Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Разработка прочных грунтов в условиях ПНР 8
1.1. Состояние вопроса 8
1.2. Классификация грунтов и геотехнические условия территории Польши 10
1.3. Общая характеристика способов и машин для разрушения прочных грунтов . 18
Глава 2. Обзор современных методов разработки грунтов и конструкций оборудования 29
2.1. Общая характеристика методов разрушения прочных грунтов и способы их интенсификации 29
2.2. Разрушение грунтов акустическим способом 42
2.2.1. Основные результаты применения магнитострикционных вибраторов . 42
2.2.2. Обоснование применения групповых вибраторов-излучателей 55
2.3. Цель и задачи исследований 63
Глава 3. Теоретические исследования 65
3.1. Анализ работы группового вибратора-излучателя 65
3.1.1. Вопросы когерентности 65
3.1.2. Определение суммарной интенсивности излучения при учете взаимодействия вибраторов 78
3.1.3. Исследование распределения интенсивности акустического поля 87
3.1.4. Определение зоны и уровня максимальной интенсивности в прочном грунте 103
3.2. Анализ резупрочнения прочного грунта групповым вибратором-излучателем 120
3.2.1. Мощность акустического нагружения грунта 120
3.2.2. Распределение фона напряжений в грунте и условия его прочности . 123
3.2.3. Оценка мощности группового вибратора . 131
3.2.4. Разработка методики расчета 134
Глава 4. Экспериментальные исследования 140
4.1. Цели и задачи экспериментальных исследований 140
4.2. Методика экспериментальных ис следований 142
4.2.1. Выбор и подготовка физической модели грунта 144
4.2.2. Описание экспериментального оборудо вания и контрольно-измерительных приборов 149
4.2.3. Проведение эксперимента 153
4.3. Ход экспериментальных исследований 156
4.3.1. Предварительная серия опытов и анализ достоверности измерений 156
4.3.2. Последовательность действий 158
4.4. Анализ результатов экспериментальных исследований 159
Основные выводы и рекомендации по работе 169
Список литературы 171
Приложения 187
- Классификация грунтов и геотехнические условия территории Польши
- Основные результаты применения магнитострикционных вибраторов
- Определение суммарной интенсивности излучения при учете взаимодействия вибраторов
- Описание экспериментального оборудо вания и контрольно-измерительных приборов
Введение к работе
Исследование и разработка усовершенствованных или новых рабочих органов грунторазрабатываодих машин соответствует директивам УШ и П съездов ПОРИ, а также ХХУІ съезда КПСС, направленным на дальнейшее совершенствование конструкций машин. Согласно данным Института организации и механизации строительства (10MB ) и Института технологии строительства (ITB) в ПНР ежегодно производится свыше 300 млн м3 земляных работ, при их годичном росте около 15$. В том числе около 18% в грунтах повышенной прочности, а в зимний период в замерзших грунтах, при механизации в 89$ /156,163/. По данным ВНИИстройдор-маша и ЦНИИШШ в СССР производится в строительстве выше 15 млрд м3 земляных работ, в том числе 6-8$ в прочных и 25-30$ в мерзлых грунтах.
Кроме физического роста объемов земляных работ наблюдается общая тенденция изменения характера и качества работ. В Польше это связано с увеличением глубины разработки выемок, где преобладают прочные грунты и с расширением строительных работ в горных районах. Увеличение темпов строительства определяет также необходимость круглогодичного производства земляных работ, т.е. в зимний период на замерзших грунтах. В Советском Союзе проблемы эти выступают в значительно больших масштабах. К тому же постоянно растет объем выполнения работ в сезонно и вечномерзлых грунтах, связанный с переносом центра строительства в северные и северо-восточные районы страны. По данным ЦНИИОМТП, около четверти всех объемов работ в прочных и мерзлых грунтах выполняется в городах, поселках, вблизи действующих предприятий, линий электро- и теплопередач, курортных зонах и т.п. В Польше этот процент значительно выше.
В таких стесненных условиях применение целого ряда способов (иногда высокопроизводительных) разработки грунтов ограничено. Возрастает доля ручного труда.
