Способ моделирования отвалообразования грунта

(57) Изобретение относится к горному делу и м.б. использовано при определении влияния динамических усилий на физико-механические свойства горных пород при отвалообразовании с помощью экскаваторов. Цель изобретения - повышение точности центробежного моделирования. Начинают вращать каретку центробежной машины по ее радиусу до придания ей конечной скорости движения. Грунту, который сбрасывают на каретку, сообщают движение в радиальном направлении с конечной скоростью, равной скорости перемещения грунта в натуре. После набора грунтом указанной скорости ее сбрасывают на каретку, Соотношение между радиальными координатами начала и конца движения грунта определяют из математической зависимости.3 ил. научно-исс структорски льной про роект" лавский и В едоваи проы шлем. И. Слеи др итель Центр ом де рия и ия в го бежное е. - М,; р. Тес рован . 56-5 рактика ном деТВАЛОйствуют равные по величине ожно направленные центротростремительные (направРу вращения) силы Из этоголжны быть равны и вызываеения. Центробежные и центьные силы взаимнопри жестком закреплении нтрифуге. При освобождениирепления она. начинает двиавляющим в сторону каретки, вращения центрифуги. ому делу пределена физиых пород экскаваполо фиг. кости схем му сп Именно нали ющейся центриф в радиальном нап щить ей необходи (нормально к дн ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Государственныйтельский, проектно-коектный институт угоности СССР "УкрНИИ(56) Покровский Г. И.моделирование в страСтройиздат, 1968.Покровский Г,И, и дцентробежного моделиле. - М.: Недра, 1979,(54) СПОСОБ МОДЕЛИРОВАНИОБРАЗОВАНИЯ ГРУНТА Изобретение относится к гори может быть использовано при онии влияния динамических усилийко-механические свойства горнпри отвалообразовании с помощьюторов. ель изобретения - повышение точнонтробежного моделирования.а фиг. 1 изображена схема начального ения центрифуги перед разгоном; на - схема расположения каретки и емпосле сбрасывания грунта; на фиг. 3- сбрасывания грунта по предлагаемоособу,Способ осуществляют следующим образом.На расположенную в радиальных направляющих емкость во время вращения центрифуги де и противопол бежные и це ленные к цент следует, что до мые ими ускор ростремителуравновешены емкости на це емкости от эа гаться по напр т.е, по радиусу е связи емкости с вращаой в период ее движения велении позволяет сообую радиальную скорость каретки), При сбрасыва 1693242нии грунта без направляющих радиальнуюскорость емкости сообщить невозможно.При сбрасывании грунта после разгонаемкости по направляющим движение частиц грунта в воздухе осуществляется поддействием инерционных сил, направленныхпо радиусу вращения и по касательной кокружности вращения. Траектория движения грунта в воздухе имеет криволинейнуюформу.Величина центростремительного(и равного ему центробежного ускорения) равнаа=аР В,где В - радиус вращения рассматриваемойточки.Для получения расчетной величины радиальной скорости движения емкости достаточно использовать участок ее разгона,величина которого определяется разностьюзначений радиусов Вк и Вн3 = Вк - Вн.Так как ускорение растет пропорционально увеличению радиуса, то на этом участке можно ввести величину среднегоцентробежного ускоренияОУ Вн +ОРВк йР, Вн + Вка -2Отсюда скорость частиц грунта на концеучастка разгона2 -Як Йй2Но скорость частиц грунта на конце участкаразгона равна конечной скорости частицгрунта в натуре ч = 1/ЦН, откуда получаемВ 2 В 2 4 9 Нк нПриведенное соотношение позволяетвыбрать длину пути разгона модели ковшав соответствии с выбранным масштабом моделирования, т.е. с выбранной угловой скоростью вращения ЦМ.П р и м е р. Необходимо промоделировать процесс отвалообразования при сбросе грунта из ковша экскаватора при высотепадения грунта Н =20 м, чемусоответствуетвеличина конечной скорости перемещениягрунта чк = 20 м/с.