CC BY
5
УДК 625.08
DOI: https://doi.org/10.26518/2071-7296-2020-17-1-32-43
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТИ ЦЕПЕЙ И РАЗМЕРОВ ПЛАСТА ГРУНТА, ОТРЕЗАЕМОГО КОВШОМ АГРЕГАТА ДЛЯ УДАЛЕНИЯ ВЕРХНЕГО СЛОЯ ГРУНТА С ПОДСТИЛАЮЩЕГО СЛОЯ АВТОДОРОГИ
В.А. Николаев
ФГБОУ ВО ЯТУ, г. Ярославль, Россия
АННОТАЦИЯ
Введение. Чтобы автомобильная дорога была долговечной при минимально необходимых затратах на ее строительство, следует тщательно удалить верхний слой грунта, не затрагивая грунт, расположенный под верхним слоем. Проблема удешевления строительства автодорог без снижения их качества может быть решена путём создания агрегата непрерывного действия для формирования подстилающего слоя. Он удаляет верхний слой грунта с половины подстилающего слоя автомобильной дороги и одного будущего кювета. При движении агрегата ковши отрезают пласт грунта снизу и сбоку. Для этого на каждом ковше установлено нижнее лезвие, правое лезвие и консольное лезвие, частично подрезающее верхний слой грунта снизу для прохода следующего ковша. Лезвие нижнего ножа направлено под углом 10° к планке крепления ковша, лезвие правого ножа и лезвие консольного ножа - под углом 45° к направлению перемещения ковша.
Методика исследования. Для определения скорости цепей и размеров пласта грунта, отрезаемого ковшом, проведён анализ кинематики ковша и выполнены математические преобразования. Для проверки полученных параметров рассмотрен поворот ковша на 90° на ведущей звёздочке нижнего привода. Выявлена схема сил, действующих на грунт, расположенный в ковше, при его повороте на ведущей звёздочке нижнего привода. На основе преобразований системы двух уравнений и неравенства установлено условие недопустимости высыпания грунта из ковша при его повороте на ведущей звёздочке нижнего привода.
Результаты. Используя разработанную методику определения параметров, на основе принятых исходных данных вычислена скорость цепей, к которым присоединены ковши, и ширина пласта грунта, отрезаемого ковшом. Для проверки полученных параметров рассмотрен поворот ковша на 90° на ведущей звёздочке нижнего привода. После подстановки полученных значений параметров в неравенство установлено, что при таких параметрах ковша и ведущей звёздочки нижнего привода грунт не высыплется из ковша при его повороте.
Заключение. Из конструктивной компоновки агрегата для удаления верхнего слоя грунта с подстилающего слоя автодороги получены геометрические параметры ковша. На основе анализа кинематики взаимодействия ковша с грунтом выявлена скорость цепей, к которым присоединены ковши, и ширина пласта грунта, отрезаемого ковшом. Анализ сил, действующих на грунт, расположенный в ковше, в момент поворота ковша на ведущей звёздочке нижнего привода показал рациональность принятых и вычисленных параметров. На основе выявленных параметров можно определить затраты энергии на резание грунта ковшами агрегата для удаления верхнего слоя грунта с подстилающего слоя автодороги.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: автомобильная дорога, подстилающий слой, агрегат непрерывного действия, грунт, скорость цепей, размер пласта грунта.
Поступила 28.01.2020, принята к публикации 21.02.2020.
Автор прочитал и одобрил окончательный вариант рукописи.
Прозрачность финансовой деятельности: автор не имеет финансовой заинтересованности в представленных материалах или методах. Конфликт интересов отсутствует.
Для цитирования: Николаев В.А. Определение скорости цепей и размеров пласта грунта, отрезаемого ковшом агрегата для удаления верхнего слоя грунта с подстилающего слоя автодороги. Вестник СибАДИ. 2020;17(1):32-43. https://doi.org/10.26518/2071-7296-2020-17-1-32-43
© Николаев В.А.
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.
DOI: https://doi.org/10.26518/2071-7296-2020-17-1-32-43
SOIL LAYER CUT OFF BY THE AGGREGATE FOR REMOVING THE TOPSOIL FROM THE ROAD SUBLAYER: DETERMINATION OF THE CHAIN SPEED AND SIZES
Vladimir A. Nikolayev
Yaroslavl Technical University, Yaroslavl, Russia
ABSTRACT
Introduction. For the durable road at the minimum necessary cost of its construction the topsoil should be removed without affecting the ground. The problem of cheaper road construction without reducing the quality can be solved by creating an aggregate for the sublayer’s formation. The aggregate removes the topsoil from half of the road sublayer and one of the ditch. The buckets of the moving aggregate cut off the soil layer from below and from one side. Therefore, each bucket is mounted by the bottom blade, the right blade and the console blade, partially cutting the topsoil from below for the passage of the next bucket. The blade of the lower knife with the 10 degrees’ angle to the plank of the bucket; the blade of the right knife and the blade of the console knife - with the 45 degrees’ angle towards the direction of the bucket moving.
