DOI: https://doi.org/10.22281/2413-9920-2020-06-03-404-410

УДК 69.002.5

Новиков В.И., Пушкарев А.Е., Манвелова Н.Е.
Моделирование теплового баланса элементов гидросъемника бурового става для струйной цементации грунтов в процессе эксплуатации
В статье рассмотрены вопросы построения математической модели, определяющей тепловой баланс в узле «гидросъемник-буровой вал», используемом в устройствах для струйной цементации грунтов. Проанализированы две основные группы материалов, применяемые в подобных конструктивных узлах для изготовления уплотняющих элементов (эластомеры и термопласты). Описаны предъявляемые требования и указаны условия эксплуатации данных материалов. Отдельно акцентировано внимание на диапазоне рабочих температур материалов уплотнительных элементов для гидросъемников. Приведен алгоритм, использованный для проведения вычислительного эксперимента с указанием применяемого при расчете программного пакета для решения прикладных задач прочности и теплообмена. Представлена твердотельная модель участка бурового вала с разбиением на конечные элементы. Показано полученное в результате расчета методом конечных элементов распределение теплового поля в элементах гидросъемника бурового става и выявлены факторы, существенно влияющие на распределение температуры. Обосновывается предположение, что материалы, применяемые в настоящее время в гидросъемниках для струйной цементации грунтов, не выдерживают тепловую нагрузку, возникающую в подобных устройствах сверхвысокого давления в процессе их эксплуатации.
Ключевые слова: струйная цементация, буровой став, тепловой баланс, температурное поле.

Novikov V.I., Pushkarev A.E., Manvelova N.E.
Modeling of the heat balance of elements of a drill hydraulic remover for inject cementation of soils during operation
The article deals the issues of constructing by according to previously developed methods of the model that describes the heat balance in the unit “hydraulic puller-drill shaft”, which is used in jet-grouting devices. Two main groups of materials used in similar structural units for the manufacture of sealing elements, which include elastomers and thermoplastics, are analyzed. The requirements are described and the operating conditions of these materials are indicated. Separately, attention is focused on the range of operating temperatures of materials of sealing elements for hydraulic pullers. The algorithm used for the computational experiment with the indication used in the calculation, the software package that allows to solve applied problems of strength, heat transfer, etc. A solid model of a section of a drill shaft with a meshing of finite elements is presented. It is shown that the distribution of the thermal field in the elements of the hydraulic cutter of the drill head, obtained as a result of the finite element calculation, that arises during operation and factors that significantly affect the temperature distribution are identified. The assumption is substantiated that the materials currently used in hydraulic pullers for jet cementation of soils do not withstand the heat load that occurs in such ultra-high pressure devices during their operation.
Key words: jet-grouting, drilling bar, heat balance, temperature field.

Скачать статью (файл pdf) — Download (pdf)

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-ShareAlike» («Атрибуция — На тех же условиях») 4.0 Всемирная.