ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТИ ЦЕПЕЙ И РАЗМЕРОВ ПЛАСТА ГРУНТА, ОТРЕЗАЕМОГО КОВШОМ АГРЕГАТА ДЛЯ УДАЛЕНИЯ ВЕРХНЕГО СЛОЯ ГРУНТА С ПОДСТИЛАЮЩЕГО СЛОЯ АВТОДОРОГИ

Введение. Чтобы автомобильная дорога была долговечной при минимально необходимых затратах на ее строительство, следует тщательно удалить верхний слой грунта, не затрагивая грунт, расположенный под верхним слоем. Проблема удешевления строительства автодорог без снижения их качества может быть решена путём создания агрегата непрерывного действия для формирования подстилающего слоя. Он удаляет верхний слой грунта с половины подстилающего слоя автомобильной дороги и одного будущего кювета. При движении агрегата ковши отрезают пласт грунта снизу и сбоку. Для этого на каждом ковше установлено нижнее лезвие, правое лезвие и консольное лезвие, частично подрезающее верхний слой грунта снизу для прохода следующего ковша. Лезвие нижнего ножа направлено под углом 10° к планке крепления ковша, лезвие правого ножа и лезвие консольного ножа – под углом 45° к направлению перемещения ковша.

Методика исследования. Для определения скорости цепей и размеров пласта грунта, отрезаемого ковшом, проведён анализ кинематики ковша и выполнены математические преобразования. Для проверки полученных параметров рассмотрен поворот ковша на 90° на ведущей звёздочке нижнего привода. Выявлена схема сил, действующих на грунт, расположенный в ковше, при его повороте на ведущей звёздочке нижнего привода. На основе преобразований системы двух уравнений и неравенства установлено условие недопустимости высыпания грунта из ковша при его повороте на ведущей звёздочке нижнего привода.

Результаты. Используя разработанную методику определения параметров, на основе принятых исходных данных вычислена скорость цепей, к которым присоединены ковши, и ширина пласта грунта, отрезаемого ковшом. Для проверки полученных параметров рассмотрен поворот ковша на 90° на ведущей звёздочке нижнего привода. После подстановки полученных значений параметров в неравенство установлено, что при таких параметрах ковша и ведущей звёздочки нижнего привода грунт не высыплется из ковша при его повороте.

Заключение. Из конструктивной компоновки агрегата для удаления верхнего слоя грунта с подстилающего слоя автодороги получены геометрические параметры ковша. На основе анализа кинематики взаимодействия ковша с грунтом выявлена скорость цепей, к которым присоединены ковши, и ширина пласта грунта, отрезаемого ковшом. Анализ сил, действующих на грунт, расположенный в ковше, в момент поворота ковша на ведущей звёздочке нижнего привода показал рациональность принятых и вычисленных параметров. На основе выявленных параметров можно определить затраты энергии на резание грунта ковшами агрегата для удаления верхнего слоя грунта с подстилающего слоя автодороги.

Прозрачность финансовой деятельности: автор не имеет финансовой заинтересованности в представленных материалах или методах. Конфликт интересов отсутствует.

1. Карасёв Г.Н. Определение силы резания грунта с учётом упругих деформаций при разрушении // Строительные и дорожные машины. 2008. № 4. С. 36–42.

2. Карнаухов А.И., Орловский С.Н. Определение затрат удельной энергии на процесс резания лесных почв торцевыми фрезами // Строительные и дорожные машины. 2010. № 1. С. 20–22.

3. Кравец И.М. Определение критической глубины резания при комбинированном резании грунтов гидрофрезой // Строительные и дорожные машины. 2010. № 5. С. 47–49.

4. Кириллов Ф.Ф. Детерминированная математическая модель временного распределения тягового усилия для многорезцовых рабочих органов землеройных машин // Строительные и дорожные машины. 2010. № 11. С. 44–48.

