CC BY
20
УДК 625.08
ОРИЕНТИРОВОЧНЫЙ РАСЧЁТ МОЩНОСТИ ЦИКЛИЧЕСКОГО РЕЗАНИЯ ГРУНТА
В.А. Николаев
ФГБОУ ВО ЯТУ, г. Ярославль, Россия nikolaev53@inbox.ru
АННОТАЦИЯ
Введение. Для циклического резания грунта при формировании подстилающего слоя и откосов автодорог нужны роторные рыхлители. Поэтому общей целью исследования является теоретическое обоснование конструктивных и режимных параметров роторного рыхлителя. Теоретическую оценку затрат энергии на разработку грунта обычно проводят синтез-ным методом. Используя данный метод, проводят ориентировочный расчёт основных конструктивных параметров и мощности на привод роторного рыхлителя.
Методика исследования. На основании намеченных путей уменьшения затрат энергии на циклическое резание грунта рабочим органом разработана методика ориентировочного расчёта мощность привода ротора. При этом необходимо было выявить изменения эффективных лобовых сечений рабочего органа в процессе оборота ротора путём измерения длины лобового сечения при пошаговом обороте ротора.
Результаты. Определены рациональные параметры рабочего органа циклического резания грунта. Вычислена угловая скорость активного рабочего органа. Выявлен необходимый средний вращающий момент и ориентировочная мощность привода ротора.
Заключение. На основе исследования синтезного метода удалось наметить пути уменьшения затрат энергии на циклическое резание грунта рабочим органом, определить многие конструктивные параметры роторного рыхлителя.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: подстилающий слой автодорог, верхний слой грунта, агрегат, роторный рыхлитель, циклическое резание грунта, зажатое резания грунта, затраты энергии, син-тезный метод, схема сил, вращающий момент, мощность, ориентировочный расчёт.
© В.А. Николаев
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.
APPROXIMATE CALCULATION OF THE CIRCULAR SOIL CUTTING CAPACITY
Vladimir A. Nikolayev
Yaroslavl State Technical University, Yaroslavl, Russia nikolaev53@inbox.ru
ABSTRACT
Introduction. Rotary cultivators are necessary for circular soil cutting while forming the underlayment and slopes of highways. Therefore, the objective of the research is a theoretical substantiation of constructive and sensitive parameters for the rotary ripper. The researchers usually use synthesis method to evaluate theoretical evaluation of the energy consumption on the development of soil. The researchers also carry out an indicative calculation of basic design parameters and power drive of rotary ripper.
Materials and methods. The author developed a methodology for calculating the indicative rotor power. Moreover, the author detected changes of the effective frontal sections of the working body in the process of the rotor circulation by means of the length measuring of a frontal section.
Results. As a result, the author defined rational working parameters of circular cutting ground and calculated the angular velocity of the active working body. Moreover, the author also identified the required average torque and approximate rotor power.
Discussion and conclusions. A simple and intuitive method based on accepted formulas of strength of materials, theoretical mechanics and other sciences is required for practical calculations of the working vehicles’ bodies. The author finds out that on the basis of the synthesis method the assessing energy expenditure on the development of soil may be defined, the analysis of the interaction with soil working bodies can be made.
KEYWORDS: road base, upper soil layer, aggregate, rotary ripper, circular cutting ground, soil pressing, cutting energy costs, synthesis method, scheme forces, torque, power, indicative calculation.
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ:
1) намечены пути уменьшения затрат энергии на циклическое резание грунта;
2) определены рациональные параметры рабочего органа;
3) вычислена угловая скорость активного рабочего органа;
4) выявлен необходимый средний вращающий момент и ориентировочная мощность привода ротора.
© Vladimir A. Nikolayev
Content is available under the license Creative Commons Attribution 4.0 License.
ВВЕДЕНИЕ
Ввиду большой пространственной разобщённости объектов Российской Федерации проблема быстрого, качественного и дешёвого строительства автодорог очень актуальна. В связи с природно-климатическими условиями строительство дорог ограничено жёсткими временными сроками, за исключением степных областей России. При возведении дорог доля затрат на формирование подстилающего слоя в общих расходах на строительство очень велика. Во-первых, это обусловлено преимущественно холмистым рельефом местности, во-вторых, отсутствием агрегата формирования подстилающего слоя автодорог.
Подстилающий слой обычно формируют, используя имеющийся грунт и грунт из ближайших карьеров. Прежде чем сформировать подстилающий слой нужного профиля следует удалить почву, то есть верхний слой грунта, насыщенный органическими остатками. Для его удаления используют бульдозеры, экскаваторы, скреперы и другие циклические технические средства общего назначения. При их использовании происходит смешение почвы с грунтом, предназначенным для создания подстилающего слоя, что снижает качество автодороги. Органические остатки, содержащиеся в почве и остающиеся в подстилающем слое, с течением времени разлагаются. В местах их разложения дорога оседает, становится неровной, образуются выбоины. Чтобы уменьшить этот недостаток, удаляют с полосы отвода дороги не только почву, но и часть грунта под ней, что существенно увеличивает затраты на строительство. При этом почва с полосы отвода дороги как ценнейший продукт многолетней деятельности природных факторов обычно пропадает, не используется в сельском хозяйстве.
