Содержание к диссертации
Введение
1 Современное состояние развития технологии оборудования для ремонта трубопроводов 15
1.1 Результаты изучения условий ремонта и характеристик отработавших трубопроводов... 1 5
1.2 Результаты изучения технологий и оборудования для бестраншейного ремонта трубопроводов, составление классификации
его способов 21
1.2.1 Способы бестраншейного ремонта трубопроводов посредством их восстановления 22
1.2.2 Способы бестраншейного ремонта трубопроводов посредством их замены 26
1.2.3 Результаты изучения рабочих органов для разрушения отработавших трубопроводов при их бестраншейном ремонте 29
1.3 Анализ известных, результатов исследования процесса разделительного резания .,.,„ 32
1.4 Анализ известных результатов исследования процесса раздачи цилиндрических оболочек коническими телами ЗВ
1.5 Выводы по главе 1, технические требования к создаваемым рабочим органам и задачи исследования для достижения поставленной цели 43
1.5.1 Выводы по главе 1 43
1.5.2 Исходные технические требования к создаваемым рабочим оргапам 45
1.5.3 Задачи исследования 45
2 Результаты теоретического исследования процесса Оестраншсйною ремонта трубопроводов 47
2.1 Постановка задачи теоретического исследования, ее формализация и обоснование возможных путей решения 47
2.1.1 Постановка задачи теоретического исследования 47
2 Л .2 Формализация задачи 52
2.1.3 Обоснование выбора путей решения поставленной задачи 53
2.2 Разработка математической модели движения рабочего органа в процессе бестраншейного ремонта трубопроводов 53
2.2.1 Основные положения 53
2.2.2 Разработка конструктивно-технологической части математической модели ,. 55
2.2.3 Разработка силовой части математической модели 60
2.3 Результаты исследования математической модели движения рабочего органа в процессе бестраншейного ремонта трубопроводов 71
2.3.1 Общие положения 71
2.3.2 Исследование влияния на сопротивление движению рабочего органа основных конструктивных, технологических и организационных факторов 72
2.3.3 Исследование влияния на конструктивную производительность установки для бестраншейного ремонта трубопроводов основных факторов ее рабочего органа 79
2.3.4 Исследование влияния на техническую производительность комплекса оборудования для бестраншейного ремонта трубопроводов основных конструктивных, технологических и организационных факторов 80
2.4 Выводы по главе 2 92
3 Методика экспериментального исследования рабочего органа установки для бестраншейного ремонта трубопроводов 95
3.1 Задачи, целевые функции, факторы и параметры эксперимента , 95
3.1.1 Постановка задач экспериментального исследования и его методического обеспечения 95
3.1.2 Выбор целевых функций и факторов эксперимента 96
3.1.3 Определение основных параметров методического обеспечения 97
3.2 Разработка моделей рабочего органа 99
3.2Д Разработка моделей рабочего органа для симметричного разрушения труб 99
3.2.2 Разработка моделей рабочего органа для асимметричного разрушения труб 99
3.3 Методика экспериментального исследования влияния параметров рабочего органа на усилия разрушения труб и ресурс ножей 104
3.3.1 Исследование влияния параметров конструкции ножей на усилия разрезания труб , , 104
3.3.2 Исследование влияния параметров конструкции расширителя на сопротивление движению рабочего органа ,.., 106
3.3.3 Исследование различных схем разрушения отработавших трубопроводов 108
3.3.4 Исследование влияния параметров затупления ножей рабочего органа па сопротивление его движению 109
3.3.5 Оценка ресурса ножей 112
3.4 Методика экспериментального определения коэффициентов трения скольжения нового пластмассового трубопровода внутри предварительно разрезанного отработавшего стального трубопровода... 116
3.5 Выводы по главе 3 120
4 Результаты экспериментального исследования рабочих органов установки для бестраншейного ремонта трубопроводов 122
4.1 Результаты исследования усилий разрушения отработавших трубопроводов предлагаемыми рабочими органами 122
4.1.1 Влияние параметров ножей 122
4.1.2 Влияние параметров расширителя 122
4.1.3 Влияние затупления ножей 127
4.1.4 Влияние количества граней, образующих лезвие ножа, и угла между ними 128
4.1.5 Влияние конструктивной схемы рабочего органа 130
4.1.6 Оценка значимости ресурса ножей и предложения по его увеличению 132
