2601

ределенные изменения в первоначальный вариант. Далее весь цикл анализа и корректировки решения повторяется.

Проектированиегидравлическихножниц представляетсобой итерационныйпроцесс, связанныйс последовательным улучшениемсистемы, принятием уточняющихконструктивныхрешений. Каждыйцикл включаетвсебя анализ эффективности объекта проектирования, влияния на него характеристикэлементовгидравлическихножнициограничений. Присозданиигидравлических ножниц необходиморассматриватьбольшоечисло вариантовструктур, параметров иизменять, уточнятьматематическую модель.

Библиографический список

1.Галдин Н.С. Гидравлические машины, объемный гидропривод /Н.С.Галдин. – Омск:

СибАДИ, 2009. 272 с.

2.Норенков И.П. Введение в автоматизированное проектирование технических устройств и систем /И.П.Норенков. – М.: Высш. школа, 1980. – 311 с.

3.URL:http:/www.gidroimpulse.ru/

4.URL:http:/www.stroinauka.ru

5.Internet-информация с сайтов предприятий и организаций.

УДК 624.154.64

СТРУКТУРА ПРОЦЕССА ПОГРУЖЕНИЯ ВИНТОВОЙ СВАИ

Е.Ф. Денисова, аспирантка Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия

Для разработки математической модели необходимо составить структурную схему процесса погружения винтовой сваи. Данный процесс представляет сложную динамическую систему. Метод декомпозиции позволяет представить процесс совокупность отдельно функционирующих, взаимодействующих между собой подсистем, что позволяет составить общее математическое описание процесса погружения [1].

На рисунке 1 представлена блок-схема, отражающая особенности процесса погружения винтовой сваи. Подсистемы и элементы соединяются между собой связями, отражающими влияние одних компонентов блок-схемы на другие. Связи между представленными подсистемами и элементами по физической природе делятся на механические и электрические, а по назначению – силовые, кинематические, информационные и управляющие.

При погружении сваи в грунт на нее действует силы реакции со стороны грунта в виде вертикальной силы сопротивления погружению F и момента сопротивления вращению сваи М, которые зависят от параметров сваи, физико-механических свойств грунта и глубины погружения сваи в грунт НС. Данные силы реакции грунта преобразовываются посредством механизма погружения в моменты сил сопротивления вращению на валах исполнительных гидромоторов ММ1 и ММ2.

295

Для погружения винтовой сваи в грунт используется специальный механизм, который обеспечивает поступательное и вращательное движение сваи. Особенностью данного механизма является использование гидроприводов вращательного действия и натяжной канатно-блочной системы для создания вертикальной силы на сваю. Величина деформации пружины подвижного натяжного блока LПр.МП используется в блоке управления в качестве первичного информационного параметра для контроля изменения силы сопротивления погружению сваи в грунт F. Данный механизм дает возможность равномерного завинчивания сваи, погружая ее на величину шага лопасти за один оборот.

Для наилучшей производительности необходимо обеспечить оптимальную загрузку ДВС и синхронизировать вращательную скорость сваи и скорость вращения барабана натяжного троса, чтобы обеспечить равномерное её погружение. Таким образом, необходимо применить блок управления, регулирующий скорости гидроприводов вращения и подачи сваи и загрузку ДВС машины, являющегося первичным источником энергии для исполнительных гидроприводов.

296

Для поддержания мощности, развиваемой валом двигателяNД в соответствии с номинальной мощностью, блок управления контролирует момент MД и угловую скорость ωД валаДВС, а также на основании показаний датчиков угловых скоростей гидромоторовωМ1, ωМ2 и датчика перемещения LПр.МП выдает управляющие сигналыIEK1, IEK2 на регулируемые гидронасосы, изменяющие скорости поступательного и вращательного движения сваи. Изменение скоростей движения сваи приводит к изменению скорости её погружения и соответственно – скорости изменения сил сопротивления погружению F и момента сил сопротивления вращению сваи М.

Моменты сил сопротивления ММ1 и ММ2, приложенные к валам исполнительных гидромоторов, передаются через гидросистему машины и преобразуются в моменты сил сопротивления на валах гидронасосов МН1 и МН2, которые передаются на вал двигателя внутреннего сгорания.

Человек-оператор в процессе погружения винтовой сваи воспринимает информацию о состоянии процесса с индикаторов текущих значений: NД, MД, ωД, ωС и HC, формируемых блоком управления, а также принимает решение об автоматическом, либо ручном управлении исполнительными гидроприводами.

Таким образом, анализ процесса погружения винтовой сваи позволил представить его структуру в виде блок-схемы, отражающей внутренние взаимосвязи отдельных подсистем и элементов.

Библиографический список

1. Железков В.Н. Винтовые сваи в энергетической и других отраслях строительства. – С.-Петербург: Прагма, 2004. – 126 с.

