Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Состояние вопроса и постановка задач исследования
1.1. Обзор исследований по внедрению в грунт деформаторов 9
1.2. Краткий обзор способов и устройств для проходки скважин без экскавации фунта
1.3. Анализ физико-механических свойств грунтов при проходке 24
горизонтальных скважин
1.4. Выводы 33
1.5. Цель и задачи исследования 34
ГЛАВА 2. Теоретические исследования энергоёмкости процесса взаимодействия наконечника с грунтом при проходке горизонтальных скважин способом вибропрокола
2.1. Структурная схема рабочего процесса проходки горизонтальных скважин установкой вибропрокола
2.2. Физическая картина процесса проходки горизонтальной скважины вибрационным рабочим наконечником с учётом упруго-пластично-вязких свойств грунта
2.3. Математическая модель для определения лобового сопротивления внедрению вибрационного рабочего наконечника в зависимости от скорости проходки
2.3.1 .Определение усилия статического прокола 43
2.3.2.Определение напряжений в грунте 52
2.3.3 .Определение усилия вибрационного прокола 56
2.4. Определение мощности вибрационного прокола при проходке скважины
2.5. Численный анализ -зависимости для определения усилия внедрения рабочего наконечника
2.5. Выводы 67
ГЛАВА 3. Экспериментальные исследования энергоёмкости процесса взаимодействия наконечника с грунтом
3.1. Программа экспериментальных исследований, параметры изменяемые и контролируемые в ходе проведения экспериментов
3.2. Описание экспериментальной установки и методика проведения экспериментов
3.2.1. Описание экспериментальной установки 71
3.2.2. Планирование эксперимента 82
3.2.3. Результаты экспериментальных исследований 84
3.2.4. Сравнение результатов теоретических и экспериментальных 90
исследований
3.3. Выводы 93
ГЛАВА 4. Методика инженерного расчета рациональных конструктивных и режимных параметров наконечника установки для вибропрокола горизонтальных скважин
4.1 .Методика инженерного расчёта параметров наконечника установки для вибропрокола
4.2. Оценка экономической эффективности применения установки для вибропрокола
4.2.1 . Техническая информация и исходные данные для расчёта 103
4.2.2. Расчёт технико-экономических показателей установки ВГП для проходки горизонтальных скважин
4.3. Определение безопасного расстояния до действующих 109
сооружений при применении установки для вибропрокола
Основные выводы и результаты исследования 112
Список использованных источников
- Краткий обзор способов и устройств для проходки скважин без экскавации фунта
- Физическая картина процесса проходки горизонтальной скважины вибрационным рабочим наконечником с учётом упруго-пластично-вязких свойств грунта
- Описание экспериментальной установки и методика проведения экспериментов
- Техническая информация и исходные данные для расчёта
Введение к работе
Актуальность темы исследования. Рост российских городов приводит к развитию подземных коммуникаций различного назначения, увеличению интенсивности их эксплуатации. При этом современное состояние подземных трубопроводов российских городов характеризуется значительным износом в 70-80% и постоянной угрозой возникновения различных чрезвычайных ситуаций. Ремонт или прокладка инженерных коммуникаций в условиях небольших глубин и наличия на поверхности различных препятствий обуславливают необходимость создания технических средств, обеспечивающих образование горизонтальных выработок с минимальными затратами, сохранением природного ландшафта и исключением техногенного воздействия на окружающую среду. Анализ типоразмера инженерных коммуникаций РФ показывает, что 70% подземных трубопроводов имеют диаметр до 300 мм. В значительной степени этим условиям и такому типоразмеру коммуникаций отвечают бестраншейные машины, реализующие технологию проходки скважин при бестраншейной прокладке коммуникаций способом статического прокола.
Важным технико-экономическим показателем способов бестраншейной прокладки коммуникаций является энергоёмкость процесса образования горизонтальных скважин, который используется для оценки экономии энергетических затрат. Большие значения энергоёмкости и невысокие значения КПД формирования скважин известными способами делают актуальным исследования процессов образования скважин новыми методами с минимальными затратами энергии и времени.
Диссертационная работа соответствует научному направлению кафедры «Подъёмно-транспортные, строительные и дорожные машины» БИТТУ (филиал) ГОУ ВПО «СГТУ» - 13.В.02 «Разработка научных основ оптимального проектирования подъёмно-транспортных, строительных, дорожных и коммунальных машин», (рег.№01201001326, ФГНУ «ЦИТиСОИВ») и выполнена в рамках аспирантского плана научно-исследовательской работы.