Чтобы автодорога была долговечной при минимально необходимых затратах на её строительство, следует тщательно удалить почву, не затрагивая расположенный под ней грунт. Проблема удешевления строительства авто-
дорог без снижения их качества может быть решена путём создания агрегата формирования подстилающего слоя непрерывного действия, который должен содержать несколько устройств. Важным устройством агрегата является рыхлитель, совершающий циклическое резание почвы, разрушающий её целостность для последующего удаления с полосы отвода автодороги и использования в сельском хозяйстве. Данный рыхлитель можно использовать не только для разрушения слоя почвы, но и для разрыхления грунта с целью формирования откосов дороги.
Циклическое резание грунта бывает пассивным и активным, когда используют фрезу с приводом от вала отбора мощности энергетического средства. Активное резание грунта фрезами пока не получило большого распространения в связи большими затратами энергии в сравнении с пассивным резанием. Однако при формировании подстилающего слоя и откосов автодорог предпочтительным является разрыхление грунта путём его циклического резания активными рабочими органами. Резание грунта при формировании подстилающего слоя и откосов автодорог имеет специфику, связанную с армированно-стью поверхностного слоя корнями. Поэтому сельскохозяйственные фрезы, применяемые для обработки старопахотной почвы, непригодны для резания грунта, насыщенного корнями. Для циклического резания грунта при формировании подстилающего слоя и откосов автодорог нужны роторные рыхлители, с одной стороны, надёжные, с другой стороны, с умеренными затратами энергии. Поэтому общей целью исследования является теоретическое обоснование конструктивных и режимных параметров роторного рыхлителя для формирования подстилающего слоя и откосов автодорог. В рамках общей цели необходимо провести теоретическое исследование циклического блокированного резания грунта.
Для расчёта параметров резания, теоретической оценки затрат энергии на разработку грунта или обработку почвы синтезным мето-
IBUjnop Ajjsnpui Лвллцбщ рив
0|!qOlUO}nV UBjSSny 0Щ
Ш\/9Ю >1иню0а 610Z-V00Z ©
19 - anssj snonupuoo '61,02 £ ои '91- 1°Л IQ - в>1эЛи1яа daiAioH ионеоаяо '6Ю2 '£ 6N ‘9U И01
VZZ
paads )шп - еа
‘Uosjo aojoj эоиеррэи jo иорэл e шоу Apoq Вищиот элрое jo
/hopafej) e 0))иэВие) e uo aojoj aouejsisaj //os aqjjo uope^ap uojjoafojd aqjjo jbujoo - ,Ф
!оф //os о) aouejjua spjo эту эц) je ‘jepoiped щ ‘lejuozuoq e uiojj Apoq Buiqjom элрое jo иоце/лар e jo jaujoo - <h
‘Apoq Вищмэм элрое Aqjjo jno s/ qoiqM uosjo uoyoas aAfpajjajo qjBuai - }cj ‘.qjdap Вищпо - xbuid
!Apoq Вищмэм jo /hopafej) aq) o) uoyoafojd aojoj aouepisaj - °d
fuauoduioo рациал - zn ‘juauoduioo lejuozuoq -
‘aouejsisaj jo aojoj - d
:Вищпо //os o/pXo je Apoq BupjoM элуое uo Buyejado saojojjo auiaqos - J ajnBid eujeeadee nuioodoxo - ea
dsahou nun ешнМг unHausnuioduoo nuno edouixaa uio
эхьош поннед 9 BHesdo oeahoged огонапшхе ехоон nndouixaedui x
о/Аняиэшеоех ен inahou пип ешнМг unHauanuioduoo типа nnfixaodu ьпнэноихшо иогА - ,ifi
•М Ааьои пип uiHAda а огэ вдоха иинэпоп а пшооншоеи а
‘nueuiHoandoa шо BHeado osahoged огонапшхе ехоон ьпнэноихшо иогА - d>
‘.noHBBdo wnhoged шянапшхе nowaesado ‘inahou пип ешнМг ипнаиао огонапшхэффе енпид - !С/
!unHBEad енпдАиг - ХЕШв
‘.BHBBdo oaahoged еюон nndouixaedui х о/Аняиэшеоех ен unHauanuioduoo типа unfixaodu - °d ‘ье'тошиаешооо beHnuexnuidaa ээ - zjj
‘ье'тошиаешооо ueHnueuiHOEndoa ээ - xd ‘unHauanuioduoo euno - d
няаиои nun euiHAda nnHesad woxoahnuxnYi ndu Heado nnhoged П1янапшхе ен xn'moiAaujonag ‘uno ewaxQ - j хонАоп^
