58 Труды университета УДК 624.1
Б.К. КУРМАШЕВА Ж.Ж. ЖУНУСБЕКОВА
Отбор лучших технических решений машин, применяемых при строительстве траншейных фундаментов, методом морфологического анализа
роцесс устройства траншейных фундаментов яв- ляется частью системы структурного процесса строительства. При этом землеройная машина являет- ся структурой системы и во многом определяет вы- ходные данные технологического процесса. Функцио- нальные свойства машины как черта, характеризую- щая исключительно данную конструкцию, задается рабочим органом [1].
Важной задачей является установление количест- ва вариантов, в том числе и гипотетических, которые необходимо рассматривать при расчете. С целью ре- шения этой задачи составим морфологическую табли- цу бурильных и фрезерных машин, применяемых при строительстве щелевых фундаментов и противо- фильтрационных завес.
Рассмотрим в виде классификаторов морфологи- ческой таблицы следующие характеристики работы машины и ее конструктивные параметры:
1) траектория движения рабочего органа;
2) способ разрушения грунта: механический М, гидромеханический Г, струйный С;
3) среда функционирования: воздух В или раствор Р;
4) количество разрушающих однотипных элемен- тов рабочего органа;
5) расположение осей элементов относительно друг друга по оси: соосное С, параллельное П или одновременно то и другое С+П;
6) соединение разрушающей части рабочего орга- на с транспортером: жесткое Ж, независимое Н;
7) транспортирование разрушенного грунта осу- ществляется: гидротранспортером Г, шнеком Ш, эле- ватором Э, ковшом К, винтом В;
8) технологический режим работы по времени:
цикличный Ц и непрерывный Н;
9) подвеска рабочего органа к базовой машине:
гибкая Г и жесткая Ж.
Траектория движения вращательного рабочего ор- гана складывается из переносного по осям ОХ, ОZ или в плоскости ZOX и вращательного относительно движения вокруг вектора скорости или в одной плос- кости с ним переносного движения. В первом случае траектория движения соответствует бурильным ма- шинам, а во втором — фрезерованию грунта. Пере- носное движение по оси ОУ невозможно, так как оно перпендикулярно плоскости траншеи (рис. 1) [1].
На рис. 1 представлены возможные траектории движения вращательных рабочих органов бурильных и фрезерных машин. Каждая из этих сложных траек- торий движения может рассматриваться как относи- тельная, если вектор переносной скорости подачи V рассматривать как радиус-вектор, добавляя угловую скорость ω, ко всей системе рабочего органа.
Введя условные обозначения на номера траекто- рий 1-6 без учета и с учетом индексов, соответствую- щих другим классификаторам, получим морфологиче- скую таблицу (см. табл.).
Символы 11 и 41 в первой графе означают возмож- ность наличия траектории с поворотом системы при- вода рабочих органов вокруг точки О с угловой ско- ростью ω. Добавлять это движение к другим траекто- риям не нужно, так как траектории 1+11, 2+21, 3+31, а также 4+41, 5+51 и 6+61 адекватны.
Пересечение квалификационных признаков по каждому из ограниченных множеств классификаторов (таблица матриц) дает 6912 возможных конструкций вращательных рабочих органов.
Свертывая морфологическую таблицу в матрицу- строку, получим описание конкретного рабочего ор- гана фрезерной или бурильной машины.
Пример матрицы-строки имеет вид:
4 М Р 2 П Ж Г Н Г, (1)
Рис. 1. Траектории движения фрезерных и бурильных рабочих органов
П
ω
1ω
ω 1
2
3
ω
1ω
ω
ω 4
5 6
0 0
Раздел «Строительство. Транспорт»
4 2007 59
МО
ПО ВРЕМЕНИ ВРАЩАТЕЛЬНЫХ РАБОЧИХ ОРГАНОВ
РФОЛО ОТЫ
Номер Способ ра
ГИЧЕСКАЯ ТАБЛИЦА КОНСТРУКТИВНЫХ ПРИЗНАКОВ И РЕЖИМА РАБ
траек-
тории зрушени грунта я
Среда ф
Ч Конструкции Режим
р
Подвеска рабо- б
ункцио- нирования
исло разрушен- Расположение Соединение ных рабочих
органов разрушенных
элементов с транспор-
тером транспортера аботы по
времени чего органа к азовой машине
1+11 М В 1 С Ж Г Ц Ж
2 2 П Н Ш Н Г
3 Г Г
3+31 С Р Н Г
4+41 Р n С П К
5 В
6
где 4 — номер траектории по рис. 1, соответствую- я грунта;
ое соединение с транспортером;
им ы непрерывный;
вует урав- нен
щий горизонтальному фрезерованию;
М — механический способ разрыхлени
Р — функционирование оборудования происхо- дит в среде глинистого раствора;
2 — число однотипных элементов рабочих орга- нов, в этом случае фрез;
П — последовательное расположение по оси траншеи;
Ж — жестк
Г — транспортирование грунта гидравлическ транспортером;
Н — режим работ
Г — подвеска рабочего органа гибкая.