Несмотря на быстрый рост количества техники и совершенствование технологии, уровень выполнения земляных работ в строительстве, особенно в мерзлых и скальных грунтах, отстает от требований, предъявляемых практикой. Эффективное производство земляных работ на этих грунтах требует разработки принципиально новых методов разрушения, основанных на результатах опережащих научных изысканий и на их основе создания новых конструкций землеройных машин или высокопроизводительных рабочих органов. Необходимо также совершенствование существующих машин путем увеличения их единичной мощности и энерговооруженности, объединения в комплексы, применения прогрессивных технологических процессов или интенсификации их рабочих органов. Примером может быть создание машин с так называемыми активными рабочими органами, в основе которых лежат новые физические эффекты, в частности, разупрочнение плотных и мерзлых грунтов с помощью акустических упругих волн, что значительно интенсифицирует процесс их разрушения.
Успешные исследования по этому перспективному направлению ведутся в технически развитых странах мира: США., Японии, ФРГ и др. В СССР положительные результаты были получены в ИГД АН им.А.А.Скочинского, ИГД СО АН СССР, ЦНИССе, ВНИИстройдормаше, ВНИИземмаше, ВНИИОМСе, ВНИИ транспортного строительства, НИИ оснований, фундаментов и подземных сооружений, ЛИСИ, МИСИ, МАДЙ, КЙСИ, ХАДИ, СибАДЙ и других организациях. Работы по отдельным вопросам этой проблемы ведутся в ПНР вІОМВ, ІТВ в Варшаве, Институте горного дела в Катовице, в Варшавском,
Вроцлавском, Силезском политехнических институтах, Горной академии в Кракове и Высшей инженерной школе в Ополе. Ограниченные технические возможности, размеры научной базы страны накладывают определенные ограничения на объем проводимых исследований, не позволяют заняться всеми вопросами и комплексной их трактовкой. Поэтому необходимым становится использование достижений в этой области других стран, в основном стран -членов СЭВ, особенно передовых научных достижений и техничес-ских решений СССР - страны с огромнышвозможностями и научным потенциалом.
Исходя из этих позиций, в настоящей работе автором указана актуальность проблемы разработки прочных грунтов в ПНР. Приведен обзор прогрессивных способов и конструкций грунтораз-рабатывающих машин. На основе анализа результатов работ в области интенсификации процесса разрушения грунтов акустическими (магнитострикционными) вибраторами сделан вывод о необходимости их группового воздействия на прочную среду, в целях более эффективного ее разупрочнения. Групповой орган является как бы вторым этапом исследований в этой области, направленным на достижение максимального увеличения эффекта разупрочнения путем новой компоновки вибраторов, устранения тех отрицательных и нежелательных явлений, которые сопутствуют использованию вибраторов в отдельности. Полученные аналитические зависимости и проведенные экспериментальные исследования полностью подтвердили этот тезис и позволили предложить конструкцию, способную значительно интенсифицировать процесс разработки прочных грунтов в ПНР и СССР. Поставленная в работе проблема определяет структуру диссертационной работы, логическая схема которой представлена ниже.
Классификация грунтов и геотехнические условия территории Польши
Существует много классификаций грунтов и много определений прочного грунта /25,27,41,123,126,128,151,153,171/.
В настоящей работе принята обобщенная классификация /25/, в которой в класс прочных грунтов входят скальные и полускальные грунты по классификации В.А.Приклонекого, а также плотные глинистые грунты в незамерзшем состоянии, замерзшие песчаные и глинистые грунты и крупнообломочные грунты из кусков полускальных пород. Нижним пределом прочности этих грунтов принимается, согласно Ю.А.Ветрову /25/, удельное сопротивление свободного среза грунта ножом с утлом резания 45, равное 0,5 МПа. В качестве показателя степени прочности принимается число ударов динамического плотномера ДОРНИИ /40/, которое, как показывают аналитические зависимости, подтвержденные исследованиями и широкой практикой, хорошо коррелируют с величиной удельного сопротивления резанию прочных грунтов.
