Сурашов Нургали Толымбекович – д-р техн. наук, проф. кафедры «Организация перевозок и движений», акад.
г. Алматы
Nurgali T. Surashov, Dr. of Sci., Professor, Transport and Traffic Management Department
Almaty
Асматулаев Руслан Борисович – канд. техн. наук, акад. МTA, директор
г. Алматы
Ruslan B. Asmatulaev, Cand. of Sci., Head
Almaty
Толымбек Дамир Нургаливич – канд. техн. наук, доц., директор
г. Нур-Султан
Damir N. Tolymbek, Cand. of Sci., Associate Professor, the Head
Nur-Sultan
Введение. Производительность и эффективность работы землеройно-транспортных машин отвального типа зависит от характера и физико-механических свойств грунтов – прочности, связности, влажности, уплотнённости, климатического условия и от региона Республики Казахстан. По данным профессора Р.А. Кабашева, регионы Казахстана в основном имеют глинистые, песчаные, суглинистые, песчано-гравийные, крупнообломочные, полускальные и скальные грунты. Для разработки данных категорий грунтов необходимы различные конструкции и формы режущих ножей, соответственно и отвалов, позволяющих минимизировать сопротивление резания и копания грунтов. Совершенствование конструкций ножей и отвалов приводит к повышению производительности и энергоемкости, эффективно используется тяговый фактор бульдозера.При изучении и анализе литературных источников ученые СНГ и зарубежных стран пришли к выводу, что обоснованно созданы теории взаимодействия рабочих органов землеройно-транспортных машин с грунтами, характерными для средней полосы России и Украины, которые отличаются некоторой связью между частицами II, III категорий прочности грунта. Механизмы взаимодействия таких грунтов с бульдозерным оборудованием отличаются процессами, протекающими при копании несвязанных и плотных суглинистых грунтов, характерных для Казахстана.Материал данной статьи представляет установление рациональных форм отвала и определение оптимальных его параметров в зависимости от категории разрабатываемого грунта, то есть создание адаптирующего рабочего органа бульдозера, соответствующего его профилю с естественной траекторией стружкообразования пласта грунта.Материалы и методы. В качестве материалов использовались разные категории грунтов, широко распространенных в регионе Казахстана, и новые конструкции отвала бульдозера, оснащенные разнообразными комплектами ножей, то есть обычные прямолинейные ножи – для планировочных работ и разработки I-III категорий грунтов; с выступающими средними ножами – для разработки плотных IV-V категорий или со ступенчатыми ножами – для разработки твердых, прочных грунтов. Был исследован процесс их взаимодействия при максимальном формировании призмы волочения грунта перед отвалом с использованием графоаналитического метода исследования.Результаты. При изучении процессов взаимодействия рабочего органа и ножей бульдозера с разными категориями грунтов установлены рациональные конструкции ножей, предназначенных для разработки различных категорий грунтов.Определены оптимальные параметры отвала при максимальном наборе призмы волочения перед отвалом. Также отвал оснащен боковыми уширителями ножей, верхними козырьками и боковыми скосами. Радиус кривизны отвала в поперечном сечении соответствует естественному углу стружкообразования пласта грунта, позволяющему уменьшить сопротивление копания грунта.Обсуждение и заключение. До настоящего времени ученые СНГ и зарубежных стран в области рабочего органа землеройно-транспортных машин отвального типа подробно изучали в теоретическом плане и экспериментальным путем установили перспективные конструкции рабочего органа и установленные на нем ножи бульдозера. Предложены многочисленные методики определения параметров рабочего органа бульдозера в зависимости от категории разрабатываемого грунта и с учетом тягового фактора движителя. Однако ими было упущено исследование при максимальном наборе призмы волочения грунта перед отвалом, его площадь касания с лобовой поверхностью отвала и одновременно адаптированного в поперечном сечении отвала с естественной траекторией стружкообразования пласта грунта. Учитывая эти положения, нами были разработаны несколько вариантов расположения ножей на отвале с учетом разрабатываемых категорий грунтов:– бульдозерный отвал с боковыми скосами лобовой поверхности для мягких или песчаных грунтов;– бульдозерный отвал с выступающим средним ножом, боковыми косынками и верхними боковыми скосами для разработки прочных и глинистых грунтов;– бульдозерный отвал с боковыми скосами и боковыми ножами-уширителями для разработки разрыхленных грунтов;– бульдозерный отвал с выступающим средним ножом, боковыми косынками, боковыми ножами-уширителями и верхними скосами для разработки плотно-прочных грунтов или суглинков средних.На все эти четыре вида конструкции отвала и расположение ножей рекомендованы определения оптимальных параметров отвала с учетом разработки различных категорий грунтов.