Materials and methods. To determine the speed of chains and the size of the soil layer the author carried out the bucket kinematics’ analysis and considered mathematical transformations. For checking the received parameters, the paper demonstrated the turn of the bucket on the leading 90 degrees’ lower drive. The author revealed the scheme of forces acting on the ground, located in the bucket, when it turned on the leading lower drive. Based on the system’s transformations of two equations and the inequality, the research established the inadmissibility of the bucket’s phasing out when it turned on the leading lower drive.
Results. As a result, by using the developed method of determining parameters, based on the accepted raw data, the author calculated the speed of the chains, to which the buckets were attached, and the width of the soil, cut off by the bucket. After substitution of the received parameters in the inequality the author established that the ground would not fall out of the bucket by turning under such parameters of the bucket and of the leading lower drive. Discussion and conclusions. As a result, the author obtains the geometric parameters from the structural layout of the aggregate for removing the topsoil from the road sublayer. Based on the analysis of the kinematics of the interaction of the bucket with the ground, the paper reveals the speed of the chains, to which the buckets are attached and the width of the soil layer cut off by the bucket. Analysis of the forces acting on the ground and locating in the bucket at the moment of the bucket turn on the leading lower drive shows the rationality of the accepted and calculated parameters. The author determines the energy costs of cutting the ground with the buckets of the aggregate for removing the topsoil from the road sublayer.
KEYWORDS: road, sublayer, aggregate of the continuous operation, ground, chains’ speed, soil size.
Submitted 28.01.2020, revised 21.02.2020.
The author has read and approved the final manuscript.
Financial transparency: the author has no financial interest in the presented materials or methods. There is no conflict of interest.
For citation: Nikolayev Vladimir A. Soil layer cut off by the aggregate for removing the topsoil from the road sublayer: determination of the chain speed and sizes. The Russian Automobile and Highway Industry Journal. 2020; 17(1):32- 43. https://doi.org/10.26518/2071-7296-2020-17-1-32-43
© Nikolayev V. A.
Content is available under the license Creative Commons Attribution 4.0 License.
ВВЕДЕНИЕ
Чтобы автомобильная дорога была долговечной при минимально необходимых затратах на её строительство, следует тщательно
удалить верхний слой грунта, не затрагивая грунт, расположенный под верхним слоем. Обычно эту работу выполняют бульдозерами, экскаваторами и другими техническими средствами циклического действия (рисунок 1).
Рисунок 1 - Удаление верхнего слоя грунта с подстилающего слоя автодороги
Проблема удешевления строительства автодорог без снижения их качества может быть решена путём создания агрегата непрерывного действия для формирования подстилающего слоя. Агрегат содержит энергетическое устройство и рабочую часть. Он удаляет верхний слой грунта с половины подстилающего слоя автомобильной дороги и одного будущего кювета (рисунки 2, 3, 4)1.
К корпусу 1 энергетического устройства присоединён гидробак 3, гидроаппаратура ав-
Figure 1 - Removing the topsoil from the road sublayer
тогоризонтали 5, коробка отбора мощности 6 с предохранительным устройством. К корпусу также добавлены поводки 7, управляемые гидроцилиндрами автогоризонтали 8. На поводках установлены ведущие колёса 2 и катки 4. Ведущие колёса и катки опоясаны гусеницами 25. К корпусу шарнирно присоединена навеска 10, изменяющая положение средней рамы 24 относительно энергетического устройства. К средней раме слева шарнирно присоединена левая рама 20, а к ней - консоль 21.
1 Патент №2689007 РФ. Агрегат для удаления почвы с подстилающего слоя автодороги / В.А. Николаев, И.С. Тюрем-нов. № 2018122727; заявл. 21.06.2018; опубл. 23.05.2019, бюл № 15. 11 с.
