Бестраншейная прокладка силовых кабелей - Разработка грунтов ножевыми кабелеукладчиками

3. РАЗРАБОТКА ГРУНТОВ НОЖЕВЫМИ КАБЕЛЕУКЛАДЧИКАМИ
Физико-механические процессы, происходящие при бестраншейной прокладке кабелей, определены взаимодействием рабочих органов кабелеукладчиков с грунтом.
Рабочими органами пассивных и активных кабелеукладчиков являются кабелеукладочные ножи.
Пассивные ножевые рабочие органы кабелеукладчиков получили наибольшее распространение вследствие простоты и надежности в работе. Пассивный рабочий орган выполнен в виде вертикального ножа с передней режущей частью, имеющей различную форму: с одним или несколькими плоскими заостренными носками (долотами), с режущими кромками, образующими тупой или острый угол резания.
Активные рабочие органы, используемые в современных кабелеукладчиках, представляют собой вибрационные ножи, совершающие колебания в продольной плоскости. В настоящее время физическая картина вибрационного резания изучена недостаточно. Известно лишь, что под воздействием вибраций в разрушаемой среде частицы отделяются от массива и начинают колебаться, перемещаясь относительно рабочего органа — кабелеукладочного ножа. При этом из грунта удаляются вода и воздух, захватывающие с собой мелкие частицы.
Частицы грунта по мере удаления от вибрирующего рабочего органа прекращают свои колебания, прекращается высвобождение частиц воды и воздуха и на некотором расстоянии от ножа колебания среды затухают. В последующих слоях грунта остается зона только упругих деформаций среды под действием кабелеукладочного ножа.
За счет вибрации грунта происходит снижение кажущегося коэффициента трения f, соответствующего началу перемещения грунта при вибрации

где F — тангенциальная сила, необходимая для преодоления сопротивления перемещению при вибрации; N — нормальная сила при вибрации.
Экспериментально установлено, то f для песка, супеси и глины по стали при частоте вибрационных колебаний w=32-55 Гц снижается с 0,35 до 0,05.
Вибрация зависит от соотношения поступательной скорости и амплитудного значения скорости колебаний. Наибольший эффект вибрации возникает, когда скорость поступательного движения кабелеукладчика меньше амплитудного значения скорости колебаний.
При разработке и внедрении новых кабелеукладочных машин с активным рабочим органом необходимо контролировать ряд эксплуатационных параметров кабелеукладчиков, влияющих на качество прокладки, сохранность конструктивных элементов и надежность проложенных кабелей. Целесообразность применения кабелеукладчика определенной конструкции на заданной трассе определяется сопротивлением грунта резанию на лезвие кабелеукладочного ножа, которое не должно превышать тягового усилия кабелеукладчика или кабелеукладчиками в сцепе с тракторами. Тяговое усилие трактора измеряется на натурных полевых испытаниях пружинным динамометром или передвижной тензометрической станцией.
Для буксировки прицепных кабелеукладчиков применяют главным образом гусеничные тракторы большой мощности, давление которых на грунт составляет от 0,27-10⁵ до 0,6-10⁵ Па. Технические данные некоторых отечественных тракторов, применяемых для буксировки прицепных кабелеукладчиков, приведены в табл. 2.
Тяговое усилие гусеничного трактора определяется мощностью его двигателя и передаточными числами трансмиссии, а также условиями сцепления его ходовой части с грунтом. Сила тяги трактора по сцеплению с грунтом

Таблица 2

где фс — коэффициент сцепления; X—коэффициент, учитывающий изменение массы трактора (К= cos а, а — угол уклона поверхности); G — масса трактора.
Коэффициент сцепления срс гусениц тракторов зависит от вида пути и составляет:
Сухая грунтовая дорога:
на глинистом грунте...          1
на песчаном грунте ...       1,1
на черноземе ..............                  0,9
Луг ................................                    0,6
Луг скошенный влажный . .                    1,2
Стерня влажная................ 0,9
Пахота слежавшаяся         ...      0,6
Пахота свежая                   , . .      0,7
Песок влажный............       0,5
Песок сухой........................ 0,4
Болото............... .... 0,3(0,15—0,9)
Ходовая часть прицепного кабелеукладчика обеспечивает движение его по грунту и поддерживает корпус кабелеукладочного агрегата в требуемом положении. Ходовая часть кабелеукладчика состоит из опорных элементов: колес с жесткими ободьями, пневмоколес и лодок-волокуш. Конструкция любого кабелеукладчика должна удовлетворять общим требованиям, обеспечивающим ему достаточную проходимость: малое давление опорных элементов ходовой части на грунт, а также возможность движения по заболоченным участкам, участкам с естественными преодолимыми препятствиями (пнями, валунами и т.п.), в условиях узких проходов и на поворотах трассы с малыми радиусами кривизны. Все эти требования учитываются в конструкциях опорных элементов ходовой части современных прицепных кабелеукладчиков и при выборе типов буксирующих тракторов.
Потребная сила тяги трактора зависит от коэффициента сопротивления качению колеса и тем больше, чем больше этот коэффициент, зависящий от свойств грунта:
Глинистый грунт:
сухой ...................... 0,06—0,08
влажный................                   0,16—0,2
Песчаный грунт:
сухой плотный...... 0,10—0,12
рыхлый ........ . .  0,2—0,4
Стерня:
сухая....................... 0,1—0,15
влажная .............. 0,15—0,2
Пахота ............................ 0,18—0,3
Торф с дерновым покрытием, осушенный ....           0,2—0,3
Колеса с жесткими ободьями создают большее давление на грунт и оказывают более высокое сопротивление движению кабелеукладчика, чем пневмоколеса.
Если колесо с жестким ободом катится по следу гусеницы трактора, то коэффициент сопротивления качению колеса возрастает по мере нарушения целости дернового покрова гусеницей, а также вследствие буксования. Для исключения этого явления при прокладке кабеля по болотно-торфяному грунту вместо сцепа тракторов в линию применяют сцеп «елочка», в котором каждый трактор движется по своей собственной колее, а кабелеукладчик — по колее, образуемой одним центральным трактором сцепа.