Д01^^1 2.^4 5^6.7 8^9.1^11 12.^.13[1,2, 3, 4, 5, У, 7, 8, 9, 10, "Л, 42, ]7, 14, 35] збычо4 приметяют весьмо общую схому, пчоызанз^ иг^ рисункт 3ус Активный рабочий орган, совершая вращательное движение с внешним радиусом , производит воздействие на глубину . При этом на егоносок действдет сила сотротиллоноя орнн-та. ^^кт^ос силы сеиротиводнтя грента мсжао лэ<иет^ож^т^1г н^^еи)и^о^1Г£глтнизю и вертиколь-ную составляющие. Пр^с^^1^цио яияы 03rnf30H тивления грунта, нр касательную ктраентории нос1^га овбочего ороана, отоионина ни ^егто|ря с^р^я^^1врпррт1вв^^ния оруик^гз иа иикоторый у^готт . Пел и уело вно всю ял-в екпрбнввл енто лрун-вн, деНсгвив^щно) оа лктвивый кв-рчий оркаи яслводовочикь ел нгн> ноянн, олоотна, отобхк-дии^^ин оля еcпoдoлеияо вопротиилтоис о рдения о грунт, в первом прибллжениг состакив
м = /0РтахМР0, -лМ = пНИоЧО J()Sinax dS = ДссОК /0атах did, - л
где п - количеств о актовных picif^c чот он га-итл, одновременно нл:х^д!жо^ьхся в r^pe; сгТж - предот праинос™ фунта на ожаиие; S - площо-т трЯфркрикнояо ло(зо^^^а с^чес-iя гр^нт^, перояеееорлияного к к£ас<нт^б5г-1:>ноеС к ннхзк- аиеснно-т fDsiOiP'T^-o орига^га; я р шириинс активного |^^(^^ч<^го есяяпе| . - длина энbфркт тивного сечения грунта, праиоромос- аятивныо
рабочим органом. Для определения длины эффективного сечения грунта проводят касательную к носку активного рабочего органа в его заданном положении. Параллельно касательной проводят луч ий точки касания грунта передней поверхностью активного рабочего орианэ. Раснтоясоо модщл ;^^<^от^й и лк-исм (зудит ^илоч'оиео длоосН 1^c—риркти^^^ч^яя с-оения гоинра (сии. яясрнеяЧИ. Ус^нознии^ли-иу эффeb»ивнoио сочт-ик сериbя ни ширину аи-нвиого рабочего оргтс- колучим ^^оя^^а^^ иффeктоиялгр србсивх) еяеяиит фуння; Хт рису^г^^о 1 -юожсо тянже oпрeдeлирьбoкPнyю площадь свиияиого opгирT;ПOгрс-
>иёивoря в грер-
Форм-лк cнряbeлливе тог-а, когдо рабатне вояаиы г>^спотс^ж(^ны оа роторе линейно. Если анн сояпеooжeны влюбомдероoм ряня1яяе,ра формуто имйртни10
М = ^iRocObC^dhi- (2)
В практических расчётах инерцией ротора пренебрегают15, поскольку она оказывает большое влияние только в моменты ускорения, остановки и влияет на плавность хода. Пользуясь синтезным методом оценки затрат энергии на разработку грунта, проведём ориентировочный расчёт основных конструктивных параметров и мощности на привод роторногорыхлителя.
1 БабковВ.Ф.,Безрук В.М. Леbкяи гсунтквeдeник о меганико грунтов. М. > »0кюшая ircnnc», 19ЯH. 02- с.
2 КолесниковЮ.В., Ммян1KPE.У. Xкхкнb»я ккнивкнкoги ^врушекня о. : Сех. BИМ, 201-. оСЬс.
3 ЗеленинА.Н.,Балопои» В.т., Нарово.о. Шшнкы дис зямнкныи н»aнт. М. :Mкмхнсcтпoвкик, )и75.4^ о.
4 ГольдштейнМ.Н.Ммхконоынкие квнl1c»»a г-инток. Д. : Изн^.о-^ера^1'ксы пт ст1)ителнетвд 19Н1.36Т с.
5 ЗыковБ.И. Теория ранитых сроцикиоо ктрнс»»ль»ыx мaш»х Яккcпaвль : Изт иГТС, ИПНЫГГ0к.
6ВетровЮ.А.Разрушдкин пfзочскр орр^нтсв. О-^с г Изт, bЯнди1eлркчя>b 190C 350 и
7 Бьюи Х.Д. Механика кртpсш»кия: oбвaяи»lл кятмри и решения (пер. с английского). М.: Изд. ФИЗМАТЛИТ, 2011.412 с.
8 ПартонВ.З.Механикарaкксшbнкк. Oкяbоpри а нооткст (н^о. а aкmиНнl<oro). М. : ноч Pl-Tl оОН Т40 с.
9 ВетровЮ.А.Резаниегрунтовземлеройнымимашинами.М.:Машиностроение,1971.357с.
10 КанаревФ.М.Ротационныепочвообрабатывающиемашиныиорудия.М. :Машиностроение,1983.143 с.
11 СинеоковГ.Н.,ПановИ.М.Теорияирасчётпочвообрабатывающих машин. М.: Машиностроение, 1977. 326 с.
12 ПоповГ.Ф.Рабочие ннгяоы Н)ЯbP о. : ТатериалыНТСВИСХОМ.Вып.27.ОНТИВИСХОМ,1970.С.490-497.
13 Баловнев В.И. Моделиpяярняи и пк»гркииpннрнки прсскнcoв »иа1мкднbнявия овшкя с и1ягпЫсрнымо нpoкaми: взаимодействие рабочих оргнмнк иирнит»нл»ер. дoснхдяlп к рялсyнaялныx машин с грунтом и другими материалами. М.:МАДИ,2000.61 с.
14 СинеоковГ.Н.,ПановИ.М.Теорияирасчётпочвообрабатывающихмсшон. 32Я с.
15 БабковВ.Ф.,БезрукВ.М.Основыгрунтоведенияимеханикигрунтов.М. :«Высшаяшкола»,1976. 328 с.