Рисунок 2 - Агрегат для удаления верхнего слоя грунта с подстилающего слоя автодороги, вид слева: 1 - корпус; 2 - ведущее колёсо; 3 - гидробак; 4 - каток; 5 - гидроаппаратура автогоризонтали;
6 - коробка отбора мощности; 7 - поводок; 8 - гидроцилиндр автогоризонтали; 9 - гидромотор нижнего привода; 10 - навеска; 11 - цепь; 12 - ковш; 13 - рамка рыхлителя; 14 - полая ось; 15 - рабочий орган рыхлителя; 16 - гидроцилиндр управления рыхлителем;
17 - кронштейн; 18 - гидроцилиндр управления левой рамой; 19 - телескопический гидроцилиндр; 20 - левая рама; 21 - консоль; 22 - гидромотор верхнего привода; 23 - гидромотор поворота; 24 - средняя рама; 25 - гусеница
Figure 2 - Aggregate for removing the topsoil from the road sublayer, the left view: 1 - body; 2 - leading wheel; 3 - hydrotank; 4 - roller; 5 - hydro-equipment of the auto-horizontal aggregate; 6 - power selection box; 7 - leash; 8 - hydrocylinder of the auto-horizontal aggregate; 9 - lower-wheel drive hydromotor;
10 - canopy; 11 - chain;12 - ladle; 13 - ripper frame; 14 - hollow axis; 15 - working body of the ripper; 16 - hydraulic cylinder control ripper; 17 - bracket; 18 - hydraulic cylinder control of the left frame; 19 - telescopic hydraulic cylinder; 20 - left frame; 21 - console; 22 - hydromotor of the upper drive; 23 - hydromotor turning;
24 - medium frame; 25 - caterpillar
Положением левой рамы относительно средней рамы управляют два гидроцилиндра управления левой рамой 18, а консоли относительно левой рамы - два телескопических гидроцилиндра 19. К средней раме прикреплен гидромотор нижнего привода 9, передающий вращающий момент на звёздочку. На консоли установлена ещё одна звёздочка, приводимая от гидромотора верхнего привода 22. Звёздочки, ролики и поворотные ролики охвачены двумя цепями 11 с закреплёнными на них ковшами 12. К средней раме присоединена правая рама, положением которой относительно средней рамы управляет гидромотор поворота 23. К средней раме и правой раме присоединены рамки рыхлителей 13. В них установлены полые оси 14, в которых расположены рабочие органы рыхлителей 15. К средней раме и правой раме приварены кронштейны 17, а в них установлены гидроцилиндры управления рыхлителями 16, присоединённые также к рамкам рыхлителей.
Если рельеф поверхности весьма равнинный, оператор перед началом работы включает гидроаппаратуру автогоризонтали в автоматический режим. В этом режиме корпус энергетического устройства и рабочая часть агрегата будут находиться в строго горизонтальном положении. При наезде гусениц на микронеровности гидроаппаратура автогоризонтали подаёт рабочую жидкость в нужные гидроцилиндры автогоризонтали. Они воздействуют на поводки, а поводки - на катки и ведущие колёса, изменяя их положение так, чтобы корпус оставался в строго горизонтальном положении. Если рельеф поверхности более сложный, оператор задаёт на гидроаппаратуру автогоризонтали необходимый крен корпуса либо управляет положением корпуса энергетического устройства и устройства удаления верхнего слоя грунта вручную.
Оператор гидроцилиндром управления навеской опускает рабочую часть агрегата так, чтобы она не касалась грунта. Затем он опускает рыхлители на поверхность грунта и включает перемещение агрегата вперёд. Оператор задаёт такое давление в гидропневмоаккумуляторе управления рыхлителями, при котором рабочие органы рыхлителя погрузились бы в грунт полностью, но не было избыточной нагрузки на полые оси пассивных рыхлителей. Рабочие органы рыхлителей взрыхляют верхний слой грунта.
Не прекращая перемещение агрегата, оператор переводит гидроцилиндры управления навеской в «плавающее» положение. Вращающий момент от гидромотора нижнего при-
вода через редуктор, звёздочку поступает на цепи. Одновременно от гидронасоса рабочая жидкость поступает в гидромотор верхнего привода, который также создаёт вращающий момент, передаваемый через звёздочку на цепи. Угловая скорость вала гидромотора верхнего привода синхронизирована с угловой скоростью гидромотора нижнего привода. Ковши врезаются во взрыхлённый грунт. При перемещении справа налево (см. рисунок 3) ковши наполняются грунтом. Гидромотор подъёма перемещает ковши с грунтом вверх. Поворотные ролики на консоли установлены так, что от воздействия силы тяжести и центробежной силы инерции грунт из ковшей высыпается в мобильное транспортное средство «М» (см. рисунки 3, 4).
Ковши отрезают пласт грунта снизу и сбоку. При этом нижнее лезвие «Н» (рисунок5) отрезает слой грунта снизу, правое лезвие «П» - сбоку, а консольное лезвие «К» частично подрезает верхний слой грунта снизу для следующего ковша. Лезвие «Н» нижнего ножа направим под углом 10° к планке крепления ковша, то есть 80° к направлению перемещения ковша. Лезвие «П» правого ножа и лезвие «К» консольного ножа - под углом 45° к направлению перемещения ковша. При этом геометрические параметры ковша получаются из конструктивной компоновки агрегата.
В стенках корпуса ковша выполним прорези для установки ножей. Прорезь в правой стенке предназначена для установки консольного ножа К. Прорези, образующие правую щель ПЩ, левую щель ЛЩ, заднюю щель ЗЩ предназначены для установки нижнего ножа. К правому ножу припаяны направляющие пластины, а в правой стенке корпуса ковша выполнены пазы для установки правого ножа (рисунок 5, в). Правый нож вдвигают в корпус ковша так, чтобы направляющие пластины входили в пазы. Если лезвия ножей износились, вынимают сначала правый нож (рисунок 5, д) по направлению стрелки I. Потом вынимают нижний нож (рисунок 5, а), поворачивая его по направлению стрелки II. Далее вынимают из корпуса ковша консольный нож (рисунок 5, б), выдвигая его по направлению стрелки III. Установку ножей производят в обратном порядке. При установке в корпус ковша нижний нож прижимом фиксирует полку консольного ножа. Затем, после выдвижения, правый нож фиксирует в корпусе ковша нижний нож. Так осуществляется взаимное фиксирование ножей в корпусе ковша. Для исключения выпадения правого ножа его фиксируют в корпусе ковша кернением.
