Строительные машины и оборудование, справочник



Категория:
   Механизация земляных работ

Публикация:
   Вибрационные машины для разработки мерзлых грунтов

Читать далее:




Вибрационные машины для разработки мерзлых грунтов

Способы вибрационного и виброударного разрушения мерзлых грунтов отличаются от способа ударного разрушения сравнительно большой частотой силовых импульсов при меньшей их энергии. Обычно механизмы, вызывающие колебания рабочего органа, обеспечивают частоту 8—120 Гц при энергии одного импульса от 0,1 до 30 кДж. Рабочие органы землеройных машин, у которых инструмент движется не только вместе с рабочим органом, но и относительно нею, называют активными. Активизация рабочих органов позволяет подводить к забою дополнительную энергию, увеличивающую производительность и эффективность рабочего процесса.

В зависимости от схемы крепления вибратора на рабочем органе различают три типа таких машин: вибрационные, виброударные и частоударные. Вибрационный рабочий орган состоит из вибратора, который жестко закреплен на рабочем инструменте. Под действием синусоидальной вынуждающей силы рабочий орган совершает колебания, передающиеся инструментом грунту. Более эффективны вибраторы направленного действия, которые обычно применяют для активизации рабочих органов землеройных машин.

Виброударный рабочий орган (вибромолот) производит как вибрационное так и ударное воздействие на грунт. Он состоит из вибратора и рабочего инструмента, соединенных пружинами. При движении вибратора под действием вынуждающей силы пружины вначале запасают энергию, а затем отдают ее инструменту, увеличивая силу соударения бойка и наковальни. Режим работы вибромолота зависит от регулировки механизма. Число ударов может быть равным частоте колебаний вибратора или быть меньше ее. Это число в значительной степени зависит от зазора х между бойком и наковальней, который может быть потожительным, нулевым или отрицательным (боек прижимается к наковальне с определенной силой).

Когда вибратор и рабочий инструмент не соединены, на грунт передаются частоударные нагрузки. По данным исследований, такие рабочие органы несколько менее эффективны, чем виброударные.

Рис. 1. Схемы рабочих органов вибромашин: а — вибрационного; б — виброударного; в — частоударного; 1 — вибратор; 2 — боек; 3 — наковальня, 4 — рабочий инструмент; 5, 6 — пружины

Вибрационные машины, как и ударные, обеспечивают динамическое воздействие на мерзлый грунт. Вибрация уменьшает и трение рабочего органа о грунт, и трение между кусками разрушенного грунта. Сила, необходимая для внедрения инструмента в грунт, при пра-вильно выбранных параметрах процесса значительно меньшая, чем для резания без вибрации в 2—3 раза.

Так как за большую часть периода колебаний энергия аккумулируется вибратором, а длительность импульса при воздействии на грунт невелика, мощность, развиваемая при нагрузке механизмом, в несколько раз превышает среднюю потребляемую. Динамическое воздействие, значительная скорость приложения нагрузки, импульсное излучение запасенной энергии в наибольшей степени отвечают требованиям к рабочим органам машин, предназначенным для разрушения мерзлого грунта, прочного и хрупкого.

Рис. 2. Схема центробежного дебалансного вибратора с направленными колебаниями: 1 — дебаланс; 2 — вал; 3 — корпус

Рис. 3. Схема кривошипно-шатунного вибратора: 1 — кривошип; 2 — шатун; 3 — рабочий орган

Ускорение рабочего органа может быть настолько большим, что инерционные силы, действующие с частотой, достаточной для разрушения мерзлых грунтов без полного снятия напряжений между последовательными ударами, превысят величины, допускаемые по прочности элементов механизма. Увеличить прочность конструкции можно только путем увеличения массы, т. е. инерционной силы. Кроме того, подшипники в шарнирах вибратора не обеспечивают продолжительного срока службы механизма.

Дебалансные и кривошипно-шатунные вибраторы рассчитывают таким образом, чтобы частота их вынужденных колебаний в 2—4 раза отличалась от частоты собственных колебаний. В противном случае, при резонансе, вибратор может разрушиться из-за большой нагрузки. Невозможность работы вибраторов в резонансном режиме резко снижает КПД их обоих типов. Кривошипно-шатунные вибраторы удобнее встраивать в рабочие органы машин; они значительно проще по конструкции.

