omnaОмский научный вестникOmsk Scientific Bulletin1813-82252541-7541Омский государственный технический университет10.25206/1813-8225-2025-193-5-12VLVDARomna-120Research ArticleМАШИНОСТРОЕНИЕMECHANICAL ENGINEERINGМетодика расчета параметров механизма поворотно-ударного действияMethod for calculating the parameters of the rotary-impact mechanismhttps://orcid.org/0009-0008-6786-0386СладковаЛ. А.SladkovaL. A.

СЛАДКОВА Любовь Александровна, доктор  технических наук, профессор (Россия), профессор  кафедры «Наземные транспортно-технологические  средства»

AuthorID (РИНЦ): 1024368

AuthorID (SCOPUS): 6128880

г. Москва

SLADKOVA Lyubov Aleksandrovna, Doctor of Technical  Sciences, Professor, Professor of the Ground Transportation and Technological Means Department

AuthorID (RSCI): 1024368

AuthorID (SCOPUS): 6128880

Moscow

rich.cat2012@yandex.ruСкрипниковД. И.SkripnikovD. I.

СКРИПНИКОВ Дмитрий Иванович, аспирант кафедры  «Наземные транспортно-технологические средства»

г. Москва

SKRIPNIKOV Dmitriy Ivanovich, Graduate Student of the  Ground Transportation and Technological Means Department

Moscow

dimaskrip@mail.ruРоссийский университет транспортаРоссияRussian University of TransportRussian Federation20253003202501512Copyright © Сладкова Л.А., Скрипников Д.И., 20252025Сладкова Л.А., Скрипников Д.И.Sladkova L.A., Skripnikov D.I.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://onv.omgtu.ru/jour/article/view/120

Современные механизмы ударно-поворотного действия для разрушения прочных и мерзлых грунтов имеют громоздкую и сложную конструкцию. Разработка методики усовершенствования конструкции механизма поворотно-ударного действия позволяет решить задачу снижения энергоемкости процесса разрушения грунта. Алгоритм определения геометрических параметров механизма поворотно-ударного действия научно обоснован исходя из анализа состояния вопроса современных технических решений буровых установок и физических основ взаимодействия бурового инструмента с грунтом различных категорий трудности разработки. При проведении теоретических и экспериментальных исследований были использованы: аналитический метод с привлечением средств современной вычислительной техники, фундаментальные положения теоретической механики, теории прочности. Научная новизна работы заключается в теоретически и экспериментально подтвержденной методике выбора основных конструктивных параметров принципиально нового механизма поворотно-ударного действия (патент № 2232858 РФ) в зависимости от типов буровой коронки. Предложенная методика оценки прочностных характеристик элементов конструкции позволяет определить величину усилия неразрушения Р конструкции механизма поворотно-ударного действия для обеспечения безопасного удара по основанию канавки в процессе работы бурового инструмента.

Modern rotary-impact mechanisms for the destruction of solid and frozen soils have a bulky and complex design. The development of a method for improving the rotaryimpact mechanism construction allows solving the problem of reducing the energy intensity of the soil destruction process. The algorithm of the geometrical parameters determination of the rotary-impact mechanism is scientifically substantiated on the basis of the modern technical solutions' analysis of drilling rigs and physical bases of the drilling tool interaction with the soils of various difficulty categories. An analytical method with the use of modern computer technology, fundamental provisions of theoretical mechanics and strength theory are applied in theoretical and experimental research. The scientific innovation of the research involves a theoretically and experimentally verified method of basic engineering parameters selection for a fundamentally new rotary-impact mechanism (patent No. 2232858 of the Russian Federation) depending on the drill bit types. The proposed method for evaluating the resistance features of structural elements allows determining the P value of the non-destruction force to provide a safe impact on the groove base during drilling tool operations.