Рисунок 3 - Агрегат для удаления верхнего слоя грунта с подстилающего слоя автодороги,
вид сверху (нумерация позиций едина)
Figure 3 - Aggregate for removing the topsoil from the road sublayer, top view
Рисунок 4 - Агрегат для удаления верхнего слоя грунта с подстилающего слоя автодороги, вид А
Figure 4 - Aggregate for removing the topsoil from the road sublayer, A view
а/
Б-Б МИ 50
5)
А
Рисунок5 -Ковш: а -видА;б - видспереди;в-сечение Б - Б; г-трансформация углазаточки правоголезвия;д - видслева
Figure 5 -Bucket:a- A view;6-frontview;e- Б -Бsection; г-transformationoftheπgMЫadeshaφeningcomer;д-leftview
Примем угол заточки лезвия правого ножа і = 25° л <нс-о (см. рисунок 5, в), тогда длине фаскл 02,Ч мао. Пеоенесё м ето оесоаея ние за сооу секищей ПЛ0СК0С2Ч Б - Б. Измерил ИЛИ( нр фаски в наоочалении перойещрния коплик (см. ресунок С, дД - соллкяиоося ДО— і\см. І/Лізік-Гсиніунотс утдзлоно дианнке фанкт горизонтсси-и-Н πлoссесτью (евсунок 5, г| и епоедплиіи тііжнсс^оікмг^ігию сане зкігочки ппжропо лезвия ід, рд іе,25°. П<кп>^КДГ^зИ усол ліоовия -огоЕгог^ няжо соле = iTp р) 1£5,;25<:^.
=з роютрукт итиоіС оямплно^кпі: н ыяота ковша 0,0И е, скипот мттлидорьнсИ rHK/ffüıcı-ıe сиимУСмoгo ^^р^лсн^го слоя геппст Бсл = 0,25 м, ширина ковша 1,0, длина левой стенки ковша а,3 м, налщоол ого сттнлн 5 кім. Соятпету
ственно внугурноис (сзмярыі таїсотн ковіеа 0гІс е о,М4 паї ширата иисшя Пк = й,НС ос толинч оеооП етоаки таїгсоа ик = о,МН5 іеї "Єоодо пло.
ТЦСДо ККИИРГП КйВШН Содк = М^еяоЛ -їло (ПИИа-
<эін -Пн eS^Oc кд = о ,ИВЫ6 иг3; . Теоретические основы резания грунта весьма подробно рассмотрены23 [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11,12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21,22, 23, 24]. Однако представляет теоретический и практический интерес анализ резания грунта ковшами агре-гатанепрерывногодействия.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
Определим скорость цепей и размеры пласта грунта, отрезаемого ковшом. Объём грунта,снимаемогоагрегатом засекунду,
2 Жук А.Ф. Теоретическое обоснование рациональной технологической схемы и параметров ротационного плуга. Сборник ножных н^дое нщеория о ктснкы почкооара0нты1инсщтт мсшиа». Т. 1°). М. : Шшиноккроенае, ІЭіЗ.. 2 1■аг-(5».
3 Попов Г.Ф. Рабочие органы с^л^еэз. М.: материалы НТС ВИСХОМ. Вып. 27. ОНТИ ВИСХОМ, 1970. (3. 490-497.
0 20ТС-502а Стсткич ЛиП/ТЧЛИ The RLDTiao Actomobilo and Highway Industry Journal
Різні 17, МП 1. am Стискана нсмяо помпено -7( Рої. П7. »oi Л. ТОТП. (Гьы(Лмонт іхаое а 71
6ε
івшпор Aj}snpu| Лемцбін рие 9|!qoujo}nv uejssny эщ MÜV9MO мин±оэд 0Ζ0Ζ~Ϊ00Ζ ©
1,L - anssj snonupuoo ΟΖΟΖ ' I '°u Ί і |0Д 1,ι - еюЛиіяа сіэйон ионєоамо ozoz ' I ön 'L \ w οχ
■э/xm q‘z
9‘0
989'T
я
U
(ў ΒυλίΛίάοφ)
ЛУнЛмЭО ее eiejedje 0ИН0Ь0Э 0OH4UOtfodU e0d9h xMhiBtfoxodu ‘иатаом оаіэ0ьйі_го>|
■ο/П 9Q9‘l = S80‘0———=^
(g ΒυλίΛίάοφ) bihAcIj kouo oj -01ЛІ9В1ЛІИН0 энидАш ионяивілшоявілі Mdu иэтаоя кинэниоиве киаоиэА ей иэиэР aıoodo>ıo
■£‘Т ~ d4
‘MMHauxiadeBd 0J9 Mdu BiHAdJ віліэчдо эинэьии -эаЛ MMhıcHBaıaiMhA ‘хнэиРиффеоя ‘8‘0 = ЕЧ вт -аоя эинэниоиве ииРіошаїяіиьА ‘хнэиРиффеоя 1 S80‘0 = E<rl iMJodoüoıaB uouo oj9PioibumioPou o BiHAdJ кинэивРА киР BiBJadJB яıoodo>ıo іліэілі -Mdjj w/, = g MJodoüoıaB коиэ oj9Pioibumio -Рои o BiHAdJ кинэивРА киР BiBJadJB вівахвє BHMdnm ияаоноиїлюя MOHaMDiAdiOHO» επ
ıqıvıqu£3d
(8) ш£ли0 < "/
oaıoHaaBdaH ілшьАиои ‘9MH9HaBdA 9oadau a аиавюРои ‘елиФ = nıüa вР -Аяіо '_JÎ_ = πώ lAIMhAuOU ‘9MH9H3BdA 90d019 09
аиавюРои = Em UMH9H9BdA 0J9ai9di επ
Ή/!.
