Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. Состояние вопроса, цель и задачи исследования
1.1. Проблема сооружения кюветов и водоотводов дорог в мерзлых грунтах
1.2. Обзор и анализ способов и средств механизации разработки мерзлых грунтов
1.3. Анализ патентно-технической информации.. 22
1.4. Обзор и анализ исследований по резанию мерзлых грунтов 33
1.5. Цель и задачи исследования 48
ГЛАВА 2. Аналитические исследования рабочего процесса профильной фрезы при устройстве водоотводов в мерзлых грунтах
2.1. Структура землеройно-планировочной машины с профильной фрезой, сочетающейся с зачистной системой 50
2.2. Анализ процесса разработки мерзлого грунта профильной фрезой 54
2.3. Анализ процесса взаимодействия фрезы с зачистной системой 74
2.4. Баланс мощности машин для разработки водоотводов в мерзлых грунтах
2.5. Выводы 81
ГЛАВА 3. Программа и методика экспериментальных исследований рабочего процесса профильной фрезы, сочетающейся с зачистной системой, при разработке водоотводов в мерзлых грунтах
3.1. Программа и объекты исследований 83
3.2. Методика экспериментальных исследований 84
ГЛАВА 4. Результаты экспериментальных исследований рабочего процесса профильной фрезы, соче-тащейся с зачистной системой, при разработке водоотводов в мерзлых грунтах
4.1. Экспериментальные исследования процесса разработки мерзлого грунта моделями одиночных резцов профильной фрезы 107
4.2. Экспериментальнов определение рациональной схемы расстановки резцов на фрезе 110
4.3. Экспериментальные исследования процесса копания мерзлого грунта моделью профильной фрезы, сочетающейся с зачистной системой... 114
4.4. Результаты экспериментальных исследований по выявлению сравнительной эффективности применения ступенчато-шахматной расстановки резцов на валу профильной фрезы 127
4.5. Результаты исследования разработки мерзлого грунта профильной фрезой с рациональной схемой расстановки резцов при прямом вращении 133
4.6. Результаты тензометрических испытаний натурного образца машины с профильной фрезой в производственных условиях 137
4.7. Выводы 144
ГЛАВА 5. Рекомендации по проектированию, методика расчета профильных фрез и эффективность применения машины дж разработки водоотводов в мерзлых грунтах
5.1. Рекомендации по проектированию профильных фрез, сочетающихся с зачистной системой, для разработки водоотводов в мерзлых грунтах 146
5.2. Методика расчета параметров профильной фрезы и зачистной системы 148
5.3. Технико-экономическая эффективность машин с фрезерно-метательными рабочими органами для разработки водоотводов и кюветов в мерзлых грунтах 153
Основные результаты и выводы по работе 158
Список использованной литературы 162
Приложения:
Справки об использовании результатов диссерта
ционной работы I74
- Обзор и анализ способов и средств механизации разработки мерзлых грунтов
- Анализ процесса взаимодействия фрезы с зачистной системой
- Экспериментальнов определение рациональной схемы расстановки резцов на фрезе
- Технико-экономическая эффективность машин с фрезерно-метательными рабочими органами для разработки водоотводов и кюветов в мерзлых грунтах
Введение к работе
Основные направления развития народного хозяйства СССР на 1981-85 гг. и на период до 1990 года, утвержденные ХХУІ съездом КПСС, предусматривают дальнейшее ускоренное развитие производительных сил Сибири, Дальнего Востока и Крайнего Севера [і]. Строительство в этих районах связано с разработкой значительных объемов мерзлых грунтов, в том числе при возведении транспортных сооружений. В соответствии с перспективными планами развития народного хозяйства СССР общий объем земляных работ к 1990 году ложен возрасти до 34,5 «рд.м3 [2]. Круглогодичное транспортное строительство обеспечивает существенное ускорение ввода строительных объектов в действие, более равномерную и полную занятость рабочих, а также рост отдачи основных фондов строительного назначения.