Матрица-строка в форме (1) соответст ию, выраженному в символах алгебры логики:
4 М Р 2 1 Ж Г Н Г=1. (2)
Здесь и л будем форме
так
все из возможных по матрице вариантов кон- стр
ормулируем свод условий, исключающих из
чий орган фрезерной или бурильной маши- ны,
да ее применять запись в (1), как она более удобна при программировании, поскольку каждый классификатор может иметь свой номер.
Не
укций гипотетических машин в силу тех или иных объективных причин будут работоспособными. Ниже сформулированы и записаны в логических выражени- ях такие сочетания признаков, наличие которых дела- ет невозможным существование работоспособного оборудования, а также условия, при которых конст- рукция не имеет смысла или противоречит сущности процесса устройства траншеи. Каждое условие внача- ле формулируется словесно, а затем записывается в виде логического выражения. Размещение в любой позиции символа Х означает, что выражение справед- ливо при любых возможных заполнениях этой пози- ции.
Сф
множества гипотетических машин неприемлемые варианты.
1. Рабо
а также устройства струйной технологии обяза- тельно должен иметь траекторию движения
0 0 = 0. (3)
2. При али и озм жных си м тра
= 0. (4) н чи двух в о м етричных екторий движения в одном рабочем органе число элементов из условия динамической стабилизации должно быть только четным
2n-1
3. При гидромех ниа чес ом к разрушении грунта не- возможны механические способы транспортирования
Г Ш = 0; (5)
Г Э = 0; (6)
Г К = 0; (7)
Г В = 0. (8)
4. Гидромеханический и струйный способы раз- ру ен во ож ль в ре тиксо
гли
ш ия зм ны то ко с де тропного нистого раствора
В Г = 0. (9)
5. Гидравлическое транспортирование возможно только в жидкой среде
В Г = 0. (10)
6. Транспортирование шнеком элеватор во ожно в ед р вора и ом не-
зм ср е глинистого аст
Р Ш = 0; (11)
Р Э = 0. (12)
7. Фрезерные машины, выполненные жестко (за- од о) сн ковшом или винтом не, возможны
4,5,6 Ж К,В = 0, (13)
но при этом
1,2,3 Ж К В = , 1.
8. Бурение грунта с его м ационально
4,5,
транспортированием эле- ваторо нер
6 Э = 0. (14)
9. При соосном или параллельном расположении число ементов бо их ра н
при
фрез эл ра ч органов в о 2 или n, сооснопараллельном — n-транспортирование шнеком или элеватором невозможно в среде глини- стого раствора
Р Ш = 0; (15)
Р Э = 0; (16)
- фрезер , выпо жестко
но с ко шо м, нево жн 1,2,
ные
м илимашины
винто лненные
змо (заод-
) в ы
3 Ж К,В = 0, (17)
или то же
4,5,6 Ж К В = , 1;
- при соосном или параллельном расположении
эл мен в ра оче равно 2ил
при
фрез число е то б го органа и n, сооснопараллельном — n
2,n С,П = 1; (18)
n С П = 1; (19)
- расположен е одной оси вращател ри ьны раб чи р невозможно
4,5,
и х о по
ганов ьных бу-
л х о
6 С = 0; (20)
- гидромеханические рабочие органы, а также уст- во стр й те и могут т т
пре
ройст уйно хнологи бы ь олько не- рывного действия
60 Труды университета
Г Ц = 0; (21)
2,n С,n = 1; (22)
С n = 1. (23) Дополнительные условия, записывать которые в
форме цы е фо мул рую
глу
ная запись характеристик рабочих ор- ган
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Кадыров А.С. Теория и расчет фрезерных и . техн. наук. Алматы, 1989.
УДК 678.046.3
матри н удобно, р и тся так: до бины проходки Z = 5 возможна работа в сухой среде, и оборудование, предназначенное для узких
щелей глубиной до метра, может быть выполнено без транспортера.
Предложен
ов в виде матрицы-строки и морфологический анализ их конструкций должны иметь экспертное заключение. Затем, с учетом результатов исследова- ний, можно перейти к разработке инженерной мето- дики бурильных и фрезерных машин, а также патен- тованию гипотетических конструкций.
бурильных машин: Дис. … докт
А ИМА А
И.
Переработка высоконаполненных композиций
.Н. НОВ
.З. ИСАГУЛОВ Г.Р. БАРШТЕЙН М.Е. УТЕШОВА В. ЩЕРБАКОВА
на основе термопластов
вестно, что переработка полимерных компози-
тоящей работы является, с о
е
разработана высоконапол- нен
для
о н
ий оценива- лис
з
ций, содержащих свыше 28 об. % наполнителей, на экструзионном оборудовании и литьевых машинах сопряжена с большими трудностями, обусловленными реологическими свойствами расплава композиций в вязкотекучем состоянии [1].
В связи с этим целью нас
дной стороны, оптимизация рецептурного состава полиолефиновых композиций, а с другой стороны — целенаправленная механохимическая модификация структуры полимерной матрицы в пол высоких ме- ханических напряжений в материальном цилиндре пластикатора экструдера.
Ранее [2] нами была
ная композиция, содержащая в качестве наполни- теля смесь 30-50 масс.ч. микроволокнистого концен- трата волластонита производства корпорации «Алаш»
и 50-70 масс.ч. природного мела Гурьевского место- рождения. В качестве полимерной матрицы служили полиэтилен высокой плотности (ПЭВП), полиэтилен низкой плотности (ПЭНП) или их смеси в соотноше- нии (10-50):(50-90) масс.ч. и поливинилхлорид (ПВХ).
Модификаторами технологических свойств служил пипириленбутадиенстирольный термоэластопласт (ТЭП). Лабораторные образцы испытаний были получены на двухшнековом экструдере «Брабендер» с последующим формованием на вертикальных гидрав- лических прессах. Физико-механические свойства оценены п стандарт ым методикам [3].
Технологические свойства композиц
ь по результатам исследований реологических свойств на капиллярном вискозиметре постоянного расхода «Реограф-2001» в диапазоне температур (Т) 443-503 К и скоростей сдвига (γ&) 10-1...105с-1, которые измерялись на круглых капиллярах диаметром (2R) 1 и 2 мм при длине (L) 10-40 мм. Теплофизические ха- рактеристики изучались методом дифференциально- сканирующей калориметрии (ДСК) на приборе ТА- 3000 в диапазоне температур 213...673 К со скоростью нагрева 1...10 град/мин.
лями Корреляция результатов исследований с показате-технологических свойств , полученных на экс- тру
ть три характерные области кри- вых
зиографе «Брабендер», проводилась установлени- ем зависимости композиционного состава и реологи- ческих характеристик в вязкотекучем состоянии рас- плава композиций.
Исследования расходно-напорных характеристик позволили установи
течения (КТ) (рис. 1) и справедливость зависимо- сти:
3
lg 4Q lgPR, 2L
πR = (1)
где Q — расход композиции;
Р — заданное давление;
илляра.
R и L — радиус и длина кап
Рис.1. Расходно-напорные характеристики ПЭВП композиции — ПЭВП + 30 масс.ч. природный мел + 20 масс.ч.
концентрат волластонита;
— то же + 1,2 масс.ч. KO «Силор»;
— то же + 5 масс.ч. ПБСТ-Р;
I — область лами улярно-
го течения;
расплава композиции. Характер течения расплава в это
нарного течения; II — область нерег III — область пристенного скольжения
Первая область — область ламинарного течения й части КТ описывается степенным законом:
