Распределение давлений в грунтовом объеме при рыхлении его U-образным мелиоративным рыхлителем

Размещено на http://www.allbest.ru

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ДАВЛЕНИЙ В ГРУНТОВОМ ОБЪЕМЕ ПРИ РЫХЛЕНИИ ЕГО U-ОБРАЗНЫМ МЕЛИОРАТИВНЫМ РЫХЛИТЕЛЕМ

Н.А. Палкин

ФГОУ ВПО «Московский

государственный университет

природообустройства»,

г. Москва, Россия

Разработана методика решения эмпирическим путем задачи по определению осевого и боковых давлений, возникающих в грунте при разуплотнении массива мелиоративным рыхлителем с криволинейными боковыми стойками

Существующие технологии разуплотнения (рыхления) тяжелых по механическому составу или вторично уплотненных почвогрунтов базируются на известных способах разрушения [1].

Рис.1. Схема для расчета давлений в камере с регулируемыми боковыми и нижней стенками (вид снизу)

рыхление грунт давление технология

P_x - осевое напряжение в разуплотняемой массе на расстоянии Х от входа между стенками;

q_x1, T_x1 - боковые давления на массив со стороны рабочих поверхностей и трения по боковым стенкам (в расчете на единицу площади разуплотняемого пласта); q_x2, T_x2 - нижнее давление на массив со стороны лемеха и трение по нижней стороне грунтовой массы. нижним Рассмотрим распределение давлений в объеме грунта со свободной верхней и регулируемой нижней и боковыми сторонами, при этом нжняя и боковые стороны (стенки) располагаются к направлению движения под углом и образуют своими рабочими поверхностями между собой пресс-камеру для разрушения естественной структуры почвогрунта (рис. 1).

Принимаем зависимость между боковыми и осевым давлениями

q_x1 = ₁ Р_x + q₁, (1)

а между нижним и осевым давлениями

q_x2 = Р_x + q₀, (2)

где , ₁ - коэффициенты и боковых давлений; q₀, q₁ - остаточные напряжения на соответствующих рабочих поверхностях.

Можно показать, что на каждую боковую плоскость массива грунта от рабочих поверхностей боковых стоек действует боковое давление по формуле (1), где и q₁ зависят от угла . А именно, учитывая формулы тензорного закона преобразования напряжений при повороте на угол .

q_x1 = P_x sin² + q_x2 cos² + T_x2 sin 2;

T_x1 = sin 2 - T_x2 cos 2

и условия трения на боковой стороне

T_x1 = f₁ q_x2, (3)

можно, исключая T_x2 и q_x2, получить формулу (2), где

;

q_{1 =} ; (4)

где f₁ - коэффициент внешнего трения.

Определяя боковые давления по формулам (1) и (2) и коэффициенты трения f и f₁ по (3), можно вывести уравнение равновесия слоя массива толщиной dx (рис. 1):

Заменив приращение функции = дифференциалом

получим

(заменим и ).

После преобразований находим дифференциальное уравнение для определения горизонтальных напряжений в зависимости от коэффициентов трения и бокового давления и нормальной реакции на скошенной стойке пресскамеры:

(5)

Решая это дифференциальное уравнение численными методами, начиная от конца пресс-камеры (X = L) при начальном условии в сторону уменьшения Х, определяем требуемое напряжение напора, создаваемого при поступательном движении орудия (Х = 0)

Численный расчет:

(при )

формул (1)...(5) позволяет получить зависимость осевых и боковых давлений от угла скоса (рис. 2).

В заключении следует отметить, что ранее многими авторами при решении подобных задач и выводе уравнений типа (5) не учитывалась разница сил за счет изменения площади поперечного сечения на скошенном участке межстоечного пространства [2].

Вывод

Полученное уравнение для определения горизонтальных напряжений в разуплотняемом массиве в зависимости от условий проведения работ позволяет эмпирическим способом определить зависимость осевых и боковых давлений от угла скоса рабочих поверхностей боковых стоек.

Рис. 2. Распределение осевого и боковых давлений в сужающемся межстоечном пространстве

Библиографический список

1. Кушнарев А.С. Механика почв: задачи и состояние работы. // Механизации и электрификаци. сельского хозяйства. 1987. № 3.

2. Семенов А.В., Янукович С.И. Прогнозирование деформации и срока службы пресс-камер для уплотнения волокнистых материалов. / Технология и комплексная механизация торфяного производства. Cб. научн. трудов. - Калинин: КГУ, 1986.

Размещено на Allbest.ru