Цель работы – повышение эффективности процесса образования горизонтальных скважин способом прокола путём разработки методики расчёта параметров вибрационного наконечника, обеспечивающей снижение энергоёмкости процесса взаимодействия наконечника с грунтом при образовании скважин.
Идея работы заключается в интенсификации процесса уплотнения грунта наконечником установки для образования горизонтальных скважин за счёт разделения подведённой энергии на осевую подачу и в зону структурных деформаций в массиве грунта при рациональных соотношениях значений усилия прокола и скорости осевой подачи по критерию минимальной энергоёмкости.
Для достижения цели в работе были поставлены и решены следующие задачи:
1. Выявлена физическая картина процесса внедрения вибрационного рабочего наконечника в грунт при проколе горизонтальных скважин.
2. Разработана математическая модель для определения лобового сопротивления внедрению вибрационного наконечника в зависимости от скорости осевой подачи.
3. Проведены экспериментальные исследования процесса образования горизонтальных скважин вибрационным наконечником и определены рациональные режимные параметры процесса образования скважин.
4. Проведена оценка энергоёмкости образования скважин вибрационным наконечником на основе установленной зависимости лобового сопротивления внедрению вибрационного наконечника от скорости осевой подачи с разработкой рекомендаций по выбору режимов работы установки.
5. Разработана методика инженерного расчёта рациональных конструктивных и режимных параметров вибрационного наконечника установки для образования горизонтальных скважин способом прокола с оценкой экономической эффективности.
Объект исследования – энергоёмкость процесса образования горизонтальных скважин вибрационным наконечником.
Предмет исследования – процесс взаимодействия вибрационного наконечника с грунтом при образовании горизонтальных скважин способом прокола.
Методы исследования. В работе применен комплексный подход, включающий: научный анализ и обобщение опыта в области проходки горизонтальных скважин способом прокола, математическое моделирование процесса проходки горизонтальных скважин с проведением численного анализа, экспериментальные исследования.
На защиту выносятся следующие основные положения:
математическая модель для определения лобового сопротивления внедрению вибрационного рабочего наконечника, позволяющая учитывать конструктивные и режимные параметры наконечника, изменение физико-механических свойств грунта при вибрационном воздействии;
результаты экспериментальных исследований процесса проходки горизонтальных скважин способом вибропрокола;
методика инженерного расчёта рациональных конструктивных и режимных параметров наконечника установки для вибропрокола горизонтальных скважин в зависимости от эксплуатационных показателей и физико-механических свойств грунта.
Достоверность полученных результатов достигнута путем:
- выбора апробированных методов математического анализа и научных исследований;
- выбора доказательств, базирующихся на законах механики грунтов и теории уплотнения грунтов;
- сопоставление результатов аналитического исследования с данными экспериментов и математического моделирования.
Научная новизна.
математическая модель взаимодействия вибрационного наконечника с грунтом, базирующаяся на реологической модели с упруго-пластично-вязкими свойствами грунта, позволяющая учитывать взаимосвязь скорости осевой подачи, амплитудно-частотных параметров колебаний и физико-механических свойств грунта.
закономерность изменения усилия вибрационного прокола от скорости осевой подачи, физико-механических свойств грунта, учитывающая изменение пористости грунта в зоне структурных деформаций на основе уравнения компрессионной кривой.
методика расчета рациональных конструктивных и режимных параметров вибрационного наконечника установки для прокола в зависимости от эксплуатационных показателей процесса образования скважины, физико-механических свойств разрабатываемого грунта, учитывая их изменение при вибрационном воздействии, позволяющая определять энергоёмкость процесса образования горизонтальных скважин.
Практическое значение работы заключается в разработанной методике расчёта рациональных конструктивных и режимных параметров вибрационного наконечника установки для прокола, обеспечивающих образование горизонтальных скважин с минимальной энергоёмкостью.
Реализация результатов работы. В конструкторском бюро специальной техники ОАО «ТяжМаш», г.Сызрань внедрена методика расчета рациональных конструктивных и режимных параметров установки для вибропрокола, которая также используется в учебном процессе в рамках специальной дисциплины «Строительные и дорожные машины», в курсовом и дипломном проектировании при подготовке специалистов по специальности «Подъёмно-транспортные машины, строительные, дорожные машины и оборудование» используются результаты диссертационной работы.