4.2 Определение коэффициентов трения скольжения плети нового пластмассового трубопровода внутри разрезанного отработавшего стального трубопровода 135
4.3 Определение адекватности, корректировка математической модели и методики экспериментов 138
4.4 Выводы по главе 4 143
Основные выводы и результаты работы 146
Список использованных источников
- Способы бестраншейного ремонта трубопроводов посредством их замены
- Обоснование выбора путей решения поставленной задачи
- Постановка задач экспериментального исследования и его методического обеспечения
- Исследование различных схем разрушения отработавших трубопроводов
Введение к работе
Актуальность работы обусловлена большой протяженностью трубопроводов в России, их высоким износом и значительными объемами ремонтных работ. Сказанное подтверждается следующими фактами: трубопроводный транспорт России по суммарной протяженности наружных сетей (2,4 млн. км) занимает 1-е место, превышая, длину автомобильных дорог (753 тыс, км) более чем в 3 раза, а железнодорожных (86 тыс. км) - в 28 раз. По объему перемещаемой продукции трубопроводы также уверенно лидируют, в 135 раз опережая железнодорожный и автомобильный транспорт вместе взятые. Однако, несмотря на свою эффективность и широкое распространение, трубопроводный транспорт в нашей стране находится в катастрофическом состоянии. Так, в системе водоснабжения более 70 % трубопроводов требуют ремонта или замены. Аварийность на таких сетях с каждым годом растет, а утечки приносят стране огромный экономический и экологический ущерб. Единственным выходом из сложившейся ситуации является снижение затрат, увеличение объемов и темпов ремонта подземных трубопроводов. Применяемые траншейные (открытые) способы ремонта трубопроводов осуществить это не в состоянии, т. к. сопряжены с выполнением большого объема земляных работ, перекрытием транспортных потоков, разрушением и последующим восстановлением дорожных покрытий, повреждением зеленых насаждений и т. д. Внедрение более производительных и дешевых, по сравнению с открытой технологией, бестраншейных способов ремонта трубопроводов является решением этой проблемы.
На сегодняшний день существует несколько способов бестраншейного ремонта трубопроводов. К наиболее перспективным относится способ, заключающийся в статическом (безударном) разрезании старого трубопровода рабочим органом, расширении им скважины и одновременном протаскивании нового, чаще всего, пластмассового трубопровода, эквивалентного или большего диаметра. Достоинствами способа является возможность:
восстановления трубопроводов с любым их износом; увеличения пропускной способности сети; производства работ в зимнее время года; отсутствие динамических нагрузок и загрязнений окружающей среды. В связи с этим потребность в серийном выпуске такого отечественного ремонтного оборудования высока. Вместе с этим имеются существенные резервы повышения эффективности его работы за счет совершенствования конструкции рабочих органов и разработки методики их проектирования, которая в настоящее время отсутствует.
Объектом исследования является рабочий орган в процессе выполнения им операций бестраншейного ремонта трубопроводов холодного водоснабжения диаметром 50-500 мм.
Цель исследования - разработка методики проектирования рабочих органов установок для бестраншейного ремонта трубопроводов с их одновременным статических разрушением, расширением и протаскиванием плети новых пластмассовых труб увеличенного диаметра-Задачи исследования. Для достижения поставленной цели были сформулированы и решены следующие задачи:
1) разработать математическую модель движения рабочего органа установки для бестраншейного ремонта трубопроводов с их одновременным статическим разрушением, расширением и протаскиванием плети новых пластмассовых труб увеличенного диаметра;
2) определить закономерности изменения усилий на рабочем органе в зависимости от параметров его конструкции при разрушении и раздаче отработавших стальных трубопроводов, расширении скважины и протаскивании плети новых труб;
3) обосновать и разработать конструктивные схемы усовершенствованных рабочих органов установки для бестраншейного ремонта трубопроводов;
4) установить зависимости производительности установки для бестраншейного ремонта трубопроводов с использованием усовершенствованных рабочих органов от факторов системы «рабочий орган -грунт - старый и новый трубопроводы».