Согласно приведенному анализу, в класс прочных грунтов зачисляются коренные глубинные и излившиеся породы (граниты, базальты), известняки, песчаники, доломиты, мелы, мергели, сланцы, конгломераты, плотные бокситы и прочие плотные грунты и горные породы, а также мерзлые грунты. Несмотря на факт принадлежности к прочным грунтам, мерзлые грунты составляют, в принципе, отдельный класс грунтов, имеющий специфические физико-механические свойства упруго-пластично-вязкого тела, зависящие от многих факторов, свою внутреннюю классификацию и т.д. /27,110,129/.
В ПНР имеется большинство из перечисленных выше прочных грунтов и скальных пород, но есть и некоторые виды пород, характерных только для территории Польши, например, темный (дем-бинский) мрамор /152,171/.
Существует также несколько классификаций грунтов в зависимости от скорости ультразвука в грунтах /162/, мощности двигателей машин, применяемых для разрыхления грунтов /147/, методов их поверхностной разработки /25/ и другие. Существует классификация, предложенная фирмой Caterpillar Trafvbor Company , основанная на скорости прохождения сейсмической волны и составленная для рыхления грунтов и пород однозубым рыхлителем, базовой машины мощностью 187 кВт /149/. Согласно этой классификации прочные грунты разделены на рыхлимые, для которых скорость прохождения сейсмической волны меньше 3000 м/с, трудно рыхлимые, для которых эта скорость меньше 5000 м/с, и нерыхлимые, для которых скорость прохождения волны выше 5000 м/с.
Руководящая классификация в ПНР при разработке грунтов, в том числе прочных и горных пород, имеется в нормах PN-54/B-06050 - "Земляные работы и технические условия их выполнения11 /146/. Согласно этой классификации грунты, в зависимости от их механической прочности, разделяются на ХУТ категорий. Для определения степени прочности талых и замерзших грунтов все чаще пользуются показаниями плотномера ДОРНИИ, вошедшего с 1972 года официально в ГОСТы социалистических стран - членов СЭВ /40/. Грунтами повышенной прочности считаются такие, у которых прочность на осевое сжатие находится в пределе 1-5 Ша, горные породы с прочностью 5-Ю МПа считают мягкими, а выше 10 Ша -твердыми скалами /143,148/. Прочность имеющихся в Польше прочных грунтов колеблется в широких пределах: 5-50 Ша - при рас тяжений и 200-350 МПа - при сжатии /168,171/.
Геотехнические условия Польши имеют бесспорно неоднородный и разнообразный характер. Однако можно выделить несколько инженерно-геологических районов с близкими или однородными геологическими условиями (рис.1.1) /165/: 1. Карпаты и карпатское предгорье. 2. Судеты и судетское предгорье. 3. Силезская и Краковско-ченстоховская возвышенность. 4. Свентокшиские горы и мульда реки Ниды. 5. Люблинская возвышенность. 6. Польская низменность.
Наиболее сложным для ведения земляных работ с точки зрения залегающих на поверхности грунтов и доступности является район Карпат, особенно высшая их часть - Татры, Здесь выступают большие массивы коренной глубинной и излившейся породы, главным образом гранита и порфирта, и отложения морского происхождения, в основном, крепкие доломитизированные известняки и плотные доломиты, исключительно трудно поддающиеся разработке /166/.
Геотехнические условия довольно обширной части Карпат, включающей Бескиды и Пенины, также являются сложными, главным образом из-за выступающих здесь плотных песчаников, глинистых сланцев, конгломератов мергелей и известняков, а также отложений мелового и палеогенного периодов, называемых флишовнми скалами /152,168/. Песчаники, сланцы и мергели, составляющие флишовые скалы, создают очень трудные условия разрушения из-за своей прочности, т.к. карпатские песчаники характеризуются высокой прочностью на осевое сжатие, равной 85-130 МПа /168/.
Основные результаты применения магнитострикционных вибраторов
Акустический способ основан на излучении в прочный массив с помощью акустических вибраторов упругих волн звукового или ультразвукового диапазонов.