методика расчетапараметрыконструкциямеханизм поворотно-ударного действияпрочностьвзаимодействие с грунтомcalculation methodparametersstructurerotary-impact mechanismstrengthsoil interactionReferencesАнисимов В. С., Макушкин Д. О., Каган И. Л. Самоходные бурильно-крановые машины. Москва: Высшая школа, 1982. 208 с.Anisimov V. S., Makushkin D. O., Kagan I. L. Samokhodnyye buril′no-kranovyye mashiny [Self-propelled drilling and crane machines]. Moscow, 1982. 208 p. (In Russ.).Дмитриев Н. В., Зуйков А. И., Герасимов В. А. Горные и взрывные работы в энергетическом строительстве. Москва: Недра, 1992. 287 с. ISBN 5-247-02717-5.Dmitriyev N. V., Zuykov A. I., Gerasimov V. A. Gornyye i vzryvnyye raboty v energeticheskom stroitel′stve [Mining and blasting works in energy construction]. Moscow, 1992. 287 p. (In Russ.).Исследование машин для свайных и буровых работ: сб. науч. тр. / ВНИИ Транспортного строительства; Под ред. А. С. Головачева. Москва: Транспорт, 1987. 151 с.Issledovaniye mashin dlya svaynykh i burovykh rabot [Research of machines for piling and drilling operations] / Ed. by A. S. Golovachev. Moscow, 1987. 151 p. (In Russ.).Растегаев И. К. Машины для вечномерзлых грунтов. Москва: Машиностроение, 1986. 216 с.Rastegayev I. K. Mashiny dlya vechnomerzlykh gruntov [Machines for permafrost soils]. Moscow, 1986. 216 p. (In Russ.).Пат. 2232858 Российская Федерация, МПК E21B 1/12. Механизм ударного действия / Сладкова Л. А., Петров А. Н., Артюх Н. В., Сладков В. А., Петров В. А., Федосеев В. В. № 2002128948; заявл. от 29.10.2002; опубл. 20.07.2004, Бюл. № 20.Patent 2232858 Russian Federation, IPC E21B 1/12. Mekhanizm udarnogo deystviya [Percussion mechanism] / Sladkova L. A., Petrov A. N., Artyukh N. V., Sladkov V. A., Petrov V. A., Fedoseyev V. V. No. 2002128948. (In Russ.).Чеченков М. С. Современные способы разработки прочных грунтов. Ленинград: Стройиздат, 1980. 125 с.Chechenkov M. S. Sovremennyye sposoby razrabotki prochnykh gruntov [Modern methods of strong soil excavation]. Leningrad, 1980. 125 p. (In Russ.).Растегаев И. К. Технология и механизация работ по строительству свайных фундаментов на вечномерзлых грунтах. Ленинград: Стройиздат, 1980. 128 с.Rastegayev I. K. Tekhnologiya i mekhanizatsiya rabot po stroitel′stvu svaynykh fundamentov na vechnomerzlykh gruntakh [Technology and mechanisation of construction of pile foundations on permafrost soils]. Leningrad, 1980. 128 p. (In Russ.).Жуков И. А. Научно-методические основы определения физико-механических свойств горной породы при исследовании разрушения хрупких сред ударом // Наукоемкие технологии разработки и использования минеральных ресурсов: сб. науч. ст. Новокузнецк, Сиб. гос. индустр. ун-т, 2009. С. 96–100.Zhukov I. A. Nauchno-metodicheskiye osnovy opredeleniya fiziko-mekhanicheskikh svoystv gornoy porody pri issledovanii razrusheniya khrupkikh sred udarom [Scientific and methodological basis for determining physical and mechanical properties of rocks in the investigation of brittle fracture by impact]. Naukoyemkiye tekhnologii razrabotki i ispol′zovaniya mineral′nykh resursov. Science-Intensive Technologies for the Development and Use of Mineral Resources. Novokuznetsk, 2009. P. 96–100. (In Russ.).Доброборский Б. С. Теоретический анализ работы ударного механизма пневматического молотка системы «корпус-ударник» // Современные проблемы науки и образования. 