Апробация работы. Диссертационная работа заслушивалась на заседании кафедры «Подъёмно-транспортные, строительные и дорожные машины» Балаковского института техники, технологии и управления СГТУ в 2010 году. Основные результаты исследований докладывались и получили одобрение на Всероссийской научно-практической конференции молодых учёных «Инновации и актуальные проблемы техники и технологий» (Саратов, СГТУ, 2009), международной научно-практической конференции «Разработка и внедрение ресурсо- и энергосберегающих технологий и устройств» (Пенза, 2010) и Международной конференции по бестраншейным технологиям NO-DIG Москва (Москва, 2010).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 статей в сборниках трудов научно-технических и научно-практических конференций, из них 4 статьи опубликованы в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, получен 1 патент на изобретение, реализующий образование скважин установкой со встроенным вибратором круговых колебаний.
Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка использованной литературы из 102 наименований, приложения. Общий объём диссертации составляет 125 страниц, в том числе 123 страниц основного текста, 45 рисунков, 14 таблиц, 2 стр. приложений.
Краткий обзор способов и устройств для проходки скважин без экскавации фунта
Серьезным недостатком способа статического прокола является малые скорости проходки и большие усилия, необходимые для преодоления сил трения трубы о грунт и большие усилия, необходимые для уплотнения грунта в стенки скважины. Для восприятия реакций напорных усилий необходимо сооружать мощные упорные стенки и утяжелять оборудование для обеспечения необходимой прочности, что существенно влияет на стоимость проходки и оборудования. Кроме того, вероятность искривления скважины в процессе прокола при помощи статически приложенной напорной силы является наибольшей по сравнению с известными способами. В связи с этим применяют способ статического прокола с предварительным образованием лидерной скважины небольшого диаметра и последующим ее расширением до нужного диаметра.
Метод вибрационного внедрения трубы заключается в возбуждении осевых колебаний в трубе-патроне или непосредственно в рабочем наконечнике. Наиболее удачное конструктивное решение способа вибрационного прокола с осевыми колебаниями реализовано в установках типа УВП [13, 14]. В установках УВП-1 и УВП-2 вибратор расположен на забойной части трубопровода, интенсивность вибрации наконечника не зависит от длины трубопровода. Различие модификаций установок типа УВП заключается в их технико-эксплуатационных показателях [8]. Конструктивные трудности в создании надёжных вибраторов направленного действия, малая эффективность вибрационного прокола при проходке грунтов с каменистыми включениями в совокупности с громоздкостью и повышенной энергоёмкостью [2] не позволили получить представленному способу практического распространения.
Метод виброударного прокола реализуется в поступательном перемещении виброударного механизма и внедряемой трубы при отсутствии внешней постоянной силы, действующей по направлению движения. Труба, снабжённая конусным рабочим наконечником, соединена с корпусом установки, внутри которого помещён виброударный блок. Нанося удары, виброударный блок принуждает перемещаться трубу к забою, внедряться в грунт. Отсутствие необходимости в дополнительном статическом усилии в значительной степени упрощает производство подготовительно-заключительных работ, появляется возможность выложить и сварить заранее весь монтируемый трубопровод, чтобы производить непрерывную проходку.
Наиболее совершенной по технико-экономическим показателям является установка виброударного прокола ЭВУ (рис. 1.3), в которой труба-патрон, снабженная, как и при обычном проколе, глухим конусным наконечником, соединена с корпусом установки. Установка ЭВУ осуществляет прокол грунтовых препятствий трубами диаметром до 600 мм на длину до 40 метров с применением высокочастотного удара [40].
Отсутствие необходимости в дополнительном статическом усилии в значительной степени упрощает производство подготовительно-заключительных работ и применяемое оборудование, удешевляя тем самым стоимость процесса прокладки труб. При этом методе, в отличие от других способов прокола, впервые появляется возможность выложить и сварить всю колонну труб, чтобы производить затем непрерывную проходку без периодического наращивания звеньев труб. Этот фактор в сочетании с повышенными скоростями проходки приводит к сокращению времени строительства переходов трубопроводов под различными объектами и уменьшению возможности искривления оси скважины при проходке.
Для горизонтальных проходок широко используется ударный прокол самодвижущимися пневмоударными машинами - пневмопробойниками. В нашей стране и за рубежом широко используются пневмопробойники, разработанные в ИГД СО РАН и серийно выпускаемые на Одесском заводе в Украине. Рабочим органом пневмопробойника является корпус, внутри которого размещен ударник, совершающий возвратно-поступательное движение и наносящий удары по корпусу.