Introduction. The productivity and efficiency of earth-cutting and transport machines (ETM) of the waste type depends on the nature and physical and mechanical properties of soils, i.e. on strength, connectivity, humidity, compactness, climatic conditions and on the region of the Republic of Kazakhstan. According to Professor R.A. Kabashev, the regions of Kazakhstan have mainly clay, sandy, loamy, sandy-gravel, coarse- and semi-rocky soils. Different designs and shapes of cutter blades, and therefore mouldboards, are required to develop these categories of soils to minimise cutting and digging resistance. Improved blade and blade designs result in higher productivity and energy efficiency, and the traction factor of the bulldozer is used effectively.When studying and analyzing literature sources, scientists of CIS and foreign countries came to the conclusion that the theory of interaction of working bodies of earth-moving machines with soils, typical for the middle belt of Russia and Ukraine, which are characterized by some connection between particles of II, III categories of soil strength, was reasonably created. Mechanisms of interaction of such soils with bulldozing equipment differ from the processes occurring when digging unbound and dense loamy soils typical for Kazakhstan.The material of this article represents the establishment of rational forms of the heap and the determination of optimum parameters of the heap depending on the category of the ground being mined, i.e., the creation of an adaptive working organ (WO) of the bulldozer, corresponding to its profile with natural trajectory of ground formation formation.Materials and methods. As materials, different categories of soils were used, widespread in the region of Kazakhstan and the new design of the bulldozer blade, equipped with a variety of sets of knives, i.e. ordinary straight knives - for planning work and the development of I-III categories of soils; with medium protruding knives (MPK) - for the development of dense IV-V categories or with stepped knives - for the development of hard, strong soils, etc. The process of their interaction with the maximum formation of the prism of drawing the soil before the blade, using the graphic-analytical method of research, was investigated.Outcomes. Studying the processes of interaction of WO and bulldozer knives with different categories of soils, rational designs of knives designed for the development of various categories of soils were established. The optimal parameters of the blade with the maximum set of the drawing prism before the blade are determined. Also, the blade is equipped with side knife extenders, upper visors and side bevels. The radius of curvature of the blade in the cross-section corresponds to the natural angle of chip formation of the soil layer, which allows to reduce the resistance of digging the soil.Discussion and conclusion. Until now, scientists of the CIS and foreign countries in the field of WO ETM of the waste type have studied in detail in theoretical terms and experimentally established promising designs of WO and bulldozer knives. Numerous methods for determining the parameters of the WO of the bulldozer depending on the category of the developed soil and taking into account the traction factor of the propulsion system, etc. However, they missed the study, with the maximum set of the prism of drawing the soil in front of the blade, its area of contact from the frontal surface of the blade and at the same time, adapted in the cross-section of the blade (radius of curvature of the blade) with the natural trajectory of chip formation of the soil layer.Taking into account these provisions, we have developed several options for the location of knives on the blade, taking into account the developed categories of soils:- a bulldozer blade with side bevels of the frontal surface for soft (sandy) soils;- bulldozer blade with MPK, side scarves and upper side bevels for strong, clay soils;- bulldozer blade with side bevels and side knives-extenders for loosened soils;- bulldozer blade with MPK, side scarves, side knives-extenders and upper bevels for densely strong soils (medium loam). For all these options (4 types of blade) blade design and knife location, it is recommended to determine the optimal parameters of the blade, taking into account the development of the soil category.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.