Устойчивость перемещения ковшей и направления движения агрегата непрерывного действия для формирования подстилающего слоя автодороги

Введение. Агрегат непрерывного действия для формирования подстилающего слоя предназначен для увеличения производительности труда при строительстве автомобильных дорог и других объектов, для строительства которых необходимо снятие верхнего слоя грунта. Рабочими органами агрегата являются ковши, осуществляющие резание и транспортирование грунта. Для уравновешивания этих сил и моментов в поперечно-вертикальной плоскости, относительно направления движения ковшей, служат поддерживающие планки с гидроцилиндрами поддержки. Для создания и регулирования давления в гидроцилиндрах поддержки на энергетическом устройстве установлены два гидропневмоаккумулятора управления поддерживающими планками. Часть сил и моментов через поддерживающие планки, гидроцилиндры поддержки, раму рабочей части агрегата передаётся на энергетическое устройство, служащее для привода агрегата. При работе агрегата сопротивление грунта резанию непрерывно изменяется, поэтому изменяются силы и моменты, передаваемые на энергетическое устройство. При работе необходима устойчивость прямолинейного хода агрегата. Для обеспечения устойчивости перемещения ковшей и направления движения агрегата следует сначала рассмотреть процесс заполнения ковшей грунтом.
Методика исследования. На основе конструктивной компоновки выявлено количество ковшей, наполняемых грунтом. Допустим, заполнение ковшей грунтом происходит постепенно и равномерно. Отсюда выявлено увеличение нагрузки на правую и левую поддерживающую планку каждым последующим, по ходу, ковшом по мере его заполнения. Путём сложения вертикальных сил определена величина и положение суммарной нагрузки на поддерживающие планки. Определено сопротивление перемещению левых и правых колёс рабочей части агрегата, обусловленное нагрузкой от ковшей на поддерживающие планки, силой тяжести поднимаемого грунта, силой тяжести рабочей части агрегата. Выявлена суммарная горизонтальная сила воздействия грунта на ковши, направленная по ходу агрегата. Приведена методика расчёта положения вектора тяги энергетического устройства.
Результаты. На основе разработанной методики определены диаметры гидроцилиндров поддержки и номинальное давление в гидропневмоаккумуляторах управления правыми и левыми поддерживающими планками. Предложена конструктивная компоновка навески энергетического устройства и системы автоматической корректировки положения вектора тяги энергетического устройства в зависимости от свойств разрабатываемого грунта.
Заключение. На основании проведённых теоретических исследований вычислены диаметры гидроцилиндров поддержки и номинальное давление в гидропневмоаккумуляторах управления правыми и левыми поддерживающими планками. Дан пример расчёта положения вектора тяги энергетического устройства. Предложена конструктивная компоновка системы автоматической корректировки положения вектора тяги энергетического устройства в зависимости от свойств разрабатываемого грунта и общая компоновка энергетического устройства. Проведённые теоретические исследования позволяют обеспечить устойчивость перемещения ковшей и направления движения 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.

13. 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.

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

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

16. 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.

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

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

19. 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.

20. 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.

21. 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.

22. 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.

23. Николаев В.А. Анализ взаимодейс25. Николаев В.А. Затраты энергии на резание грунта ковшами агрегата непрерывного действия для формирования подстилающего слоя автодороги // Вестник СибАДИ. 2020. №6. С. 676–688.твия кромки лезвия консольного ножа с грунтом // Вестник СибАДИ. 2020. №2. С. 172–181.