В работах Д.Н. Ешуткина [2,18,31,32] отмечено, что повышение энергетических характеристик проходческих машин возможно путем замены пневматического привода гидравлическим, имеющим более высокий КПД. Опыт использования объемного гидравлического привода в серийных землеройно-транспортных машинах показал, что КПД его превосходит в 5-8 раз КПД пневмопривода.
Физическая картина процесса проходки горизонтальной скважины вибрационным рабочим наконечником с учётом упруго-пластично-вязких свойств грунта
Внутренняя структура системы определена следующими основными подсистемами: металлоконструкция установки (GMK - вес, Емк - жесткость, /л - устойчивость, Хоп - размеры опорной части и др.); рабочий орган (dp -диаметр конусного рабочего наконечника, /р - длина конусного рабочего наконечника, 2а - угол при вершине конуса рабочего наконечника, едб -эксцентриситет дебаланса вибратора, тл6 - масса дебаланса, а я5 - угловая частота вращения дебаланса); основные механизмы - механизмы осевой подачи и привода дебалансного вибратора конусного рабочего наконечника (iVon - установленная мощность механизма осевой подачи, NnG - установленная мощность дебалансного вибратора, Пос - производительность механизма осевой подачи); вспомогательное оборудование наблюдения и корректировки (А р - угловое смещение, Дупр,Л удб- изменение режимных параметров и др.).
Параметры выхода системы определены в виде ранговых показателей, выраженных в критериальной форме применительно к процессу проходки горизонтальных скважин способом вибропрокола. Параметрами выхода системы являются критерии низшего ранга: усилие осевой подачи от сопротивления на рабочем органе --F6, сопротивления от сил трения и сцепления проходческой или прокладываемой трубы о грунт - Г1р, Гсц, показатели качества укладки трубопроводов: А/ и А/ - отклонения от заданного положения в вертикальной и горизонтальной плоскостях соответственно. Обобщенные критерии: производительность проходки І7пр, металлоемкость G, суммарная мощность установки - Nyci, энергоемкость Н. Производительность установки для проходки горизонтальных скважин определяется объёмом уплотнённого грунта в единицу времени: red" v Условие рационализации и оптимизации по производительности проходки является её увеличение. Металлоёмкость установки определяется отношением общей массы установки G CT к производительности проходки: AG G = - L_. (12) Энергоёмкость является показателем эффективности установки по экономии энергетических затрат: 4N Н = —-s_. (13)
Критерии оценки эффективности высшего ранга - обобщенный показатель энерго- и металлоемкости J7MG GH, который также может быть использован для сравнительного анализа исследуемого способа проходки и оборудования его осуществляющего с известными конструкциями отечественных и зарубежных установок для проходки горизонтальных скважин [1]. Для металлоёмкости, энергоёмкости и обобщенного показателя энерго- и металлоемкости условии оптимизации заключается в их уменьшении.
При проходке горизонтальных скважин физико-механические свойства грунта, взаимодействующие с металлоконструкцией оборудования, рабочим органом и механизмами осевой подачи и привода дебалансного вибратора наконечника обуславливают на выходе усилие осевой подачи проходки скважины. При этом усилие осевой подачи, параметры рабочего органа и мощность, необходимая для привода основных механизмов, влияют на мощность JVycr проходческого оборудования, показатели качества укладки А/, Ау, энергоемкость Н и металлоемкость G. Физико-механические свойства грунта также определяют параметры управления процессом проходки, на что влияют и режимные показатели, которые вместе с размерами прокладываемой скважины непосредственно связаны с производительностью всего проходческого комплекса Ппр.
Взаимосвязь параметров управления с режимом работы, свойствами грунта осуществляется посредством вспомогательного оборудования для наблюдения за курсом проходки, производящего согласование работы основных механизмов и рабочего органа, а так же корректировку параметров режима работы и рабочего органа, с вводом корректирующих функций. Таким образом, оборудование корректировки непосредственно влияет на параметры рабочего органа, режим работы оборудования и основных механизмов, определяет на выходе показатели качества, производительность и мощность, энергоемкость и металлоемкость и в итоге обобщенный показатель энерго- и металлоемкости.
