СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ И ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ

ТРАНСПОРТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН И КОМПЛЕКСОВ

THE USE OF ION-PLASMA AND ION-BEAM TREATMENTS TO ENHANCE

THE ENDURANCE CUTTERS MILLING MACHINES

N. A. Kiryushkina, P.V. Orlov

Siberian State Automobile and Highway University "SibADI", Omsk, Russia

Abstract. The article presents the modern ways to improve the wear resistance cutters milling machines through the use of ion-plasma and ion-beam treatments. The process and analysis of the results of tests on a modified materials cutters wear. As described in a special test rig. During the test, the samples place the weight change is good you can see in this article. Tests were carried out with the original modified samples.

Keywords: cutter, cutter, ion-plasma treatment, ion-beam treatment, wear resistance, friction coefficient.

УДК 621.879.4

КОНСТРУКЦИЯ ГРУНТОУБОРЩИКА ДЛЯ РАБОЧЕГО ОБОРУДОВАНИЯ ТРАНШЕЕКОПАТЕЛЯ

DESIGN OF SOIL-CLEANING EQUIPMENT FOR A TRENCHER

А. В. Ковалёв

Сибирский государственный автомобильно-дорожный университет (СибАДИ), Россия, г. Омск

244

Аннотация. В статье проведен анализ имеющихся конструкций грунтоуборщиков, используемых траншеекопателями. Выявлены недостатки цепного барового траншеекопателя без грунтоуборщика. Предложена конструкция оборудования грунтоуборщика, позволяющая повысить качество выполняемых работ и сократить время на дальнейшие операции.

Ключевые слова: рабочее оборудование траншеекопателя, грунтоуборщик, траншеекопатель, строительство газопровода.

Введение

При исследовании режимов работы исполнительных органов цепных бесковшовых траншеекопателей была установлена необходимость обеспечения последних устройствами (грунтоуборщиками) для своевременного удаления от рабочего органа грунта, поднимаемого из

траншеи. Это необходимо для облегчения выполнения последующих операций, для исключения обсыпания грунта обратно в траншею. Кроме того, необходимость установки того или иного типа грунтоуборщика на бесковшовом цепном траншеекопателе обусловлена технологическим назначением прорезаемой траншеи. В зависимости от этого, вынимаемый грунт либо размещается с одной или двух сторон траншеи, либо разравнивается по поверхности почвы. В соответствии с этим на траншеекопателях устанавливаются различного типа грунтоуборщики.

Краткий обзор основных конструктивных схем грунтоуборщиков

Ленточный транспортер представляется наиболее целесообразным видом грунтоуборщика ввиду таких преимуществ, как низкая энергоемкость транспортирования,

Фундаментальные и прикладные исследования молодых учёных: материалы Международной научно- практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных, 8-9 февраля 2017 г.

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ И ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ

ТРАНСПОРТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН И КОМПЛЕКСОВ

возможность достаточно просто изменять дальность перемещения грунта, простота конструкции (рис. 1).

Однако ленточные транспортеры до сих пор не получили распространения в качестве грунтоуборщиков бесковшовых цепных траншеекопателей, предназначенных для разработки мерзлых грунтов в результате невозможности применения для отсыпки грунта с разравниванием по поверхности почвы и других менее важных причин.

Основной же причиной, ограничивающей применение ленточных грунтоуборщиков, является сложность их использования на бесковшовых цепных траншеекопателях, создаваемых, как правило, на базе тракторов. В случае применения ленточного грунтоуборщика неоправданно усложняется все навесное оборудование: необходимо существенно усложнять конструкцию редуктора привода рабочего органа траншеекопателя для размещения транспортера и его привода, устраивать бункер для грунта и искусственный ручей (желоб) для подъема грунта от поверхности почвы до бункера. [1,5]

Метательные грунтоуборщики с качающимися и ротационными рабочими органами также до сих пор не нашли применения на бесковшовых цепных траншеекопателях, хотя имеются оригинальные разработки и были попытки их использования.

Впервые метательный грунтоуборщик с маятниковым транспортирующим органом (рис. 1, а)

был разработан и установлен на траншеекопателе инженером И. В. Паскевичем. Испытания его показали, что он обладает малой транспортирующей способностью, а значительные нагрузки на качающийся рабочий орган приводят к его поломкам.

Ротационный метатель (рис. 1, б) может либо убирать, либо разбрасывать грунт по

площади на большие расстояния от траншеи.

Но для эффективной его работы грунт необходимо ориентировано подавать от рабочего органа траншеекопателя к лопаткам ротора. В противном случае небольшой по размерам ротор метателя не может чисто убрать грунт, обычно рассыпающийся на значительной площади впереди рабочего органа траншеекопателя.

Фундаментальные и прикладные исследования молодых учёных: материалы Международной научно- практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных, 8-9 февраля 2017 г.

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ И ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ

ТРАНСПОРТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН И КОМПЛЕКСОВ

Также к недостаткам таких грунтоуборщиков можно отнести относительную сложность, быстрый износ соприкасающихся с грунтом частей и достаточно высокую энергоемкость транспортирования грунта. [1]

Скребковый грунтоуборщик, разработанный ВНИИЗеммашем по рекомендациям Томского инженерно-строительного института, применялся на траншеекопателе (рис. 2).

Рисунок 2 – Бесковшовый цепной траншеекопатель со скребковым грунтоуборщиком

и шнековый грунтоуборщик: а − шнековый транспортер убирает грунт на две стороны, установлен по середине траншеи; б − шнековый транспортер убирает грунт на одну сторону и установлен посредине траншеи; в − шнековый транспортер убирает грунт на одну сторону

Такие грунтоуборщики имеют существенные преимущества перед остальными в том, что могут быть выполнены с наличием устройства для быстрого перехода с режима буртования на 246 режим планирования грунта. Путь трения скольжения скребков не превышает пути транспортирования грунта, что обеспечивает относительно меньший износ скребков.

К тому же их можно покрывать износостойкими или сменными материалами (например, прорезиненной лентой), что не приведет к существенному повышению энергоемкости транспортирования.

Но широкое применение скребковых грунтоуборщиков на траншеекопателях сдерживается как относительной сложностью их конструктивного исполнения, так и отсутствием рекомендаций по их расчету, проектированию и эксплуатации. В связи с этим необходимо проведение специальных исследований с целью разработки методов расчета и проектирования скребковых грунтоуборщиков [3]. Случайный характер воздействий на рабочее оборудование землеройной машины затрудняет обоснование параметров оборудования [4].

Проведённый анализ существующих средств удаления грунта из зоны резания показал, что на данный момент не существует оптимальной конструкции и методик конструирования машин данного типа. Это связано с отличиями условий работы грунтоуборщиков от условий работы аналогичных транспортирующих машин.

Шнековые грунтоуборщики нашли наибольшее применение на существующих бесковшовых цепных траншеекопателях в силу простоты как изготовления, так и обслуживания при эксплуатации. Винтовые транспортеры для подачи извлеченного из траншеи материала в зону обратной засыпки нашли применение в траншеекопателях как зарубежных производителей (Case, Vermeer, Ditch Witch, Wolfe, HYDRAMAX), так и отечественных. [5]

В практике имеет место применение различных конструкций шнековых грунтоуборщиков: с однозаходными и двухзаходными шнеками; с приводом от редуктора рабочего органа траншеекопателя и от рабочей ветви режущей цепи; с транспортированием грунта в одну и обе стороны от траншеи (рис. 2); с расположением оси шнекового органа впереди режущей цепи и

на уровне с ней.

Фундаментальные и прикладные исследования молодых учёных: материалы Международной научно- практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных, 8-9 февраля 2017 г.

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКЦИИ И ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ

ТРАНСПОРТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН И КОМПЛЕКСОВ

Шнековый грунтоуборщик с уборкой грунта на две стороны (рис. 2, а) позволяет более равномерно распланировать грунт, вынимаемый режущей цепью. Вместе с тем отвал грунта образуется с двух сторон, что, очевидно, будет мешать при следующем параллельном проходе машины.

При использовании грунтоуборщика по схеме (рис. 2, б) требуется значительная его длина. По схемам (рис. 2, в) требуется переставлять шнековый грунтоуборщик в левую или правую

части машины в зависимости от необходимости прорезки лево- или правосторонних

параллельных траншей.

Для определения рекомендаций по исполнению и проведения исследований можно принять схему (Рис. 2, а) как имеющую возможность планирования, а при изменении направления

вращения шнека даже засыпать траншеи.

Наряду с достоинствами шнековые грунтоуборщики имеют и ряд недостатков.

С целью исключения поломок при работе траншеекопателя на неровной поверхности шнеки грунтоуборщика располагают на определенной высоте от поверхности почвы, в связи с чем грунт разравнивается в постель достаточно большого слоя, из которой часть его осыпается в траншею.

Путь трения винтовой лопасти шнека в несколько раз больше пути перемещения грунта, поэтому при постоянном контакте шнека с высокоабразивным мерзлым грунтом наблюдается высокая интенсивность его износа. [2]

Плужковый грунтоуборщик пассивного действия удаляет грунт двумя отвалами от бровки траншеи и формирует в два бурта с углами в основании поперечного сечения равными углу естественного откоса ρ (рис. 3). Такой грунтоуборщик весьма прост по конструкции, не требует

квалифицированного ухода во время эксплуатации.

Этот грунт исполнительным органом траншеекопателя разделяется на два бурта по бровкам траншеи с поперечным сечением 2S каждого в виде прямоугольного треугольника с основанием х (рис. 3).

247

Рисунок 3 – Плужковый грунтоуборщик

В случае применения плужкового грунтоуборщика сущность удаления грунта от траншеи заключается в изменении формы поперечного сечения буртов грунта из прямоугольного треугольника с основанием х в равнобедренный с основанием х+х1 путем пересыпания верхних частей буртов S в результате некоторого их подъема и сдвига отвалами от траншеи. Этот процесс осуществляется эффективно, если угол δ (Рис. 3) встречи отвала с грунтом составляет не более 300.

С целью исключения осыпания грунта в траншею после прохода грунтоуборщика угол α между задней нижней кромкой отвала и поверхностью почвы (в вертикальной плоскости перпендикулярной продольной оси траншеи) также должен быть равен углу естественного откоса ρ.

Несмотря на то, что плужковые грунтоуборщики конструктивно просты и обеспечивают перемещение грунта с небольшими затратами мощности, применение они могут найти только

Фундаментальные и прикладные исследования молодых учёных: материалы Международной научно- практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных, 8-9 февраля 2017 г.