Методика решения поставленных задач включает теоретические и экспериментальные методы с использованием системного подхода, математического моделирования, планирования эксперимента и математической статистики.
Научная новизна работы и основные положения, выносимые на защиту:
1) математическая модель движения рабочего органа установки для бестраншейного ремонта трубопроводов, учитывающая влияние факторов системы «рабочий орган - грунт - старый и новый трубопроводы» и позволяющая вести проектирование, определять параметры рабочего органа ремонтной установки и ее производительность;
2) закономерности изменения усилий на рабочем органе в зависимости от параметров его конструкции, факторов грунта, отработавшего и нового трубопроводов;
3) зависимости производительности установки для бестраншейного ремонта трубопроводов с использованием усовершенствованных рабочих органов от факторов системы «рабочий орган — грунт - старый и новый трубопроводы».
Основными практическими результатами работы являются:
1) методика проектирования рабочих органов установок для бестраншейного ремонта трубопроводов (приложение А);
2) рекомендации на проектирование и производство работ по ремонту трубопроводов [30];
3) конструкции усовершенствованных рабочих органов [23-25] и способ их применения [22].
Достоверность полученных результатов обеспечена: адекватностью математической модели натурным условиям; необходимым объемом экспериментальных исследований; сходимостью теоретически и экспериментально полученных зависимостей.
Апробация работы. Результаты исследования рассмотрены с публикацией тезисов докладов: на научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученьтх «Молодежь и наука - третье тысячелетие» (г, Красноярск, 2001 г.); двух краевых межвузовских научных конференциях «Интеллект» (г, Красноярск, 2001 и 2002 гл\); VIII Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Современная техника и технологии» (г. Томск, 2002 г) и двух Всероссийских научно-практических конференциях с международным участием «Транспортные системы Сибири» (г. Красноярск, 2003 и 2004 г. г.).
Результаты исследований опубликованы в 14 научных статьях [1—14], 7 тезисах докладов на конференциях [15-21], четырех методических разработках [26-29], Рекомендациях на проектирование и производство работ по бестраншейному ремонту трубопроводов [30], четырех описаниях изобретений [22-23] и полезных моделей [24-25].
Практическое использование результатов диссертации:
Результаты диссертации внедрены красноярским МУПП «Водоканал» и институтом «Красноярскгражданпроект» при проектировании и производстве работ по бестраншейному ремонту трубопроводов водоснабжения. Результаты работы также используются в учебном процессе Красноярского государственного технического университета при проведении лабораторных работ студентами специальностей 120600, 170900 и 230100.03 по дисциплинам: «Технологические методы восстановления и повышения износостойкости деталей машин и аппаратов», «Оборудование и приспособления для упрочнительно-восстановительных работ в отрасли», «Эксплуатация подъемно-транспортных и строительно-дорожных машин», «Технология и организация восстановления деталей и сборочных единиц машин», «Комплексная механизация строительства».
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, двух приложений и списка использованных источников.
Объем работы 178 страниц, в том числе 14S страниц основного текста, 59 рисунков и 16 таблиц; 130 наименований библиографических источников и приложения приведены на 30 страницах.
Автор выражает глубокую признательность научному руководителю кандидату технических наук Вячеславу Ивановичу Емелину за неоценимую помощь при выполнении диссертационной работы. Также автор благодарен коллективам кафедр «Оборудование и технология сварочного производства» и «Строительные и дорожные машины» КГТУ, красноярскому ПромстройНИИпроекту и МУПП «Водоканал-Красноярск» за полезные советы, предоставление оборудования и моральную поддержку.