К необходимым качествам вибраторов, встраиваемых в активные рабочие органы землеройных машин, относят большую мощность на единицу объема и массы, отсутствие подшипниковых узлов п больших движущихся инерционных масс, высокий КПД (не ниже 0,5), незначительную передачу колебаний базовой машине, способность работать в резонансном режиме.

При наличии этих качеств у вибраторов энергоемкость вибрационного разрушения мерзлых грантов может быть наименьшей по сравнению с другими способами.

Увеличить частоту колебаний при сохранении энергии одного силового импульса можно применением в качестве механизма активизации магнитострикционных вибраторов. Явление матаито-стрикции заключается в изменении размеров тела в переменном магнитном поле. С этой целью для изготовления вибраторов применяют никель, пермаллой, пермендюр, альфер и другие металлы, которые имеют наибольший коэффициент магнитострикции (наибольшие относительные деформации).

Такие вибраторы в отличие от рассмотренных выше могут работать в резонансном режиме, что позволяет при незначительной потребляемой мощности получать сравнительно большую амплитуду смещения режущей кромки. При частоте колебаний 5 кГц и амплитуде 3- 1СН м никелевый магнитострикционный вибратор потребляет 4 кВт/Ч энергии для получения вынуждающей силы 80 кН (8 т). В этих вибраторах нет движущихся частей, что повышает их механический КПД; кроме того, они сравнительно компактны и весьма надежны.

Диапазон частот, в котором целесообразно применять магнитострикционные вибраторы, достаточно широк — от 400 Гц до 20 кГц. При частоте 5 кГц в мерзлом грунте накапливаются напряжения, под действием которых в нем образуются микро- и макротрещины на некотором расстоянии от рабочего органа. Вследствие этого рыхлительное оборудование можно устанавливать на тягачах не только тяжелого класса, но и среднего.

Рис. 4. Машины с активными рабочими органами: а — ковш экскаватора с гидромолотами, 1 — гидромолот; 2 — распределитель; 3 — трубопровод, 4 — ковш, б — виброрыхлитель с кривошипно-шатунным вибратором, 1 — шатун, 2 — привод вибратора; 3, 4 — гидроцилиндры изменения угла резания, 5 — тягач, 6 — зуб рыхлителя; 7 — кривошип

Физические способы (термический, звуковой, ультразвуковой) после завершения экспериментальных исследований могут в значительной степени увеличить эффективность процесса разрушения мерзлых грунтов и позволить создать принципиально новые машины большой производительности.

Рекламные предложения:



Читать далее:

Категория: - Механизация земляных работ

Главная → Справочник → Статьи → Форум



Разделы

Строительные машины и оборудование
Для специальных земляных работ
Дорожно-строительные машины
Строительное оборудование
Асфальтоукладчики и катки
Большегрузные машины
Строительные машины, часть 2,
Дорожные машины, часть 2
Ремонтные машины
Ковшовые машины
Автогрейдеры
Экскаваторы
Бульдозеры
Скреперы
Грейдеры Эксплуатация строительных машин
Эксплуатация средств механизации
Эксплуатация погрузочных машин
Эксплуатация паровых машин
Эксплуатация экскаваторов
Эксплуатация подъемников
Эксплуатация кранов перегружателей
Эксплуатация кузовов машин
Крановщикам и стропальщикам
Ремонт строительных машин
Ремонт дорожных машин
Ремонт лесозаготовительных машин
Ремонт автомобилей КАмаЗ
Техническое обслуживание автомобилей
Очистка автомобилей при ремонте
Материалы и шины

 



Остались вопросы по теме:
"Вибрационные машины для разработки мерзлых грунтов"
— воспользуйтесь поиском.

Машины городского хозяйства
Естественная история машин
Транспортная психология
Пожарные автомобили
Автомобили-рефрижераторы
Монтаж и эксплуатация лифтов
Тракторы

Небольшой рекламный блок


Администрация: Бердин Александр -
© 2007-2019 Строй-Техника.Ру - информационная система по строительной технике.

  © Все права защищены.
Копирование материалов не допускается.


RSS
Морская техника - Зарядные устройства