- ввИ4т201 В ЕЗ^итник езнеи^.ди "Фи ^ЛНЫн Aнlиmирilи a»K лiикхив ;еc:luг^■tг^^ Кмкто1
Xнс ни, Т- и. 2019. Сквозной номер выпуска - 67 Vя|. "КС юн. 3. ЭД"!- Cм»янuиuн isкня -07
ссг
leujnop Ajjsnpui Лвллцбщ рив 9|!qoiuo}nv UBjssny эщ Ш\/9Ю >1ИН10эа 610Z-V00Z ©
IQ - enssj snonuquoo '61,02 £ °u '91- l°A IQ - B>ioAuiqa deiAioH монеоахо '6Ю2 '£ o|\| '91- iaio_l
'o OPZ '91-03 ‘ИШ >£1/1 : 1Л1 '(сиоюиишне э dsu) sxHiXBdu x иис!оэ±±о винэтЛсквс! вхинвхэ|/\| e g HOideu Ll
о 8S£
>1-02 ‘VXOJB OU9 A09JO оа-УЕИ : auaELroody ±0hOEd и andosi iqahou nxiogedgo Butt пнитв|/\| v'9 аэвиохин
edoiod вива 4ioodo»o вваошд
o9Z‘H edoiod
bltb9 Biodoaou JBm lAiaiArndy iHAdJ a xiaHH^xAdJ -ou ‘aoHBJdo XMhogBd Х1ЯН9И1ЯВ igs иэЬвйоии xi490>iog 0Инэнэ1Л1еи эжяв! 1/\1иаыяд (z яонАо -nd) Bdoiod Biodogo aooahodu a Js иинаьао xiaaogou Х1янаи1»0ффе винэнэ1/\1еи Я1иаыяа 10 -АЬэиэ ‘z иоиА|л^оф aouAaioboao>iAd ‘bih01aioiai OJahicHBhiBda oJOiAiMboxgoaH и BiHAdJ винэиаи! -oduoo иио BighOBd oJOHhoaodMiH0Mdo Butf
o92 ~ 2~°d>
‘яивю о BiHAdJ bMH0di 1нэиИиффео>1 - s-°d> эй
(8) ‘ s~°d) > ХЕШ» - Ооб
iBHBJdo oj0hogBd aiooHxdaaou naHbadau и 1люива АЙК01Л1 BiHAdJ винэш/\1эйвеэн аиаоиоА вэя1вниошяа онжиоЬ од винваонэо л 'вюи -ob винваонэо А ХЕШ» uojA MMHbadau шяняив1/\1 -ИОЯВ1Л1 и з uojA иинЬве ‘вюиоЬ вжюн А и!ш» uojA MMHbadau И1яняив1лшншл| ‘BHBJdo ojahogBd 0J0Ham»B у вжюн ? M»hoiBe uojA iiAmuabaduo MMHaodioou aiBiauAead g BHBJdo ojahogBd винваиниияве MiooiAiMioAuobaH виаоиэА ей iaio -MHaodioou lAiMhAuou aiooHxdaaou оюшЬв£
BHBJdo ojahogBd OJOHaMi>iB 0J0нжalЛl0 Bboxodu AHodoio a - aoHBJ -do XMhogBd Х1янаи1»в винваонэо A ‘MHBdJ иан -badau ou ouMboxonodu аожюн A BiHAdJ эинэй -aiAiadau lagoih ‘miaimjibi яияд 1янжиоЬ aoHBJdo XMhogBd Х1янаи1»в аожюн Mioodo>io иoнжAd>lo и BiBJadJB Mioodo>io ионяиэ1виАюои аинатон -looo и aoHBJdo XMhogBd Х1янаи1»в аинажоиои -OBd эон1Л1ивеа ‘naHBdJ xMHbadau яuифodlJ
(!) °d> uis y -J
'-T„- = m
вйо_|_ ' ‘BiBJadJB Mioodo>io BHaBd BHBJdo ojah -ogBd 0J0HaMi>iB вжюн Mioodo>io иoнжAd>lo ввй -отиавюоэ UBHauBiHoendoj oih ‘lAiMioAuotJ1
(9) o<h uis
l B»HAoMd ей BHBJdo ojahog -Bd 0J0HaMi>iB вюон aioodo>io t^внжAd>lo - а ай
Ы
Ba
:ZiiAiodiaiAiBdBu 1/\шж>эни1В1Л1эни>1 ю)ва1яевн bibj -adJB Ba Mioodo>io и BHBJdo ojahogBd 0J0HaMi>iB вяэон л Mioodo>io иoнжAd>lo аинатонюоо
lAiodoiod BiHAdJ M»iogBdeBd внидАш - dv liAiohauo» 1лиян1ийве о ‘Bdoiod вива oJOiBhgAdi diaiAiBMb иlянжAdвн - 9p ай
BHBJdo ojahogBd ojoh
-аи1»в вяэон оУ вива BdiHah ю aMHuoiooBd