ΐιεσ? = ύαλ π1ε(Ό = πώΙ nıha < π])
ευ BiHAdJ ошнвшяэіяа laAaıoıuuadu ээиод эоа вимо втаоя Biodoaou adaiAi oy втаоя эжмн iHAdJ maHHBiogBdeBdaH laAaıoıuuadu Аїліоіє он ‘втаоя ευ iHAdJ яівиїяоіяа оньиювь uoiMiAiadıo ■д вииэ іліоіє Mdy Biodoaou эивьвн a BiHAdJ іліэйнэжоілюоі нвннваєіяа ‘-д MMhdaHM вимо и 9iig MMhdaHM вииэ квнжэдс^інэіі ‘йіээжкі д вииэ іэАаіэйэР ‘этаоя а иıяннэжououoвd İHAdJ вн втаоя Biodoaou вйвьвн інэіліоілі д
■(дхон
-AoMd) BPoandu OJЭHжин эяьоРеэае йэРіАРэа вн о06 вн втаоя lodoaou ı/\mdıoı/\ıooBd aodıaiAiBdBU хіяннэьАйой M>id99odu uuti BPoandu OJЭHжин эяьоРеэае йэРіАРэа вн aiodoaou 0J9 udu втаоя ευ BiHAdJ кинвшяоіяа яюоновио іэАаюэРіАо
ω
S
*Λε4<1
яш
этаоя а воовілі
0J9 ‘BiHAdJ воовілі квніліэчдо внюэаеи ииэд
(9)
ял£ч
‘ілютаоя ojoiai
-эвεэdıo ‘BiHAdJ вювии BHMdum ‘(^ вuAıлıdoφ) ‘АРнАяээ вє BiBJadJB эинэьэо aoHauoPodu εэd -ahXMPiuPoxodu ‘иэтаоя оаюэьииоя яв» яві
(9)
*АЪЧ
— пл иии -
ЛАЪЧ
ΛΑ^4
(ЇІ^ЯдЄ^, Я ІГЭт, , '
.алч= чач <- — = ^цац
вРоіоіо
(*)
м
я
U
йілнянюэагйэн uiAiadio ваю -H99Bd9H И MMH9H9BdA хАаР Аіліэіэйэ ІЛІЭЭІЛІП
ει BPoandu
OJЭHжин ияьоРгэаг йэРіАРэа иıooнжAdяo ион -яивьвн oAnPBd lAiaiAiMdy 'πώ ltojA bh uoaıAHdaa -ou внжиоР втаоя вянэю нннжин uiAiada эж oıe вє ‘втаоя єи ййэіэйіяа эн іяРиювь иіє іядоіь (д яoнAoиd іліо) пі uiAiada вє 9MHUoıooBd nj вт -аоя ИОЯНЭЮ иэнжин о Mhadıoa оР яіэіэй іАР -Ад іяііиювь иіє нинэРжодоаоо эиоои ha иэиэР o^яıoodoяo оо oih ‘іліиюАиои V ияьоі иєиида BiHAdJ іяРиювь uoıuPogoaoo MiAiıaadoy
втаоя єи ‘MiooHxdaa -ou иєиида иıяннθжououoвd İHAdJ яівиїяоіяа но -iMiAi9dıo ‘Biodoaou эивьвн a BiHAdJ іліэйнэжоілі -doı ивннваєіяа ‘-j MMhdaHM bumq втаоя эжин iHAdJ MiHHHBiogBdeBdaH laAaıoıuuadu эжяві Аїлюїє он ‘втаоя ей iHAdJ яівиїяоіяа оньиювь uoiMiAi9dıo Biodoaou Pondau a 9ilj bumq втаоя
:иілівтаоя АРжэілі uMHUoıooBd и иэиэР иıoodoяo ίο іиоиавє ‘АРнАяэо а BiBJadJB эин -9h90 90Hh9d9U0U-0H9U0P0dU G9d9h ХИрІНРОХ
-odu ‘иэтаоя оаюэьииоя ‘NHodoıo nojAdP о
(ε) ^ _ _*л_ _ я
!'Vırjı/g(b/ ~”·Λ ^
‘АРнАяэо ве BiBJadJB эинэьэо эоняиоР -odu eadahXMPiuPoxodu ‘иэтаоя оаюэьиио)!