Способы бестраншейного ремонта трубопроводов посредством их замены
С каждым годом потребности населения в воде или другом транспортируемом продукте неуклонно растут. Удовлетворить их возможно путем увеличения пропускной способности трубопроводов, применяя способы бестраншейного ремонта трубопроводов посредством их замены. В соответствии с предложенной классификацией (рисунок 1.4), они делятся на две подгруппы: без разрушения и с разрушением старой трубы. Способы бестраншейной замены без разрушения старой трубы разделены на два класса: К С вдавливанием новой трубы; 2. С забиванием новой трубы. Оба способа выполняются в несколько этапов: внедрение нового трубопровода большего диаметра в грунт с охватыванием трубопровода, подлежащего замене; извлечение старого трубопровода; очистка нового трубопровода от грунта.
Однако, погружение нового и извлечение старого трубопроводов, в зависимости от условий работы, могут осуществляться либо статической нагрузкой (гидродомкратом, лебедкой), либо динамической (пневмоударными машинами).
Способы бестраншейной замены с разрушением старой трубы можно разделить на три класса - осуществляющие разрушение старого трубопровода при помощи пневмопробойников, раскатчиков и разрушающих головок статического действия,
1, Замена старого трубопровода с разрушением его пневмопробошшкалш. При использовании пневмопробойников (технологии «Комбест» — Россия, «Grundocrack» «Tractoechnik» - Германия, «Con Split» «Fusion Group» -Великобритания, «Crack-relining» и «Porta Burst» «Vermeer» - США и др.) [42,48,51,54] ремонт трубопроводов осуществляется следующим образом, В одном из колодцев или приямков размещают пневмоударную машину со специальной насадкой-расширителем, к которой присоединяется воздухоподводящий шланг от компрессорной установки и тяговый трос, протянутый от лебедки через заменяемый участок трубопровода. Перемещаясь под действием динамической нагрузки, расширитель разламывает заменяемый трубопровод, втрамбовывает его обломки в грунт и затягивает в образующуюся скважину новый трубопровод, который наращивают секциями во входном колодце или приямке.
2. Замена старого трубопровода с разрушением его раскатчиками. Способ предложен российской фирмой «БОС» (Москва) совместно с ИГД СО РАН (Новосибирск). Его сущность заключается в применении рабочего органа в виде установленных на эксцентриковом валу конических катков, оси которых смещены и развернуты относительно оси вала таким образом, что при вращении раскатчик ввертывается в трубу и грунт по винтовой линии. При этом происходит разрушение и вдавливание обломков заменяемого трубопровода в стенки скважины. После выхода рабочего органа в приемный котлован к концу приводных штанг присоединяют новую трубу, которую затягивают в образованную скважину обратным ходом [40],
3- Замена старого трубопровода с разрушением его головками статического действия. Способ основан на статическом разрушении старого трубопровода рабочим органом (разрушающей головкой), который оснащен пластинчатыми или дисковыми ножами и коническим расширителем. Перемещение головки из одного приямка в другой внутри заменяемого трубопровода осуществляется усилием, передаваемым через тяговый элемент (составную штангу, трос) от силового агрегата (гидравлической установки, лебедки). При этом разрушающая головка одновременно расширяет образуемую скважину, вдавливает части разрушенного трубопровода в массив грунта и протаскивает новую предварительно соединенную на поверхности в плеть пластмассовую трубу большего диаметра (технологии «Водоканалстрой» - Россия, «Pipebursting» «Trie Tools» - США, «Hydro Burst» «Vermeer» - США, «Tmpipe» «Hydro Conduit Corparation» - США, «Махї Burst» «Clearline Services Ltd» - Великобритания, «Grundoburst» «Tractoechnik» - Германия и др.) [31,37,43].