Устройство водоотводов в мерзлых грунтах остается одним из наиболее трудоемких процессов при сооружении земляного полотна дорог из-за отсутствия эффективных средств механизации. В связи с ростом темпов строительства дорог, увеличением их протяженности и круглогодичными сроками ввода в действие, создание высокоэффективных машин для строительства водоотводов является актуальной задачей.
В настоящее время основной объем работ по строительству водоотводов в прочных и мерзлых грунтах из-за отсутствия специальных средств механизации выполняется в ОСНОЕНОМ ОДНОКОВШОВЫМИ экскаваторами с предварительным рыхлением грунтов. Этот способ механизации не отвечает действующим высоким техническим требованиям к качеству водоотводов.
По имеющимся данным _3J за рубежом и в СССР не выпускают специальных машин для строительства водоотводов дорог в мерзлых грунтах, а существующие мелиоративные и дорожные машины с ротационными рабочими органами, обеспечивающие достаточно эффективную послойную разработку мерзлых грунтов, по своей конструкции и параметрам не пригодны для строительства водоотводов. Вместе с тем, следует отметить, что по раннее выполненным работам ЦНИИС Минтрансстроя [4-6J наиболее перспективными на строительстве кюветов и водоотводных канав в мерзлых грунтах представляются машины с фрезерными рабочими органами, обеспечивающими возможность захвата достаточно широкой полосы грунта и хорошее качество образуемых поверхностей. По результатам этих исследований определено направление создания машин для строительства водоотводов, в том числе и в мерзлых грунтах [7J. Таким образом,на строительстве водоотводов наиболее эффективны землеройные машины непрерывного действия (ЗМНД) с профильной фрезой в качестве грунторазрабатывающего рабочего органа. Однако в настоящее время еще недостаточно исходных данных, обосновывающих проектирование и расчет рабочих органов таких машин как по процессам разработки мерзлых грунтов, так и их транспортирования и зачистки образуемого водоотвода. Существенной особенностью задачи по определению этих данных является необходимость учета режима нагруженая профильной фрезы в связи с переменными радиусами резания ее резцов, обусловленных формой поперечного сечения водоотвода.
Наличие производственно-технологических требований к машинам для строительства водоотводов и принципы системного подхода при анализе их рабочего процесса, обеспечивают уже на начальном этапе исследований и оценки эффективности новых рабочих органов применение комплексного метода исследований, включающего метод физического моделирования процесса [8,9j и математического аппарата планирования многофакторного эксперимента с проверкой результатов на натурном образце машины в эксплуатационннх условиях. Такой метод позволяет при минимальных материальных затратах получить достаточно достоверные результаты по физической сущности процесса, рациональным конструктивным и кинематическим параметрам и режимам работы профильной фрезы, сочетающейся с зачист-ной системой, в широком диапазоне варьируемых факторов и по эффективности применения такого рабочего органа.
Новыми научными результатами выполненной работы являются:
- результаты анализа рабочих органов для разработки выемок в мерзлых грунтах;
- математическая модель процесса копания водоотводов в мерзлых грунтах профильной фрезой;
- закономерности изменения крутящего момента на валу профильной фрезы, усилия подачи, усилия тяги зачистной системы, энергоемкости процесса копания в зависимости от технологических и кинематических параметров рабочего органа при разработке мерзлых грунтов;
- обоснования рациональной схемы расстановки резцов, обеспечивающей благоприятный режим работы профильной фрезы;
- закономерности взаимодействия профильной фрезы с зачистной системой;
- обоснования рациональных параметров и режима работы профильной фрезы, взаимодействующей с зачистной системой для устройства водоотводов в мерзлых грунтах.
Практическая значимость работы заключается в рекомендациях по проектированию и расчету рациональных параметров и режимов работы профильных фрезерных рабочих органов кюветокопатєлей, а также рекомендациях по их применению. Результаты исследований использованы ПКБ Главстроймехани-зации при корректировке рабочей документации проекта № 0254 "Машина для нарезки сливной призмы и кюветов в мерзлых грунтах МИЖ-І" и во Всесоюзном научно-исследовательском институте транспортного строительства (ЦНШС) Минтрансстроя при выполнении плановых научно-исследовательских работ по темам: ДКМ-2--81/83, KM-XI-I4-83, PI и IM-3P-78.