Первоначально для разработки прочных пород этим способом в зону контакта между инструментом, присоединенным к вибратору, и обрабатываемой породой подводилась водяная суспензия абразивов, зерна которых под действием ультразвуковых колебаний внедрялись в породу, разрушая ее /25Л Такой способ нашел в настоящее время широкое применение для обработки и резания металлов и труднообрабатываемых материалов с помощью специальных ультразвуковых станков /26,43,75,104/.
Уже в 40-х годах ряд советских специалистов (Штурман М.И., Уткин И.А., Мальченок В.О.) применяли магнитострикционный вибратор для активизации буров /74/. Подобными вопросами занимались и американские ученые 3.W. Marx, B.A.Wise,J.L. French, A.G. Воdine, которые предложили и запатентовали ряд землеройных машин, в том числе с магнитострикционными активизато-рами. В дальнейшем предлагались конструкции (ряд которых защищен авторскими свидетельствами) ковшей экскаваторов с вибрирующей режущей кромкой, с магнитострикционными зубьями, установленными в полости передней стенки или днище ковша. Появились конструкции навесных рыхлителей и ряд дорожно-строитель-ных машин, активизированных магнитострикционным вибратором.
Проводились исследования по интенсификации ультразвуко выми колебаниями различных немеханических способов разработки прочных грунтов, например, процесса воздействия на среду высокочастотного магнитного поля, при разрушении негабаритов, железной руды или термического разрушения горных пород. При этом наблюдался положительный эффект /6,17/.
В ЖСИ, МАДИ, ВНИИземмаше, ВНИИстройдормаше и других организациях велись исследования по активизации землеройных и других машин путем наложения на их рабочие органы ультразвуковых и звуковых колебаний Исследования эти велись в довольно широком диапазоне частот от 50 Гц до 22 кГц. В качестве критериев эффективности активизации принимались различные величины, например, коэффициенты снижения усилий резания, представляющие собой соотношение усилия резания или тягового сопротивления при отсутствии акустического интенсификатора к этим же сопротивлениям при его действии. Использовались также такие показатели, как: коэффициент динамоакустического нагру-жения, представляющий собой отношение усилия разрушения к акустическому нагружению, отношение производительности или энергоемкости процессов разрушения соответственно без и с наложением акустических колебаний и некоторые другие. В таком широком диапазоне частот усилие резания снижается в среднем в 2-5 и более раз.
Исследования влияния колебаний звуковой и ультразвуковой частоты на параметры процесса резания выполнены в основном с использованием магнитострикционных источников колебаний. Источником низкочастотных колебаний являлись механические деба-лансные, пневматические и гидравлические вибраторы.
В диапазоне низких частот f = 50-100 Гц выполнен большой объем экспериментальных исследований, например /8,10,17,40,41, 59,83/, которые показали уменьшение усилия резания в несколько раз. В частности, тяговое усилие при резании суглинистого грунта снижалось в среднем в 2-4 раза при скорости резания Vp в 0,001-0,1 м/с и в 1,5-2 раза при Vp= 0,1-0,3 м/с /17/. Наблюдалось также уменьшение силы внутреннего трения грунта, примерно в 2 раза сил контактного трения, понижение прилипания влажных грунтов, в частности, сила адгезии глины снижалась в 1,9-2 раза /38/.
Согласно данным /6,7,17/, полученным при исследованиях резания сред различного типа с наложением на резец колебаний в диапазонах частот 10-500 и 2000-2200 Гц, горизонтальная составляющая силы резания уменьшалась: для песчаного цементобетона в 9 раз, для мерзлых суглинков в 2,5 раза, для плотного песка в 5 раз, для талого суглинка в 5,5 раз. При этом наблюдалось уменьшение динамической пульсации в 4-6 раз, что приводит в конечном счете к снижению динамических нагрузок на машину и пропорциональному увеличению скорости резания. Происходит также интенсивное выделение влаги в зоне резания, интенсифицирующее процесс разрушения. Удельная энергоемкость разрушения этих материалов в среднем увеличивается, поэтому эффективность процесса определялась заметным повышением производительности.
В верхних диапазонах исследуемых частот, f = 18-22 кГц, по /29,58,61,100,137/ наблюдалось падение сил сопротивления резанию. При скорости резания в диапазоне 0,05-0,25 м/с, для вибратора мощностью 2,5 кВт при всех прочих равных условиях /61/ коэффициент снижения усилия резания для песчаных грунтов изменялся в пределах 1,4-2,5, для глинистых в пределах 1,3-2,0. По /29/ для вибратора мощностью 1,5 кВт и амплитудой смещения 5-20 мкм, в диапазонах скоростей резания 0,05-0,5 м/с, сопротивление резанию уменьшалось в 1,3-3,0 раза, а при оптимальном угле и растущей глубине резания в 2,4-4 раза. Исследования /17/ показали следующие значения коэффициента эффективности (в зависимости от режимов резания): 1,2-1,3 - для глинистых грунтов и от 1,2 до 1,4 - для грунтов песчаных.
Согласно работе /НО/, при частоте 18-22 кГц, амплитуде 40-80 мкм и интенсивности 0,2-0,5 кВт/см2 усилие резания при всех прочих условиях уменьшается для мерзлых песчаных грунтов в 1,4-2,5 раза, для глинистых в 1,3-2 раза. Отмечается при этом интенсивный теплообмен в грубодисперсных грунтах, с выплавлением крупных частиц в массиве. С ростом прочности среды, что одновременно ведет к улучшению ее контакта с инструментом, наблюдается рост воздействия звукового давления на прочностные свойства среды. Для горных пород отмечается эффективность разрушения при наложении ультразвуковых колебаний интенсивностью 1,0-1,5 кВт/см2 /58,59,137/. В этом же диапазоне частот наблюдается снижение силы сопротивления грунтов сдвигу и, в частности, при -f= 22,5 кГц и мощности ультразвукового вибратора 1,3 кВт, в условиях эксперимента сопротивление это составляло в среднем 60$ от обычного его значения для суглинков /6,7/.
Определение суммарной интенсивности излучения при учете взаимодействия вибраторов
Не менее важным для качественного анализа группового вибратора является описание процесса взаимодействия вибраторов и выявление его характера в зависимости от количества и взаимного расположения излучателей. . При взаимодействии двух излучателей (элементарная ячейка группового излучателя) активное сопротивление и соответственно отдаваемая активная мощность каждого из них увеличивается /34, 108,118,121/. Следовательно, увеличивается и интенсивность излучаемой в грунт энергии. Предположим, что при совместной работе нескольких излучателей, суммарная их мощность, а значит и интенсивность излучаемой ими энергии вследствие их взаимодействия определенным образом меняется. В зависимости от этого меняется и интенсивность созданного в грунте акустического поля. В случае двух одинаковых источников, из-за влияния второго на первый его первоначальная интенсивность излучения увели чивается. Цусть это увеличение равно д , где д составляет долю от интенсивности излучения второго источника: так как It = Iz , то Второй излучатель испытывает со стороны первого точно такое же воздействие, и величина его равна общая интенсивность от двух излучателей равна где А может меняться в диапазонах 0 4 А 4 \ и зависит от расстояния между излучателями.
