I., Kondakov S.V., Tilloev K.Z. (2020) Promising Machine for Compacting Road-Building Materials. Proceedings of the 5th International Conference on Industrial Engineering (ICIE 2019). Vol. 1. - P. 21-28. https://doi.org/10.1007/978-3-030-22041-9_3.

116. Kromsky E.I., Tilloev K.Z., Muhiddinzoda K.J. (2021) New Mechanism for Composite Materials Compaction. Proceedings of the 6th International Conference on Industrial Engineering (ICIE 2020). Vol. 1. - P. 173-180. https://doi.org/ 10.1007/978-3-030-54814-8_21.

117. Patent US 20110305527, Int. Cl. E02D5/36. Device and method for drilling and compacting ground / J. Curic, P. Cavalcoli, E. Biserna (BE). - Appl. US13/160,224; Filed: Jun 14, 2010; Date of Patent: Aug. 20, 2013.

118. Patent US 4458765, Int. Cl. E21B 7/26. Tool for forming of hole in macroporous compressible soil / V.I. Feklin, A.N. Mironenko, S.V. Shatov, N.S. Shvets, J.A. Kirichek (SU). - Appl. No: 377684; Filed: May 12, 1982; Date of Patent: Jul. 10, 1984.

119. Patent US 4484640, Int. Cl. E21B 7/26. Tool for forming of holes in macroporous compressible soil / V.I. Feklin, V.B. Shvets, B.M. Mazo (SU). - Appl. No: 397438; Filed: Jul. 12.1982; Date of Patent: Nov. 27, 1984.

120. Patent US 4496011, Int. Cl. E21B 7/26. Tool for forming earth holes having fixed walls and method therefor / B.M. Mazo, V.I. Feklin (SU). - Appl. No: 402073; Filed: Jul. 26, 1982; Date of Patent: Jan. 29, 1985.

121. Patent US 4504173, Int. Cl. E02D 5/56. Apparatus for constructing cast in place tubular piles and method of constructing such piles by same apparatus / V.I. Feklin (SU). - Appl. No: 421090; Filed: Sep. 22, 1982; Date of Patent: Mar. 12, 1985.

122. Patent US 5722498, Int. F21B 7/26. Soil displacement auger head for installing piles in the soil / W.F. Van Impe, G.A.A. Cortvrindt (BE). - Appl. No 637747; Filed: Oct.28,1994; Date of Patent: Mar. 3, 1998.

123. Patent US 6033152, Int. Cl. E02D 11/00. Pile forming apparatus / K.J. Blum (BE). - Appl. No 09/045403; Filed: Mar. 20, 1998; Date of Patent: Mar. 7, 2000.

1. НАЗНАЧЕНИЕ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Динамометры переносные эталонные 3-го разряда на растяжение и сжатие ДОР-З-И, ДОС-З-И, ДОУ-З-И (далее - динамометры) предназначены для измерения статической силы растяжения и сжатия и применяются на предприятиях различных отраслей промышленности

2. ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

2.1 Наибольший и наименьший пределы измерений, дискретность вторичного измерительного преобразователя, габаритные размеры и масса приведены в таблице 1.

Таблица 1

Модификация Наибольший предел измерений (НПИ), кН Наименьший предел измерений (НмПИ), кН Дискретность вторичного измерительного преобразователя, кН Масса, кг, не более Габаритные размеры датчиков силы, мм, не более

