К выбору параметров податчика для эффективной работы ударной машины при нагельном креплении грунтовых откосов

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.

1. Обоснование 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.

2. 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.

3. 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.

4. 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.

5. Эберт Г. Краткий справочник по физике. Москва : Физматгиз, 1963. 552 с.

6. Анурьев В. И. Справочник конструктора-машиностроителя : в 3 т. Издание 9-е, переработанное и дополненное. Москва : Машиностроение, 2006. Т. 1. 981 с.

7. Крагельский И. В., Виноградова И. Э. Коэффициенты трения : справочное пособие. 2-е издание, дополненное и переработанное. Москва : Машгиз, 1962. 220 с.

8. 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.

9. Богинский В. П., Смоляницкий Б. Н. Пневмоударные машины для погружения легких стержневых элементов // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 1981. № 2. С. 67–72.

10. 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.