Николаев Владимир Анатольевич – доктор технических наук, профессор кафедры «Строительные и дорожные машины».
Ярославль
Vladimir A. Nikolayev – Dr. of Sci., Professor of the Construction and Road Machinery Department.
Yaroslavl
Введение. Проблема ускорения и удешевления строительства автодорог без снижения их качества может быть решена путём создания комплекса агрегатов непрерывного действия. Агрегаты, следуя друг за другом, осуществляют весь комплекс работ, направленных на строительство автодорог. Одним из элементов агрегата непрерывного действия, формирующего кювет, является прямоточный роторный рыхлитель. Выявлено, что для выемки грунта вблизи оси вращения ротора прямоточного роторного рыхлителя должен быть установлен, соосно с большим ротором, малый ротор с бóльшей угловой скоростью. Применение прямоточных роторных рыхлителей для разработки грунта сдерживается недостаточным теоретическим обоснованием их параметров. Прежде чем провести анализ взаимодействия элементов рабочих органов прямоточного роторного рыхлителя с грунтом необходимо уточнить конструктивную компоновку малого ротора.
Методика исследования. Малый ротор должен содержать два ножа, соединённых по периферии диском для придания жёсткости ножам; сечение ножей треугольное с углом заточки 20°, для максимальной трансформации угла заострения ножи должны иметь саблевидную форму; два зубца, расположенные на диске, для разрыхления грунта и его смещения в сторону ножей; наконечник вала малого ротора, диаметр которого должен превышать ширину ножа в месте его соединения с наконечником вала; спиральный нож на конце наконечника вала для рыхления грунта и его смещения в сторону ножей. Построив проекции на поперечно-вертикальную плоскость лезвия ножа, зубца и диска малого ротора, когда имеется различный угол отклонения лезвия в плоскости резания, можно выявить основные геометрические параметры элементов малого ротора прямоточного роторного рыхлителя. Применив известные формулы теоретической механики, определим угловую скорость малого ротора и другие кинематические параметры.
Результаты. На основе методики построения проекции на поперечно-вертикальную плоскость лезвия ножа, зубца и диска малого ротора, когда имеется различный угол отклонения лезвия в плоскости резания, выявлены основные геометрические параметры элементов малого ротора прямоточного роторного рыхлителя. По формулам теоретической механики определены: окружная скорость точки на поверхности вала, угловая скорость малого ротора, время одного оборота малого ротора, путь агрегата за один оборот малого ротора. Построена и аппроксимирована зависимость радиуса точки на лезвии ножа малого ротора от угла поворота луча.
Заключение. Путём построения проекций на поперечно-вертикальную плоскость лезвия ножа при различных углах отклонения лезвия в плоскости резания. Определена оптимальная форма лезвия ножа. Выявлена трансформация угла заострения лезвия в зависимости от угла отклонения плоскости резания от плоскости, перпендикулярной к лезвию, передний, задний угол лезвия ножа, профиль лезвия ножа малого ротора в пространстве. Произведена конструктивная компоновка малого ротора. Вычислена окружная скорость точки на поверхности вала, угловая скорость малого ротора, время одного оборота малого ротора, путь агрегата за один оборот малого ротора.
Introduction. The problem of accelerating and cheapening the construction of roads without reducing their quality can be solved by creating a complex of continuous units. Units, following each other, carry out the whole complex of works aimed at roads construction. One of the elements of the continuous unit that forms the ditch is a straight-flow rotary ripper. It was found that in order to excavate the soil near the axis of rotation of the rotor of a straight-flow rotary ripper, a small rotor with a higher angular velocity should be installed, coaxially with a large rotor. The use of straight-flow rotary rippers for soil development is constrained by insufficient theoretical substantiation of their parameters. Before analysing the interaction of the elements of the working bodies of the straight-flow rotary ripper with the soil, it is necessary to clarify the structural layout of the small rotor.
The method of research. The small rotor should contain two knives connected at the periphery by a disc to give rigidity to the knives; the cross-section of the knives is triangular with a sharpening angle of 20 °, for maximum transformation of the angle of sharpening, the knives must have a saber-shaped shape; two teeth located on the disk to loosen the soil and shift it towards the knives; a shaft tip of the small rotor, the diameter of which must exceed the width of the knife at the point of its connection with the shaft tip; a spiral knife at the end of the shaft tip to loosen the soil and shift it towards the knives. By constructing projections on the transverse-vertical plane of the blade of the knife, the tooth and the disc of the small rotor, when there is a different angle of deviation of the blade in the cutting plane, it is possible to identify the basic geometric parameters of the elements of the small rotor of the straight-flow rotary ripper. Applying the well-known formulas of theoretical mechanics, we will determine the angular velocity of the small rotor and other kinematic parameters.
Results. Based on the method of constructing a projection on the transverse-vertical plane of the blade of a knife, a tooth and a disc of a small rotor, when there is a different angle of deviation of the blade in the cutting plane, the main geometric parameters of the elements of the small rotor of a straight-flow rotary ripper are revealed. According to the formulas of theoretical mechanics, the following are determined: the circumferential velocity of the point on the surface of the shaft, the angular velocity of the small rotor, the time of one revolution of the small rotor, the path of the unit for one revolution of the small rotor. The dependence of the radius of the point on the blade of the knife of the small rotor on the angle of rotation of the beam is constructed and approximated.
Conclusion. By constructing projections on the transverse-vertical plane of the knife blade at different angles of deflection of the blade in the cutting plane the optimal shape of the knife blade has been determined, the transformation of the angle of sharpening of the blade depending on the angle of deviation of the cutting plane from the plane perpendicular to the blade, the front, back corner of the knife blade, the profile of the blade of the small rotor knife in space was revealed, a structural layout of the small rotor was made, the circumferential velocity of the point on the surface of the shaft, the angular velocity of the small rotor, the time of one revolution of the small rotor, the path of the unit for one revolution of the small rotor are calculated.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.