Бульдозер ведет огонь

Студенческая научная конференция факультета дорожных автомобилей Столичного автомобильно-дорожного университета в текущем году привлекла к себе внимание не только преподавателей и самих студентов, но и представителей индустрии. Еще бы: во многих докладах молодых исследователей обращение шла о проблемах, имеющих громадное значение для народного хозяйства страны.

Как, к примеру, тема пятикурсника Евгения Фролова: «Изучение работы бульдозера с выступающим средним ножом в условиях строительства дорог», либо его однокурсника Владимира Богатырева: «Изучение модели большегрузного скрепера с газодинамическим интенсификатором». Научный руководитель обоих исследователей доктор наук, врач технических наук Владилен Иванович Баловнев, заведующий кафедрой эксплуатации дорожных автомобилей, остался доволен: оба доклада позвали громадной интерес.

И не смотря на то, что студенты Богатырев и Фролов делают первые независимые шаги, их изучения были отмечены дипломами Московского комитета ВЛКСМ и Московского совета по научно-исследовательской работе. Так как обращение шла об интенсификации самые трудоёмких — землеройных работ.

Наша страна — страна-стройка. Друг за другом появляются новые города, огромные промышленные комплексы, плотины, каналы, металлические и дороги .

И в базе каждого строительства лежит так называемый нулевой цикл. Как ускорить, интенсифицировать перемещения земли и процесс выемки?

Что, в случае если, к примеру, рабочий орган землеройной автомобили делать не целым, как на данный момент, а составным?

Скажем, отвал бульдозера неимеетвозможности сходу переместить слой почвы по всей плоскости. Тогда вперед, подобно острию ножа, выходит средняя часть отвала и сдвигает более узкую часть почвы — другую будет срезать уже легче. Возможно придать отвалу пускай не совсем простую, но идеально приспособленную для данного грунта форму.

Этой теме и был посвящен одни из докладов.

Имеется и другие методы. И все они вытекают из одной задачи: уменьшить трение между слоем снимаемой почвы и рабочим органом автомобили. Дабы преодолеть это трение, машина расходует от 30 до 60% мощности.

И легко представить, какой громадный выигрыш в производительности будет взят, в случае если эту задачу удастся решить хотя бы частично.

Возможно, покрывать рабочий орган автомобили прекрасно скользящим, антифрикционным материалом, к примеру тефлоном? Такое применение достижений современной химии полимеров разрешает снизить утраты мощности чуть ли не до 40%.

Но… тефлоновое покрытие скоро изнашивается, а более стойкое химия до тех пор пока еще не внесла предложение.

Электроосмос — проникновение электрически заряженных частиц через слой жёсткого вещества — также возможно использован. В случае если воткнуть во влажная почва проводник, а вторым будет рабочий орган автомобили, то капельки подпочвенной воды поползут невидимыми капиллярными ходами и будут Смачивать рабочий орган.

Испытания продемонстрировали, что при применении этого способа коэффициент трения между отвалом (либо ковшом) и грунтом в некоторых случаях уменьшался на 80%. Поразительный итог! Но, во-первых, дело это весьма узкое и требует еще громадных проработок, а во-вторых, данный способ неприменим для сухих грунтов.

А вдруг применять принцип воздушной подушки? Сейчас он находит себе все более широкое использование в транспортной технике.

Что окажется, в случае если на отвал бульдозера подать сжатый воздушное пространство? Между ним и слоем почвы образуется воздушная подушка. Тогда трение быстро уменьшится. Согласно данным Харьковского автомобильно-дорожного университета, в некоторых случаях сопротивление отвалу бульдозера сократится на 30%.

Тот же эффект у скрепера (рис 1).

Рис. 1. Скрепер с газодинамическим действием на грунт:

1 — ковш; 2 — источник сжатого газа; 3 — трубопровод подачи газа к ковшу; 4 — выхлопные отверстия в ковше; 5 — выхлопные сопла у заслонки; 6 — заслонка; 7 — трубопровод к заслонке.

И еще более современные научные успехи приходят на помощь классической лопате. Совершены опыты по разрушению сверхпрочных грунтов а также скал гидромониторами очень высокого давления: 7000 кгс/см2, огромная начальная скорость струи, пульсирующей с частотой 5 выстрелов в секунду.

Это то, что может дать нынешняя гидравлика. А квантовая физика предлагает лазерные лучи, плазму. В печати показались сообщения об электронно-лучевом устройстве для резания мерзлых скальных пород и грунтов.

В Ленинградском горном университете создана проблемная лаборатория разрушения горных пород электромеханическим способом. Тут употребляются токи очень высокой частоты: до 2400 МГц. Вот, к примеру, одна из конструкций, предложенная ленинградскими учеными (авторское свидетельство № 319225). С простым бульдозером связана рама, движущаяся впереди него.