Обоснование выбора путей решения поставленной задачи
Частичными критериями оптимизации, характеризующими только параметры рабочего органа силовой установки, могут быть конструктивная производительность этой установки и сопротивление движению се рабочего органа. При этом второй критерий входит в первый, что будет показано ниже и может применяться как вместе с ним, так и самостоятельно. Поскольку силовая установка является составной частью комплекса оборудования бестраншейного ремонта трубопроводов, то ее параметры взаимоувязаны и взаимозависимы от параметров всего входящего в его комплект оборудовать параметров объекта в виде старого и нового трубопроводов, времени года, технологии и организации работ. Поэтому, помимо частного критерия оптимизации, целесообразно рассмотреть и общий, характеризующий параметры комплекса оборудования в целом, а также все вышеуказанные параметры и факторы. С учетом выше сказанного математическую модель процесса бестраншейного ремонта трубопроводов предлагается разработать в двух частях: силовой и конструктивно-технологической соответственно в виде зависимостей сопротивления движению рабочего органа и производительности (конструктивной и технической) от совокупности факторов объекта, конструкции оборудования, а также времени года, технологии и организации работ.
Учитывая, что процесс бестраншейного ремонта трубопроводов включает входящие друг в друга циклы операций, то прежде, чем приступить к разработке математической модели, необходимо разобраться в структуре и содержании этих циклов.
Как известно [114, с. 50], производительность может быть цикловой, конструктивной, технической и т. д. Особого внимания заслуживают конструктивная и техническая виды производительности. При их определении следует учитывать организационные, технологические и конструктивные циклы работы машин и оборудования. Однако методика учета всей совокупности этих циклов при определении производительности машин на сегодня не проработана (за исключением учета конструктивных циклов) и требует дополнительного рассмотрения. Для этого определимся с составом циклов и влиянием на производительность их составляющих.
В рассматриваемом процессе бестраншейного ремонта трубопроводов цикл работы комплекса оборудования на одном объекте состоит из ряда больших технологических циклов, каждый из которых включает множество малых технологических циклов, а каждый малый технологический цикл -множество конструктивных циклов (рисунок 2.3 ). В большой технологический цикл входят время и операции, соответствующие работе комплекса оборудования по восстановлению трубопровода на захватке, т. е. между двумя соседними приямками. В малый технологический цикл - время и операции по ремонту трубопровода на участке длиной в одну новую трубу, включая длительность ее сварки с плетью нового трубопровода и протаскртвания этой плети па ее длину, равную длине захватки (для летних условий) или длину трубы (для зимних условий). В конструктивный цикл - операции рабочего хода гидроцилиндра силовой установки, удаления одного звена штанги и холостого хода гидроцилиндра (его штока). При этом в течение рабочего хода будет осуществлено протаскивание плети нового трубопровода на участке, равном длине звена штанги.
Длительность технологических и конструктивных циклон работы комплекса оборудования характеризуется преимущественно часовой технической и конструктивной производительностью. Для выявления резервов повышения производительности процесса бестраншейного ремонта трубопроводов более глубоко и подробно рассмотрим влияние структуры указанных выше циклов и совокупности различных конструктивных, технологических и климатических факторов на конструктивную и техническую виды производительности, являющиеся основными критериями эффективности рабочих органов и комплекса оборудования в целом, а также технологии работ.
