sibadiНаучный рецензируемый журнал "Вестник СибАДИ"The Russian Automobile and Highway Industry Journal2071-72962658-5626The Siberian State Automobile and Highway University10.26518/2071-7296-2018-4-492-501sibadi-699Research ArticleТРАНСПОРТНОЕ, ГОРНОЕ И СТРОИТЕЛЬНОЕ МАШИНОСТРОЕНИЕTRANSPORT, MINING AND BUILDING MACHINERY ENGINEERINGРЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ БОКОВОГО РАБОЧЕГО ОБОРУДОВАНИЯ АВТОГРЕЙДЕРАRESEARCH RESULTS OF THE EFFICIENCY OF THE MOTOR GRADER SIDE WORKING EQUIPMENTКорчагинП. А.KorchaginP. A

Корчагин Павел Александрович – доктор технических наук, профессор, проректор по научной работе 

644080, г. Омск

Korchagin Pavel Aleksandrovich – doctor of technical science, professor, Vice-rector in Scientific Work 

644080, Omsk

Korchagin@sibadi.orgЛетопольскийА. Б.LetopolskiyA. B.

Летопольский Антон Борисович – кандидат технических наук, доцент кафедры «Техника для строительства и сервиса нефтегазовых комплексов и инфраструктур» 

644080, г. Омск

Letopolsky Anton Borisovich – candidate of technical science, associate professor of the Department “Engineering for the Construction and Service of Oil and Gas Complexes and Infrastructures”

644080, Omsk

antoooon-85@mail.ruТетеринаИ. А.TeterinaI. A.

Тетерина Ирина Алексеевна – кандидат технических наук, научный сотрудник научно-исследовательского отдела

644080, г. Омск

Teterina Irina Alekseevna – candidate of technical science, Researcher of the Scientific Research Department 

644080, Omsk

iateterina@mail.ruФГБОУ ВО «СибАДИ»РоссияSiberian State Automobile and Highway UniversityRussian Federation201811092018154492501Copyright © Корчагин П.А., Летопольский А.Б., Тетерина И.А., 20182018Корчагин П.А., Летопольский А.Б., Тетерина И.А.Korchagin P.A., Letopolskiy A.B., Teterina I.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.sibadi.org/jour/article/view/699Введение

Введение. На сегодняшний день существует достаточное количество параметров рабочих органов, которые позволяют совершать технологические операции в различных условиях с минимальными затратами труда и энергетических ресурсов. В ходе строительства дорог необходимо произвести значительные объемы земляных работ. Для выполнения этой технологической процедуры используется комплект землеройных и дорожных машин. Автогрейдер относится к землеройно-транспортной машине и необходим для профилирования поверхности, перемещения и разравнивания строительных материалов.

Эффективность работы автогрейдера определяется критерием производительности. Мировые производители землеройной и дорожной техники связывают рост качества и скорости выполнения работ с совершенствованием конструкции исполнительных рабочих органов. Ведутся разработки новых конструктивных вариантов отвалов, в том числе и для автогрейдеров. Такое решение позволит уменьшить необходимое число проходов по строительному участку и сократить время на монтаж рабочего органа. В статье представлен вариант совершенствования рабочего оборудования автогрейдера путем установки бокового рабочего отвала.

Материалы и методы

Материалы и методы. Получены расчетные зависимости основных параметров автогрейдера: сцепного веса, номинальной силы тяги, сопротивлений, возникающих в рабочем режиме при резании и перемещении грунта, и общая мощность двигателя для рабочего режима при скорости 4 км/ч. Исследованы прочностные характеристики бокового рабочего оборудования автогрейдера. Анализ проведен с использованием программного продукта Solid Works.

Результаты

Результаты. Результаты теоретических исследований представлены графически и отражают напряжения, перемещения и деформации в предлагаемом боковом рабочем оборудовании автогрейдера. Использование программного продукта Solid Works дало возможность определить запас прочности предлагаемой конструкции. Проведенные исследования позволили подтвердить работоспособность предложенного технического решения.

Обсуждение и заключение

Обсуждение и заключение. Предложенное техническое решение позволяет увеличить производительность машины при выполнении планировочных работ, сохраняя при этом заданную точность их проведения. Данная конструкция позволяет проводить профилировочные работы не только горизонтальной поверхности, но и работы по возведению дорожной насыпи, когда боковой отвал расположен под углом до 20 градусов.

Introduction

Introduction. Nowadays there is sufficient number of the working bodies’ parameters, which allow performing technological operations in different conditions with minimal labor and energy resources. It is necessary to produce significant excavation during roads’ construction. Therefore, to perform such technological procedure excavation and road machinery are used. The motor grader is an earth-moving machine and is necessary for surface profiling, moving and construction materials’ level.

The motor grader efficiency is determined by the performance criterion. World producers of earthmoving and road machinery associate the growth of quality and speed of work with the improvement of the executive working bodies. Moreover, new design variants of dumps are being developed, including design variants for motor graders. Such solution would allow to reduce the necessary number of passages along the construction site and to shorten the time for mounting the working body. The article presents the variant of the motor grader working equipment improving by installing the side working dump.

Materials and methods

Materials and methods. The calculated dependences of the main parameters of the motor grader are obtained, such as the coupling weight, the nominal traction force, the resistances arising in the operating mode when cutting and moving the ground, and the total engine power for the operating mode at 4 km per hour speed. Strength characteristics of the side working equipment of the motor grader are investigated. The analysis is carried out by using the Solid Software.

Results

Results. The results of the theoretical studies are presented graphically and reflected the stresses, displacements and deformations in proposed lateral working equipment of the motor grader. Using the Solid Works software product it is possible to determine the safety margin of the proposed design. The conducted research allows confirming the working capacity of the proposed technical solution.

Discussion and conclusion. The proposed technical solution allows increasing the productivity of the machine while performing the planning works, while maintaining the specified accuracy of their implementation. In addition, such design allows profiling not only the horizontal surface, but also the embankment construction when the side blade is located at an angle of up to 20 degrees.

автогрейдеррабочее оборудование машин для земляных работотвал автогрейдерапрофиль спланированной поверхноститехнология строительства земляного полотнапрофилирование насыпибоковой отвал автогрейдераmotor graderworking equipment of earthmoving machinesmotor grader bladeplanned surface profiletechnology of the road base constructionembankment profilingmotor grader side slopeReferencesДенисов В.П., Матяш И.И., Зубарев К.В. Исследование влияния конструктивных параметров рабочего органа автогрейдера на его производительность // Вестник СибАДИ. 2015. № 2 (42). С. 15–19.Denisov V.P., Matjash I.I., Zubarev K.V. Issledovanie vlijanija konstruktivnyh parametrov rabochego organa avtogrejdera na ego proizvoditel’nost’ [Investigation of the influence of the working body design parameters of the motor grader on its productivity]. Vestnik SibADI, 2015, no 2 (42), pp. 15-19. (in Russian).Севров К.П., Горячко Б.Ф., Покровский А.А. Автогрейдеры. Конструкция, теория, расчет. М.: Машиностроение, 1970 г. 192 с.Sevrov K.P., Gorjachko B.F., Pokrovskij A.A. Avtogrejdery. Konstruktsija, teorija, raschet [Motor graders. Construction, theory, calculation]. Moscow, Mashinostroenie, 1970. 192 p. (in Russian).Добронравов С.С. Добронравов М.С. Строительные машины и оборудование. М.: Высшая школа, 2006. 445 с.Dobronravov S.S., Dobronravov M.S. Stroitel’nye mashiny i oborudovanie [Construction machinery and equipment]. Moscow, Vysshaja shkola, 2006. 445 p. (in Russian).Syrkin V. V. Balakin P. D., Treyer V. A. Stydy of hydraulic direct-acting relief valve. Journal of Physics: Conference Series. 2017. Vol. 858: Mechanical Science and Technology Update. P. 012035. DOI: 10.1088/1742-6596/858/1/012035.Syrkin V.V. Balakin P.D., Treyer V.A. Study of hydraulic direct-acting relief valve. Journal of Physics: Conference Series. 2017. Vol. 858: Mechanical Science and Technology Update. P. 012035. DOI: 10.1088/1742-6596/858/1/012035.Агарков А.М., Чеховской Е.И. Анализ конструкции рабочего оборудования автогрейдера с целью повышения надежности // Инновационная наука. 2016. № 12-2. С. 9–11.Agarkov A.M., Chehovskoj E.I. Analiz konstruktsii rabochego oborudovanija avtogrejdera s tsel’ju povyshenija nadezhnosti [Analysis of the motor grader working equipment in order to improve reliability]. Innovatsionnaja nauka, 2016, no 12-2, pp. 9-11. (in Russian).Korytov M.S., Shcherbakov V.S., Titenko V.V. Analytical solution of the problem of acceleration of cargo by a bridge crane with constant acceleration at elimination of swings of a cargo rope // Journal of Physics: Conference Series. 2018. Vol. 944, no. 1. Ст. 012062. DOI: 10.1088/1742-6596/944/1/012062.Korytov M.S., Shcherbakov V.S., Titenko V.V. Analytical solution of the problem of acceleration of cargo by a bridge crane with constant acceleration at elimination of swings of a cargo rope // Journal of Physics: Conference Series. 2018. Vol. 944, no. 1. St. 012062. DOI: 10.1088/1742-6596/944/1/012062.Гребенникова Н.Н., Бледных Д.С. Совершенствование конструкции рабочего оборудования автогрейдера с целью расширения его эксплуатационных возможностей // Международный студенческий научный вестник. 2018. № 3-8. С. 1235-1237.Grebennikova N.N., Blednyh D.S. Sovershenstvovanie konstruktsii rabochego oborudovanija avtogrejdera s tsel’ju rasshirenija ego `ekspluatatsionnyh vozmozhnostej [Improvement of the design of the motor grader working equipment in order to expand its operational capabilities]. Mezhdunarodnyj studencheskij nauchnyj vestnik, 2018, no 3-8, pp. 1235-1237. (in Russian).Демиденко А.И., Летопольский А.Б., Семкин Д.С., Потеряев И.К. Экспериментальные исследования процесса резания грунта скребками траншейного цепного экскаватора // Известия ТулГУ. Технические науки. 2016. № 3. С. 256-263.Demidenko A.I., Letopol’skij A.B., Semkin D.S., Poterjaev I.K. `Eksperimental’nye issledovanija protsessa rezanija grunta skrebkami transhejnogo tsepnogo `ekskavatora [Experimental studies of the soil cutting process with the trench chain excavator scrapers]. Izvestija TulGU. Tehnicheskie nauki, 2016, no 3, pp. 256-263. (in Russian).Kapelyuhovskiy A.A., Stepanova E.P. The study of the emission frequency control system stability in hydropulse generator // AIP Conference Proceedings. 2017. Vol. 1876: Oil and Gas Engineering (OGE) : conference. DOI: 10.1063/1.4998917.WOS:000410776900097.Kapelyuhovskiy A.A., Stepanova E.P. The study of the emission frequency control system stability in hydropulse generator // AIP Conference Proceedings. 2017. Vol. 1876: Oil and Gas Engineering (OGE): conference . DOI: 10.1063/1.4998917.WOS:000410776900097.Николаев А.П., Киселёв А.П., Гуреева Н.А., Киселёва Р.З. Расчет композиционных инженерных конструкций на основе метода конечных элементов. Волгоград. ФГБОУ ВО Волгоградский ГАУ, 2016. 128 с.Nikolaev A.P., Kiseljov A.P., Gureeva N.A., Kiseljova R.Z. Raschet kompozitsionnyh inzhenernyh konstruktsij na osnove metoda konechnyh `elementov [Calculation of composite engineering structures on the basis of the finite element method]. Volgograd. FGBOU VO Volgogradskij GAU, 2016. 128 p. (in Russian).Касумов Е.В. Методика поиска рациональных конструктивных параметров с применением метода конечных элементов // Ученые записки ЦАГИ. 2015. Т. 46. № 2. С. 63-79.Kasumov E.V. Metodika poiska ratsional’nyh konstruktivnyh parametrov s primeneniem metoda konechnyh `elementov [The method of searching for rational design parameters using the finite element method]. Uchenye zapiski TsAGI, 2015, T. 46, no 2, pp. 63-79 (in Russian).Алексеева Т.В., Галдин Н.С., Шерман Э.Б. Гидравлические машины и гидропривод мобильных машин. Новосибирск : Новосибирский государственный университет, 1994 г. 212 с.Alekseeva T.V., Galdin N.S., Sherman `E.B. Gidravlicheskie mashiny i gidroprivod mobil’nyh mashin [Hydraulic machines and hydraulic drive of mobile machines]. Novosibirsk: Novosibirskij gosudarstvennyj universitet, 1994. 212 p. (in Russian).Курдюк В.А., Вольская Н.С., Русанов О.А. Моделирование системы «кузов-подвеска-колесо-грунт» с использованием метода конечных элементов // Известия Московского государственного технического университета МАМИ. 2016. № 1 (27). С. 9-15.Kurdjuk V.A., Vol’skaja N.S., Rusanov O.A. Modelirovanie sistemy “kuzov-podveskakoleso-grunt” s ispol’zovaniem metoda konechnyh `elementov [Modeling of the “bodysuspension-wheel-ground” system using the finite element method]. Izvestija Moskovskogo gosudarstvennogo tehnicheskogo universiteta MAMI, 2016, no 1 (27), pp. 9-15. (in Russian).Паничкин А.В., Трубин А.С. Определение эффективности современных отечественных автогрейдеров. // Мир транспорта и технологических машин. 2016. № 4 (55). С. 48-54.Panichkin A.V., Trubin A.S. Opredelenie `effektivnosti sovremennyh otechestvennyh avtogrejderov [Determination of the modern domestic motor graders efficiency]. Mir transporta i tehnologicheskih mashin, 2016, no 4 (55), pp. 48-54. (in Russian).Корчагин П.А., Тетерина И.А. Математическая модель сложной динамической системы «возмущающие воздействия – машина оператор // Вестник СибАДИ. 2015. № 5 (45). С. 118-123.Korchagin P.A., Teterina I.A. Matematicheskaja model’ slozhnoj dinamicheskoj sistemy “vozmuschajuschie vozdejstvija mashina operator [Mathematical model of the complex dynamic system “perturbing effects machine-operator”]. Vestnik SibADI, 2015, no 5 (45), pp. 118-123. (in Russian).Шевченко В.О., Рагулин В.Н., Фатеев Р.В. Исследование нагружения системы управления основным отвалом автогрейдера методом трехмерного виртуального моделирования // Вестник Харьковского национального автомобильно-дорожного университета. 2014. № 65-66. С. 216-220.Shevchenko V.O., Ragulin V.N., Fateev R.V. Issledovanie nagruzhenija sistemy upravlenija osnovnym otvalom avtogrejdera metodom trehmernogo virtual’nogo modelirovanija [Investigation of the control system loading of the motor grader main dump using the method of three-dimensional virtual modeling]. Vestnik Har’kovskogo natsional’nogo avtomobil’no-dorozhnogo universiteta, 2014, no 65-66, pp. 216-220. (in Russian).Водяницкий А.В., Юдина Н.Ю. Применение метода конечных элементов для решения задач исследования условий равновесия и совместимости деформаций стоек культиватора. // Альтернативные источники энергии в транспортно-технологическом комплексе: проблемы и перспективы рационального использования. 2016. Т. 3. № 3 (6). С. 196-201.Vodjanitskij A.V., Judina N.Ju. Primenenie metoda konechnyh elementov dlja reshenija zadach issledovanija uslovij ravnovesija i sovmestimosti deformatsij stoek kul’tivatora [Application of the finite element method for solving problems of studying equilibrium conditions and compatibility of deformations of the cultivator racks]. Al’ternativnye istochniki energii v transportno-tehnologicheskom komplekse: problemy i perspektivy ratsional’nogo ispol’zovanija, 2016, T. 3. no 3 (6), pp. 196-201. (in Russian).Липка В.М., Леонтьев В.В., Копп В.Я., Рапацкий Ю.Л. Моделирование с помощью метода конечных элементов и исследование влияния силовых нагрузок на надежность резьбовых соединений в силовых агрегатах автомобилей // Вiсник СевНТУ. 2014. № 146. С. 14-20.Lipka V.M., Leont’ev V.V., Kopp V.Ja., Rapatskij Ju.L. Modelirovanie s pomosch’ju metoda konechnyh `elementov i issledovanie vlijanija silovyh nagruzok na nadezhnost’ rez’bovyh soedinenij v silovyh agregatah avtomobilej [Modeling with the help of the finite element method and studying the influence of power loads on the reliability of threaded joints in power units of cars]. Visnik SevNTU, 2014, no 146, pp. 14-20. (in Russian).Denisova L.A., Meshcheryakov V.A. Automatic parametric synthesis of a control system using the genetic algorithm // Automation and Remote Control. 2015. Т. 76. № 1. С. 149– 156. DOI: 10.1134/S0005117915010142.Denisova L.A., Meshcheryakov V.A. Automatic parametric synthesis of a control system using the genetic algorithm. Automation and Remote Control. 2015. T. 76. № 1. pp. 149– 156. DOI: 10.1134/S0005117915010142.Ерохина Е.Н. Метод конечных элементов – универсальное средство инженерного анализа различных объектов // Традиции и инновации в строительстве и архитектуре. Архитектура и дизайн. Самарский государственный архитектурно-строительный университет. Самара, 2015. С. 372-377.Erohina E.N. Metod konechnyh elementov – universal’noe sredstvo inzhenernogo analiza razlichnyh ob”ektov [Finite element method is a universal mean of the various objects’ engineering analysis]. Traditsii i innovatsii v stroitel’stve i arhitekture. Arhitektura i dizajn. Samarskij gosudarstvennyj arhitekturnostroitel’nyj universitet. Samara, 2015, pp. 372-377. (in Russian).Baurova N.I., Zorin V.A., Prikhodko V.M. Technological heredity and identification of technological processes // Polymer Science. Series D. 2015. Т. 8. № 3. С. 219-222. DOI: 10.1134/S199542121503003X.Baurova N.I., Zorin V.A., Prikhodko V.M. Technological heredity and identification of technological processes. Polymer Science. Series D. 2015. T. 8. № 3. S. 219-222. DOI: 10.1134/S199542121503003X.Shcherba V. E., Grigoriev A. V., Averyanov G. S., Surikov V. I., Vedruchenko V. P., Galdin N. S., and Trukhanovaless D. A. The impact analysis of the connecting pipe length and diameter on the operation of a piston hybrid power machine of positive displacement with gas suction capacity //AIP Conference Proceedings “Oil and gas engineering”(OGE-2017). Omsk, 24 April 2017. Vol. 1876. Ст. 020032. DOI: 10.1063/1.4998852.Shcherba V. E., Grigoriev A. V., Averyanov G. S., Surikov V. I., Vedruchenko V. P., Galdin N. S., and Trukhanovaless D. A. The impact analysis of the connecting pipe length and diameter on the operation of a piston hybrid power machine of positive displacement with gas suction capacity. AIP Conference Proceedings “Oil and gas engineering”(OGE-2017). Omsk, 24 April 2017. Vol. 1876. St. 020032. DOI: 10.1063/1.4998852.Tarasov V. N., Boyarkina I. V. Method of sections in analytical calculations of pneumatic tires // Journal of Physics: Conference Series. 2018. Vol. 944, no. 1. Ст. 012116. DOI: 10.1088/1742-6596/944/1/012116.Tarasov V.N., Boyarkina I.V. Method of sections in analytical calculations of pneumatic tires. Journal of Physics: Conference Series. 2018. Vol. 944, no. 1. St. 012116. DOI: 10.1088/17426596/944/1/012116.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.