Николаев Владимир Анатольевич – д-р техн. наук, проф. кафедры «Строительные и дорожные машины»
г. Ярославль
Vladimir A. Nikolayev. Dr. of Sci., Professor of the Construction and Road Machinery Department
Yaroslavl
Введение. В начале производства дорожно-строительных работ необходимо удалить камни, кусты, деревья с полосы отвода будущей дороги. Для выполнения таких работ целесообразно использовать агрегаты циклического действия, в частности с бульдозерным оборудованием. Взаимодействие с грунтом ножа и отвала бульдозера сопровождается комплексом взаимосвязанных процессов. Эти процессы осложняют теоретический анализ взаимодействия ножа и нижней части отвала бульдозерного оборудования с грунтом. Поэтому, несмотря на большое количество публикаций, взаимодействие ножа и нижней части отвала бульдозерного оборудования с грунтом проанализировано недостаточно подробно. Между тем без подробного анализа этого взаимодействия сложно осуществить модернизацию бульдозерного оборудования.Методика исследования. Взаимодействие с грунтом ножа и отвала бульдозера имеет две особенности. Во-первых, нож бульдозера с прямым отвалом установлен перпендикулярно направлению движения агрегата, поэтому нож бульдозера осуществляет энергозатратное резание грунта. Во-вторых, отрезанный пласт грунта отвал бульдозера перемещает перед собой. Вогнутая форма поверхности рабочего органа обусловливает вогнутую эпюру напряжений смятия, приводящую к появлению зоны объёмного сжатия грунта, которая во время передвижения агрегата всё более увеличивается. Увеличивается как девиаторная, так и шаровая составляющая тензора напряжений в грунте. Поэтому передняя поверхность ножа разделена на лезвие и плоскость, осуществляющую совместно с плоскостью нижней части отвала смещение первично сдвинутого грунта. Необходимо рассматривать отдельно воздействие на грунт лезвия, края ножа, передней поверхности ножа и нижней части отвала.Результаты. Из чертежей определены: длина следа поверхности псевдосдвига грунта в продольно-вертикальном сечении, площадь первичного сдвига грунта краем ножа, площадь воздействия на грунт поверхности ножа, площадь воздействия на грунт поверхности нижней части отвала. Вычислена площадь псевдосдвига грунта и площадь смещения первично сдвинутого грунта. Построены зависимости площадей от заглубления ножа бульдозера.
Заключение. По мере увеличения глубины хода ножа бульдозера площадь псевдосдвига грунта поверхностью ножа, площадь первичного сдвига грунта правой или левой кромкой ножа увеличиваются линейно. При этом площадь смещения первично сдвинутого грунта увеличивается по параболе. Выявление площади псевдосдвига грунта, площади первичного сдвига грунта правой или левой кромкой ножа и площади смещения первично сдвинутого грунта позволит определить затраты энергии, необходимой для воздействия поверхности ножа и нижней части отвала на грунт.
Introduction. At the beginning of the production of road construction works, it is necessary to remove stones, bushes, trees from the right-of-way of the future road. To perform such work, it is advisable to use cyclic units, in particular, with bulldozer equipment. Interaction with the soil of the knife and the blade of the bulldozer is accompanied by a complex of interrelated processes. These processes complicate the theoretical analysis of the interaction of the knife and the bottom part of the blade of bulldozer equipment with the soil. Therefore, despite the large number of publications, the interaction of the knife and the bottom part of the blade of bulldozer equipment with the soil is not analyzed in sufficient details. Meanwhile, without a detailed analysis of this interaction, it is difficult to modernize bulldozer equipment.The method of research. Interaction with the soil of the knife and the blade of the bulldozer has two features. First, the knife of a bulldozer with a straight blade is installed perpendicular to the direction of movement of the unit, so the bulldozer knife carries out energy-intensive cutting of the soil. Secondly, the cut layer of soil moves the pile of the bulldozer in front of it. The concave shape of the surface of the working body causes a concave mapping of crumple stresses, leading to the appearance of a zone of volumetric compression of the soil, which increases more and more during the movement of the unit. Both the deviator and ball components of the stress tensor in the ground increase. Therefore, the front surface of the knife is divided into a blade and a plane that carries out, together with the plane of the lower part of the blade, the displacement of the primary displaced soil. It is necessary to consider separately the impact on the ground of the blade, the edge of the knife and the front surface of the knife and the lower part of the blade.Results. From the drawings the length of the trace of the surface of the pseudo-displacement of the soil in the longitudinal-vertical section, the area of the primary ground shift with the edge of the knife, the area of impact on the ground of the knife surface, the area of impact on the ground of the surface of the lower part of the blade are determined. The area of pseudo-displacement of the soil and the area of displacement of the primary shifted soil were calculated. The dependencies of the areas on the recess of the bulldozer knife are constructed.Conclusion. As the depth of the bulldozer knife increases, the area of pseudo-displacement of the soil by the surface of the knife, the area of primary ground shear with the right or left edge of the knife increases linearly. In this case, the displacement area of the primary shifted soil increases by the parabola. Identifying the area of the pseudo-displacement of the soil, the area of the primary ground shift with the right or left edge of the knife and the displacement area of the primary shifted soil will determine the energy costs required to affect the surface of the knife and the lower part of the blade on the ground.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.