Обоснование параметров верхнего привода агрегата непрерывного действия для формирования подстилающего слоя автодороги

Введение. Россия имеет большую пространственную разобщённость населённых пунктов и других объектов, поэтому использовать в строительстве автомобильных дорог малопроизводительные технические средства циклического действия нерационально. Для повышения темпа строительства дорог, улучшения качества, уменьшения затрат энергии на строительство дорог, там, где позволяет рельеф, экономически целесообразно применять комплекс агрегатов непрерывного действия. Агрегаты непрерывного действия, перемещаясь друг за другом, будут последовательно выполнять комплекс работ, осуществляя полностью строительство автодороги поточным методом. В составе комплекса должен быть агрегат непрерывного действия для формирования подстилающего слоя. Для создания сложных агрегатов необходимо их теоретическое обоснование. С целью определения геометрических и динамических параметров загружающей части агрегата для формирования подстилающего слоя рассмотрен процесс перемещения ковша, заполненного грунтом, до его выгрузки.

Методика исследования. На основе конструктивной компоновки загрузочной части агрегата процесс перемещения ковша, заполненного грунтом, до его выгрузки разделён на этапы: вертикального подъёма, перемещения в направлении ведущей звёздочки верхнего привода, две фазы поворота ковша на ведущих звёздочках верхнего привода, перемещения от момента окончания поворота на ведущей звёздочке верхнего привода до момента начала поворота на нижнем поворотном ролике. При перемещении ковша вертикально вверх высыпание грунта исключено. Графическим путём подобран такой угол наклона ковша при его перемещении в направлении ведущей звёздочки верхнего привода, при котором грунт не будет высыпаться из ковша. Рассмотрены две фазы поворота ковша на ведущих звёздочках верхнего привода и перемещение ковша от момента окончания поворота на ведущей звёздочке верхнего привода до момента начала поворота на нижнем поворотном ролике. Выведены необходимые зависимости параметров.

Результаты. На основе разработанной методики определены геометрические и динамические параметры загружающей части агрегата. В частности рассчитаны: вращающий момент верхнего привода, угловая скорость приводных звёздочек, мощность, необходимая для верхнего привода, передаточное отношение от гидромотора к звёздочкам. Исходя из передаваемой мощности, выбран гидромотор для верхнего привода агрегата.

Заключение. В результате проведённых расчётов выявлены: максимальное тяговое усилие перемещения всех ковшей в период их перемещения для выгрузки грунта, вращающий момент верхнего привода, угловая скорость приводных звёздочек верхнего привода, мощность, необходимая для верхнего привода. Целесообразно использовать для верхнего привода агрегата героторный гидромотор МТ-160 и двухступенчатый планетарный редуктор. Проведённые расчёты позволили разработать конструкцию элементов загружающей части агрегата непрерывного действия для формирования подстилающего слоя автодорог.

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. P. 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. P. 421-428.

10. Talalay P.G. Subglacial till and Bedrock drilling. // Cold Regions Science and Technology. 2013. Vol. 86. P. 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. P. 150-163.

12. Li Q. Development of Frozen Soil Model. // Advances in Earth Science. 2006. №12. P. 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. Определение скорости цепей и размеров пласта грунта, отрезаемого ковшом агрегата для удаления верхнего слоя грунта с подстилающего слоя автодороги // Вестник СибАДИ. 2020. №1. С. 32–43.

24. Николаев В.А. Анализ взаимодействия кромки лезвия консольного ножа с грунтом // Вестник СибАДИ. 2020. №2. С. 172–181.

25. Николаев В.А. Затраты энергии на резание грунта ковшами агрегата непрерывного действия для формирования подстилающего слоя автодороги // Вестник СибАДИ. 2020. №6. С. 676–688.