MMH9uxıadeBd 0J9 udu BiHAdJ віліэчдо эинэьииэаА ииРіоіваїяіинА ‘інэйРйффеоя - 9Pj
(S) = ιεεΑ
‘АРнАяэо вє BiBJadJB итаоя а OJOlлıθвж -AdJBe ‘BiHAdJ іліэчдо BiBJadJB яıoodoяo - 9Pj
(l-) ‘VDııg =
Рисунок6-Схемасил,действующихнагрунт,расположенный в ковше, приегоповоротенаведущей звёздочке нижнего привода: 1 -ведущаязвёздочканижнегопривода;2-ковш
Figure6-Diagramoftheforcesactingonthegroundand located inthebucketbyswitchingontheleadinglowerdrive: 1 - leading lower drive; 2 - ladle
Ширина пласта грунта, отрезаемого ковшом (формула 6)
о 0,8 0,086 р
Ö о---------п Ο,ΟΞΐ м в: О0 ІУІМ.
1,370,25
Пуимем ШИрЛИ.1 Н0НЛ0ЛНН0Т0 ЛЄЗОТН
Ьо = Н0мМ, ревнмю ^МОНО (ЭДЖТЛ, ВОД.О-ІЗ^ЄіМуіЮУ ЛОТШООІ, (Р. Еснли ОбъИЕНЭР МТУОО гррнта Т у= 1600 вв/м3, еол оансе в комисн (формула и6
ГОрипео оваиус начальной окружноств ве-.дсаі-ід^іО зонпдочко нижеево ррнввнк гз = 200 мм. ПОДОТЛВИВ 0НЛЧЄНИЛ гка|камит|3нві рВИИТВЯНСО Нв = >27 мм Усм. лччеоанИУі енол <оп = 60,67° п 1,Т5 !0ί5 раи, г3 Д 200 мм. в нЧ|кав<УНСТОО (Ч) вОе омемо: 427 > 1,0Д0И · ΤΖ00.
Условие выполняется. При таких параметрах ковша и ведущей звёздочки нижнего привода грунт не высыплется из ковша при его повороте.
© 2000-С0Р0 Ввстнио СиООИН Thp Ovsriv-A-tov-CİV исЧ ЕНІрНіФиу РИгАІго Чотіж^І
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Из конструктивной компоновки агрегата для удаления верхнего слоя грунта с подстилающего слоя автодороги получены геометрические параметры ковша. На основе анализа кинематики взаимодействия ковша с грунтом выявлена скорость цепей, к которым присоединены ковши, и ширина пласта грунта, отрезаемого ковшом. Анализ сил, действующих на грунт, расположенный в ковше, в момент поворота ковша на ведущей звёздочке нижнего привода показал рациональность принятых и вычисленных параметров. На основе выявленных параметров можно определить затраты энергии на резание грунта ковшами агрегата для удаления верхнего слоя грунта с подстилающего слоя автодороги.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Карасёв ГН. Определение силы резания грунта с учётом упругих деформаций при разрушении // Строительные и дорожные машины. 2008. № 4. С. 36-42.
2. Карнаухов А.И., Орловский С.Н. Определение затрат удельной энергии на процесс резания лесных почв торцевыми фрезами // Строительные и дорожные машины. 2010. № 1. С. 20-22.
3. Кравец И.М. Определение критической глубины резания при комбинированном резании грунтов гидрофрезой // Строительные и дорожные машины. 2010. № 5. С. 47-49.
4. Кириллов Ф.Ф. Детерминированная математическая модель временного распределения тягового усилия для многорезцовых рабочих органов землеройных машин // Строительные и дорожные машины. 2010. № 11. С. 44-48.
5. Берестов Е.И. Влияние трения грунта по поверхности ножа на сопротивление резанию // Строительные и дорожные машины. 2010. № 11. С. 3438.
6. Вершинин А.В., Зубов В.С., Тюльнев А.М. Повышение эффективности дискофрезерных рабочих механизмов для разработки мёрзлых грунтов // Строительные и дорожные машины. 2012. № 8. С. 42-44.
7. Баловнев В.И., Нгуен З.Ш. Определение сопротивлений при разработке грунтов рыхлителем по интегральному показателю прочности // Строительные и дорожные машины. 2005. № 3. С. 38-40.
8. Ryabets N., Kurzhner F. Weakening of frozen soils by means of ultra-high frequency energy // Cold Regions Science and Technology. 2003. Vol. 36. Pp. 115-128.
9. Liu X., Liu P Experimental research on the compressive fracture toughness of wing fracture of
frozen soil // Cold Regions Science and Technology. 2011. Vol. 65. Pp. 421-428.