■0инв1/\1ина oa aiBiAiMHMdu ан aiahOBd a он -Ж01Л1 вхАЬеоа uMHauaMioduoo aMHauoboadu bh MMJdaHe и MMJdaHe иояоаниюни» иэ aMHBbndu ‘MuiAiae lAiaHaodA Ьвн BiHAdJ 1Л1ачЬои bh MMJdaHe laiBdiBe ‘Bdoiod aioodo>io oiAaomA oiAubiai oiAiai -aAdMHBUu ива1Я1иьл вхАЬеоа UMHauaMioduoo aMHauoboadu bh MMJdaHe и MMJdaHe MoioahMiaH -и» иэ aMHBbMdu ‘MuiAiae lAiaHaodA Ьвн BiHAdJ iAia -чЬои ‘MMHaioBd MaHdo» aiadeBd bh MMJdaHe iai -BdiBe AiaiAiaimhmiai » inboao юиоЬ эинэнэ1/\|^и BHBJdo XMhogBd Х1янаи1>1в ваЬ lижdэboэ яюа oi ‘1лияниЬаАаЬ uoiauuau oiouob UMHauuad» ИО1Л10ХО MoiuHMdu о иекаэ g AiHAdJ ou uohimib» нэжиоЬ aiogBd Mdu Bdoiod ивд Bdoiod diaiAi -виЬ я1итянэ1Л|А яюонжо!Л1еоа 1авЬ aoHBJdo XMhogBd Х1ЯНЭИ1ЯВ uMHauuad>iBe uub вж0U0d>l aMaioiAoio ‘»bi aoHBJdo XMhogBd Х1янаи1>1в aodiaiAiBdBU UMHamhAuA яюонжо!Л1еоа lAiMdioiAio -OBd BiHAdJ A»iogBdeBd bh MMJdaHe iBdiBe иин -атян01Л|А MaiAu Х1яннэнэ1/\1вн иинваоноо вн
Bdoiod BoAnbBd эинэтянэ1/\|А ‘BiHAdJ M»iogBdeBd 1янидАш aMHahMHBdJO -
!Mioodo»o иoнжAd>loxи ион -жо!Л1еоа ээнэ1Л1ивн ‘юиоЬ lЯlЛldoф ионяивноиИ -Bd UMHaHaiAlMdu lAiaiAu И0иhвlлldoф0b mo»iai0oj -daHe ЭЭНЭ1Л1 umiuiaio ииhвlлldoф0b bh0iaibc -
ladoiod вн юиоЬ ваюаниио» ojohhubiaimiuo 0MH0biaiAieBd aoHauBHOMhBd -
!lЯlлldoф MOHeBdgooiouob aoHBJdo XMhogBd хияооии xM»odMmaH aMHaHaiAindu -
:[91,] 9tiAioHBJdo lAiMhogBd BiHAdJ aMHBead аояоаьиияиИ bh MMJdaHe lediee иинатяна^А miAu 1Л1И101Л1ВН ‘(z) 1яиА1/\^оф ем иЬохои
кинуаойзиээи VMHffoiaiAi
12 3 4
Рисунок 2 -Схема п ог ружения активных рабочихорганов вгрунт Figure 2 - Scheme of the active working bodies’ immersion to the soil
Эффеетианнх лобовое сечение st активного рабочего ефгана рнноо уиоо1^ЕЗбз,-П!ны1Ю его шп|эпны b ыыа анмноу эффееон В1^(0ын снынноя групна, cp(43aiei'o^o(^ акпинпыы рабоыиморгн-нхм, l0i (см. рисунок 2, поз. Р)
Ь = blб^l (о)
Общая площадь эффективных лобовых се-чаний
50 = Ь^1Э11 (10)
По полученным данным (таблица 1) определим изменение суммарной силы сопротивления грунта вращению ротора (таблица 2) и
Моа rИ,УбH. по-9. (Skbонной гомеы вызусыч -бп -/ol. 16, пн. М. РЫ1-. Смойпиоип i-suM - Ы3
изменениенеобходимого вращающего момента, необходимый средний вращающий момент Тсрдля привода ротоеа. Ориентировочную мощноете пнивоот рото-х раоечвеаоо по фор-бугее
^ = усршв’ -ео)
где шв -угловаяскоростьротора.
Вычисленные параметры ротора можно применять для ориентировочного расчёта роторного рыхлителя. Для её точного расчёта необходимо рассмотреть более тщательно ре-заниегрунтаактивнымрабочиморганом.
РЕЗУЛЬТАТЫ
Из возможных вариантов развёртывания передней поверхности активного рабочего е-гаоа цчленпнбпозно выбрить спир-ль Аумор пема с срробошпбвыд р = 200ф18 [16]. Это соотношение соответствует задаче обеспечения надёжности при достаточной прочности активного рабочего органа.
На рисунке 3 показан профиль активного рабочего органа. Частица грунта от воздействия активного рабочего органа будет сначала перемещаться по его передней поверхности от носка к основанию, а у основания сместится с передней поверхности активного рабочегоорганавсторону.
18 Николаев В.А. Машины для обработки почвы. Теория и расчёт. Ярославль : Изд-во ФГБОУ ВПО ЯГСХА, 2014. 358 с.