Длина Ширина Высота

1 2 3 4 5 6 7 8

ДОР-3-0.1И ОД 0,01 0,00002 1,9 78 51 28

ДОР-З-О.ЗИ 0,3 0,03 0,00005 1,9 78 51 28

ДОР-3-0.5И 0,5 0,05 0,0001 1,9 78 51 28

Д0Р-3-1И 1 0,1 0,0002 1,9 78 51 78

ДОР-3-2И 2 0,2 0,0005 1,9 78 51 33

ДОР-3-5И 5 0,5 0,001 1,9 78 51 33

ДОР-З-ЮИ 10 1 0,002 3,8 78 51 33

ДОР-3-20И 20 2 0,005 3,8 108 76 33

ДОР-З-бОИ 50 5 0,01 3,8 108 76 33

ДОР-З-ЮОИ 100 10 0,02 7,9 230 77 52

ДОР-3-200И 200 20 0,05 7,7 230 77 37

ДОР-3-500И 500 50 ОД 16,6 538 114 40

ДОР-З-ЮООИ 1000 100 0,2 41,6 622 165 63

ДОР-З-гОООИ 2000 200 0,5 100,6 863 224 76

дос-з-о,1И 0,1 0,01 0,00002 1,9 78 51 28

дос-з-о,зи 0,3 0,03 0,00005 1,9 78 51 28

ДОС-3-0,5И 0,5 0,05 0,0001 1,9 78 - 51 28

ДОС-3-1И 1 0,1 0,0002 1,9 78 51 28

ДОС-3-2И 2 0,2 0,0005 1,9 78 51 33

ДОС-3-5И 5 0,5 0,001 1,9 78 51 33

дос-з-юи 10 1 0,002 3,8 78 51 33

ДОС-3-20И 20 2 0,005 3,8 108 76 33

ДОС-3-50И 50 5 0,01 3,8 108 76 . 33

дос-з-юои 100 10 * 0,02 7,9 230 77 52

ДОС-3-200И 200 20 0,05 12,2 230 80 80

ДОС-3-500И 500 50 0,1 16,2 230 80 80

дос-з-юоои 1000 100 0,2 22,6 280 165 165

ДОС-3-2000И 2000 200 0,5 28,5 330 220 220

ДОУ-З-ОДИ 0,1 0,01 0,00002 1,9 * 78 51 28 1

ДОУ-З-О.ЗИ 0,3 0,03 0,00005 1,9 78 51 28

ДОУ-3-0.5И 0,5 0,05 0,0001 1,9 78 51 28

ДОУ-3-1И 1 0,1 0,0002 1,9 78 51 28

ДОУ-3-2И 2 0,2 0,0005 1,9 78 51 33

ДОУ-3-5И 5 0,5 0,001 1,9 78 51 33 ,

ДОУ-З-ЮИ 10 1 0,002 3,8 78 51 33 I

1 2 3 4 5 6 7 8

ДС1У-3-20И 20 2 0,005 3,8 108 76 33

ДОУ-3-511И 50 5 0,01 3,8 108 76 33

ДОУ-З-ЮОИ 100 10 0,02 7,9 230 77 52

ДОУ-3-200И 200 20 0,05 12,2 330 160 160

ДОУ-3-500И 500 50 0,1 18,4 530 210 210

ДОУ-З-ЮООИ 1000 100 0,2 24,6 620 280 280

ДОУ-3-2000И 2000 200 0,5 32,5 590 220 220

н

П)

X К К

л

п>

о «

2.2 Пределы допускаемой относительной погрешности, %,........................................±0,2

2.3 Порог чувствительности динамометров, % НПИ,................................................0,02

2.4 Размах показаний динамометров для возрастающих и убывающих нагрузок, %,.........0,1

2.5 Допускаемое относительное значение разности средних показаний при нагружешш

и разгружении при 50%-ной нагрузке,%..............................................................±0,2

2.6 Питание динамометров осуществляется

- от сети переменного тока напряжение, В...............................................от 187 до 242

частота, Гц ............................................................................................50±1

- от аккумуляторной батареи, В......................................................................6±0,1

- от источника постоянного тока напряжением,В..................................................9±1

-потребляемая мощность, Вт,.........Т.....................................................от 4,5 до 40

2.7 Условия эксплуатации

-область нормальных значений температур окружающего воздуха, °С......от минус 10 до 35

-область нормальных значений относительной влажности, %.........................от 30 до 95

2.8 Вероятность безотказной работы за 2000 ч............................................................0,9

2.9 Вероятность безотказной работы за 500 нагружений.............................................0,92

2.10 Средний срок службы динамометров, лет,............................................................10

3. КОМПЛЕКТНОСТЬ

3.1 Динамометр - 1 шт.

3.2 Руководство по эксплуатации (РЭ) - 1 экз.

3.3 Паспорт (ПС) - 1 экз.