10. Talalay PG. Subglacial till and Bedrock drilling // Cold Regions Science and Technology. 2013. Vol. 86. Pp. 142-166.
11. Sun X. ACT-timely experimental study on meso-scopic damage development of frozen soil under triaxial shearing // Rock and Soil Mechanics. 2005. №
8. Pp. 150-163.
12. Li Q. Development of Frozen Soil Model // Advances in Earth Science. 2006. № 12. Pp. 96-103.
13. Atkinson J. The Mechanics of Soils and Foundations. CRC. Press. 2007. 448 p.
14. Баловнев В.И., Данилов РГ., Улитич О.Ю. Исследование управляемых ножевых систем землеройно-транспортных машин // Строительные и дорожные машины. 2017. № 2. С. 12-15.
15. Нилов В.А., Фёдоров Е.В. Разработка грунта скрепером в условиях свободного резания // Строительные и дорожные машины. 2016. № 2. С. 7-10.
16. Чмиль В.П. Насосно-аккумулятивный привод рыхлителя с автоматическим выбором угла резания // Строительные и дорожные машины. 2016. № 11. С. 18-20.
17. Кабашев РА., Тургумбаев С.Д. Экспериментальные исследования процесса копания грунтов роторно-дисковыми рабочими органами под гидростатическим давлением // Вестник СибАДИ. 2016. № 4. С. 23-28.
18. Сёмкин Д.С. О влиянии скорости рабочего органа на силу сопротивления резанию грунта // Вестник СибАДИ. 2017. № 1. С. 37-43.
19. Константинов Ю.В. Методика расчёта сопротивления и момента сопротивления резанию почвы прямым пластинчатым ножом фрезы // Тракторы и сельхозмашины. 2019. № 5. С. 31-39.
20. Сыромятников Ю.Н., Храмов И.С., Войнаш С.А. Гибкий элемент в составе рабочих органов роторной почвообрабатывающей рыхлительно-сепа-рирующей машины // Тракторы и сельхозмашины. 2018. № 5. С. 32-39.
21. Пархоменко ГГ., Пархоменко С.Г. Силовой анализ механизмов перемещения рабочих органов почвообрабатывающих машин по заданной траектории // Тракторы и сельхозмашины. 2018. № 1. С. 47-54.
22. Драняев С.Б., Чаткин М.Н., Корявин С.М. Моделирование работы винтового Г-образного ножа почвообрабатывающей фрезы // Тракторы и сельхозмашины. 2017. № 7. С. 13-19.
23. Николаев В.А. Ориентировочный расчёт мощности циклического резания грунта // Вестник СибАДИ. 2019. № 3. С.228-240. https://doi. org/10.26518/2071-7296-2019-3-228-240.
24. Николаев В.А. Анализ циклического резания грунта // Вестник СибАДИ. 2019. № 9. С. 642-657. https://doi.org/10.26518/2071-7296-2019-6-642-657.
REFERENCES
1. Karasjov G.N. Opredelenie sily rezanija grunta s uchjotom uprugih deformacij pri razrushenii [Definition of the cutting force of soil considering elastic deformation at fracture]. Stroitel’nye i dorozhnye mashiny. 2008; 4: 36-42 (in Russian).
2. Karnauhov A.I., Orlovskij S.N. Opredelenie za-trat udel'noj jenergii na process rezanija lesnyh pochv torcevymi frezami [Costing of specific energy on the cutting process of forest soils end mills]. Stroitel’nye i dorozhnye mashiny. 2010; 1: 20-22 (in Russian).
3. Kravec I.M. Opredelenie kriticheskoj glubiny rezanija pri kombinirovannom rezanii gruntov gidrof-rezoj [Determine critical cutting depth when combined cutting soils gidrofrezoj]. Stroitel’nye i dorozhnye mashiny. 2010; 5: 47-49 (in Russian).
4. Kirillov F.F. Determinirovannaja matematich-eskaja model' vremennogo raspredelenija tjagovogo usilija dlja mnogorezcovyh rabochih organov zemlero-jnyh mashin [Deterministic mathematical model of the temporal distribution of traction for mnogorezcovyh working bodies of earthmoving machines]. Stroitel’nye i dorozhnye mashiny. 2010; 11: 44-48 (in Russian).
5. Berestov E.I. Vlijanie trenija grunta po poverhno-sti nozha na soprotivlenie rezaniju [Influence of friction of soil on the surface of the knife cutting resistance]. Stroitel’nye i dorozhnye mashiny. 2010; 11: 34-38 (in Russian).
6. Vershinin A.V., Zubov V.S., Tjul'nev A.M. Povy-shenie jeffektivnosti diskofrezernyh rabochih meha-nizmov dlja razrabotki mjorzlyh gruntov [Improving the efficiency of the working mechanisms for the development of diskofrezernyh mjorzlyh soil]. Stroitel’nye i dorozhnye mashiny. 2012; 8: 42-44 (in Russian).
7. Balovnev V.I., Nguen Z.Sh. Opredelenie soprotiv-lenij pri razrabotke gruntov ryhlitelem po integral'nomu pokazatelju prochnosti [Identification of resistances when designing primers Ripper by a combined indicator of strength]. Stroitel’nye i dorozhnye mashiny. 2005; 3: 38-40 (in Russian).