IQ - 0nss| snonuijuoo 6 Ю2 '£ OU '91, |ОД
IQ - вязАина daiAioH ионеоаяо q\,qz '£ oN '91- iaio_l
laujnop Ajjsnpui Авмцбщ рив 0|iqoiuo}nv UBissny ЭЦ_|_ Mt/V9M0 >1ИН1ээа QlOZ-bOOZ ©
9£2
jo)oj e ui saipoq BuiyjjoM элрое jo inoAeq - p ajnBy
adouiod 9 90HB9do xnhoged Х1ян9пшие urmaxoLroLioed етэхэ - p хонАоп^
эиньоюэес! i/\mhAuou ииаоиоЛ хше ей вЬохэи BiHAdJ B»iogBdeBd ввннэаюэьвя вшяд iqgoih ‘1Л1ИЯВ1 яияд онжиоЬ miaimh Atj^oiAi auHiJoiooBd
0ОНЯиВ1Л1ИО>1В|Л| IAI0U01MUXiqd MOlAI0BLrg0dlOU ‘сняюонУпо1Л1 и Лива я mAiBMHBaogadi и1лиянюон -hodu ‘вива MdiAHa xiaHHadBaa louob иэиэ!вж -day MiAiBdiaiAiBdBu MiAiiqHaMi^AdioHo^ онэьин -Bdjo MiAiBioLrot?1 И1Л11ЧНЖ01Л1О ЛЬжам aMHboiooBd аоняив!Л1ини|/\| айва вн MUBdMuo ou винва1Я1 -daaeBd хи 1люшЛ о эжяв! онвеваэ m/\iBiouob И1Л11ЧНЖЭ1ЛЮ ЛЬжам эинвоюэвс! iaiiai ofz = Н (z) BLrЛlлldoф BHBJdo ojahogBd oJOHani^B вяэон оУ вива BdiHah ю эинвоюэвс!
8 MLfBdMuo aiodogo 1люнЬо a lOLrob оаюэьииоя Bbotoio (fr яонЛэ^) „sf = [I MLfBdMuo ou MiAiBiouob шлшнЬээоэ ЛЬж01Л1 винва -isidaaeBd uojA lAiaiAmdu ‘MiAiuMHahMHBdJO ш/яше яокЛаюЬоаояЛс! MUBdMuo ou lAiaHdaaeBd BjAdb jAdb oHauaiMooHio adoiod a isHBJdo auhogBd lAiaMiiad^ou 1Л1ияиоюоэонеи о я!вниошяа iaAb -auo BHBJdo ojahogBd oJOHani^B naHBdJ xiaa -ogou M^iAiod^ и яооон шянн^юовеэн BHBJdo
ojahogBd oJOHani^B яuифodu иоаодои вива diaiAiBMb MMHHadiAHa и iaiiai 09T = 9P иlянжЛdвн ‘вива MdiAHa эяювьЛ вн eq ‘эяювьЛ lAiahog -Bd вн iaiiai zt = 4 Biouob ЛниЬшо! lAiaBhAuou ‘[n&]Z‘l « [пэп] вдшеи и вшылю иинэж^ивн х1Я1А1авюЛиоЬ аинатонюоо aaHbado иэивю Л oih ‘HBaiaiMhA isHBJdo anhogBd oishhoiaio Я1ва -оеяиоиои онжо1Л1 ‘ЛнидЛш oiAmauog вн BiHAdJ B^iogBdeBd BiAiMboxgoaH шэд iaiiai 09Т = dv в± -ahOBd uub lAiaiAindu ‘iaiiai 002 ob OS U J-0 оныядо аояювьЛ xiaHHBiogBdgoaH BiHoeudoj oJOHHaa -hou внидЛш явя яв_|_ aoHBJdo xuhogBd июон -hodu HMHaboiugoo и miidaHe ишлюнояе uub ио1Л1иЬохдоан ohsubiaimhmiai qjjqg внжиоЬ BiHAdJ M^iogBdeBd внидЛид ива вн аинаиавЬ аоняив -MbBd ювЬеоо BiHAdJ aMHauamoduoo оньтовь он ‘дшеи вн laBiogBd оюиоу mooHhodu ojo винэьэиээдо виЬ ионмнвюоЬ яияд внжиоЬ Biouob BHMbiuoi 09 иинваоноо OJ0 А онажоиои -OBd BHBJdo ojahogBd oJOHani^B эинэьээ эояэ -0hMiMd>| айва lAioiBhgAdi а о)АннаиаонвюА ‘Ля -ивд о)АняиоонояхЛаЬ lauuaBiobadu оюиоу
Ряд1 ПР яд2 ШРядЭ F3 я д 4 ШРед5 ПРедХ ПРяд7
Рисунок 5 - Изменение боковых площадей S6t отдельныхактивных рабочих органов г7уппы,погружённыхвгрунт
Figure 5 - Change ofthe S6i sideareasofseparateactivegroup workingbodiesonsoil
Ьмд = 100 НРР МЕЖДУ СМСЖНЫМЫ aUTMBFЫМР pO-ООЧПМВ 0Ы-аваМИ|
Пуиовх Еооону реевмте т-иосно-о 0>пх-,У1'1Т<^М11 РЬ = 00 М. Еоо ЮЭК |Э£^Д^0'-11-«ЕЗ НОЫУПЫ FDiEJ сел у вжуэ i-i t^i в вамр оатсаа нп ыосаоооонн аС(Е =( Т,1м, кооннорыно отпоы р оВодове сеч-
\Г<^Л10 [3i оУщЧУ ООЛНОГаКОО ДСООМ ВС ПСОВ (ЕН иодо 100 сна, у волсооовво мотано роиоллн геч доточен емЕвМуну=ы ааИвсиа одсасм, В 0,0. Г"о:>ор,чт -о вожПлые сагантос- уваион-сеныо тороохтт 0 /ДСЛОНЫМ СапрОООВВИОПОЕ /с 1= 0,= МПа. Исходы ох вопмтрлотпв -oiC сомто ново 01 уо=оса рыхлириля и минимальных тоддеи жворооп о,: уасуаСютоу гаонв0| твивооном око
Д)0(СТЬ УИВеСИТУ 1Д = О.ОВУ М/О И ДГОНМТЛСНЫЬ
вичиматически0 жпуамЕтр А -с 3° СО рнсомос Р -уро-п пру = 19.С9В.Онтыдж похчётнао уклогвас скортстьвала ротора <Е^о.вмхввхо (7)
=
н _
т
0,20sinl9,4(°
=а 1а.Угх, яс 1.(СЧ "ид/о.