По результатам приемочных испытаний машина МИІК-І принята к серийному изготовлению на Одинцовском опытно-экспериментальном заводе Главстроймеханизации Минтрансстроя.
Работа выполнена на кафедре "Строительные и мелиоративные машины" Джамбулского гидромелиоративно-строительного института, экспериментальные исследования натурных образцов (опытный образец машины МРПК-І) выполнены в лаборатории машин для земляных работ отделения строительных машин ЦНИИС Минтрансстроя.
На защиту выносятся:
- аналитическая модель и результаты теоретических и экспериментальных исследований рабочего процесса профильной фрезы, сочетающейся с зачистной системой, при разработке кюветов и водоотводов в мерзлых грунтах;
- рекомендуемые рациональные конструктивные и кинематические параметры профильной фрезы, обеспечивающие наилучший режим ее работы;
- методика расчета основных параметров и режимов работы профильной фрезы;
- технико-экономические показатели и рекомендации по применению кюветокопателей с профильными фрезами для строительства водоотводов в мерзлых грунтах. Транспортирующий рабочий орган грунта, входящий в конструкцию машины в виде роторного метателя достаточно исследован ранее в работах [I0-I3J Автор выражает искреннюю благодарность заведующему кафедрой "Строительные и мелиоративные машины" ДГМСИ к.т.н. В.П.Ан-тимонову за консультации при работе над диссертацией.
Обзор и анализ способов и средств механизации разработки мерзлых грунтов
Как уже отмечалось, в настоящее время отсутствуют специализированные средства механизации для устройства кюветов и других водоотводов в мерзлых грунтах. Наиболее близкими к процессу образования водоотводов дорог являются каналостроительные машины.
Одной из основных схем рабочего органа для образования каналов глубиной до 2 м является использование комбинированного рабочего органа в виде наклонных роторов (фрез) и отвалов [23, 24]. Наклонный ротор или роторы разрабатывают часть сечения канала в блокированном резании и выносят грунт на поверхность. При этом образуется опережающая щель (щели), обеспечивая разработку основной части забоя пассивным рабочим органом в условиях полусвободного или свободного резания. Результаты исследований двухроторных, двухфрезерных наналокопателей отражены в работах [23-28].
При строительстве каналов в торфяных грунтах находят применение ЗМЕИ с копирующими профиль водоотвода фрезами типа МК-1,8; П-І; МТП-32; МТП-36. При этом осуществляется поэлементное фрезерование грунта чашечными (тарельчатыми) резцами по всему профилю канала. Известен рабочий орган, состоящий из двух конических или цилиндрических фрез и осуществляющий поэлементное фрезерование грунта с окружной скоростью 10-17 м/с, что обеспечивает дальность отброса грунта до 10-15 м. Исследованиям данного типа рабочих органов посвящена работа [28], по результатам которой разработан каналокопатель для строительства осушительных каналов глубиной 0,4 - 0,5 м с пологими откосами.
Следующей схемой рабочего органа для разработки грунта в сечении водоотвода является сочетание ротационных рабочих органов с пассивными зачистными системами и транспортирующими органами. При этом известны два варианта разработки грунта в сечении канала: - с использованием ротационных рабочих органов и их сочетания для разработки 80-90$ сечения канала при формировании его профиля зачистной системой; - с использованием ротационных рабочих органов для 100%-й разработки сечения канала [l0,27j. В первом варианте разработка центральной части водоотвода ведется основным роторным органом с обрушением грунта в зоне откосов с помощью дополнительных органов. В основе ЗМНД данного типа обычно лежит ковшовороторный рабочий орган, находящий наибольшее распространение в конструкциях траншейных экскаваторов. К данному варианту можно отнести и ЗМНД с рабочими органами в виде кольцевых и торцевых фрез, разрабатывающих до 85% сечения канала. Известны также конструкций кюветовосстановителя ДЭ-9 и путевого струга GG-I, а также кюветокопателей на базе траншейного экскаватора и бульдозера для устройства кюветов в грунтах до Ш категории [29,30]. Известны фрезерные рабочие органы сельскохозяйственных, луго-болотных, лесных, торфяных, полевых почвообрабатывающих машин типа ДН, МАТ, ФБ, ФЛУ [зі-Зз] и др., а также дорожные фрезы грунтосмесительных машин типа ДС-І8А, ДС-І6Б и др. [34-3б]. Однако ни одно из перечисленных средств механизации не отвечает комплексным требованиям строительства водоотводов дорог и не может работать в мерзлых грунтах. 1.2. Обзор и анализ способов и средств механизации разработки мерзлых грунтов В зависимости от вида сооружения, природных условий, экономической целесообразности строительства объектов в зимний период применяют различные методы разработки и подготовки к разработке мерзлых грунтов, в том числе и при сооружении водоотводов [37-39].