УДК 681.5: 621.22+625.76

МОДЕЛИРОВАНИЕ ТРАМБУЮЩЕГО РАБОЧЕГО ОРГАНА ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТА

Н. Н. Егорова, ст. преподаватель Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия

Целью уплотнения грунтов является получение плотной и прочной структуры грунта, способной без значительных деформаций выдерживать действующие нагрузки и климатические факторы.

Трамбование – эффективный способ уплотнения грунтов. При трамбовании грунт уплотняется за счет энергии удара рабочего органа.

Выбор основных параметров трамбующего рабочего органа сводится к определению массы подвижных частей, общей массы трамбующего рабочего органа, скорости в момент удара, требуемой энергии удара, а также размеров трамбующей плиты. Указанные параметры должны обеспечить

298

получение требуемой плотности в слое грунта заданной толщины. При этом необходимо стремиться к тому, чтобы достижение требуемой плотности происходило при минимальном числе ударов.

АНАЛИЗ ИССЛЕДОВАНИЙ УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТА ТРАМБОВАНИЕМ ПОКАЗАЛ, ЧТО НАИБОЛЬШЕЕ РАСПРОСТРАНЕНИЕ ДЛЯ РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ ТРАМБУЮЩИХ РАБОЧИХ ОРГАНОВ ПОЛУЧИЛА ТЕОРИЯ ПРОФЕССОРА Н.Я.ХАРХУТЫ [2].

ТЕОРИЯ УДЕЛЬНЫХ ИМПУЛЬСОВ Н.Я.ХАРХУТЫ ПОДТВЕРЖДАЕТСЯ РЕЗУЛЬТАТАМИ МНОГОЧИСЛЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ПРАКТИЧЕСКИМ ОПЫТОМ.

ПОД УДЕЛЬНЫМ ИМПУЛЬСОМ УДАРА ПОНИМАЕТСЯ ИМПУЛЬС, ПРИХОДЯЩИЙСЯ НА ЕДИНИЦУ КОНТАКТНОЙ ПОВЕРХНОСТИ. ОН МОЖЕТ БЫТЬ НАЙДЕН ИЗ ВЫРАЖЕНИЯ

ГДЕ I – УДЕЛЬНЫЙ ИМПУЛЬС УДАРА, ПА С; S – ПЛОЩАДЬ КОНТАКТНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ТРАМБУЮЩЕЙ ПЛИТЫ С ГРУНТОМ, М2; M – МАССА ПОДВИЖНЫХ ЧАСТЕЙ, КГ; V1 – СКОРОСТЬ В МОМЕНТ УДАРА, М/С.

РЕКОМЕНДУЕМЫЕ ЗНАЧЕНИЯ ПРЕДЕЛЬНЫХ УДЕЛЬНЫХ ИМПУЛЬСОВ (IP , МПА С) ДЛЯ ГРУНТОВ ОПТИМАЛЬНОЙ ВЛАЖНОСТИ СЛЕДУЮЩИЕ:

А) ГРУНТЫ МАЛОСВЯЗНЫЕ (СУПЕСИ) 0,005 0,008;

Б) ГРУНТЫ СРЕДНЕЙ СВЯЗНОСТИ (СУГЛИНКИ) 0,008 0,015; В) ГРУНТЫ ВЫСОКОЙ СТЕПЕНИ СВЯЗНОСТИ (ТЯЖЕЛЫЕ СУГЛИНКИ) 0,015 0,022;

ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ РАЗМЕРЫ ТРАМБУЮЩЕЙ ПЛИТЫ ПРИ ОПТИМАЛЬНЫХ ВЛАЖНОСТЯХ ГРУНТОВ ВЫБИРАЮТСЯ ИЗ УСЛОВИЯ:

ЗДЕСЬ Н0-ТОЛЩИНА УПЛОТНЯЕМОГО СЛОЯ.

Площадь контактной поверхности трамбующей плиты с грунтом равна S B24 для круглой плиты.

ИССЛЕДОВАНИЯМИ ПРОФЕССОРА Н.Я.ХАРХУТЫ УСТАНОВЛЕНО, ЧТО НАИЛУЧШИЙ ЭФФЕКТ УПЛОТНЕНИЯ ПОЛУЧАЕТСЯ, КОГДА ВЕЛИЧИНА КОНТАКТНОГО НАПРЯЖЕНИЯ РАБОЧЕГО ОРГАНА С ГРУНТОМ 0

299

СОСТАВЛЯЕТ 0,9 1,0 ОТ ПРЕДЕЛА ПРОЧНОСТИ ГРУНТА P ,

Т.Е. 0 = (0,9 1,0) P [2].

ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ, ТРЕБУЕМОГО КОНТАКТНОГО НАПРЯЖЕНИЯ НА ПОВЕРХНОСТИ ГРУНТА 0 ПРИ ЗАДАННОМ УДЕЛЬНОМ ИМПУЛЬСЕ УДАРА I НЕОБХОДИМО ОБЕСПЕЧИТЬ СЛЕДУЮЩУЮ СКОРОСТЬ УДАРА:

МАССА ПОДВИЖНЫХ ЧАСТЕЙ ПРИ ЗАДАННОМ УДЕЛЬНОМ ИМПУЛЬСЕ ОПРЕДЕЛЯЕТСЯ ПО ФОРМУЛЕ:

ЗДЕСЬ M – КГ; I – ПА С; S – М 2; V1 – М/С.