К раме шарнирно прикреплены движущиеся по земле лыжеобразные металлические электроды. Токи СВЧ разогревают землю, и ковш бульдозера режет ее. Свободная подвеска разрешает лыжам копировать рельеф разрабатываемого массива.

А возможно обойтись и без рамы, поместив электроды прямо в ковш экскаватора либо на нож бульдозера (авторское свидетельство № 378598). Генератор СВЧ также в ковше.

Он отгорожен дополнительной стенкой и включается лишь при сопротивлении мерзлого грунта режущим кромкам зубьев. Грунт перед зубьями наряду с этим мгновенно теряет прочность. Все это указывает, что рождается принципиально новый класс землеройных автомобилей.

Но, пожалуй, самый на большом растоянии продвинулись инженеры и учёные в разработке автомобилей, где грунт снимается не ножом, а… взрывом. Ну и что? — смогут сообщить кое-какие. В далеком прошлом известен метод, при котором плотные грунты сперва взрывают, а уж позже перемещают землеройными автомобилями.

Это так, но тут речь заходит совсем о втором. Взрывное устройство находится на самом рабочем органе автомобили — отвале бульдозера, ковше экскаватора и т. д.

Рис.

2. Схема работы бомбы:

1 — базисная машина; 2 — камера сгорания; 3 — свеча зажигания; 4 — отвальное устройство: а) — отвал внедряется в грунт, в камеру сгорания подается воздух и топливо; б) — смесь в камере воспламенилась; в) — газы, прорвавшиеся через отверстия в отвале, уносят почву и расчищают путь отвалу для следующего передвижения.

Слово «взрыв» в отечественном сознании ассоциируется только с энергией разрушения, с применением для данной цели особых веществ. И нечайно забываешь о том, что работа любого автомобильного двигателя — это, в сущности, серия последовательных взрывов: В цилиндрах взрывается рабочая смесь, складывающаяся из воздуха и топлива. Газы, образующиеся наряду с этим, толкают поршень. А что, в случае если поршня нет?

Тогда газовая струя вырвется наружу с силой, в полной мере достаточной, дабы разрыхлять кроме того жёсткую, как камень, почву. Данный как раз метод и взяли на вооружение инженеры и учёные для разработки прочных грунтов.

Принцип действия устройства таков (рис. 2): на рабочий орган автомобили 1 помещено взрывное устройство — что-то наподобие двигателя внутреннего сгорания, где имеется цилиндр, а поршня нет. Камера 2 (цилиндр) заряжается смесью горючего и сжатого воздуха.

Свеча зажигания 3 воспламеняет смесь. Все идет простым методом: в камере быстро увеличивается температура газа и его давление. Раскрываются выпускные клапаны; газы с силой устремляются наружу через отверстия в нижнем части рабочего органа 4 (отвал, ковш и т. д.). Грунт наряду с этим разрыхляется, и рабочему органу значительно легче переместить его в сторону.

А на рисунке 3 изображен уже новый бульдозер, оборудованный таковой установкой.

Опыты на моделях н умелых примерах продемонстрировали, что ‘автомобили для того чтобы типа, изготовленные на базе простых гусеничных тягачей, смогут иметь производительность в 15—20 раз громадную, нежели существующие бульдозеры того же класса. Вот пример: умелый экземпляр бульдозера с бомбой перебросил за час 11 500 м3 почвы; простой же тяжелый бульдозер за то же время справляется всего лишь с 500 м3 грунта.

Траншею шириной в 3 м и глубиной в 1,5 м бульдозер, оборудованный бомбой, копает со скоростью 3,2 км/ч.

Но опробования продемонстрировали и большие недочёты нового метода: бульдозер при взрывах уводит в сторону, необходимо каким-то образом поменять конструкцию рабочего органа — отвала; громадна реактивная отдача от силы взрыва; сложно обеспечить камеры сгорания сжатым воздухом для зарядки и продувки их свежей смесью, для этого нужен компрессор высокой производительности — 30—40 м3/мин — в противном случае рабочую скорость автомобили нужно будет уменьшить.

Ответом всех этих задач и занялись ученые.

Чем посильнее сопротивление взрыву, тем разрушительнее его воздействие: значит, необходимо, дабы отвал хорошо внедрился в грунт. Тогда почва прочными пробками забьет выпускные отверстия. Всесоюзный НИИ строительного и дорожного машиностроения внес предложение конструкцию отвала бульдозера, к которому приделан спереди дополнительный клин (а. с. 253627).