4 УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ

4.1. Принцип действия динамометров состоит в том, что под действием приложенной нагрузки происходит деформация упругого элемента, на котором нанесен тензорезисторный мост. Деформация упругого элемента вызывает разбаланс тензорезисторного моста. Электрический сигнал разбаланса моста поступает во вторичный измерительный преобразователь для аналого-цифрового преобразования, обработки и индикации результатов измерений.

4.2. Динамометр состоит из тензорезисторного датчика силы растяжения, сжатия или универсального (растяжения и сжатия) и вторичного измерительного преобразователя, соединенных кабелем.

4.3. В динамометрах могут применяться тензорезисторные датчики силы типа Мерадат К (Госреестр № 36997-08), S beam (Госреестр № 35933-07), Spoke type (Госреестр № 36061-07), Column (Госреесгр № 29585-07), HSX (Госреестр № 39776-08), D (Госреесгр № 39774-08), BHS (Госреестр № 39775-08), ZS, NHS, YBS (Госреестр № 39778-08) или аналогичные.

4.4. 42 модификации динамометров отличаются пределами измерений, ценой наименьшего деления (дискретностью вторичного измерительного преобразователя), порогом чувствительности. Варианты исполнения отличаются типом используемого датчика силы, типом используемого вторичного измерительного преобразователя, габаритными размерами и массой.

х

О)

к О

н s я

to к

я

рэ

п> н ъ Е

Й

0

1

LO |

'М

К

я »

О

0

1

¿/1 £

ио о

5. ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ

5.1 Температура в помещении должна быть (в зависимости от вариант исполнения) н( минус 10 до +35°С. Относительная влажность от 30 до 95%. В воздухе не должно содержи! вредных примесей, вызывающих коррозию.

5.2 Динамометры не должны подвергаться одностороннему нагреву или охлаждению,

5.3 Распакованные динамометры следует тщательно очистить от пыли мягкой тряпкой.

5.4 Работу с динамометрами проводить в соответствии с «Руководством по эксплуатации»!

5.5 Категорически запрещается нагрузка динамометров, превышающая наибольший преде} измерения.

5.6 Динамометр следует содержать в чистоте и периодически очишщь от пыли.

5 .7 Д инамометры в эксплуатации должны подвергаться периодической поверке один раз в год.

Поверка динамометров должна осуществлялся ш ГОСТ 8.287.

5 .8 К ремошным работам допускаются только специалисты службы сервиса предприяшя-изготовк или специалисты, прошедшие обучение и имеющие соответствующее разрешение.

5.9 При включенном данамомефе запрещался снимал, кожух вторичного измершельного преобразователя, разбирал, узел грузоириемното устройства и устранял, неисправности в работе динамометра

6. СВИДЕТЕЛЬСТВО О ПРИЕМКЕ

Динамометр переносной эталонный 3-го разряда .у У% С ~~ —'/^а

аводскои ноии 1

Л? соответствует техническим

12 АВГШ

•одным к эксплуатащм

Дата изготовления « »

20

7. ЗАКЛЮЧЕНИЕ О ПОВЕРКЕ Динамометр переносной эталонный 3-го разряда

¿4 заводской номер

/ ' /'. 5 ^^ на основании результатов первичной поверки призна|Я соответствуюншм описанию типа средства измерений.

н АВГ 2014

Дата поверки «_»_

8. МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ПОВЕРКИ

8.1 Поверка динамометров производится по ГОСТ 8.287 «ГСИ. Динамометры образцовые переносные 3-го разряда. Методы и средства поверки».

8.2 Межповерочный интервал — 1 год.

9. СВЕДЕНИЯ ОБ УПАКОВКЕ

Упаковку весов следует производить согласно ГОСТ 12997 и в соответствии с комплектом конструкторской документации.

Ill I Hi ДШ1Ш1 О ТРАНСПОРТИРОВАНИИ И ХРАНЕНИИ

10 I Услоиия транспортирования динамометров крытыми транспортными средствами в »me I и иочдейетвия климатических факторов должны соответствовать группе 5 (ОЖ 4) условий хранения по ГОСТ 15150.

10.2 Условия хранения в части воздействия климатических факторов должны соответствовать группе условий хранения 2 (С) по ГОСТ 15150.

10.3 Динамометры должны транспортироваться всеми видами крытого транспорта но ГОСТ 12997 в соответствии с правилами перевозки грузов, действующих на данном виде транспорта.

10.4 При погрузке, транспортировании и выгрузке динамометров необходимо выполнять требования машшуляционных знаков и надписей, нанесенных на транспортной таре

10.5 Хранение динамометров в одном помещении с кислотами, реактивами и другими веществами, которые могут оказать вредное влияние на них, не допускается.

10.6 Хранение динамометров должно производиться в закрытых сухих вентилируемых помещениях в нераспакованном виде.

10.7 Погрузочно-разгрузочные работы должны выполняться с соблюдением гребший №й ГОСТ 12.3.009.

10.8 После транспортирования и хранения при отрицательных icMnepiiTypnx перед распаковкой динамометры должны быть выдержаны при нормальной температуре не менее 6-ти часов.

11. ГАРАНТИИ ИЗГОТОВИТЕЛЯ 1

11.1 Изготовитель гарантирует соответствие динамометра требованиям ГОСТ 9500-84 и ТУ 4273-015-27414051-2009 при соблюдении потребителем условий эксплуатации, транспортирования и хранения.

11.2 Гарантийный срок эксплуатации 12 месяцев со дня продажи динамометра

11.3 Гарантийный ремонт динамометра производит изготовитель или специализированные ь-* предприятия, уполномоченные на проведение ремонта. ^

11.4 Изготовитель гарантирует бесплатное устранение выявленных дефектов или замену вышедших из строя частей изделия в течение гарантийного срока только при строгом соблюдении потребителем условий эксплуатации, транспортирования, хранения динамометра и при наличии правильно заполненного гарантийного талона.

По всем вопросам, связанным с эксплуатацией динамометров обращайтесь о адрес изготовителя:

ООО «ПетВес»

Адрес: 198097 г. Санкт-Петербург, ул. Трефолева, д.2 Почтовый адрес: 198097 г. Санкт-Петербург, а/я 97

телефон [phone] (многоканальный), факс [phone] e-mail: [e-mail], [e-mail]

Сервисная служба

телефон [phone] (многоканальный), факс [phone] e-mail: [e-mail]

ПРИЛОЖЕНИЕ Б Патент на полезную модель

ПРИЛОЖЕНИЕ В

Акт внедрения результатов исследования

УТВЕРЖДАЮ

Директор ООО «Дилшод-Н»

Зокнров Д.Н. «У * / 2021

2021

АКТ

о внедрении результатов научно-исследовательской работы аспиранта кафедры «Колесных и гусеничных машин» Южно-Уральского государственного университета Тиллосва Кудратулло Зувайдуллоевича

Настоящим удостоверяю, что строительная фирма ООО «Дилшод-Н» использует методику расчета и проектирования рабочего органав виде конусного раскатчика для глубокого уплотнения грунтовых оснований для фундаментов на просадочкых грунтах, разработанную а диссертационной работе Тиллосва К.З., с целью:

- разработки технической документации конусного раскатчика для глубокого уплотнения оснований для фундаментов при строительстве зданий;

- использования нового рабочего органа для эффективного уплотнения про-садочных грунтов;

- повышения иссушен способности фунтовых оснований при возведение фундаментов.

Заключение. Применение научных результатов диссергации Тиллосва К.З. по разработке нового рабочего органа в виде конусного раскатчика позволит качественнее уплотнять фунтовые основания для фундаме1гтов зданий на территории Республики Таджикистан.

УТВЕРЖДАЮ

Директор по развитию

АКТ

об использовании результатов научно-исследовательской работы аспиранта кафедры «Колесные и гусеничные машины» Южно-Уральского государственного университета Тиллоева Кудратулло Зувайдуллоевича

Настоящим актом подтверждаем, что конструкторское бюро завода «ДСТ-Урал» использует материалы диссертации Тиллоева К.З. «Разработка нового рабочего оборудования для глубокого уплотнения грунта в виде конусного раскатчика» при проектировании и разработке конструкторской документации навесного оборудования строительных и дорожных машин.

Заключение. Применение научных результатов данной диссертации позволяет определить основные параметры конусного раскатчика как навесного оборудования для дорожно-строительной техники выпускаемой продукции.

Е.И. Вансович