Наиболее экономичным является способ предохранения грунта от промерзания. Этот способ эффективен в тех случаях, когда имеются в достаточном количестве утепляющие материалы для предохранения грунта от промерзания на участке будущих водоотводов. Однако применение этого способа невозможно в зоне вечной мерзлота.
Наибольшее распространение в настоящее время получили механические способы разрушения мерзлых грунтов (85-90$ всего объема земляных работ в мерзлых грунтах), что объясняется их универсальностью, законченностью технологического процесса. В зависимости от силового характера воздействия рабочего органа на грунт механические способы разрушения подразделяются на ударные, статические и комбинированные.
После довольно длительного периода применения различных свободно падающих молотов, навешиваемых на канатные экскаваторы, была создана целая серия ударных машин как прицепных, так и навесных также со свободно падающими рабочими органами, но перемещающимися в жестких направляющих (табл. I.I, рис. 1,2,3). К этому классу можно отнести механические рыхлители конструкции ВНИИСтройдормаша, ЫШИЗеммаша, Главстроя, Саратовского и Уральского политехнических институтов; "Дженерал пневматик" (США) и ряда др. К основным недостаткам таких машин относится, цикличность работы, жесткое соединение рабочего органа с конструкцией базовой машины, что приводит к появлению нежелательных динамических нагрузок.
Следующим этапом развития рыхлителей с динамическим рабочим органом были различного типа конструкции навесного и прицепного оборудования в основном к экскаваторам и тракторам, работающие по принципу удара с приводом ударного органа от различных источников энергии (табл. І.І, рис. 4,5). Траектория движения таких рабочих органов практически может быть любой.
Анализ процесса взаимодействия фрезы с зачистной системой
Особенность этой формулы заключается в том, что в ней учитывается увеличение длины дуги контакта резца с забоем за счет поступательного движения машины, что усложняет формулу. Практические расчеты осложняют также необходимость знать коэффициент
К , зависящий от прочности грунта, конструкции, размеров рабочего органа и режима работы. Определить этот коэффициент можно только путем экспериментального исследования того ила иного рабочего органа в различных условиях.
По данным работы [_85J в связи с тем, что скорости резания больше скоростей передвижения, предложено длину дуги циклоиды (длину пути контакта резца с грунтом) заменить в расчетах длиной дуги окружности. Ошибка при этом составит не более 4%.
В.П.Антимоновым в работе [iOJ отмечено, что при наибольших значениях скорости подачи и наименьших значениях скорости резания ошибка такой замены не превышает 10$. Он предлагает компенсировать эту ошибку коэффициентом JL , равным 1,04-1,08, и введением в формулу определения мощности коэффициента пропорциональности Кп=//Н Исследованию фрезерных рабочих органов дренажных машин посвящена работа Е.А.Скотникова _88J, выявившая влияние скорости резания и технологических параметров на усилив резания с учетом условий резания переувлажненных грунтов.
До настоящего времени нет достаточной ясности в Еопросе о технологии разработки грунтов фрезами, в частности, о направлении вращения (попутном и встречном фрезеровании мерзлого грунта).