8. Ryabets N., Kurzhner F. Weakening of frozen soils by means of ultra-high frequency energy. Cold Regions Science and Technology. 2003; 36: 115-128.
9. Liu X., Liu P Experimental research on the compressive fracture toughness of wing fracture of frozen soil. Cold Regions Science and Technology. 2011; 65: 421-428.
10. Talalay PG. Subglacial till and Bedrock drilling. Cold Regions Science and Technology. 2013; 86: 142-166.
11. Sun X. ACT-timely experimental study on me-so-scopic damage development of frozen soil under triaxial shearing. Rock and Soil Mechanics. 2005; 8: 150-163.
12. Li Q. Development of Frozen Soil Model. Advances in Earth Science. 2006; 12: 96-103.
13. Atkinson J. The Mechanics of Soils and Foundations. CRC. Press. 2007: 448.
14. Balovnev V.I., Danilov R.G., Ulitich O.Ju. Issle-dovanie upravljaemyh nozhevyh sistem zemleroj-no-transportnyh mashin [Study of guided knife systems of ground-moving vehicles]. Stroitel’nye i dorozhnye mashiny. 2017; 2: 12-15 (in Russian).
15. Nilov V.A., Fjodorov E.V. Razrabotka grunta skreperom v uslovijah svobodnogo rezanija [Ground development with a scraper in free cutting conditions]. Stroitel’nye i dorozhnye mashiny. 2016; 2: 7-10 (in Russian).
16. Chmil' V.P Nasosno-akkumuljativnyj privod ryhlitelja s avtomaticheskim vyborom ugla rezanija [Pump-accumulating ripper drive with automatic cutting angle selection]. Stroitel’nye i dorozhnye mashiny. 2016; 11: 18-20 (in Russian).
17. Kabashev R.A., Turgumbaev S.D. Jeksperi-mental'nye issledovanija processa kopanija gruntov ro-torno-diskovymi rabochimi organami pod gidrostatich-eskim davleniem [Experimental studies of the process of digging soils by rotary-disk working organs under hydrostatic pressure]. Vestnik SibADI. 2016; 4: 23-28 (in Russian).
18. Sjomkin D.S. O vlijanii skorosti rabochego organa na silu soprotivlenija rezaniju grunta [On the impact of the speed of the working body on the force of resistance to ground cutting]. Vestnik SibADI. 2017; 1: 37-43 (in Russian).
19. Konstantinov Ju.V. Metodika raschjota soprotivlenija i momenta soprotivlenija rezaniju pochvy pr-jamym plastinchatym nozhom frezy [The method of calculating resistance and the moment of resistance to soil cutting with a straight plate cutter knife]. Traktory i sel'hozmashiny. 2019; 5: 31-39 (in Russian).
20. Syromjatnikov Ju.N., Hramov I.S., Vojnash S.A. Gibkij jelement v sostave rabochih organov rotornoj pochvoobrabatyvajushhej ryhlitel'no-separirujushhej mashiny [Flexible element in the working organs of the rotary soil processing loosening and separating machine]. Traktory i sel’hozmashiny. 2018; 5: 32-39 (in Russian).
21. Parhomenko G.G., Parhomenko S.G. Silovoj analiz mehanizmov peremeshhenija rabochih organov pochvoobrabatyvajushhih mashin po zadannoj traekto-rii [Power analysis of the mechanisms of movement of working bodies of soil processing machines on a given trajectory]. Traktory i sel’hozmashiny. 2018; 1: 47-54 (in Russian).
22. Dranjaev S.B., Chatkin M.N., Korjavin S.M. Modelirovanie raboty vintovogo G-obraznogo nozha pochvoobrabatyvajushhej frezy [Simulation of the work of a screw g-shaped knife soil cutter]. Traktory i sel’hozmashiny. 2017; 7: 13-19 (in Russian).
23. Nikolayev V.A. Approximate calculation of the circular soil cutting capacity. The Russian Automobile and Highway Industry Journal. 2019; 16(3): 228-240 (in Russian). https://doi.org/10.26518/2071-7296-2019-3-228-240.
24. Nikolayev V.A. Analysis of the cyclical ground cutting. The Russian Automobile and Highway Industry Journal. 2019; 16(6): 642-657 (in Russian). https://doi. org/10.26518/2071-7296-2019-6-642-657.
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРЕ
Николаев Владимир Анатольевич - д-р техн. наук, проф. кафедры «Строительные и дорожные машины» ФГОУ ВО Ярославский технический
университет (г. Ярославль, Московский пр., 88. e-mail: Nikolaev53@inbox.ru).
INFORMATION ABOUT THE AUTHOR
Vladimir A. Nikolaev - Dr. of Sci. (Engineering), Professor of the Construction and Road Machines’ Department, Yaroslavl Technical University (Yaroslavl, 88, Moskovsky Ave., e-mail: Nikolaev53@inbox.ru).