ЗНАЯ МАССУ ПОДВИЖНЫХ ЧАСТЕЙ И СКОРОСТЬ УДАРА, ОПРЕДЕЛИМ ЭНЕРГИЮ УДАРА, НЕОБХОДИМУЮ ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТА ПО ФОРМУЛЕ:

ФОРМУЛЫ (2), (3), (4), (5) ЯВЛЯЮТСЯ РАСЧЕТНЫМИ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ТРАМБУЮЩЕГО ОРГАНА.

На основе уравнений (1) - (5) разрабатывается проект, реализованный в приложении Delphi7. Данный проект представляет набор форм, позволяющих пользователю ввести исходные данные, просмотреть полученные на их основе расчетные зависимости, а так же графическое отражение полученных результатов на диаграммах.

Форма «Исходныеданные», представленная нарис.1.позволяетпользователюзадатьследующиеначальныезначения:выбратьтипгрунта(супесь, суглинок, тяжелыйсуглинок), задатьтолщинууплотняемогослояН0 (м).

300

САПР) устройства управления скреперным агрегатом представляется очень перспективным.

В работе над САПР предполагается исследовать работу скреперного агрегата в режиме оптимального использования тягового усилия, создаваемого двигателем. Для этого необходимо создать не только математическую модель скрепера заданной точности, но и математическую модель автоматической системы управления скреперным агрегатом, которая бы обеспечивала оптимальное использование тягового усилия, т.е. построить комплексную математическую модель рабочего процесса скреперного агрегата [2].

Комплексная модель описывает не только скреперный агрегат как геометрическую структуру и физический объект, и устройство управления, но каждый из компонентов, входящих в состав скреперного агрегата, а также среду, оказывающую физические (статические и динамические) воздействия на эти компоненты.

Рис. 1. Структурная схема математической модели рабочего процесса скреперного агрегата с устройством управления, где:

ЗЧ – задатчик частоты оборотов двигателя, ЭС – элемент сравнения, Р – регулятор (устройство управления), УМ – усилитель мощности, ГП – управляющий гидропривод, ОУ – объект управления (рабочий процесс)

Рис. 2. Математическая модель скреперного агрегата, выполненная в среде MATLAB расширение Simulink.

Комплексная математическая модель рабочего процесса скреперного агрегата должна включать следующие подсистемы:

-математическую модель скреперного агрегата;

303

-математическую модель микрорельефа; -математическую модель системы управления;

-математическую модель гидропривода скреперного агрегата; -математическую модель взаимодействия рабочего органа с грунтом; -математическую модель трансмиссии скреперного агрегата; -математическую модель двигателя [3].

Данная математическая модель позволяет с достаточной точностью проводить исследование процесса копания грунта скреперами, при различных параметрах как системы управления и самого агрегата (мощность двигателя и параметры гидросистемы, вместимость ковша), так и его рабочего процесса (категория грунта, скорость движения, неровности поверхности).

Конечным итогом проектирования САПР должен быть программный продукт, позволяющий пользователю изменять различные параметры модели устройства управления процессом работы скреперного агрегата, и рассчитывающий эффективность использования скрепера после внесённых изменений. При удовлетворяющих заказчика результатах при помощи этого же программного продукта будет производиться проектная документация для дальнейшей сборки готового устройства управления, что в значительной мере ускорит процесс внедрения подобных систем.

Библиографический список

1.Демиденко А.И. Повышение эффективности скреперных агрегатов: учебное пособие.

– Омск: Издательство СибАДИ, 2005. – 282 с.,

2.Черных И.В. Simulink: среда создания инженерных приложений. – М.: Диалог-

МИФИ. – 2003. – 521 с.,

3.Киденко А.В. Структура математической модели скреперного агрегата. / Сборник материалов конференции «Теоретические знания – в практические дела». В двух частях: Ч.2. – Омск: Филиал ГОУ ВПО «РосЗИТЛП» в г. Омске. – 2010. – с. 154-155.

Научный руководитель канд. техн. наук, доцент А.А. Руппель

УДК 621.87

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОЛИДИСТАНТНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ

ВЗАДАЧЕ ПОИСКА ПУТИ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ГРУЗА В СРЕДЕ

СПРЕПЯТСТВИЯМИ

М.С. Корытов, канд. техн. наук, доцент Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия

Существуют ситуации, при которых необходимо задание определенной траектории перемещения груза по линейным и угловым координатам, описывающим его положение в пространстве. Такие ситуации могут иметь место при перемещении крупногабаритных грузов различной формы грузоподъемными машинами в стесненных условиях, при наличии препятст-

304