УДК 625.73

Главацький К.Ц., Черкудінов В.Е., Проскурня В.М., Богомаз В.М.

Дніпропетровський національний університет

залізничного транспорту ім. акад. В. Лазаряна

ОБЛАДНАННЯ ДЛЯ ДОСЛІДЖЕННЯ УЩІЛЬНЕННЯ ГРУНТУ

РОБОЧИМИ ОРГАНАМИ ВІБРО-СТАТИЧНОЇ І УДАРНОЇ ДІЇ

Лабораторний стенд для дослідження робочих органів грунтоущільнюючих машин вібро-статичної дії (рис. 1) складається з рами 1 просторової решітчастої конструкції, всередині якої розміщений контейнер 2 з моделлю ґрунту 3.

Рис. 1. Схема стенду для дослідження ущільнення грунту

робочими органами вібро-статичної дії

Контейнер 2 з’єднаний з рамою 1 з можливістю подовжнього руху через кронштейни 4 та 5 з одного боку – напрямним стрижнем 6, а з протилежного – гідроциліндром 7. У верхній частині до рами 1 прикріплена опорна рамка 8, до якої приєднаний гвинтовий механізм регулювання висоти розміщення робочого органу 9. У склад механізму входять дві гвинтові пари «гвинт-гайка» 10, які з’єднані з кронштейнами 11 та 12, встановленими з можливістю ковзання уздовж напрямної осі 13, яка, в свою чергу, за допомогою пари кронштейнів 14 прикріплена до опорної рамки 8. Кронштейни 11 та 12 через верхню 15 та нижню 16 тяги шарнірно з’єднані з плитою 17, до якої за допомогою кронштейнів 18 кріпляться змінні робочі органи 19 каткового типу. Конструкція кронштейнів 18 передбачає коливання робочих органів 19 за допомогою окремого віброконтуру. Привід гідроциліндра 7 здійснюється від насосної станції, яка забезпечує роботу комплексу лабораторного стендового обладнання.

За рахунок незалежного приєднання кожної з пар «гвинт-гайка» 10 до кронштейнів 11 та 12, можна регулювати відстань між ними на напрямній вісі 13 і, таким чином, не тільки плоско паралельно піднімати чи опускати плиту 17, а ще і змінювати кут її нахилу до горизонталі. Ця обставина дозволяє використовувати даний вид стендового обладнання для дослідження широкого діапазону робочих органів машин для ущільнення ґрунту.

Для вимірювання зусиль, що виникають при ущільненні ґрунту, можна скористатися вимірюванням опору горизонтальному переміщенню контейнера 1 (за допомогою датчиків, встановлених на тензометричних ланках, закріплених між штоком гідроциліндра 7 і контейнером 1) та вертикальних зусиль, що діють на робочий орган з боку ґрунту (за допомогою датчиків на тензометричних ланках, що входять у конструкцію кронштейнів 18).

Під час роботи стенду контейнер 2 з моделлю ґрунту 3 рухається відносно робочого органу19 за допомогою гідроциліндра 7. напрямний стрижень 6 забезпечує прямолінійний рух контейнера 2 і стримує його коливання у вертикальній площині при віброущільненні.

Інший вид лабораторного стендового обладнання (рис. 2) працює на принципі визначення енерговитрат, необхідних для доведення грунту до потрібного ступеня ущільнення за рахунок їх співставлення з енергією удару вільно падаючої заданої маси вантажу та кількістю таких ударів.

Рис. 2. Схема стенду для дослідження ущільнення грунту

машинами з робочими органами ударної дії

Конструкція стенду складається з контейнера 1, заповненого моделлю грунту 2. До контейнера 1 прикріплений стояк 3, який утримується у вертикальному положенні розкосами 4. У контейнері 1 на грунті 2 встановлена модель ущільнюючого робочого органу 5. Напрямний стрижень 6 встановлений вертикально і має у нижній частині п’яту, якою опирається на робочий орган 5, а у верхній частині – з’єднаний перемичкою 7 зі стояком 3, причому перемичка 7 може ковзати уздовж стояка 3 і напрямного стрижня 6 та фіксуватися у необхідному положенні гвинтами 8. Уздовж напрямного стрижня 6 вільно ковзає вантаж відомої маси 9, а його початкове положення визначається упорною планкою 10, встановленою з можливістю переміщення уздовж стояка 3. Упорна планка 10 фіксується від переміщення вниз втулкою 11, яка також вільно ковзає уздовж стояка 3 і фіксується у потрібному положенні гвинтом 8. На стояку 3 нанесена метрична шкала, за допомогою якої визначається величина підйому вантажу 9, що дорівнює висоті його падіння, необхідній для визначення потенційної і кінетичної енергії, що передається робочому органу 5.

Конструкція робочого органу 5 виконується в залежності від виду трамбуючої дії на грунт і може змінювати у певному діапазоні свої параметри.

Стенд працює наступним чином. Спочатку встановлюється необхідна модель робочого органу 5. Для цього упорна планка 10, поворотом відносно стояка 3 відводиться в сторону, а напрямний стрижень 6 разом з вантажем 9 після відпускання гвинта 8 піднімається догори, а потім п’ятою опитається на робочий орган 5. Вантаж 9 встановлюється на певній висоті і під нього підводиться упорна планка 10, яка фіксується втулкою 11 з гвинтом 8. Після повороту упорної планки 10 вантаж 9 вільно починає падати вниз, ковзаючи по напрямному стрижні 6, і ударяє по фланцю робочого органу 5, передаючи свою енергію на його робочу частину.

У якості моделі ґрунту використовується піщано-глиняна суміш, яка перед черговим ущільненням розпушується комплектом розпушувальних робочих органів, що входять у склад стенду, та доводиться до заданої вологості.

Застосування даних конструкцій стендів у комплексі з іншими видами лабораторного стендового обладнання дозволить визначити пріоритетні напрямки досліджень щодо удосконалення раціональних параметрів грунтоущільнюючих машин та технології ущільнення грунтів, а також виконати перевірку теоретичних результатів процесів взаємодії з грунтом модернізованих і нових конструкцій робочих органів, які б ефективно ущільнювали грунт, створюючи у ньому значну ущільнену зону і мали б мінімальний опір коченню.