В результате экспериментальных и теоретических исследований дискофрезерных рабочих органов при разработке щелей в мерзлых грунтах в работе [89J установлено, что при попутном фрезеровании мерзлых грунтов крутящий момент на приводном валу, потребная мощность привода фрез, а также мощность, необходимая для передвижения машины, меньше, чем при встречном фрезеровании. Авторы этой работы считают, что при попутном вращении действующие на рабочий орган силы способствуют более равномерному распределению давления на гусеницы базовой машины, улучшая ее работу. Эти положительные факторы говорят о том, что при проектировании фрезерных машин целесообразно реализовывать вращение фрез, попутное с направлением движения машины.
Эффективность работы ЗМНД во многом зависит от правильного выбора схемы расстановки резцов на рабочем органе [90-93_.
В настоящее время можно выделить три основных схемы расстановки резцов на рабочем органе ЗМНД для разработки мерзлых грунтов: - комбинированная схема; - размещение резцов "елочкой"; - размещение резцов в ступенчато-шахматном порядке. При комбинированной схеме, разработанной во ВНИИЗеммаше [3J, на рабочем органе устанавливаются резцы и клинья (рис. I.II). Резцы прорезают в грунте канавки, а идущие вслед за ними клинья скалывают оставшиеся целики, разрушая мерзлый грунт методом крупного скола. По такой схеме расставлены резцы на траншеекопателях ЭТЦ-205с, ЭР-7А, ЭР-10 и др. По данным [з] при комбинированной схеме расстановки резцов резанием разрабатывается 30-40$ грунта, а остальная часть разрушается сколом.
Результаты теоретических и экспериментальных исследований свидетельствуют об эффективности реализации метода крупного скола только при сравнительно большой толщине срезаемой рабочими органами стружки грунта, достигающей величины так называемой критической глубины резания, что обуславливает образование значительных боковых расширений в прорези (угол развала). При малой толщине стружек (0,5-2 см) угол развала в прорезях незначителен (8-9), в результате чего образуются целики грунта, которые начинают срезать кромки ковша. Это приводит к резкому возрастанию усилий копания.
Для более эффективного разрушения грунта методом крупного скола увеличивают расстояние между режущими элементами на ковшах траншейных экскаваторов. Так, на экскаваторе ЭР-10 на одной линии резания установлен один резец (рис. I.I2). Однако, при такой схеме резко увеличивается степень неравномерности.
Попытки снизить динамические нагрузки путем увеличения скорости резания до 3,5-4 м/с приводят к снижению эффективности крупного скола мерзлого грунта, увеличению удельного износа режущих элементов экскаваторов и вызывают ряд других отрицательных явлений.
Рядное размещение резцов на роторном рыхлителе машины ЗМ-2 характеризовалось расположением лап в одной плоскости (рис.І.13). При этом каждый ряд зубьев отделял стружку по всей ширине рыхлителя. Отделенная стружка при повороте рыхлителя направлялась в ковш и на транспортер, а некоторая часть грунта, задерживаясь на лапах рыхлителя или между ними, увлекалась лапами и выбрасывалась на забой, вызывая в дальнейшем забивание рыхлителя грунтом ("зарабатывание" рыхлителя). При такой схеме расположения лап наблюдался очень неравномерный режим нагружения рыхлителя
М.И.Гальперин и Н.И.Филиппов [эз] отмечают, что при комбинированной схеме расстановки резцов лучше разрушать оставшиеся целики свободным резанием. Для разработки мерзлых грунтов роторными экскаваторами они предложили схему, по которой резцы нарезают щели, а целики срезаются ковшами в условиях свободного резания.
Экспериментальнов определение рациональной схемы расстановки резцов на фрезе
У рассматриваемой системы имеется ряд обратных связей. Например, параметры фрезы и зачистной системы через крутящий момент и тяговое усилие Рз.с шлеют обратную связь с приводом (N ). Подталкивающее усилие Т"п фрезы влияет на распределение мощности базовой машины [98J.
Анализ структурной схемы (рис. 2.1) позволяет установить ряд основных подсистем, определяющих процесс работы землеройно-планировочной машины с рабочим органом в виде профильной фрезы в сочетании с зачистной системой при разработке водоотводов в мерзлых грунтах: "грунт - профильная фреза", "грунт - базовая машина", "грунт - зачистная система", "фреза - зачистная система" и т.д.
Основными задачами, решаемыми в настоящей диссертационной работе являются: определение основных рациональных параметров профильной фрезы с переменным радиусом резания при разработке водоотводов в мерзлых грунтах, влияния; кинематических (іГр,іГгіі ГІФ ) и технологических ( Нк,ЇИ,ё ) параметров и параметров внутренней структуры фрезы (схема расстановки резцов) на режим ее рабочего процесса ( Кз , Кн )» а также взаимодействие фрезы с зачистной системой. Решение этих задач позволяет определить рациональную область входных параметров, характеризующих эффективность применения кюветокопателей с профильной фрезой в сочетании с зачистной системой в транспортном строительстве при разработке водоотводных канав и кюветов в мерзлых грунтах.
В структуру машины входит также грунтотранспортирующий орган, устанавливаемый за зачистной системой. По результатам исследований [4, б] в конструкции машины, разработанной ЦНИИС совместно с ПКБ Главстроймеханизации Минтрансстроя для строительства водоотводов дорог, в качестве транспортирующего рабочего органа принят роторный метатель, В данной системе транспортирующий рабочий орган является наиболее изученным.
Рабочий процесс землеройно-планировочной машины с..рабочим органом в виде профильной фрезы, сочетающейся с зачистной системой, при комплексной разработке водоотводов в мерзлых грунтах может быть представлен следующим образом: мерзлый грунт в сечении водоотвода полностью разрабатывается грунторазрабатывающим органом, т.е. профильной фрезой (рис. 2.2), представляющей собой горизонтальный вал (рабочая длина вала примерно равна ширине водоотвода по верху), на котором по определенной схеме с шагом закреплены стойки, несущие резцы. Для образования профиля водоотвода диаметр фрезы изменяется по линиям резания согласно профилю водоотвода. Если ширина резца равна шагу р , то при постоянном приращении глубины копания по линиям резания на расстоянии шага резцов проекция линии расположения резцов в плоскости вращения фрезы является спиралью Архимеда [iOj. Резцы, формирующие заложения откосов водоотвода, установлены на стойках с соответствующим углом заразания.
Разрыхленный (разработанный фрезой) грунт при поступательном движении машины поднимается по зачистной системе на высоту Ко (рис. 2.3), необходимую для подачи в транспортирующий орган.
Таким образом, по процессу работы профильная фреза принципиально отличается от известных почвообрабатывающих [31,32,33] и грунторазрабатывающих [34-36,75-87] ЗМНД тем, что разрушение грунта осуществляется стружками переменной толщины по площади сечения водоотвода (за счет переменного радиуса резания) и с соответственно различными окружными скоростями. Это приводит к наиболее неравномерному режиму работы профильных фрез по сравнению с цилиндрическими, хотя кинематически процессы разработки грунта каждым отдельно взятым резцом аналогичны [бДО].
По данным известных исследований в области почвообрабатывающих и грунторазработывающих ЗВД, а также исследований, выполненных в ЦНИИС и МАДИ, можно определить следующие параметры профильных фрез: абсолютную скорость движения каждого резца lfa ; величину подачи на один оборот фрезы S ; угол контакта резца с забоем JLK L; толщину срезаемой струдки С1; длину пути контакта резца с грунтом Еь ; производительность фрезы П . Определение рационального сочетания данных показателей рекомендуется производить на основе ряда исходных, принятых и варьируемых параметров с учетом ограничительных условий L 91J Исходными параметрами являются технологические параметры водоотвода, прочность грунта, мощность, реализуемая для привода рабочего органа.
Принятыми параметрами на основе известных рекомендаций являются угол резания и ширина резцов, шаг линий резания и форма режущей кромки резцов, а для зачистной системы - угол подъема и форма поверхности.
Технико-экономическая эффективность машин с фрезерно-метательными рабочими органами для разработки водоотводов и кюветов в мерзлых грунтах
Как показывают исследования L98J» при составлении мощностного баланса машин с ротационным рабочим органом большое значение имеет соотношение мекду Р г и Рд . При разработке водоотводов в мерзлых грунтах фрезерными рабочими органами это соотношение определяет не только вид уравнения мощностного баланса машин, но и влияет на распределение потоков мощности.