В случае N источников интенсивности излучения каждого из них равна Суммарная интенсивность излучения равна или В частном случае, когда интенсивности излучаемой энергии и расстояния между вибраторами равны, то Если взаимное влияние источников отсутствует, т.е. Л = 0 , то согласно (3.35) или (3.36) При полном взаимодействии излучателей, т.е. при А = 1 Интерес представляет промежуточное значение взаимовлияния и ход этого процесса при изменении взаимного расположения вибраторов-излучателей. Известно /34,108/, что акустическое взаимодействие двух источников хорошо описывает функция Бесселя нулевого порядка JoW t рис.3.5. Примем, что групповой вибратор-излучатель состоит из набора парных излучателей, а суммарный эффект взаимодействия является результирующей парных эффектов. В общем случае при N одинаковых вибраторах-излучателях, расположенных произвольным образом в плоскости, если известны расстояния i-L.j между 1-м и j-м излучателями, результирующий эффект сводится к сумме эффектов, являющихся функцией расстояния, т.е. Уточняя зависимость от расстояния с помощью функции Бесселя, имеем Рассмотрим Н=пт вибраторов-излучателей, расположенных равномерно на плоскости. Порядок их расположения иллюстрирует рис. 3.6, где совокупность излучателей разделена на два номерных множества; 1,2... i...p... гп - с шагом d и 1,2...)...6,.. ..п- с шагом Ь , В этом случае, если расстояние между ( L,j )-м и (р,п )-м излучателями обозначить через fy i_ p « t то суммарную интенсивность можно записать В литературе /108/ отмечено, что функция Бесселя нулевого порядка распространяется также на две такие системы, каждая из которых представляет собой линейную цепочку излучателей (рис. 3.5) . Используя это положение, представим рассматриваемую плоскую решетку вибраторов-излучателей в виде набора линейных цепочек с шагом Ь , каждая из которых состоит, в свою очередь, из набора равномерно (с шагом d) расположенных точечных излучателей. В линейной цепочке, состоящей из m источников, каж дое (I d ) -е расстояние повторяется (m) раз. Суммируя все частные взаимодействия но 1-м элементам, найдем суммарную интенсивность в каждой j-й цепочке Суммируя по j-м цепочкам и принимая, что каждое { уЬ )-е расстояние повторяется (n-j ) раз, получим общую суммарную интенсивность После подстановки (3.49) в (3.50) получим где 30(1ХЬ) и Jo(j j) Функции Бесселя нулевого порядка соответственно (L-Xj, )-го и (j-Xj )-го аргументов. После раскрытия функций и аргументов и выражения волновых чисел через длину волны в грунтовом массиве эти функции можем представить следующим образом: Полученные зависимости (3.43), (3.46) и (3.51) позволяют найти значение суммарной интенсивности акустической энергии, излучаемой группой вибраторов. Построенные на основании " \ этих зависимостей графики (рис.3.7а,б) иллюстрируют распределение интенсивности в зависимости от расстояния между вибраторами для групп, состоящих из N = 3,4,6,8 и 9 вибраторов, при 10= I. Из рис.3.7а видно, что взаимодействие между вибраторами и суммарная интенсивность 1с акустического поля, определяющаяся интерференцией волн, имеет колебательный характер. При уменьшении расстояния между вибраторами до 0 наблюдается стремительный рост суммарной интенсивности вследствие взаимодействия вибраторов-излучателей через создаваемое ими ближнее поле. Возрастание интенсивности, а следовательно, и отдаваемой мощности можно объяснить тем, что любой действующий вибратор-излучатель совершает работу против давления, создаваемого как им самим (которое представляет собой реакцию среды), так и другими близко расположенными излучателями. Стремительному росту интенсивности при сближении излучателей сопутствует, однако, разрушение и чрезмерное измельчение грунта в зоне контакта с излучателями, что препятствует передаче энергии в массив грунта и увеличивает энергоемкость процесса разрушения, и поэтому является нежелательным. Учитывая это, наиболее перспективным является расстояние Ь , соответствующее второму максимуму 1с (рис.3.76).
Описание экспериментального оборудо вания и контрольно-измерительных приборов
Для определения зависимостей, указанных в начале методики проведения эксперимента, разработана специальная экспериментальная установка, позволяющая озвучивать испытываемый образец 1-6 вибраторами одновременно, изменять расстояние между ними и тем самым исследовать взаимодействие магнитострикционных рабочих органов - излучателей упругих акустических волн (рис.4.2 и 4.3). Установка смонтирована на горизонтальном стенде для исследования прочных грунтов, что с конструктивной точки зрения повышает ее жесткость, а с методической - дает возможность провести комплексное испытание озвучивания прочных грунтов большим количеством вибраторов одновременно в двух перпендикулярных направлениях (объемное озвучивание). На несущих швеллерах горизонтальной установки I находится тележка 2, на которой помещен образец 3. Тележка представляет собой днище разборной формы для изготовления образца (после распалубки) и приводится в движение от электрического двигателя 4, расположенного на горизонтальной раме, посредством винтовой передачи 5. Над образцом располагается изготовленная из швеллеров несущая вертикальная рама 6, жестко соединенная с горизонтальным основанием. Верхняя ее часть выполнена в виде опорной рамы 7, предназначенной для размещения вибраторов, охлаждения и нагрузки. Для крепления вибраторов 8 и установки нужного расстояния между ними предусмотрены две спаренные балки 9, выполненные из швеллеров. Концами балки крепятся к опорной раме с помощью винтовых зажимов 10. Магнитострикционные вибраторы размещены на балках и ориентированы в вертикальном направлении специальными струбцинами II. Система балок, струбцин и винтовых зажимов позволяет как перемещать и фиксировать вибраторы, так и бесступенчато регулировать их положение в горизонтальной плоскости, в двух взаимно перпендикулярных направлениях относительно друг друга и относительно испытуемого образца. Установка работает следующим образом. Приготовленный образец подвозится на тележке и устанавливается под рамой.