Постановка задач экспериментального исследования и его методического обеспечения
В соответствии с обоснованными в главе і общими задачами работы сформулированы следующие задачи экспериментального исследования: 1) исследовать влияние параметров пластинчатых и дисковых клиновых ножей (ширина Sj угол заострения р? угол скоса а, диаметр D, размеры и форма затупления) на усилие разрезания Fp отработавшего трубопровода и сопротивление перемещению Fc рабочего органа; 2) исследовать влияние параметров расширителя (угол конуса ар, коэффициент расширения Kyt степень асимметрии) па усилие раздачи (деформирования) Рд отработавшего трубопровода и сопротивление перемещению Fc рабочего органа; 3) исследовать влияние параметров отработавшего стального трубопровода (диаметр с/с, толщина стенки 5С и состояние поверхности) на усилия его разрезания Fp и раздачи F3t а также сопротивление перемещению Fc рабочего органа; 4) определить значения коэффициентов и корректность допущений, сделанных при теоретическом исследовании; проверить математическую модель на адекватность»
В соответствии с задачами экспериментального исследования сформулированы следующие задачи его методического обеспечения: 1) выявить основные целевые функции и факторы эксперимента; 2) определить области и интервалы варьирования факторов эксперимента; 3) определить количество повторных опытов при каждом значении фактора; 4) разработать и изготовить модели рабочих органов с различными параметрами ножей и расширителей; 5) разработать и изготовить оснастку для измерения коэффициентов трения скольжения плети нового пластмассового трубопровода по внутренней поверхности разрезанного и расширенного старого стального трубопровода с учетом влияния коррозионного и грунтового слоев; 6) составить методику проведения экспериментов, обработки и определения достоверности их результатов,
В соответствии с работами [11S, 121, 122] целевые функции (критерии оптимизации) должны удовлетворять ряду требований, В главе 2 было обосновано, что основной целевой функцией оптимизации параметров комплекса оборудования для бестраншейного ремонта трубопроводов является техническая производительность Пт этого комплекса, а для оптимизации параметров его силовой установки — конструктивная производительность Пк этой установки. Однако проведение экспериментов с целой установкой и, тем более, с комплексом оборудования и технологическим процессом весьма затруднительно - Поэтому, принимая во внимание чувствительность и значимость всех входящих в Пт и Пк параметров, предлагается использовать в качестве основного критерия самый существенный, которым является сопротивление движению Fc рабочего органа. В то же время, учитывая, что и этот критерий для экспериментальной реализации весьма сложен, а большинство его составляющих могут быть достаточно точно определены теоретически, то в качестве критерия оптимизации параметров ножей целесообразно использовать сопротивление разрезанию старого трубопровода
Fp, а для параметров расширителя - сопротивление раздачи разрезанного трубопровода F& Путем пробных экспериментов [118-120, 123] и метода экспертных оценок [124, 125], в качестве основных групп факторов для экспериментального исследования отобраны две (группа факторов объекта и рабочего органа) из 7 рассмотренных (объекта, рабочего органа, времени года, человека, эргономики, технологии и организации работ). В число исследуемых факторов объекта включены диаметр rfc и толщина стенки старого трубопровода 5С, длина плети нового трубопровода L и коэффициент его трения скольжения/,_,_. Из факторов рабочего органа для исследования выбраны факторы ножей (угол заострения р, толщина 5, угол скоса а, диаметр Д величина затупления, тип ножа) и факторы расширителя (коэффициент расширения Kyt угол конуса ар, тип расширителя).
В качестве основных параметров методического обеспечения в работе выбраны: область и интервал варьирования фактора, количество уровней его изменения, количество повторных замеров (опытов) на каждом уровне, вид сглаживающей результаты эксперимента аналитической кривой и мера ее соответствия фактическим данным в виде коэффициента корреляции. Результаты определения основных параметров методического обеспечения представлены в таблице 3.1, составленной с использованием известных методов математической статистики [126, 127] и планирования экспериментов [118-120]. Значения уровней факторов приняты с учетом их реальности и наименьшей стоимости экспериментов при достаточной точности.
С целью исключения непредсказуемого влияния неисследуемых факторов на значения целевых функций все эксперименты проводились при поддержании значений этих факторов на неизменном уровне, соответствующем базовому.
Исследование различных схем разрушения отработавших трубопроводов
С увеличением диаметра старого трубопровода в 1,4 раза и соответственно примерно во столько же раз толщины его стенки сопротивление движению расширителя увеличиваются аналогично. При увеличении степени асимметрии расширителя однозначной зависимости не выявлено. На основании результатов исследования могут быть сделаны следующие выводы: 1. Расстояние от ножей рабочего органа до его расширителя должно выбираться в пределах 0,8-1,0 диаметра разрушаемого трубопровода. При меньшем расстоянии сопротивление движению расширителя может возрасти в 5-8 раз, при большем расстоянии рабочий орган будет менее технологичен в эксплуатации, вследствие чрезмерного увеличения его размеров. 2. Количество диаметрально расположенных ножей рабочего органа должно быть равно одному. 3. При проектировании рабочего органа и силовой установки для бестраншейного ремонта трубопроводов следует учитывать установленные закономерности изменения сопротивления движению расширителя в зависимости от его параметров: угла расширения, степени асимметрии, длины конусной части, количества ножей, расстояния от ножей до расширителя, диаметра и толщины стенки трубопровода.