2014. № 4. EDN: STRNBB. URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=13930 (дата обращения: 23.09.2024).Dobroborskiy B. S. Teoreticheskiy analiz raboty udarnogo mekhanizma pnevmaticheskogo molotka sistemy «korpusudarnik» [Theoretical analysis of a pneumatic hammer impact mechanism of the «body-drummer»]. Sovremennyye problemy nauki i obrazovaniya. Modern Problems of Science and Education. 2014. No. 4. EDN: STRNBB. URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=13930 (accessed: 25.09.2024). (In Russ.).Зеленин А. Н., Баловнев В. И., Керов И. П. Машины для земляных работ. Москва: Машиностроение, 1975. 423 с.Zelenin A. N., Balovnev V. I., Kerov I. P. Mashiny dlya zemlyanykh rabot [Earthmoving machines]. Moscow, 1975. 423 p. (In Russ.).Недорезов И. А. Прогрессивные методы разработки мерзлых грунтов. Москва: Транспорт, 1969. 45 с.Nedorezov I. A. Progressivnyye metody razrabotki merzlykh gruntov [Progressive methods of frozen ground extraction]. Moscow, 1969. 45 p. (In Russ.).Кахимов Б. А., Самохин М. С. Режущий буровой инструмент (расчет и проектирование). Москва: Машиностроение, 1976. 168 с.Kakhimov B. A., Samokhin M. S. Rezhushchiy burovoy instrument (Raschet i proyektirovaniye) [Cutting drilling tools (calculation and engineering)]. Moscow, 1976. 168 p. (In Russ.).Алексеева Т. В., Артемьев К. Дорожные машины. Часть 1. Машины для земляных работ. Москва: Машиностроение, 1972. 504 с.Alekseyeva T. V., Artem′yev K. Dorozhnyye mashiny. Chast′ 1. Mashiny dlya zemlyanykh rabot [Road machines. Part 1. Earthmoving machines]. Moscow, 1972. 504 p. (In Russ.).Иванов М. Н. Детали машин. Москва: Высшая школа, 1991. 385 с.Ivanov M. N. Detali mashin [Machine details]. Moscow, 1991. 385 p. (In Russ.).Справочник машиностроителя / под ред. Н. С. Ачеркана. В 6 т. Москва: Машгиз, 1963. Т. 1. 592 с.Spravochnik mashinostroitelya [Mechanical engineering handbook] / Ed. by N. S. Acherkan. In 6 vols. Moscow, 1963. Vol. 1. 592 p. (In Russ.).Енохович А. С. Справочник по физике и технике. Москва: Просвещение, 1989. 224 с.Yenokhovich A. S. Spravochnik po fizike i tekhnike [Handbook of physics and technology]. Moscow, 1989. 224 p. (In Russ.).Склярова А. А. Исследование влияния конструктивных параметров на область рационального применения машины горизонтально направленного бурения в заданной системе ограничений // Транспортное, горное и строительное машиностроение: наука и производство. 2024. № 24. С. 68–73. DOI: 10.26160/2658-3305-2024-24-68-73. EDN: YOQVOG.Sklyarova A. A. Issledovaniye vliyaniya konstruktivnykh parametrov na oblast’ ratsional’nogo primeneniya mashiny gorizontal’no napravlennogo bureniya v zadannoy sisteme ogranicheniy [Studying the influence of design parameters on the area of rational application of a horizontal directional drilling machine in a specified system of constraints]. Transportnoye, gornoye i stroitel’noye mashinostroyeniye: nauka i proizvodstvo. Transport, Mining and Construction Engineering: Science and Production. 2024. No. 24. P. 68–73. DOI: 10.26160/2658-3305-2024-24-68-73. EDN: YOQVOG. (In Russ.).Мартюченко И. Г., Зенин М. И. Взаимодействие винтовой лопасти бурового инструмента с мерзлым грунтом // Вестник СибАДИ. 2020. Т. 17, № 2 (72). С. 162–171. DOI: 10.26518/2071-7296-2020-17-2-162-171. EDN: BNAWTO.Martyuchenko I. G., Zenin M. I. Vzaimodeystviye vintovoy lopasti burovogo instrumenta s merzlym gruntom [Interaction of a helical blade of a drilling tool with frozen ground]. Vestnik SibADI. The Russian Automobile and Highway Industry Journal. 2020. Vol. 17, no. 2 (72). P. 162–171. DOI: 10.26518/2071-7296-2020-17-2-162-171. EDN: BNAWTO. (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.