veststuВестник Сибирского государственного университета путей сообщенияBulletin of Siberian State University of Transport1815-9265Сибирский государственный университет путей сообщения10.52170/1815-9265_2026_78_109veststu-235Research ArticleСТРОИТЕЛЬСТВО И АРХИТЕКТУРАBUILDING AND ARCHITECTUREК выбору параметров податчика для эффективной работы ударной машины при нагельном креплении грунтовых откосовTo the selection of feeder parameters for efficient operation of the impact machine when doweling soil slopesВоронцовД. С.VorontsovD. S.

Денис Сергеевич Воронцов – кандидат технических наук, доцент кафедры «Подъемно-транспортные, путевые, строительные и дорожные машины»

Новосибирск

Denis S. Vorontsov  – Candidate of Engineering, Associate Professor of the Lifting and Transport, Track, Construction and Road Machinery Department

Novosibirsk

voroncovds@stu.ruСыряминП. Ю.SyryaminP. Yu.

Павел Юрьевич Сырямин  – старший преподаватель кафедры «Подъемно-транспортные, путевые, строительные и дорожные машины»

Новосибирск

Pavel Yu. Syryamin – Senior Lecturer of the Lifting and Transport, Track, Construction and Road Machinery Department

Novosibirsk

usokstu@ya.ruСыряминЮ. Н.SyryaminYu. N.

Юрий Николаевич Сырямин  – кандидат технических наук, доцент кафедры «Подъемно-транспортные, путевые, строительные и дорожные машины»

Новосибирск

Yury N. Syryamin – Candidate of Engineering, Associate Professor of the Lifting and Transport, Track, Construction and Road Machinery Department

Novosibirsk

syryaminun@stu.ruСибирский государственный университет путей сообщенияРоссияSiberian Transport UniversityRussian Federation20260104202601109118Copyright © Воронцов Д.С., Сырямин П.Ю., Сырямин Ю.Н., 20262026Воронцов Д.С., Сырямин П.Ю., Сырямин Ю.Н.Vorontsov D.S., Syryamin P.Y., Syryamin Y.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vestnikstu.ru/jour/article/view/235

В статье рассмотрены особенности работы клинового зажимного механизма для передачи энергии удара стержневым технологическим элементам (нагелям, инъекторам, электродам заземления и пр.) с целью выбора оптимальной силы поджатия ударной машины к грунтовому забою от податчика.

Приведена математическая модель силового взаимодействия элементов зажимного узла с целью определения наиболее значимых для передачи энергии удара факторов. Анализ показал, что наибольшее влияние при принятом угле клина имеют коэффициент его сцепления с поверхностью стержневого элемента и коэффициент трения в контакте с наковальней.

Проведены натурные эксперименты с использованием сервогидравлического пресса INSTRON 8802, в ходе которых варьировалось состояние поверхности стержня, степень затупления рабочих кромок клиньев, поджимающая сила для определения начала проскальзывания кулачков по стержню. Каждый эксперимент проводился на новом участке стержня при фиксированном давлении p в пневмоцилиндре зажима и включал не менее пяти последовательных циклов «нагрузка – разгрузка» без переустановки зажима по стержню.

Приведены графики результатов экспериментов и их анализ. Даны рекомендации для проектирования клиновых зажимных механизмов, передающих осевую нагрузку. Для управления зажимом целесообразно использовать упорно-подающее устройство – податчик. Он должен располагаться за пределами рассматриваемой системы и быть не связанным с ней. Податчик позволяет получить оптимальные поджимающие машину усилия без жестких ограничений по габаритам, массе, конструкции. Усилие от податчика также приводит к выборке всех зазоров в системе «ПУМ – зажим – грунтовый забой», что повышает эффективность передачи энергии и производительность процесса.

The features of the wedge clamping mechanism for transferring impact energy to core technological elements (nuggets, injectors, grounding electrodes, etc.) are considered in order to select the optimal compression force of the impact machine to the ground face from the feeder.

A mathematical model of the force interaction of the elements of the clamping unit is presented in order to determine the most significant factors for the transmission of impact energy. The analysis showed that the coefficient of adhesion of the wedge to the surface of the core element and the coefficient of friction in contact with the anvil have the greatest effect on the accepted angle of the wedge.

Field experiments were carried out using an INSTRON 8802 servo-hydraulic press, during which the condition of the rod surface, the degree of blunting of the working edges of the wedges, and the clamping force were varied to determine the onset of cam slippage along the rod. Each experiment was carried out on a new section of the rod at a fixed pressure p in the pneumatic cylinder of the clamp and included at least five consecutive load-unloading cycles without resetting the clamp along the rod.