Для исследования влияния затупления ножей использованы модели дисковых ножей с варьированием радиуса затупления в диапазоне 0-5 мм, рассмотренные в параграфе 3.2. Исследование выполнено по методике параграфа 3.3. Результаты исследования представлены на рисунке 4.4.
Анализ результатов исследования позволяет сделать следующие выводы: 1. Усилия разрезания отработавших трубопроводов затупленным ножом растут пропорционально радиусу затупления, 2 Использование малозатупленных ножей с "1 мм, по сравнению с острыми ножами, приводит к увеличению усилий разрезания в 1,8 раза, а значительно затупленных с Л, = 5 мм - в 5 раз. З.Для эксплуатации целесообразно использовать изначально изготовленные ножи с малым затуплением (R3= 1 мм), что обеспечит исключение их выкрашивания и надежную работу. Задача обоснования оптимального начального притупления ножей в работе не ставилась.
Для практики имеет значение задача сопоставления по эффективности дпухскосьтх ножей с четырехскосыми для случая, когда четырехскосыи нож при вершине лезвия образован гранями с большим углом заострения, чем двухскосый. Такой вариант конструкции четырехскосого ножа разработан исходя из гипотезы, что притуплённое лезвие ножа позволит увеличить ресурс ножа, но приведет к увеличению усилия резания. Для минимизации негативного влияния притупления лезвия необходимо определить степень влияния на усилия резания двух факторов: высоты А участка притуплённого лезвия (рисунок 3,8) и угла между гранями, образующими этот участок: Необходимые для этого эксперименты выполнены по методике параграфа 3.3.3, а их результаты приведены на рисунке 4.5.
Анализ графиков рисунка 4.5 позволяет сделать следующие выводы: 1. При относительно больших высотах притуплённого участка дискового ножа (более 1 мм) влияние высоты этого участка незначительно и определяется преимущественно углом между гранями скосов при вершине лезвия ножа. 2. При относительно небольших высотах участка притуплённого ножа (менее 1 мм) он из четырехскосого притуплённого превращается в двухскосый без притупления с усилиями разрезания, определяемыми углом между этими скосами.
В работе исследованы три конструктивные схемы рабочего органа: одна из которых известная - полным разрезанием и две ранее неприменяемые: первая - полным разрывом, а вторая - частичным разрезанием с последующим разрывом (рисунок 4,6 и таблица 4,2 ),
Анализ результатов исследования позволяет сделать следующие выводы; 1. Схема разрушения труб полным разрывом характеризуется высокими усилиями разрушения, в 5 раз превышающими усилия резания, неустойчивостью процесса разрушения и рваными кромками стенок труб в зоне их разрушения. 2. Схема разрушения труб полным разрезанием характеризуется низкими усилиями резания, ровными кромками разрезанных стенок труб и неустойчивостью процесса разрушения из-за возможного выкрашивания лезвия ножа. 3, Схема разрушения труб предварительным разрезанием с последующим разрывом имеет большие усилия по сравнению со схемой полного разрезания труб, но зато характеризуется достаточно высокой устойчивостью процесса разрушения и меньшими усилиями по сравнению со схемой полного разрыва труб. 4. Рекомендуемая величина выступа дискового ножа за внутреннюю поверхность отработавшего трубопровода для осуществления его надреза по схеме разрушения отработавшего трубопровода путем предварительного надрезания и последующего разрыва должна изменяться в пределах 1-2 толщины его стенки. 5. Схема разрушения отработавших трубопроводов путем их предварительного надрезания и последующего разрыва устраняет недостатки и сохраняет достоинства разрушения отработавших трубопроводов по схемам полного разрезания и полного разрыва.