Магнитострикционные вибраторы фиксируются на балках в требуемом положении с помощью струбцин. Затем балки устанавливаются и закрепляются в необходимом положении винтами зажимов. После на-гружения включается высокочастотный генератор, питающий набор параллельно подсоединенных к нему магнитострикционных вибраторов, и образец грунта подвергается виброакустическому воздействию. Проводятся замеры искомых величин. В процессе работы фиксируются параметры излучения; амплитуда и частота колебаний, напряжение возбуждения, ток возбуждения и подмагничивания.
После проведения замеров вибраторы выключаются. Затем аналогич ные эксперименты проводятся при другом положении вибраторов и другом их количестве. Характеристики магнитострикционных вибраторов: резонансная частота колебаний - 7,9 кГц; амплитуда колебаний: концентратора - 1,2.10 м; вибровозбудителя - 0,4.ТО""5 м; номинальная мощность - 2,4 кВА; напряжение возбуждения - 131 В; ток возбуждения - 18,6 А; ток подмагничивания - 10,0 А; габариты вибратора - 0,634x0,1x0,05 м; вес одного вибратора - 196 Н. Электропитание вибраторов осуществляется от тиристорного преобразователя частоты (генератора) типа ИД-3 конструкции ЛИСИ, расположенного в шкафу электрооборудования, подключенного к сети трехфазного тока напряжениь: 380 В.
В его схеме применены тиристоры ТЧ-І00-6 и вентили ВЧ-І00-6. Кроме механического оборудования, комплекта вибраторов и генератора установка включает набор контрольно-измерительных приборов. Это - приборный щит, включаодий три амперметра, два вольтметра и ампервольтметр Ц-432, а также фазометр Ф2-І и электронносчетный частотомер 43-80, Прочность модели предварительно определяется по числу ударов ударника ДОЕНИИ. Для оценки основных параметров созданного в ограниченном объеме образца звукового поля применялся пьезоэлектрический датчик колебаний типа KD/7 фирмы VEB Metra MeJS-unrf Fretyuenzechnik RadeBeul . Рабочий диапазон датчика 5-10000 Гц. Диапазон измеряемых ускорений для синусоидальных колебаний а-0,04-50000 мс 2 с погрешностью калибровки ±5%, Градуировочное Напряжение, индуцируемое датчиком, измеряется миливольт-метром ВЗ-39 с рабочими диапазонами в пределах I m В - 300 В. Для оценки деформаций, возникающих в образце от звуковой волны, применяется система, включающая тензорезисторы сопротивления 21 ЖБ-20-.І00, усилитель типа 8-АНЧ-7М, калибратор KI2I и 18-канальный светолучевой шлейфовий осциллограф типа Н ІІ7/І с переменной скоростью перемещения ленты шириной 120 мм. Для выявления распределения смещения частиц в образце с его наружной поверхности снимаются показания с помощью датчика KDJ7. Если испытуемую систему "групповой вибратор - образец" представить в системе координат, как в 3.1.3, то боковые стенки образца соответствуют плоскостям х,0,0 и 0,у,0, параллельным главной нормали излучения и теоретическому распределению 4(z)- для случая различных х или у , а также (х)- для случая z Ф const.