Применяется ЦМ с максимальным радиусом вращения В = 2,6 м. Расчет проведенприменительно к выбранному масштабу моделирования и = 150, Угловая скорость прии = 150 (частота вращения центрифуги 3,8об/с) и= 24 рад/с.В соответствии с расчетами по предлагаемой формуле имеем Вк=2,47 и Вн =2,18 м.При таком масштабе моделированияможно проводить исследования возведенияотвалов высотой до 20 м. При изменениизначения исследуемых параметров необхо 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 димые условия моделирования обеспечиваются изменением масштаба моделированияи радиальных координат начала и концадвижения емкости с грунтом. Емкость с грунтом представляет собой цилиндр с откидывающейся крышкой, который свободно перемещается по радиально располокениой в середине каретки трубе, Труба имеет со стороны, обращенной к дну каретки, кольцевые упоры, При соударении с ними открывается крышка емкости и сбрасывается на дно каретки грунт.На фиг. 1 - 3 обозначены: 1 - коромысло, 2 - каретка, 3 - радиальные направляющие, 4 - емкость с грунтом, 5 - отвал грунта, Вн = ОА: Вк = ОВ; ВС 1 - траектория движения частиц грунта в воздухе.За время движения грунта в воздухе каретка за счет вращения центрифуги смещается на некоторое расстояние по окружности вращения. При сбрасывании частицы грунта получают составляющую движения, равную линейной скорости движения частиц грунта в точке сбрасывания и направленную по касательной к окружности вращения с радиусом Вк, Однако при решении многих практических задач величина практически наблюдаемого смещения точки падения частиц на дно каретки от расчетной (точка С, фиг, 4) весьма незначительна. Определим ее для рассматриваемого примера.Линейная скорость каретки ч 1= а ОС = =24 радс 2,6 м = 62,4 м/с. Линейная скорость частиц грунта в момент сбрасывания ч 2 = 24 рад/с 2,4 м = 59,4 м,Величина смещения точки падения частиц грунта определяется разностью указанных скоростей и временем движения частиц .грунта в воздухе, При этом пренебрегаем тем, что векторы скоростей ч 1 и ч 2 строго говоря не параллельны, однако их непараллельность при моделировании сбрасывания с десятков метров незначительно сказывается на результатах расчета, Кроме того, такое допущение лишь увеличивает искомую погрешностью = 62,4 м/с - 59,3 и/с = =3,1 м/с.При радиальной скорости частиц грунта в момент сбрасывания чк = 20 м/с и пути их движения в воздухе ВС= В-Вк=2,6 м,47 м = 0,13 м время движения частй грунта в воздухе равно-- 0,006 с,ВС 0,13 мчк 20 м сВеличина смещения точки падения частиц грунта равна Л С = Р Ь ч = 0,006 с 3,1 м/с = 0,0186 м = 1,86 см.Для более точного совмещения расчетной (по приведенной схеме) и реальных то чек падения частиц грунта на дно каретки можно сдвинуть в направлении, противоположном смещению, на равное ему расстояние точку сбрасывания грунта.5Формула изобретенияСпособ моделирования отвалообраэования грунта, включающий вращение каретки центробежной машины по радиусу с координатами начальной и конечной скоро стей движения, сообщение грунту скорости падения, равной скорости падения его в натуре, путем сбрасывания его на каретку, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности центробежного моде лирования, перед сбрасыванием грунта ему сообщают движение в радиальном направлении с конечной скоростью, равной конечной скорости перемещения грунта в натуре, причем соотношение радиальных координат начала и конца движения грунта определяют из выражения2 2 4 оНк н =где Як - координата конца движения, м;. Я - координата начала движения, м; ц - ускорение свободного падения, м/с;Н - высота сбрасывания в натуре, м;и- угловая скорость вращения центрифуги, рад/с.