Модель определения сопротивления копания пластичных водонасыщенных грунтов

Abstract

Статья направлена на разработку нового метода расчёта нагрузок на исполнительные органы ковшового типа при разработке пластичных водонасыщенных грунтов. Актуальность темы обусловлена необходимостью совершенствования методов прогнозирования рабочих нагрузок на исполнительные органы грунторазрабатывающих машин с учётом особенностей свойств разрабатываемой грунтовой среды в подводных условиях. Предлагаемый метод расчёта основан на использовании реологической модели течения вязкопластической среды Бингама-Шведова. Результаты наблюдений процесса копания водонасыщенных грунтов позволили предложить модель заполнения ковша. Введены понятия состояния предельного заполнения ковша и предельных параметров заполнения. Разработана математическая модель для определения сопротивления заполнению ковша при копании пластичных водонасыщенных грунтов с учётом их реологических и физико-механических свойств. Предлагаемый метод расчёта позволяет повысить точность прогнозирования рабочих нагрузок на ковшовые исполнительные органы при разработке подводных месторождений полезных ископаемых.

Стаття спрямована на розробку нового методу розрахунку навантажень на виконавчі органи ковшового типу при розробці пластичних водонасичених ґрунтів. Актуальність теми обумовлена необхідністю вдосконалення методів прогнозування робочих навантажень на виконавчі органи ґрунторозробних машин з урахуванням особливих властивостей розроблюваного ґрунтового середовища в підводних умовах. Запропонований метод розрахунку заснований на використанні реологічної моделі в’язкопластичного середовища Бінгама-Шведова. Результати спостережень процесу копання водонасичених ґрунтів дозволили запропонувати модель заповнення ковша. Введено поняття стану граничного заповнення ковша та граничних параметрів заповнення. Розроблено математичну модель для визначення опору заповнення ковша при копанні пластичних водонасичених ґрунтів з урахуванням їх реологічних та фізико-механічних властивостей. Запропонований метод розрахунку дозволяю підвищити точність прогнозування робочих навантажень на ковшові виконавчі органи при розробці підводних родовищ корисних копалин.

The article is aimed to development of the new method of workloads calculation at excavation of plasticity waterlogged soils with the bucket working tools. Relevance of this subject is caused by requirement of improving the methods of workloads calculation with taking into account the features of underwater soils properties. The proposed method is based on the Bingam-Shvedov rheological model of soil. Studying of digging process at excavating the waterlogged soils allowed offering the model of bucket filling process. The notions of the ultimate bucket filling condition and the ultimate bucket filling parameters are introduced. The mathematical model for defining of the bucket filling force at digging the plasticity waterlogged soils is given. The offered method allows improving the accuracy of forecasting workloads on a bucket working tools at the development of underwater mineral deposits.