Экспериментальные исследования процесса резания талого грунта резцом фрезерного рабочего оборудования экскаватора

 

ISSN 0536-1028 (Print)              ISSN 2686-9853 (Online)  
УДК 622.692.4 DOI: 10.21440/0536-1028-2022-3-32-43


Скачать

 

Для цитирования: Демиденко А. И., Кузнецов И. С. Экспериментальные исследования процесса
резания талого грунта резцом фрезерного рабочего оборудования экскаватора // Известия вузов.
Горный журнал. 2022. № 3. С. 32–43. DOI: 10.21440/0536-1028-2022-3-32-43

Введение. Анализ экспериментальных исследований отечественных и зарубежных авторов показал, что недостаточно изучен процесс разработки талого грунта резцами конической формы. Новые исследования позволяют подтвердить адекватность математической модели работы фрезерного рабочего оборудования экскаватора.
Методика проведения исследований. Сконструирована специальная установка на базе тележки, установленной на рельсовые пути. Дано описание экспериментальной установки и условий проведения эксперимента. Для повышения точности результатов дополнительно определены основные физико-механические свойства грунта. Для подтверждения адекватности разработанной математической модели проведен полнофакторный эксперимент с двумя независимыми переменными на базе лаборатории Сибирского государственного автомобильно-дорожного университета.
Результаты и их анализ. Получены значения сил резания для определенного диапазона скоростей резания и разных углов установки резца. Среднеквадратическое отклонение результатов составляет 0,028, критерий Стьюдента – 1,71, что подтверждает достоверность полученных данных. Матрицы результатов имеют небольшое отклонение от среднего значения, что объясняется случайными воздействиями при проведении эксперимента. Анализ результатов эксперимента показал, что существенное влияние на силу сопротивления резанию оказывает скорость резания. При увеличении скорости резания сила сопротивления резанию возрастает до 2 раз. С уменьшением угла установки резца сила сопротивления резанию снижается незначительно.
Выводы и область применения результатов. Экспериментальные исследования позволяют подтвердить адекватность разработанной математической модели. Оценка результатов эксперимента указывает на достоверность полученных значений. Отклонения экспериментальных данных от теоретических значений носят случайный характер, поэтому полученные данные пригодны для дальнейшей обработки.

Ключевые слова: ремонт нефтепровода; гидравлический экскаватор; математическая модель; резание грунта; эксперимент; фрезерное оборудование; резцы конической формы.

 

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

  1. Комиссаров А. п., Лагунова Ю. А., Лукашук О. А., саитов В. И., плотников Н. с. Взаимодействие главных механизмов карьерного экскаватора при экскавации горных пород // Известия УГГУ. 2018. Вып. 4(52). с. 93–97. DOi: 10.21440/2307-2091-2018-4-93-97
  2. Кузнецов И. с. сравнительный анализ экономической эффективности применения фрезерного рабочего оборудования экскаватора для подкопа трубопровода // Вестник сибирского государственного автомобильно-дорожного университета. 2021. Т. 18. № 5(81). с. 488–496. uRL: https://doi.org/10.26518/2071-7296-2021-18-5-488-496
  3. Демиденко А. И., Тетерина И. А., Летопольский А. Б. Экспериментальные исследования процесса резания грунта скребком траншейного цепного экскаватора // Фундаментальные научные исследования: теоретические и практические аспекты: сб. матер. X Междунар. науч.-практ. конф., Кемерово, 30 мая 2019 года. кемерово: Западно-сибирский научный центр, 2019. с. 102–105.
  4. Васильев с. И., Ереско с. п. Исследование процесса резания мерзлых грунтов с гравийно-галечниковыми включениями роторными рабочими органами // системы. Методы. Технологии. 2010. № 4(8). с. 145–153.
  5. Atkinson J. The mechanics of soils and foundations. CRC Press, 2007. 448 p.
  6. Демиденко А. И., Летопольский А. Б., семкин Д. с., потеряев И. к. Экспериментальные исследования процесса резания грунта скребками траншейного цепного экскаватора // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2016. № 3. с. 256–263
  7. Курилов Е. В., Щербаков А. с., Трошин Д. И. косое резание грунта дисковым ножом с затупленной режущей кромкой // Модернизация и научные исследования в транспортном комплексе.
    2013. Т. 1. с. 182–188.
  8. Belousov S. V., Saprykin e. A., Karmazin i. S. explanation of the angle of sharpening of a plough cutting working body // e3S Web of Conferences, Sevastopol. Sevastopol: eDP Sciences, 2019. P. 00025. url: https://doi.org/10.1051/e3sconf/201912600025
  9. Zhang Z., Aqeel M., Li C., Fei S. Theoretical prediction of wear of disc cutters in tunnel boring machine and its application // Journal of Rock Mechanics and Geotechnical engineering. Vol. 11. issue 1. February 2019. P. 111–120. uRL: https://doi.org/10.1016/j.jrmge.2018.05.006
  10. Guohui L., Wenjin W., Zhijuan J., Leibin Z., Fubin W., Zhen W. Mechanism and numerical analysis of cutting rock and soil by TBM cutting tools // Tunnelling and underground Space Technology. Vol. 81. November 2018. P. 428–437. uRL: https://doi.org/10.1016/j.tust.2018.08.015
  11. Abdiel B., ulrich H., Thai D., Klaus H., Günther M. Hypoplastic particle fi nite element model for cutting tool-soil interaction simulations // Numerical Analysis and experimental Validation. underground Space. Vol. 3. issue 1. March 2018. P. 61–71. uRL: https://doi.org/10.1016/j.undsp.2018.01.008
  12. Ling X., Tang L., Cong S., Tang W. Preliminary identifi cation of potential failure modes of a disc cutter in soil-rock compound strata // interaction Analysis and Case Verifi cation. engineering Failure Analysis. Vol. 131. January 2022. 105907. uRL: https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2021.105907
  13. Huang S., Kang C., Bayat A., Heath K., Trovato C., Osbak M. impact of mechanical tripping on cuttings transport in large-diameter horizontal directional drilling applications // Tunnelling and underground Space Technology. Vol. 117. November 2021. 104159. uRL: https://doi.org/10.1016/j.tust.2021.104159
  14. Li S., Wan Z., Zhao S., Ma P., Wang M., Xiong B. Soil conditioning tests on sandy soil for earth pressure balance shield tunneling and fi eld applications // Tunnelling and underground Space Technology. Vol. 120. February 2022. 104271. uRL: https://doi.org/10.1016/j.tust.2021.104271
  15. Jafari M. R., Mostyn G. Laboratory investigation into ripping // international Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. Vol. 34. issues 3–4. April–June 1997. P. 209.e1–209.e13. uRL:  https://doi.org/10.1016/S1365-1609(97)00254-2
  16. Chen Z., Yue Q. Ground characterization using breaking-action-based zoning analysis of rotarypercussive instrumented drilling // international Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. Vol. 75, April 2015. P. 33–43. uRL: https://doi.org/10.1016/j.ijrmms.2014.11.008
  17. Кузнецов И. с. Теоретические исследования процесса взаимодействия резца фрезерного рабочего оборудования экскаватора с грунтом // Вестник сибирского государственного автомобильно-дорожного университета. 2021. Т. 18. № 1(77). с. 42–50. uRL:  https://doi.org/10.26518/2071-7296-2021-18-1-42-5

 

 

Язык сайта

Мы индексируемся в: