Николаев Владимир Анатольевич – д-р техн. наук, проф. кафедры «Строительные и дорожные машины».
150023, Ярославль, Московский проспект, 88
Vladimir A. Nikolayev – Dr. of Sci., Professor of the Construction and Road Machinery Department.
Moskovsky Prospekt, 88, Yaroslavl, 150023
Введение. Проблема быстрого и качественного строительства дорог, когда объекты хозяйствования и населённые пункты пространственно разобщены и расположены на значительном расстоянии друг от друга, не может быть решена без применения комплекса агрегатов непрерывного действия. Важным элементом агрегата непрерывного действия, формирующего кювет, и агрегата для проходки туннелей является прямоточный роторный рыхлитель. Существующие теоретические исследования не достаточны для расчёта взаимодействия с грунтом элементов прямоточного роторного рыхлителя. Отсутствие теоретического обоснования параметров прямоточных роторных рыхлителей сдерживает их применение. Поэтому существует необходимость теоретических исследований для выявления геометрических, кинематических, динамических и энергетических параметров элементов конструкции.
Методика исследования. Разработаны методики расчётов необходимой мощности: на привод зубцов, для отделения ножами пласта от массива грунта и его разделения на фрагменты, для преодоления силы инерции набегающего грунта на два ножа малого ротора, для ускорения грунта в сторону большого ротора, для осуществления перемещения грунта в сторону большого ротора, для преодоления силы трения грунта о переднюю поверхность ножей. Общая мощность, необходимая для привода малого ротора, соответствует сумме мощностей: на внедрение конуса со спиральным ножом в грунт, на привод зубцов и на привод ножей.
Результаты. На основе разработанных методик произведены расчёты параметров. Из плоских и пространственной модели сил взаимодействия с грунтом элементов малого ротора выявлены их равнодействующие, их составляющие, нормальные силы. Вычислена сила трения грунта о переднюю поверхность ножа. Рассчитана общая мощность на привод малого ротора и объёмная энергия на внедрение малого ротора в грунт.
Заключение. Затраты энергии на привод ножей малого ротора включают: энергию на отделение пласта и разделение его на фрагменты, энергию на преодоление напора грунта на переднюю поверхность ножа, энергию на ускорение грунта, энергию на перемещение грунта, энергию на преодоление силы трения грунта о передние поверхности ножей. Общие затраты энергии на привод малого ротора содержат энергию на внедрение в грунт конуса со спиральным ножом, зубцов и ножей малого ротора. В результате расчётов мощность для привода зубцов малого ротора 735 Вт, общая мощность, необходимая для привода малого ротора 2,2 кВт. Объёмная энергия для внедрения малого ротора в грунт 33,1 кДж/куб. м.
Introduction. The problem of fast and high-quality road construction, when economic facilities and settlements are spatially separated, located at a considerable distance from each other, cannot be solved without the use of a complex of continuous units. An important element of the continuous unit forming the ditch and the unit for tunneling is the direct-flow rotary ripper. Current theoretical studies are not sufficient to calculate the interaction with the soil of the elements of a direct-flow rotary ripper. The lack of theoretical justification for the parameters of direct-flow rotary rippers hinders their use. Therefore, there is a need for theoretical research to identify the geometric, kinematic, dynamic and energy parameters of structural elements.
The method of research. Methods for calculating the required power to drive the teeth, to separate the seam from the soil mass with knives and divide it into fragments, to overcome the inertia force of the incoming soil on two small rotor knives, to accelerate the soil towards the large rotor, to move the soil towards the large rotor, to overcome the friction force of the soil on the front surface of the knives have been developed. The total power required to drive the small rotor corresponds to the sum of the powers: for the introduction of a cone with a spiral knife into the ground, for the drive of the teeth and for the drive of the knives.
Results. On the basis of the developed methods, the parameters were calculated. From the flat and spatial model of the forces of interaction with the ground of the elements of the small rotor, their resultant, their components, and normal forces are revealed. The friction force of the soil on the front surface of the knife is calculated. The total power for the drive of the small rotor and the volumetric energy for the introduction of the small rotor into the ground are calculated.
Conclusion. The energy costs for driving small rotor knives include: energy for separating the reservoir and dividing it into fragments, energy for overcoming the pressure of the soil on the front surface of the knife, energy for accelerating the soil, energy for moving the soil, energy for overcoming the friction force of the soil on the front surfaces of the knives. The total energy cost of the small rotor drive includes the energy required to introduce the spiral knife cone, teeth and knives of the small rotor into the ground. As a result of the calculations, the power to drive the teeth of the small rotor is 735 W, the total power required to drive the small rotor is 2.2 kW. The volumetric energy for the introduction of a small rotor into the ground is 33.1 kJ / cubic meter.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.