Взаимодействие условий безопасной работы проходческого оборудования с параметрами рабочего органа осуществляется через посредство изменения режимных параметров (соа5 - угловую частоту вращения дебаланса, которая при постоянной массе дебаланса тд5 определяет амплитуду колебаний AsiaKC) и определяет на выходе усилие осевой подачи F,6, показатели качества, мощность, металлоемкость и энергоемкость. Основные параметры выхода системы производительность Пщ, мощность JVyCT и обобщенный показатель энерго- и металлоемкости TING позволяют всесторонне оценить степень совершенства системы. Наличие связей, описанных выше, позволяет по этим показателям оценить рациональные параметры каждой из подсистем.
Основной задачей для данной системы является определение рациональных конструктивных и режимных параметров рабочего наконечника и механизма осевой подачи. Такие параметры должны обеспечить качественное выполнение работ при максимальной производительности и минимальных затратах мощности.
Описание экспериментальной установки и методика проведения экспериментов
В рамках данного раздела проводится численный анализ полученной зависимости (26) для определения усилия внедрения рабочего наконечника, затрачиваемого на преодоление лобового сопротивления грунта. Анализ результатов теоретических исследований, включая определение усилия вибрационного прокола, мощности вибратора наконечника будет проведен в главе экспериментальных исследований в рамках сравнения результатов расчёта по полученным теоретическим зависимостям с результатами эксперимента.
Анализ результатов расчёта усилия внедрения рабочего наконечника через сравнение с экспериментальными данными позволит оценить правильность допущений и принятой качественной картины уплотнения грунта при проколе скважины.
Численный анализ зависимости (26) для определения усилия внедрения рабочего наконечника на преодоление лобового сопротивления грунта при статическом проколе проводился для трёх типов грунтов: глина, супесь,,. песок, как наиболее представительных и гранично отражающих противоположные свойства связных и несвязных грунтов. Конструктивные параметры рабочего наконечника принимались: радиус г = 0.05 м, угол заострения наконечника а = 22.5. Значение радиуса рабочего наконечника определялось тем, что в литературе представлены в основном опытные данные усилий прокола при внедрении наконечников диаметром 100 мм. Определение оптимального угла заострения представлено в работе [61] « = 22.5-7-25. Пористость грунта при численном анализе принималась по данным таблицы 2.1.
Изменение пористости грунта в зависимости от размера зоны структурных деформаций, характеризуемой коэффициентом к, графически представлено на рис.2.8. Значительное снижение пористости грунта наблюдается при к 5, что будет характеризоваться увеличением усилия внедрения. Ограничение зоны структурных деформаций грунта к 5 следует рассматривать при проходке скважин вблизи действующих коммуникаций, фундаментов и других заглублённых сооружений. При численном анализе зависимости для определения усилия внедрения рабочего наконечника принималось к = 6.
Коэффициент компрессии Сс численно равен разности коэффициентов пористости е при давлениях 0,272 МПа и 0,1 МПа [46]. Значения коэффициента компрессии принимались по результатам компрессионных испытаний грунтов. На рис.2.10 представлена компрессионная кривая для песка, на основании которой было определено значение Сс= 0.007 [62]. Аналогично были определены коэффициенты компрессии для глины Сс = 0.019 и для супеси Сс = 0.008.
Компрессионная кривая Значения угла внешнего трения приняты по данным, представленным в работе [61] и [63], для глины р = \4 -22, для супеси р = 2\.5 -26.5, для песка ср = 22 - 28.
Результаты численного анализа усилия F представлены графически, рис.2.11. Усредненные расхождения результатов расчёта с экспериментальными данными [7, 10] составляют: для глины - 8%, для песка - 14%, для супеси - 6%. Наибольшие расхождения определены для песка, что можно объяснить отсутствием точных характеристик физико-механических свойств, представленных в источниках, которые нельзя было учесть в расчётах. Результаты сравнения теоретических расчётов и опытных данных можно считать удовлетворительными.
На рис.2.12 представлены результаты расчёта усилия F в зависимости от коэффициента к, характеризующего размер зоны структурных деформаций. В случае ограничения зоны возможных структурных деформаций к 5 какими-либо подземными сооружениями значение усилия F резко возрастает, что необходимо учитывать не только при расчёте прокалывающих машин, но и при определении давлений на подземные сооружения при производстве работ способом статического прокола.