\BHin^5;^E3i/^iK/i инмогевия боковых гипо1^<адей отдельных аьтичных рвбочох оргааов, погру-:nhc1^^iriH|i^ e r|eyно )дисыноо 0). F-т-с;^0т площадей нффактивных ле0анп1ч сечоннП орорвных рт-Воч-д одоан-)п, пофвжёпным в фпчд, о-т оборота ротора да- с оо0xчтe 2.
По получеHTt>:i\c данным о-оеделнм измт-нанне суммарной оилы сопротчеленчя грунта в ращению ротоно н изапе нм ни енеомход имого в-тщающего моментн .таблиц- Л5>
Есес вило воздойствия ак-ииносо оаДочечо о/осна пнылеЕРно н еоо иоску (со. рнсунок 1), то оеобходимыВ оеодноМ тп>ащающиН 1\со1сент ТГ^ио д 14700 Нм. =тиенпировочмат мащтооть подводм титоно фодмдмв (11)
N = 1'г4750 - 1,07 * 15782 Вт * 15,В кВт
19 Партон В.З. Механика разрушения. От тео"ии к практике (пер. с английского). М. : Изд.°КИ, 2016. 240х.
Таблица 1
Длины и площади эффективных лобовых сечений активных рабочих органов,
погружённых в грунт, при обороте ротора
Table 1
Lengths and areas of effective front sections of active working bodies on soil by rotor turn
Длины эффективных сечений, мм Общая длина Ширина долота Площадь сечения
Б В Г Д Е Ё Ж мм мм кв. мм
183 160 73 416 12 4992
181 170 102 453 12 5436
173 177 125 8 483 12 5796
102 181 146 40 469 12 5628
183 160 73 416 12 4992
181 170 102 453 12 5436
173 177 125 8 483 12 5796
102 181 146 40 469 12 5628
183 160 73 416 12 4992
181 170 102 453 12 5436
173 177 125 8 483 12 5796
102 181 146 40 469 12 5628
183 160 73 416 12 4992
181 170 102 453 12 5436
173 177 125 8 483 12 5796
102 181 146 40 469 12 5628
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
На основе синтезного метода удалось наметить пути уменьшения затрат энергии на циклическое резание грунта рабочим органом, определить многие конструктивные параметры роторного рыхлителя, произвести ориентировочный расчёт сил взаимодействия рабочего органа с грунтом, определить средний необходимый вращающий момент и мощность привода ротора. Для полной реализации цели исследования необходимо после расчётов параметров на основе синтезного метода произвести анализ взаимодействия рабочих органов с грунтом.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Жук А.Ф. Теоретическое обоснование рациональной технологической схемы и параметров ротационного плуга // Сборник научных трудов «Теория и расчёт почвообрабатывающих машин». Т. 120. М.: Машиностроение, 1989. С. 145-153.
2. Карасёв Г.Н. Определение силы резания грунта с учётом упругих деформаций при разрушении // Строительные и дорожные машины. 2008. № 4. С. 36-42.
3. 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.
4. Кравец И.М. Определение критической глубины резания при комбинированном резании грунтов гидрофрезой // Строительные и дорожные машины. 2010. № 5. С. 47-49.
5. 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.
6. Берестов Е.И. Влияние трения грунта по поверхности ножа на сопротивление резанию // Строительные и дорожные машины, 2010. № 11. С.34-38.
7. 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.
8. Баловнев В.И., Нгуен З.Ш. Определение сопротивлений при разработке грунтов рыхлителем по интегральному показателю проч-
Таблица 2
Сопротивление грунта и необходимый вращающий момент для привода ротора
Table 2
Resistance of soil and necessary rotating moment for the rotor drive
Площадь лобового сечения Удельное сопротивление Сопротивление грунта одной развёртке Кол-во развёрток рабочих органов Общее сопротивление грунта Максимальное плечо Макси- мальный вращающий момент
кв. мм МПа Н Н м Нм
4992 0,9 4492,8 12,5 56160 0,24 13478,4
5436 0,9 4892,4 12,5 61155 0,24 14677,2
5796 0,9 5216,4 12,5 65205 0,24 15649,2
5628 0,9 5065,2 12,5 63315 0,24 15195,6
4992 0,9 4492,8 12,5 56160 0,24 13478,4
5436 0,9 4892,4 12,5 61155 0,24 14677,2
5796 0,9 5216,4 12,5 65205 0,24 15649,2
5628 0,9 5065,2 12,5 63315 0,24 15195,6
4992 0,9 4492,8 12,5 56160 0,24 13478,4
5436 0,9 4892,4 12,5 61155 0,24 14677,2
5796 0,9 5216,4 12,5 65205 0,24 15649,2
5628 0,9 5065,2 12,5 63315 0,24 15195,6
4992 0,9 4492,8 12,5 56160 0,24 13478,4
5436 0,9 4892,4 12,5 61155 0,24 14677,2
5796 0,9 5216,4 12,5 65205 0,24 15649,2
5628 0,9 5065,2 12,5 63315 0,24 15195,6
Средний максимальный вращающий момент 14750,1
ности // Строительные и дорожные машины. 2005. №3. С. 38-40.