Graphs of experimental results and their analysis are presented. Recommendations are given for the design of wedge clamping mechanisms transmitting axial load. To control the clamp, it is advisable to use a thrust-feeding device – a feeder. It should be located outside of the system in question and be unrelated to it. The feeder allows you to obtain optimal forces that preload the machine without strict restrictions on dimensions, weight, and design. The force from the feeder also leads to the sampling of all gaps in the ‘PUM – clamp – ground face’ system, which increases the efficiency of energy transfer and the productivity of the process.

нагельное креплениеударная системаклиновой зажимсиловое взаимодействиегидравлический прессэкспериментпроскальзывание клинаdowelingimpact systemwedge clampforce interactionhydraulic pressexperimentwedge slipReferencesОбоснование параметров зажимного механизма, влияющих на работу ударной системы для забивания стержней в грунт / Б. Н. Смоляницкий, Ю. Н. Сырямин, П. Ю. Сырямин, Д. С. Воронцов // Вестник Сибирского государственного университета путей сообщения. 2016. № 4 (39). С. 33–39.Smolyanitsky B. N., Syryamin Yu. N., Syryamin P. Yu., Vorontsov D. S. Justification of the parameters of the clamping mechanism affecting the operation of the impact system for driving rods into the ground. The Siberian Transport University Bulletin. 2016;(39):33–39. (In Russ.).Анферов В. Н., Сырямин П. Ю., Сырямин Ю. Н. Резервы увеличения производительности кольцевой пневмоударной машины при сооружении нагельных креплений грунтовых откосов // Вестник Сибирского государственного университета путей сообщения. 2025. № 1 (73). С. 49–56.Anferov V. N., Syryamin P. Yu., Syryamin Yu. N. Reserves for increasing the productivity of an annular pneu matic impact machine during the construction of dowel fastenings of soil slopes. The Siberian Transport University Bulletin. 2025;(73):49–56. (In Russ.).Экспериментальное исследование ударной системы с неторцевым соударением / А. А. Кирилов, А. В. Прасолов, Б. Н. Смоляницкий, Л. И. Сухарева // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 1988. № 2. С. 67–72.Kirilov A. A., Prasolov A.V., Smolyanitsky B. N., Sukhareva L. I. Experimental study of a shock system with a non-thrust impact. Physical and Technical Problems of Mineral Development. 1988;(2):67–72. (In Russ.).Сырямин Ю. Н., Смоляницкий Б. Н., Богинский В. П. К выбору геометрии клинового зажимного механизма // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 1982. № 3. С. 99–101.Syryamin Yu. N., Smolyanitsky B. N., Boginsky V. P. On the choice of geometry of the wedge clamping mech anism. Physical and Technical Problems of Mineral Development. 1982;(3):99–101. (In Russ.).Эберт Г. Краткий справочник по физике. Москва : Физматгиз, 1963. 552 с.Ebert G. A short guide to physics. Moscow: Fizmatgiz; 1963. 552 р. (In Russ.).Анурьев В. И. Справочник конструктора-машиностроителя : в 3 т. Издание 9-е, переработанное и дополненное. Москва : Машиностроение, 2006. Т. 1. 981 с.Anuryev V. I. The designer's handbook. Mechanical engineering. 9th ed. 2006. Vol. 1. 981 p. (In Russ.).Крагельский И. В., Виноградова И. Э. Коэффициенты трения : справочное пособие. 2-е издание, дополненное и переработанное. Москва : Машгиз, 1962. 220 с.Kragelsky I. V., Vinogradova I. E. Coefficients of friction. Textbook. Moscow; 1962. 112 р. (In Russ.).Кириллов A. A., Смоляницкий Б. Н., Сухарева Л. И. Моделирование процесса передачи энергии удара через боковую поверхность стержневого элемента // Горные и строительные вибрационные машины и процессы : сборник научных трудов ИГД СО РАН. Новосибирск, 1988. С. 18–24.Kirillov A. A., Smolyanitskiy B. N., Sukhareva L. I. Modeling of the impact energy transfer through the lateral surface of the rod element. Proceedings of Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences. Mining and Construc tion Vibration Machines and Processes. Novosibirsk; 1988. P. 18–24. (In Russ.).Богинский В. П., Смоляницкий Б. Н. Пневмоударные машины для погружения легких стержневых элементов // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 1981. № 2. С. 67–72.Boginsky V. P., Smolyanitsky B. N. Pneumatic impact machines for immersion of light rod elements. Physical and Technical Problems of Mineral Development. 1981;(2):67–72. (In Russ.).Костылев А. Д., Гурков К. С., Смоляницкий Б. Н. Пневмопробойники и машины для забивания в грунт легких строительных элементов. Новосибирск : Наука, Сибирское отделение, 1980. 48 с.Kostylev A. D., Gurkov K. S., Smolyanitskiy B. N. Pneumatic punches and machines for driving light construc tion elements into the ground. Novosibirsk: Science, Siberian Branch; 1980. 48 p. (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.