Талалай Віктор Олександрович. Інтенсифікація розробки ґрунту бульдозерним відвалом удосконаленням параметрів ножової системи : Дис... канд. наук: 05.05.04 - 2008.
Анотація до роботи:
ТАЛАЛАЙ В.О. Інтенсифікація розробки ґрунту бульдозерним відвалом удосконаленням параметрів ножової системи.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.05.04 - машини для земляних, дорожніх і лісотехнічних робіт. Донбаська національна академії будівництва і архітектури. Макіївка, 2007.
Захищається дисертаційна робота, у якій надається нове рішення актуальної наукової задачі, що полягає у встановленні закономірностей процесів руйнування ґрунту РО з ВНТФ і БК і визначенні його раціональних геометричних параметрів.
Розробка наукового обгрунтування методологічних принципів розрахунку раціональних параметрів РО з ВНТФ і БК являє собою актуальну народногосподарську задачу у зв'язку з можливістю використання конструкції при виконанні земляних робіт на щільних грунтах та збільшення технологічної можливості бульдозера.
Обгрунтовано та встановлено зниження енергоємності відносно традиційного РО на 12%, збільшення об'єму розробленого ґрунту на 14,3%, при цьому питома витрата палива бульдозера з РО, обладнанним ВНТФ, склала 0,14л/м3, а технічна продуктивність бульдозера з ВНТФ зросла відносно традиційного на 14%.
1. На підставі виконаного обстеження існуючих конструкцій РО бульдозера за науково-технічними і патентними джерелами, а також теоретичного аналізу сутності процесу копання ґрунту різальним елементом, встановлено, що найбільш перспективним РО інтенсифікаційної дії є відвал, оснащений ВНТФ, що дозволяє відвалу ефективно виконувати розробку щільних ґрунтів.
2. У результаті теоретичних досліджень була проаналізована схема взаємодії ножа прямокутної форми з ґрунтом, розглянуті зони дії складових сил різання, на основі яких встановлені схеми взаємодії НТФ (ННТ/Н=1; ННТ/Н=0,5; ННТ/Н=0,3) з ґрунтом, аналіз яких вказує на ефективність застосування різальних елементів трапецієподібної форми.
3. Розроблено математичну модель, яка відображає геометричні особливості РО, та враховує фізико-механічні властивості ґрунту, який розробляється, геометричні параметри РО, технологічну особливість робочого об'єкта і дозволяє визначити опір ґрунту копанню РО з ВНТФ і БК і зіставити її з моделями побудованих для відвалів: традиційного типу; з ВН прямокутної форми; з ВН прямокутної форми і БК.
Сформовані рівняння, що визначають об'єм ґрунту qотв, який переміщається відвалом за один робочий цикл і обсяг ґрунту qпр.гр.ВНТФ – що підрізається ВНТФ, на основі яких можна визначати масу призми волочіння Gпр.
На основі розрахунку математичної моделі отримані значення і побудовані графічні залежності РК, GПР, РК/GПР, що вказують на ефективність застосування відвала з ВНТФ і БК, що на 17,8% вище від традиційного відвала, тому що зусилля копання знизилося на 3,8%, а маса призми волочіння зросла на 14%.
4. Сформовані нові конструкції бульдозерних РО, оснащених ВНТФ і БК, а також розроблено ряд варіантів встановлення НС відвала, симбіоз яких з новими конструкціями РО дозволяє створити більш 200 модифікацій РО з ВНТФ і БК.
5. Лабораторні експериментальні дослідження, проведені в 2 етапи (1-й етап – з моделями ножів відвала; 2-й етап – з моделями бульдозерних відвалів, НС яких мали різну геометричну конфігурацію) дозволили з'ясувати й встановити: – фізичну сутність процесу розробки ґрунту ножами і відвалами і визначити характер впливу геометричних форм ножа на показники процесу; – для ножів раціональним діапазоном величини є: при ННТ/Н=1- =30...60; ННТ/Н=0,5- =45...55; ННТ/Н=0,3- =50...60; – відвал з ВНТФі БК витрачає на процес розробки ґрунту менше зусилля РК, ніж традиційний відвал, при цьому за рахунок компактної побудови призми волочіння її маса GПР зростала; – розробка ґрунту й експлуатація відвала з ВНТФ і БК на міцних ґрунтах значно ефективніша, ніж на слабких, грузлих ґрунтах; – збільшення кількості ВНТФ на відвалі приводить до збільшення втрат ґрунту в бічні валики; – застосування БС на відвалах із ВНТФ і БК більш ефективно, ніж для традиційного відвала.
6. Отримано регресійні рівняння, що характеризують процес розробки ґрунту моделями ножів і відвалів, аналіз яких дозволяє побудувати графічні залежності головних показників, які аналізуються, від досліджуваних факторів.
7. Досліджений у натурних умовах бульдозер з відвалом, оснащеним ВНТФ, встановлений на базовій машині Т-130.І.Г-1 (ДЗ-27С), показав поліпшення головних показників і працездатності РО при роботі на міцних ґрунтах. Визначено, що запропонована конструкція РО забезпечує відвалові можливість експлуатації на більш міцних ґрунтах за рахунок контакту з ґрунтом меншої довжини різальної частини НС, при тих самих зусиллях, які розвиває базова машина, тобто конструкція РО з ВНТФ найбільш ефективна при розробці щільних ґрунтів. На відміну від традиційних ножів, встановлення на РО ВНТФ сприяє більш швидкому зануренню відвала в масив ґрунту на початковій стадії процесу копання, а також сприяє плануванню компактної призми волочіння і дозволяє робити додаткове підрізування ґрунту при переміщенні призми волочіння, що компенсує обсяг втраченого в бічні валики ґрунту і сприяє збільшенню продуктивності.
Експериментально доведено, що використання і застосування на міцних ґрунтах бульдозера з відвалом, обладнаним ВНТФ, забезпечує зниження енергоємності, відносно традиційного РО, на 12%. Об'єм розробленого ґрунту традиційним відвалом склав 120,4 м3/год, а відвалом із ВНТФ – 137,6м3/год, що на 14,3% вище, при цьому питома витрата палива в традиційного РО склав 0,166л/м3, а в РО з ВНТФ – 0,14л/м3, технічна продуктивність бульдозера, оснащеного ВНТФ зросла відносно традиційного на 14%, питома матеріалоємність знизилися на 12%.
8. Розроблено рекомендації з раціонального використання і застосування РО дослідженої конструкції. Отже, запропоновано й обґрунтовано нове бульдозерне обладнання, яке оснащено ВНТФ, що відповідає фізичній сутності процесу руйнування ґрунту ВН і сприяє зменшенню енергоємності процесу копання ґрунту відносно традиційної конструкції РО.
9. Розроблено методику визначення раціональних параметрів бульдозерного РО, оснащеного ВНТФ і БК, як змінне РО бульдозерів усіх типорозмірних груп. Основні параметри: - категорії ґрунту, що рекомендуються для розроблювання I-V; - висота ВНТФ hвн=(1,5…2)hТР; - ширина верхньої основи ВНТФ =; - ширина ріжучої крайки ВНТФ =–2hВНctg, - кут нахилу бічних ребер ВНТФ =30...45; - кут різання ВНТФ р (ВН) = 60…70.
10. Результати роботи впроваджені в реальні проекти.
Публікації автора:
1. Талалай В.А. Формирование перспективных рабочих органов бульдозера / Л.А. Хмара, В.А.Талалай // Строительство. Материаловедение. Машиностроение: Сб. науч. тр.– Днепропетровск: ПГАСА, 2005. – Вып. 33 – С. 50–55.
2. Талалай В.А. Рабочий орган землеройной машины с выступающим ножом трапециевидной формы / Л.А. Хмара, В.А.Талалай , А.О. Белинский // Зб. наук. праць.– Харків: ХНАДУ, 2005. – Вип. 29 – С.95 – 97.
3. Талалай В.А. Рациональные формы ножевых систем рабочих органов землеройных машин / В.А. Пенчук, В.А. Талалай, Д.Г. Белицкий // Матеріали V міжнародної наукової конференції молодих вчених, аспірантів, студентів: Зб. наук.
4. Талалай В.А. Теоретические исследования процесса разработки грунта рабочим органом землеройной машины с выступающим ножом трапециевидной формы / Л.А. Хмара, В.А.Талалай // Зб. наук. праць.– Харків: ХНАДУ, 2007. – Вип. 38 – С. 57–60.
5. Талалай В.О. Експериментальне дослідження процесів розробки грунту робочими органами трикутної форми / В.О. Пенчук, Д.Г. Белицький, В.О. Талалай // Технологія, організація, механізація та геодезичне забезпечення будівництва: Зб. наук. праць. – Макіївка: ДонНАБА, 2006. – Вип. 6(62) – С.135–137.
6. Талалай В.А. Нахождение оптимальных форм ножевых систем рабочих органов бульдозера на основании теоретического и экспериментального анализа / Л.А. Хмара, В.А.Талалай // Строительство. Материаловедение. Машиностроение: Сб. науч. тр.– Днепропетровск: ПГАСА, 2007. – Вып. 39 – С. 25–29.
7. Талалай В.А. Исследование формы ножевых систем рабочих органов бульдозера, оснащенных трапециевидными ножами (на основании экспериментального анализа) / Л.А. Хмара, В.А.Талалай // Строительство. Материаловедение. Машиностроение: Сб. науч. тр.– Днепропетровск: ПГАСА, 2007. – Вып. 39 – С. 18–24.
8. Талалай В.А. Исследование процесса взаимодействия с грунтом рабочего органа бульдозера, оснащенного выступающим ножом трапециевидной формы / Л.А. Хмара, В.А.Талалай // Интерстроймех – 2007: материалы Международной научно- технической конференции, 11-14 сентября 2007г.: Сб. науч. тр. – Самара: Самарск. гос. арх.-строит. ун-т, 2007. – С. 70–75.
9. Талалай В.А. Рациональные формы ножевых систем рабочих органов бульдозера / В.А.Талалай // Збірник тез доповідей і повідомлень VI Міжнародної наукової конференції молодих вчених, аспірантів, і студентів. Макіївка, ДонНАБА, 18 квітня 2007р. – Макіївка, ДонНАБА, 2007. – С. 49.