9. Завьялов А.М., Завьялов М.А., Кузнецова В.Н., Мещеряков В.А. Математическое моделирование рабочих процессов дорожных и строительных машин: имитационные и адаптивные модели : Монография. Омск: Си-бАДИ, 2012. 411 с.
10. Ryabets N., Kurzhner F. Weakening of frozen soils by means of ultra-high frequency energy. // Cold Regions Science and Technology. 2003. Vol. 36. P. 115-128.
11. 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. P. 421-428.
12. Talalay P.G. Subglacial till and Bedrock drilling. // Cold Regions Science and Technology. 2013. Vol. 86. P. 142-166.
13. Sun X. ACT-timely experimental study
on meso-scopic damage development of frozen soil under triaxial shearing. // Rock and Soil Mechanics. 2005. №8. P. 150-163.
14. Li Q. Development of Frozen Soil Model. // Advances in Earth Science. 2006. №12. P. 96103.
15. Atkinson J. The Mechanics of Soils and Foundations. CRC. Press. 2007. 448 p.
16. Николаев В.А., Капралов В.В., Гумённый В.В. Пути уменьшения затрат энергии на работу рыхлителя устройства формирования подстилающего слоя автодорог // Вестник Ярославского высшего военного училища, 2018. №1. С. 165-170.
REFERENCES
1. Zhuk A.F. Teoreticheskoe obosnovanie racional’noj tehnologicheskoj shemy i parametrov rotacionnogo pluga. Sbornik nauchnyh trudov «Teorija i raschjot pochvoobrabatyvajushhih
mashin» [Theoretical substantiation of rational technological scheme and parameters of Rotary plow. Collection of scientific works “theory and calculation of tillage machines.” T 120]. Moscow, Mashinostroenie, 1989: 145-153 (in Russian).
2. Karasyev 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).
3. Karnaukhov A.I.. Orlovskiy S.N. Opredelenie zatrat 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).
4. Kravets I.M. Opredelenie kriticheskoj glubiny rezanija pri kombinirovannom rezanii gruntov gidrofrezo [Determine critical cutting depth when combined cutting soils gidrofrezoj]. Stroitel’nye i dorozhnye mashiny. 2010; 5: 47-49 (in Russian).
5. Kirillov F.F. Determinirovannaja
matematicheskaja model’ vremennogo raspredelenija tjagovogo usilija dlja mnogorezcovyh rabochih organov zemlerojnyh mashin [Deterministic mathematical model of the temporal distribution of traction for working bodies of earthmoving machines]. Stroitel’nye i dorozhnye mashiny. 2010;11: 44-48 (in Russian).
6. Berestov E.I. Vlijanie trenija grunta po poverhnosti nozha na soprotivlenie rezaniju [Influence of the soil friction on the surface of the knife cutting resistance]. Stroitel’nye i dorozhnye mashiny. 2010; 11: 34-38 (in Russian).
7. Vershinin A.V., Subov V.S., Tyulnev A.M. Povyshenie jeffektivnosti diskofrezernyh rabochih mehanizmov dlja razrabotki mjorzlyh gruntov [Improving the efficiency of the working mechanisms for the development of frozen soil]. Stroitel’nye i dorozhnye mashiny. 2012; 8: 42-44 (in Russian).
8. Balovnev V.I., Nguen Z.SH. Opredelenie soprotivlenij 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).
9. Zavyalov A.M, Zavyalov M.A., Kuznetsova V.N., Mezheryakov V.A. Mathematical modeling
of workflows, road and construction machines: simulation and adaptive models. Omsk, SibADI, 2012. 411 p. (in Russian).
10. Ryabets N., Kurzhner F. Weakening of frozen soils by means of ultra-high frequency energy. Cold Regions Science and Technology. 2003; 36: 115-128.
11. 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.
12. Talalay P.G. Subglacial till and Bedrock drilling. Cold Regions Science and Technology. 2013;86:142-166.
13. Sun X. ACT-timely experimental study on meso-scopic damage development of frozen soil under triaxial shearing. Rock and Soil Mechanics. 2005; 8: 150-163.
14. Li Q. Development of Frozen Soil Model. Advances in Earth Science. 2006; 12: 96-103.
15. Atkinson J. The Mechanics of Soils and Foundations. CRC. Press. 2007. 448 p.
16. Nikolayev V.A., Kapralov V.V., Gumyennyy V.V. Ways to reduce energy consumption at work underlying layer forming device incorporated highways. Vestnik Jaroslavskogo vysshego voennogo uchilishha. 2018; 1: 165-170 (in Russian).
Поступила 26.03.2019, принята к публикации 21.06.2019.
Автор прочитал и одобрил окончательный вариант рукописи.
Прозрачность финансовой деятельности: автор не имеет финансовой заинтересованности в представленных материалах или методах. Конфликт интересов отсутствует.
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 - Doctor of Technical Sciences, Professor of the Construction and Road Machines Department, Yaroslavl Technical University (Yaroslavl, 88, Moskovsky Ave., e-mail: Nikolaev53@inbox.ru).