Получена зависимость (26) для определения необходимого усилия внедрения при преодолении лобового сопротивления с учетом угла заострения рабочего наконечника, изменения пористости грунта по уравнению компрессионной кривой, размеров зоны структурных деформаций и физико-механических свойств грунта. 2. На основе реологической модели Бингама получена зависимость (31) для определения напряжения, которое необходимо создать для структурных деформаций (течения) грунта при проколе скважины с учётом скорости деформирования. 3. Получена зависимость (34) усилия вибрационного прокола в зависимости от ускорения колебаний, развиваемых вибрационным наконечником, скорости проходки и физико-механических свойств грунта при воздействии вибрации. 4. Получена зависимость (49) для определения мощности вибратора наконечника с учётом физико-механических свойств грунта и диаметра образуемой скважины. 5. Совокупность зависимостей (13), (35), (34), (49) при принятых допущениях представляет собой математическую модель, позволяющую оценить эффективность процесса образования горизонтальных скважин способом вибропрокола с колебаниями наконечника перпендикулярно оси проходки через критерий энергоёмкости.
Техническая информация и исходные данные для расчёта
С целью приложения полученных в работе результатов [70-80] к практике реального конструирования и проектирования установок для проходки горизонтальных скважин в данной главе предлагается методика инженерного расчета рациональных конструктивных и режимных параметров наконечника установки, осуществляющей образование скважин способом вибропрокола с колебаниями перпендикулярно оси проходки.
В качестве исходных документов для расчета необходимо знать следующие данные: 1. Диаметр скважины dCKB, который определяется заказчиком работ или на основании диаметра прокладываемой коммуникации d определяется по зависимости: скв =dw+ d, (62) где Ad = 10... 15 мм - технологический зазор между стенкой скважины и проложенной коммуникацией [81]; 2. Длина проходки - Znp, определяемая длиной перехода при преодолении препятствия; 3. Время, отведенное на выполнение работ по проходке скважины -Гпр, определяемое заказчиком и проектом производства работ; 4. Физико-механические свойства разрабатываемого грунта [52, 63, 82-84].
В свою очередь диаметр вибрационного наконечника определится из следующего выражения: = кв-4,акс (67) где Д,,акс- амплитуда колебаний основания конуса вибрационного наконечника, на основе результатов исследований [41] рекомендуется принимать Лмакс =0.5-г 1.5мм. Меньшие значения для песка, большие для глины. Рис. 4.1. Расчётная схема к определению параметров вибрационного наконечника б) длина цилиндрической части Ln наконечника определяется через рассмотрение места контакта вибрационного наконечника с грунтом при рабочем положении, рис.4.2. Из Abgf можно получить: А = мах Sinai (68) где ах - угол наклона вибрационного наконечника относительно оси скважины в рабочем положении, определяемый из следующего выражения: d2 ах = arcsin 2-JLi +
Расчетная схема для определения длины цилиндрической части вибрационного наконечника: 1-коническая часть наконечника; 2-цилиндрическая часть наконечника в) размеры корпуса дебалансов предварительно приняв величину зазора между стенкой скважины и корпусом вибратора при рабочем положении вибрационного наконечника Л « 2...5 мм.
Для интенсивного уплотнения грунта при наличии внешней нагрузки рекомендуется принимать ускорения колебаний jKp =(0,l-0,2)g (g = 9,8 м/с2 ускорение свободного падения). Значение коэффициента поглощения S определяется по таблице 4.1 [46]. Радиус структурных деформаций в грунте R определяется исходя из напряженной зоны в массиве грунта при проколе, которая составляет 6 диаметров наконечника [2]. Таким образом: R ,=6-d. (73)
Как правило, при конструировании вибрационных наконечников для прокола скважин не удаётся подобрать серийно выпускаемый дебалансный вибратор, поэтому требуется произвести расчет геометрических параметров дебаланса виброблока по схеме рисунка 4.3, в следующем порядке: где тпр - присоединенные массы грунта и вибрационного наконечника, вовлекаемые в колебания, тпр - т + тт. 100 Масса грунта, в объёме которого распространяется энергия колебаний вибратора, определяется: т =7T-d 24 ga где /Орр - плотность грунта, кг/м3. Масса вибрационного наконечника твн определяется по конструктивным соображениям. Далее проводится компоновка дебаланса внутри виброблока с конструктивным заданием /Дб в зависимости от ранее полученных значений длины корпуса вибрационного наконечника Dm по зависимости (71) и длины шеек опор дебаланса. По компоновочной схеме на основании типовых прочностных расчетов [85-88], определяется диаметр посадочных шеек вала дебаланса - с/дб.