5. Берестов Е.И. Влияние трения грунта по поверхности ножа на сопротивление резанию // Строительные и дорожные машины. 2010. № 11. С. 34– 38.

6. Вершинин А.В., Зубов В.С., Тюльнев А.М. Повышение эффективности дискофрезерных рабочих механизмов для разработки мёрзлых грунтов // Строительные и дорожные машины. 2012. № 8. С. 42–44.

7. Баловнев В.И., Нгуен З.Ш. Определение сопротивлений при разработке грунтов рыхлителем по интегральному показателю прочности // Строительные и дорожные машины. 2005. № 3. С. 38–40.

8. Ryabets N., Kurzhner F. Weakening of frozen soils by means of ultra-high frequency energy // Cold Regions Science and Technology. 2003. Vol. 36. Pp. 115–128.

9. Liu X., Liu P. Experimental research on the compressive fracture toughness of wing fracture of frozen soil // Cold Regions Science and Technology. 2011. Vol. 65. Pp. 421–428.

10. Talalay P.G. Subglacial till and Bedrock drilling // Cold Regions Science and Technology. 2013. Vol. 86. Pp. 142–166.

11. Sun X. ACT-timely experimental study on meso-scopic damage development of frozen soil under triaxial shearing // Rock and Soil Mechanics. 2005. № 8. Pp. 150–163.

12. Li Q. Development of Frozen Soil Model // Advances in Earth Science. 2006. № 12. Pp. 96–103.

13. Atkinson J. The Mechanics of Soils and Foundations. CRC. Press. 2007. 448 p.

14. Баловнев В.И., Данилов Р.Г., Улитич О.Ю. Исследование управляемых ножевых систем землеройно-транспортных машин // Строительные и дорожные машины. 2017. № 2. С. 12–15.

15. Нилов В.А., Фёдоров Е.В. Разработка грунта скрепером в условиях свободного резания // Строительные и дорожные машины. 2016. № 2. С. 7–10.

16. Чмиль В.П. Насосно-аккумулятивный привод рыхлителя с автоматическим выбором угла резания // Строительные и дорожные машины. 2016. № 11. С. 18–20.

17. Кабашев Р.А., Тургумбаев С.Д. Экспериментальные исследования процесса копания грунтов роторно-дисковыми рабочими органами под гидростатическим давлением // Вестник СибАДИ. 2016. № 4. С. 23–28.

18. Сёмкин Д.С. О влиянии скорости рабочего органа на силу сопротивления резанию грунта // Вестник СибАДИ. 2017. № 1. С. 37–43.

19. Константинов Ю.В. Методика расчёта сопротивления и момента сопротивления резанию почвы прямым пластинчатым ножом фрезы // Тракторы и сельхозмашины. 2019. № 5. С. 31–39.

20. Сыромятников Ю.Н., Храмов И.С., Войнаш С.А. Гибкий элемент в составе рабочих органов роторной почвообрабатывающей рыхлительно-сепарирующей машины // Тракторы и сельхозмашины. 2018. № 5. С. 32–39.

21. Пархоменко Г.Г., Пархоменко С.Г. Силовой анализ механизмов перемещения рабочих органов почвообрабатывающих машин по заданной траектории // Тракторы и сельхозмашины. 2018. № 1. С. 47–54.

22. Драняев С.Б., Чаткин М.Н., Корявин С.М. Моделирование работы винтового Г-образного ножа почвообрабатывающей фрезы // Тракторы и сельхозмашины. 2017. № 7. С. 13–19.

23. Николаев В.А. Ориентировочный расчёт мощности циклического резания грунта // Вестник СибАДИ. 2019. № 3. С.228–240. https://doi. org/10.26518/2071-7296-2019-3-228-240.

24. Николаев В.А. Анализ циклического резания грунта // Вестник СибАДИ. 2019. № 9. С. 642–657. https://doi.org/10.26518/2071-7296-2019-6-642-657.