Рецензенты:

д-р техн. наук, проф. И.В. Бояркина (СибАДИ); д-р техн. наук, проф. Д.И. Чернявский (ОмГТУ)

СибАДИРабота утверждена редакционно-издательским советом СибАДИ в качестве учебного пособ я.

Кузнецова, В ктория Николаевна.

К89 Основы разра отки мерзлых грунтов землеройными машинами

[Электронный ресурс] : уче ное пособие/ В.Н. Кузнецова. – Электрон. дан. –

Омск : бАДИ, 2018. – URL: http://bek.sibadi.org/cgi-bin/irbis64r plus/ cgiirbis 64 ft.exe. - Реж м доступа: для авторизованных пользователей.

ISBN 978-5-00113-055-0.

Рассмотрены вопросы взаимодействия рабочих органов землеройных машин с мерзлым грунтом и математического моделирования процесса их разработки. Приведены общие положения по исследованию реологических свойств мерзлых грунтов. Показаны принципы оптимизации основных параметров рабочих органов методами вариационного исчисления и оценки их инвестиционной привлекательности.

Имеет интерактивное оглавление в виде закладок.

Предназначено для бакалавров, магистров, специалистов всех форм обучения направлений подготовки «Наземные транспортно-технологические комплексы», «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов», а также может быть использовано аспирантами, сотрудниками учебных учреждений, научных, проектных организаций и эксплуатационных предприятий.

Подготовлено на кафедре «Эксплуатация и сервис транспортнотехнологических машин комплексов в строительстве».

Текстовое (символьное) издание (5,6 МБ)

Системные требования: Intel, 3,4 GHz; 150 Мб; Windows XP/Vista/7; DVD-ROM; 1 Гб свободного места на жестком диске; программа для чтения pdf-файлов: Adobe Acrobat Reader; Foxit Reader

Редактор Н.В. Павлова

Техническая подготовка Н.В. Кенжалинова Издание первое. Дата подписания к использованию 28.02.2018

Издательско-полиграфический комплекс СибАДИ. 644080, г. Омск, пр. Мира, 5 РИО ИПК СибАДИ. 644080, г. Омск, ул. 2-я Поселковая, 1

© ФГБОУ ВО «СибАДИ», 2018

ВВЕДЕНИЕ

Значительный объем среди различных видов строительных работ занимают земляные работы, связанные с разработкой (рыхлением, резанием, копанием) грунтов. Объектом разработки землеройными машинами являются любые горные породы (грунты), образующие верхние слои земной коры и используемые в строительно-технических целях. Грунты представляют собой сложные многофазные и многокомпонентные системы, свойства которых зав сят от гранулометрического состава, наличия влаги,

мерзлых грунтов.

Пр бл з тельно 25% от о щего объема земляных работ приходится на разработку мерзлых грунтов. Россия, территория которой занято более

циональной зависимости. При увеличении скоростиИразработки грунта возрастает скорость изнашивания рабочего органа. Угол установки рабочего органа влияет на удельную энергоемкость процесса.

Сравнительный анализ методов разработки мёрзлых грунтов показывает, что наиболее эффективным методом является механизированная разработка с помощью навесных статических рыхлителей. Стоимость рыхления мёрзлых грунтов статическими рыхлителями примерно в 2 раза

3

меньше стоимости взрывчатки при буровзрывных работах. Стоимость разработки грунтов динамическими способами с помощью гидромолотов и дизель-молотов выше стоимости разработки рыхлителями в 2−3 раза. Но активное использование рыхлителей сдерживается быстрым изнашивани-

ем коронок зубьев рыхлителей. Изнашивание приводит к изменению формы и размеров рабочих органов, а следовательно, и к изменению условий силового взаимодействия с грунтом.

Скаваторов. Ш рокое х распространение объясняется тем, что они легко могут быть пр способлены для разнообразных работ за счет применения сменного рабочего о орудования, различных типов привода и движителя.

В соответствии с планами экономического и социального развития страны про звод тся колоссальный объем земляных работ, из которых около 50% выполняется при помощи одноковшовых универсальных экс-

Как показывают многочисленные исследования Горячкина В.П., Зеленина А. Н., Дом ровского Н.Г., Баловнева В. И., Керова И. П., Растегаева И. К., Ветрова Ю. А., Рейша А. К.[4, 6, 13, 22, 24], к основным

вия рабочих органов землеройных машин с грунтомИи определения сопротивления разработки построены в основном на лабораторных данных с учетом большого количества эмпирических коэффициентов. Кроме того, известные теории не позволяют исследовать процесс взаимодействия ра-

бочих органов с грунтом в пространстве и во времени. С учетом вышесказанного, возникает необходимость в системном подходе к исследованию данного вопроса, позволяющего выяснить аналитические зависимости

4

между факторами, влияющими на процесс разрушения грунтов и, как результат, получить более эффективные рабочие органы землеройных машин. Данная проблема в настоящее время с учетом конъюнктуры рынка и всевозрастающего совершенствования рабочего оборудования землеройных машин зарубежного производства является весьма актуальной.

В главе I освещается общее состояние вопроса, проводится анализ Стеорий разработки грунтов.

В главе II излагается теория взаимодействия рабочего органа землеройной маш ны с грунтом в трехмерном пространстве. Здесь же приво-

дится оп сан е разработанной интегральной математической модели про-

висимостейцесса вза модейств я рабочего органа землеройной машины с грунтом в пространстве д нам ке.

Результаты анал з поиска экспериментальных и аналитических запоказателей, входящих в математическую модель процесса

ипрочным грунтомбА.

Вглаве IV рассмотрены методика определения и анализ конфигурации поперечного сечения лобовойДляповерхности, ее оптимальных геометрических параметров и продольного профиля рабочего органа землеройной машины. Данные методики получены на основе использования уравнения Эйлера-Лагранжа и аппарата полиномов Лежандра.

Контрольные вопросы и задания, которыми завершается изложение каждой главы учебного пособия, позволяют проверитьИстепень усвоения материала и закрепить полученные теоретические знания. удобства

в решении теоретических и практических задач для подготовки бакалавров, магистров, специалистов, аспирантов.

5