Математичне моделювання технологічного процесу занурення паль навісним віброударним пристроєм з гідроімпульсним приводом

Abstract

Визначено високу ефективність технологічного процесу занурення паль за допомогою прикладання знакозмінних імпульсних навантажень на виконавчий орган машини. Високого ступеню інтенсифікації процесу занурення паль досягнуто застосуванням розробленого оригінального навісного інерційного віброударного пристрою з гідроімпульсним приводом на базі двокаскадного клапана-пульсатора. Розроблено нову математичну модель для дослідження технологічних процесів занурення паль навісним інерційним віброударним пристроєм на базі законів гідродинаміки з використанням механореологічної феноменології й узагальнених законів механіки. На основі розробленої математичної моделі методом кінцевих об’ємів за допомогою чисельного моделювання й методу припасовування отримано розподіл тиску і швидкості робочої рідини в гідроімпульсному приводі навісного інерційного віброударного пристрою. Також було отримано діаграми зміни відносної й абсолютної швидкості рухомих елементів гідроімпульсного привода. Розроблена оригінальна математична модель занурення паль дозволила отримати залежності зміни напружено-деформованого стану палі і переміщення центрів мас шарів ґрунту, з яким безпосередньо контактує паля. Отримані робочі залежності основних робочих характеристик інерційного віброударного пристрою на базі гідроімпульсного привода дозволили отримати основні робочі залежності для подальшого підвищення ефективності технологічного процесу занурення паль. Отримані результати чисельного моделювання показали переваги обраного підходу до проектування, а також дозволили довести ефективність розробленої конструкції.

The high efficiency of the technological process of pile driving using the application of alternating impulse loads on the executive body of the machine is determined. A high degree of intensification of the piling process was achieved by using the developed original hinged inertial vibro-shock device with a hydraulic pulse drive based on a two-stage pulsator valve. A new mathematical model has been developed for studying technological processes of pile driving by a mounted inertial vibro-shock device based on the laws of hydrodynamics using mechanorheological phenomenology and generalized laws of mechanics. Based on the developed mathematical model, the finite volume method, using numerical modeling and the fit method, obtained the distribution of pressure and velocity of the working fluid in the Hydro over the mounted inertial vibro-shock device. Also, diagrams of changes in the relative and absolute speed of the moving elements of the hydro-pulse drive were obtained. An original mathematical model of pile sinking was developed that made it possible to obtain dependences of changes in the stress-strain state of the pile and the displacement of the centers of mass of the soil layers with which the pile is in direct contact. The obtained working dependences of the main operating characteristics of an inertial vibro-shock device based on a hydro-pulse drive made it possible to obtain the main working dependencies to further increase the efficiency of the pile driving process. The obtained results of numerical modeling showed the advantages of the chosen design approach, and also allowed to prove the effectiveness of the developed design.