Вихідні дані і методика інженерного розрахунку

гідропневмоударних пробійників

Вихідними даними для розрахунку є: діаметр свердловини D, довжина свердловини (проходки) L і фізико-механічні властивості грунту.

При розрахунку параметрів пробійника користуються коефіцієнтом тертя корпусу по стінках свердловини ƒ, значеннями нормального тиску на бічну поверхню корпусу пробійника qц, питомою енергією одиничного удару, яка приходиться на одиницю площі поперечного перерізу свердловини a.

При проектуванні ударного пристрою використовують показники, які визначають режим його роботи; ступінь стиснення газу у камері робочого ходу ε і наступні коефіцієнти: керуючої дії u, відскакування бійка від корпусу k, приведеної маси робочої рідини µр, зусилля пружинного елемента KF, жорсткості пружинного елемента Kс, зусилля золотника керування Kр, переміщення золотника керування Kl, і коефіцієнта сил опору q.

Додатково необхідно урахувати обмеження, це максимальна швидкість бійка у момент удару по корпусу ν, м/с, тиск зарядки камери робочого ходу Р1, Мпа.

Вихідними даними також можуть служити характеристики гідроприводу будівельно-дорожних машин як джерела енергії віброударних пробійників: робочий тиск у гідросистемі pн, Мпа і установлена потужність двигуна N, кВт.

№39-40

Обгрунтування параметрів біонічносинтизованих підземно рухомих пристроїв.

Дискретний рух підземно рухомих пристроїв (ПРП) у кожному циклі, що періодично змінюється передбачає збільшення в об’ємі до впирання у стінку попередньо утвореного фрагменту .. еластичної оболонки задньої фіксуючої камери 4 (фіксація хвостової частини) і просування вперед на крок S відносно носової частини 1. Після цього відбувається зменшення в об’ємі еластичної оболонки задньої фіксуючої камери 4 з одночасним збільшенням в об’ємі до впирання у стінку зазначеного фрагменту ґрунтової порожнини еластичної оболонки передньої фіксуючої камери 2. Після чого до фіксованої носової частини підтягується на крок S хвостова частина.

Рис 8.9 схема взаємодії біонічно-синтезованих підземно рухомих пристроїв з грунтом під час руху:

А – вихідне положення

Б – взаємодія ПрП з грунтом при фіксації хвостової частини

В – взаємодія ПрП з грунтом при фіксації носової частини

Г – об’ємне зображення взаємодії ПрП з грунтом елемента поверхні фіксуючих камер

h – глибина від денної поверхні

l – довжина робочої ділянки

S – крок

δ – товщина свердловини

Dр – діаметр

Даний процес необхідно розглядати виходячи з умови що сила фіксації хвостової частини ПрП відносно попередньо утвореного фрагменту грунтовою порожниною не повинна бути меншою за силу опору грунту в носовій частині. Для визначення контактного тиску грунту на задню фіксуючу камеру, що зумовлює силу її фіксації виділимо на границі пружнопластичної зони елементарний об’єм грунту товщиною δ. Ця зона характеризується тим, що в ній наступає гранична рівновага напружень між лінійно деформованою (пружною), але не зруйнованою і пластичною (зруйнованою) деформаціями. В даному випадку заст. Рівняння лінійно деформованих ізотропних середовищ і закон Гука для об’ємно напруженого стану.

Вихідне рівняння:

(8.23)

σх σу σz – нормальні напруження, які діють в об’ємно-напруженому стані на елементарний об’єм на границі пружних і пластичних деформацій.

μ – коеф відносної поперечної деформації, коеф. Пуассона

γ – об’ємна питома вага грунту

h - глибина проколу

Якщо ввести: σх=σ1, σу=σ2, σz=σ3 і врахувати σх=σу=σ3

(8,24)

Із теорії гранично напруженого стану (Мора - Кулона) відомо

(8,25)

З рівняння (8.25)

(8,26)

Якщо σ1 підставити в рівняння (8.25)

(8,27)

8.27 у 8.26

(8,28)

Знак «-»вказує на стискаючі напруження.

Для визначення коефіцієнта Пуассона μ у стані граничної рівноваги поступимо наступним чином: з рівняння (8.26) визначимо σ3

(8,29)

(8,30)

(8,31)

Рівняння (8.31) підставити у (8.30) маємо коеф Пуассона μ

(8,32)

(8,33)

(8,34)

У 8.34 треба брати знак «+»

(8,35)

Сила на діаметри руйнування Dр.

(8,36)

(8,37)

(8,38)

(8,39)

Рівняння (8.39) формула Паукера

(8,40)

λ = 4…6 рекомендоване відношення діаметрів. (щоб не пошкодити інші комунікації, не спучувати асфальт)

(8,41)

К – модуль пружної об’ємної деформації

tк – час контакту з грунтом еластичної оболонки задньої фікс. Камери

Kg – коеф динам в’язкості грунту

(8,42)

Мінімальний контактний тиск:

(8,43)

(8.44)

Довжина фіксуючої частини

(8,45)

.

Щільність грунту визначається:

(8,46)

(8,47)

Розглянемо залежності:

Висновки: збільшення глибини прокладки до 2.5 м приводить до зменшення діаметра руйнування грунту dр і зменшується Dц від 6 до 4. Змінюється вплив на підземне середовище. Збільшення швидкості носової частини від 0.2 до 2 м/с призводить до збільшення фіксуючої камери від 1.5 до 5 разів.