Рассмотрим несколько случаев распределения мощностных потоков в зависимости от соотношения Р и Рх . Рх Pj В этом случае подталкивающее усилие; направленное по движению машин, по абсолютной величине превышает, суммарное сопротивление тяги зачистной системы и качению опорных колес базовой машины. При этом буксование прекращается и остаток мощности через трансмиссию базовой машины с ведущих колес в качестве циркулирующей возвращается к 20М (рис. 2.). Таким образом, создается замкнутый контур циркуляции мощности. П. Рх rf При этом горизонтальная реакция на ведущих колесах отсутствует, а распределение потоков мощности, проходящей через -В0М, расходуется на фрезерование грунта и преодоление сил сопротивления движению машины (рис. 2.9,6). Ш. 0 Рх - r-f Подталкивающее усилие на фрезе лишь частично обеспечивает преодоление сил сопротивления движению. Мощность к ведущим колесам базовой машины подводится двумя потоками, один из которых направляется через трансмиссию трактора, а другой последовательно через трансмиссию J60M и фрезы (рис. 2.Ув).
Метод системного анализа позволяет характеризовать зем-леройно-планировочную машину с фрезерным рабочим органом для строительства водоотводов в мерзлых грунтах параметрами входа, внутренней структурой в виде ряда подсистем с выделением центральной подсистемы "грунт-фреза-зачистная система", параметрами выхода различного уровня и назначения, имеющими функциональное взаимодействие между элементами системы, осуществляемое прямыми и обратными связями. 2. Полученные аналитические зависимости позволяют определить основные параметры профильной фрезы с учетом ее специфики конструкции при разработке водоотводов в мерзлых грунтах. 3. Уменьшение динамичности процесса нагружения фрезы может быть достигнуто путем выбора рациональной схемы расстановки резцов, которую в первом приближении можно определить пользуясь неравенством (2.28). 4. Анализ теоретической зависимости, характеризующей процесс отбрасывания стружки, позволяет определить критическое число оборотов фрезы и предельный угол подъема элемента стружки критическое число оборотов фрезы большое влияние оказывают радиус и угол резания резца. 5. Установлено влияние подталкивающего усилия фрезы на об щий баланс мощности при разработке водоотводов в мерзлых грун тах и распределения потока мощности в зависимости от соотноше ния между подталкивающим усилием фрезы и силой сопротивления. 6. Предлагаемая зависимость (2.34) для определения тягово го усилия зачистной системы, учитывает основные параметры про цесса взаимодействия фрезы, сочетающейся с зачистной системой (транспортирующая способность фрезы, относительное расположение зачистной системы, кинематика фрезы и др.). 7. Для проверки достоверности принятых допущений в аналитических зависимостях, и обоснования рациональной схемы расстановки резцов на профильной фрезе необходимо проведение экспериментальных исследований процесса разработки водоотводов в мерзлых грунтах профильной фрезой, сочетающейся с зачистной системой. В соответствии с поставленными целью и задачами работы экспериментальные исследования планируются в следующих направлениях: - создание стенда физического моделирования, обеспечивающего исследование процессов разработки мерзлых грунтов моделями профильной фрезы и зачистнои системы; - исследование рабочего процесса физической модели профильной фрезы при разработке водоотводов в мерзлых грунтах с прочностью по числу ударов ударшша ДорНИИ до 200 для получения данных о характере этого процесса, оценки влияния технологических параметров водоотвода и кинематических параметров фрезы на характер измонения (режим) крутящего момента, энергоемкости процесса копания. Определение рациональной схемы расстановки резцов фрезы; - исследование процесса взаимодействия фрезы с зачистнои системой; - экспериментальное сравнение режима нагружения привода при применяемых схемах расстановки резцов и предлагаемой рациональной схеме; - тензометрические испытания натурного образца машины с профильной фрезой в производственных условиях для оценки достоверности результатов лабораторных исследований с физическими моделями.
