"Механики XXI веку" №16 2017

Эксплуатация и ремонт машин и оборудования

345

УДК 621.879.3

Обзор нагревательных элементов в качестве средства для борьбы

с адгезией грунта в условиях отрицательных температур

Зеньков С.А.

, Балахонов Н.А.

, Дрюпин П.Ю.

Братский государственный университет, ул. Макаренко 40, Братск, Россия

mf@brstu.ru,

balaxon-off@mail.ru

Ключевые слова:

Нагревательный элемент, адгезия, связный грунт, землеройные машины,

напряжение сдвига, однофакторные уравнения, нагрев пластины

Основной причиной снижения производительности землеройных машин является увеличение

адгезии и трения при разработке влажных связных грунтов в условиях отрицательных температур.

Данная проблема существует как в России, так и за рубежом. При разработке зимой мерзлых гли-

нистых и мокрых грунтов, разрыхленных на куски, наполнение ковша и скорость работы экскавато-

ра значительно меньше, чем в летних условиях. Мокрый грунт, соприкасаясь с охлажденными стен-

ками ковша, быстро к ним примерзает, уменьшается полезный объем ковша и затрудняется выгруз-

ка.

Проведен обзорный анализ саморегулирующихся нагревательных элементов. Рассмотрены три

нагревательных элемента ТМ-40, ТМ-60 и SRL 30-2, как возможные варианты для применения непо-

средственно на ковше экскаватора для ослабления адгезионных связей путём нагрева рабочей по-

верхности машины. Представлены результаты экспериментальных исследований, представлены

однофакторные уравнения регрессии температуры нагрева пластины для каждого из нагреватель-

ных элементов, построены температурно-временные характеристики трёх нагревательных эле-

ментов, произведен сравнительный анализ трёх нагревательных элементов ТМ-40, ТМ-60 и SRL 30-

Введение.

Существующие методы снижения трения и прилипания можно разделить

на четыре группы. Первый метод включает в себя создание промежуточного слоя на границе

контакта, который может служить защитным экраном для молекулярного взаимодействия

фаз и должен обладать адгезионным взаимодействием. Вторая группа включает в себя мето-

ды, способствующие ослаблению адгезионных связей за счет внешнего воздействия. Третий

метод основан на конструктивно-технологических и механических способах. Четвертая

группа – это комбинирование двух или более методов для снижения адгезии [1 – 20]. В дан-

ной статье рассматривается метод внешнего воздействия, инструментами которого являются

нагревательные элементы в виде греющих саморегулирующихся нагревательных кабелей

марок ТМ-40, ТМ-60 и SRL 30-2.

Основная часть.

Рассмотрим применение нагревательных элементов для ослабления

адгезионных связей мёрзлого грунта с контактной зоной рабочей металлической поверхно-

сти. Нагревательные кабели – специфический вид кабельных изделий, преобразующих элек-

трическую энергию в тепловую в целях нагрева и выполняющих функцию приемника элек-

трической энергии, а не передающей линии. Нагревательные кабели значительно отличаются

от обычных кабелей и проводов, назначение которых передавать электрическую энергию с

наименьшими потерями и с незначительным падением напряжения не длине линии (обычно

не более 5%) [21].

Нагревательный кабель используется в виде нагревательных секций, т.е. отрезков оп-

ределенной длины, причем на этой длине происходит полное падение приложенного напря-

жения. Следовательно, нагревательную секцию следует рассматривать как обычный прием-

ник электрической энергии (как один из видов электрических нагревательных элементов).

Отрицательный для обычных кабелей эффект рассеяния части передаваемой энергии в виде

тепла используется как полезный в нагревательных кабелях. Причем преобразование элек-

трической энергии в тепло происходит самым оптимальным и экономичным способом. Пре-

образование полное, бесшумное, без использования дополнительных веществ (топлива,

окислителя).