Математическое моделирование устройства для глубокого уплотнения грунтов

Автор: Кондаков Сергей Владимирович, Асфандияров Марат Андреевич, Гундарев Кирилл Александрович

Журнал: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Машиностроение @vestnik-susu-engineering

Статья в выпуске: 2 т.21, 2021 года.

Бесплатный доступ

В данной статье рассмотрена принципиальная схема устройства для глубокого уплотнения грунтов с использованием конусных роликов, расположенных между водилом и забурником через равные углы, за счет чего устройство будет представлять естественную динамически-уравновешенную механическую систему. Указаны преимущества данного устройства относительно предшествующих прототипов. По принципиальной схеме определена половина угла всего устройства, состоящая из угла между центром устройства и осью конусных роликов α и угла наклона образующих конусного ролика β. По схеме конусного ролика выражена формула для определения меньших радиуса и диаметра конусного ролика. Также определены средний радиус и длина образующей конусного ролика. Рассмотрена схема определения площади контакта конусного ролика с грунтом. По этой схеме составлена зависимость, из которой определена длина дуги площади контакта конусного ролика с грунтом. Выражена площадь контакта образующей конусного ролика с поверхностью грунта. По принципиальной схеме устройства определена реакция опорной поверхности конусного ролика на грунт. Записана формула для определения напряжения на контактной поверхности конусного ролика. Составлена формула силы трения, с помощью которой определен необходимый крутящий момент для начала вращения одного конусного ролика. Определена зависимость крутящего момента на приводном валу от геометрических характеристик устройства и от механических характеристик грунта с учетом количества конусных роликов и передаточного отношения. Выведена формула для определения осевой силы внедрения, действующей на один конусный ролик. Определена зависимость осевой силы внедрения от геометрических параметров устройства и от механических характеристик грунта с учетом количества конусных роликов.

Еще

Математическая модель, дорожно-строительные машины, раскатка котлованов, динамически-уравновешенная система, конусный раскатчик, конусные ролики, глубокое уплотнение грунтов

Короткий адрес: https://sciup.org/147233507

IDR: 147233507 | DOI: 10.14529/engin210206

Список литературы Математическое моделирование устройства для глубокого уплотнения грунтов

Справочник дорожного мастера. Строительство, эксплуатация и ремонт автомобильных дорог: учебно-практическое пособие / С.Г. Цупиков, А.Д. Гриценко и др. – М.: Инфра-Инженерия, 2005. – 928 с.
Машины для земляных работ. Конструкция. Расчет. Потребительские свойства: в 2 кн. Кн. 2: Погрузочно-разгрузочные и уплотняющие машины: учеб. пособие для вузов / В.И. Баловнев, С.Н. Глаголев, Р.Г. Данилов и др.; под общ. ред. В.И. Баловнева. – Белгород: Изд-во БГТУ, 2011. – 464 с.
Abbas, R.K. A review on the wear of oil drill bits (conventional and state of the art approaches for wear reduction and quantification) / R.K. Abbas // Eng. Fail. Anal. – 2018. – Vol. 90. – P. 554–584. – https://doi.org/10.1016 /j.engfailanal.2018.03.026.
Abu-Zarifa, A. Theory of Machines /A. Abu-Zarifa // Islamic University of Gaza. Department of Mechanical Engineering. – 2012. – 41p.
Baidya, D.K. Investigation of Resonant Frequency and Amplitude of Vibrating Footing Resting on a Layered Soil System / D.K. Baidya, G.M. Krishna // Geotechnical Testing Journal. – 2001. – Vol. 24, no. 4. – P. 409–417.
Dumn, D.J. Solid mechanics. Dynamics. Tutorial – Damped vibrations / D.J. Dumn. – Handbook, 2007. – 13 p.
Dynamic soil compaction – recent methods and research tools for innovative heavy equipment approache / P. Holger, B. Marco, K. Alexander et al. // The 5th International Conference of Euro Asia Civil Engineering Forum (EACEF-5). – 2015. – No. 125. – P. 390–396. DOI: 10.1016/j.proeng.2015.11.096.
Forssblad, L. Vibratory Soil and Rock Fill Compaction / L. Forssblad. – Stockholm: DynapacMaskin AB, 1981. – 175 p.
Gashaw, Y.A. Dozer Production. In Fundamentals of Earthmoving Equipment / Y.A. Gashaw. – Addis Ababa, 2009. – 128p.
Massarsch, K.R. Deep vibratory compaction of granular soils / K.R. Massarsch, B.H. Fellenius. – Chapter 19 in Ground Improvement-Case Histories. – Elsevier publishers, 2005. – P. 633–658.
Method of increasing the roughness of the existing road / O. Skrypchenko, K. Katerina, K. Tetiana, A. Bieliatynskyi // 15th International scientific conference «Underground Urbanisation as a Prerequisitefor Sustainable Development». – 2016. – no. 165. – P. 1766–1770. DOI: 10.1016/j.proeng.2016.11.920.
Технология и оборудование для глубокого трамбования грунта / В.С.Миронов, П.Я. Фадеев. В.Я.Фадеев, М.С. Мандрик // Строительные и дорожные машины. – 2015.– № 8.– С. 2–4.
Пат. № 1836527 Российская Федерация. Устройство для раскатки скважин в грунте / Л.М. Бобылев, А.Л. Бобылев; заявители и патентообладатели Л.М. Бобылев, А.Л. Бобылев – № 5000939/03; заявл. 12.07.1991; опубл. 23.08.1993, Бюл. № 31. – 4 с.
Пат. № 161212 Российская Федерация. Устройство для раскатки котлованов / Е.И. Кромский, Д.Р. Каюпов, А.С. Гладченко; заявитель и патентообладатель Е.И. Кромский, Д.Р. Каюпов, А.С. Гладченко. – № 2015141387; заявл. 29.09.2015; опубл. 10.04.2016, Бюл. № 10. – 5 с.
Advances in numerical modelling of different ground improvement techniques / E. Heins, K.-F. Seitz, A. Chmelnizkij et al. // Geotechnical Engineering. – 2017. – No. 48(3). – P. 87–94.
Пат. № 199875 Российская Федерация. Устройство для глубокого уплотнения грунтов / Е.И. Кромский, С.В. Кондаков, К.А. Гундарев, К.З. Тиллоев, М.А. Асфандияров; заявители и патентообладатели Е.И. Кромский, С.В. Кондаков, К.А. Гундарев, К.З. Тиллоев, М.А. Асфандияров. – № 2020109847; заявл. 05.03.2020; опубл. 24.09.2020, Бюл. № 27. – 7 с.
Самарский, А.А. Математическое моделирование / А.А. Самарский, А.П. Михайлов. – М.: Наука. Физматлит, 1997. – 320 с.
Shima, H. Higher Mathematics for Physicsand Engineering / H. Shima, T. Nakayama. – Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2010. – 711 p.
Пономаренко, Ю.Е. Устройство набивных свай с применением винтового рабочего органа / Ю.Е. Пономаренко, Н.Б. Баранов // Проблемы механики грунтов и фундаментостроения в сложных грунтовых условиях: сб. трудов. – Уфа: Изд-во Башниистрой, 2006. – С. 115–118.
Крагельский, И.В. Коэффициенты трения: справочное пособие / И.В. Крагельский, И.Э. Виноградова // 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Гос. науч.-техн. изд-во машиностр. лит-ры, 1962. – 223 с.

Еще

Статья научная