Клин раздвигает грунт так, что он уплотняется как раз перед выпускными отверстиями иа отвале.

Чтобы отпала необходимость в компрессоре, МАДИ предлагает конструкцию камеры сгорания, оборудованную поршнем. Так что на отвале бульдозера получается уже как бы настоящий мелкий двигатель.

Посредством этого поршня и сжимается в камере сгорания воздушное пространство (а. с. 379749).

Одним словом, конструктивных вариантов множество, по причине того, что поиск в этом направлении ведется интенсивнейший. И неудивительно: подсчитано, что экономия от работы одного бульдозера, оборудованного бомбой, образовывает до 700 тыс. руб. в год.

Ну а чем скрепер хуже бульдозера? Пускай и его работе окажет помощь взрыв. Отличие только в том, что тут нужно не откидывать грунт в сторону, а напротив, забрасывать его в ковш. Взрыв это совершает. Причем упрочнение копания быстро снижается, дополнительный трактор, подталкивающий скрепер позади, выясняется ненужным; нужный же количество ковша возможно расширить.

В № 2 «М-К» за текущий год в статье «Рубанок для планеты» рассказывалось о самом громадном у нас скрепере, емкость ковша которого равняется 26 м3. Не забывайте рисунок? Огромная машина, под ковшом которой может пройти автомобиль . А на данный момент конструкторы трудятся над проектами скреперов с ковшами количеством 40—60 м3. Какими же гигантами должны быть эти автомобили?!

Изучения в Столичном автомобильно-дорожном университете продемонстрировали, что применение взрыва, газодинамической интенсификации увеличивает производительность скреперов на 10—15 и более процентов. Этой теме и был посвящен доклад студента Богатырева.

Рис. 3. Бульдозер, оборудованный бомбой (внизу — в разрезе):

1 — отвал; 2 — компрессор; 3 — двигатель; 4 — механизм подъема рабочего оборудования, 5 — тягач; 6 — топливный бак; 7 — направляющие пластаны для отбрасывания грунта в сторону; 8 — совокупность подачи воздуха, 9 — совокупность подачи горючего; 10 — свеча зажигания; 11 — камера сгорания; 12 — выхлопные отверстия для выхода газа; 13 — датчик включения зажигания.

Но скреперы и такие бульдозеры пока не вышли за пределы лабораторий н испытательных полигонов.

Экспериментальный же пример новой автомобили, прокладывающей каналы способом взрыва, испытан в текущем году в Молдавии.

Оказалось, что из всех серийно производимых индустрией землеройных автомобилей оптимальнееприспособлен для применения энергии взрыва плужный каналокопатель. И вот из-за чего. Рабочий орган данной автомобили имеет форму клина, что проделывает в почве глубокую V-образную борозду.

Еще раз, еще — и вот готов мелиоративный канал нужной профиля и глубины. Камеру сгорания, либо, как ее именуют, импульсный газогенератор, возможно разместить между плоскостями клина без всякой его переделки. Лишь в плоскостях необходимо просверлить отверстия, дабы через них в грунт вырывались газы.

И еще одно преимущество. В то время, когда газы взрываются в грунте, образуются как раз V-образные углубления. Для бульдозера это не хорошо: он обязан дать ровную поверхность. Ему приходится эти углубления разравнивать.

А для каналокопателя прекрасно — мелиоративный канал должен иметь как раз таковой профиль.

Новая машина, сконструированная в Столичном инженерно-строительном университете, стала называться КВД-1, что свидетельствует каналокопатель взрывного действия, а из-за чего первый, растолковывать не требуется.

КВД-1 также конструировался с применением прошлых узлов. То же шасси, тот же рабочий орган. Лишь между плоскостями его размещен импульсный газогенератор.

Он трудится как и всегда обычного сгорания рабочей смеси. И потому назван ИГН — импульсный генератор обычного сгорания. Камера сгорания — часть генератора —- сообщается с выпускными отверстиями в передней кромке клина.

КВД-1 отличает от стандартного каналокопателя энергоблок, размещенный в передней части тяговой рамы.

В него входит компрессор, зажигания системы и узлы питания, и лебедка для подъема рабочего органа. Тяговое упрочнение понижается в несколько раз.

Девятая пятилетка финиширует.

Страна готовится встретить XXV съезд партии, что наметит пределы нового пятилетнего замысла. В его огромной программе будет предусмотрено и строительство новых трасс , каналов, предприятий. Делать же данный количество станет значительно легче посредством землеройных автомобилей, в первых рядах которых «идет» взрыв.

Р. ЯРОВ, инженер

Игромир

Бульдозер ведет огонь

Рандомные статьи:

Главный калибр линкора

Похожие статьи, которые вам понравятся: