Экспериментально-аналитическое обоснование процесса резания асфальтобетонов рабочим оборудованием дорожной фрезы

Введение. Статья посвящена результатам исследования сопротивления резанию дорожных асфальтобетонов в процессе удаления изношенных покрытий рабочими органами фрезерных машин. Актуальность работы обусловлена появлением новых марок асфальтобетонов и новых типов режущих элементов, для которых затруднительно прогнозировать нагрузки на рабочем органе при решении задач проектирования новых и обосновании режимов работы существующих машин.
Цель. Расчет параметров рабочего органа дорожной фрезы.
Материалы и методы. Экспериментальные работы проводились путем определения горизонтальной и вертикальной составляющих силы сопротивления резания асфальтобетонов. Исследования проводились на механическом стенде с подвижной плитой, с применением регистрирующей аппаратуры. Производилось разрушение четырех различных марок асфальтобетона. Для каждой марки материала проведен двухфакторный эксперимент. Производилось определение горизонтальной и вертикальной составляющих сил сопротивления резанию в зависимости от площади сечения стружки, марки асфальтобетона и типа режущего элемента.
Результаты. В результате проведения эксперимента получены данные, позволяющие обоснованно определять нагрузки на рабочем органе дорожной фрезы. Доказано, что зависимость сил сопротивления резания от площади сечения стружки режущего элемента имеет нелинейный характер. Полученные данные позволяют исчерпывающе ответить на вопросы, касающиеся обоснования параметров дорожных фрез.
Обсуждение и заключение. Полученные данные позволяют разработать математическую модель процесса фрезерования асфальтобетонов, которая даст возможность определять не только нагрузки на рабочий орган и энергоемкость процесса, но и обоснованно подходить к вопросам размещения режущих элементов на барабане, определять рациональную область режимов работы оборудования и решать задачи выбора режимов работы в зависимости от типа асфальтобетона.

1. Вершинин А. В. Влияние неравномерности скорости резания мерзлого грунта подкопочной машины на энергоемкость его разрушения // Современные проблемы науки и образования. 2014. №6. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=22877306(дата обращения: 16.12.2020).

2. Николаев В. А. Ориентировочный расчёт мощности циклического резания грунта // Вестник СибАДИ. 2019. № 16(3). С. 228–240. https://doi.org/10.26518/2071-7296-2019-3-228-240

3. Bilgin N., Demircin M. A., Copur H. Dominant rock properties affecting the performance of conical picks and the comparison of some experimental and theoretical results // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2006. №1(43). C. 139–156. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1365160905000572?via%3Dihub. (дата обращения: 20.03.2020).

4. Mostafavi S.S. Effect of attack angle on the pick performance in linear rock cutting // 45th US Rock Mechanics / Geomechanics Symposium. 2011. URL: https://www.researchgate.net/publication/287323602. (дата обращения: 20.03.2020).

5. Peng-yu M., Yong-biao H., Xin-rong Z. Research on adaptive power control parameter of a cold milling machine // Simulation Modelling Practice and Theory. 2008. №9(16). С. 1136-1144. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1569190X08001184?via%3Dihub. (дата обращения: 20.03.2020).

6. Кабашев Р. А., Тургумбаев С. Д. Экспериментальные исследования процесса копания грунтов роторно-дисковыми рабочими органами под гидростатическим давлением // Вестник СибАДИ. 2016;(4(50)). С. 23–28.

7. Берестов Е. И., Кутынко Р. И. Экспериментальные исследования резания грунта // Вестник Белорусско-Российского университета. 2009. №1(22). С. 92-100.URL: https://cyberleninka.ru/article/n/eksperimentalnye-issledovaniya-rezaniyagrunta/viewer(дата обращения: 20.03.2020).

8. Бараташвили М. П. Определение влияющих факторов на режимы работы машины и их значение для разрушения поверхностных слоев асфальтобетонных покрытий // Научный электронный архив. URL: http://econf.rae.ru/article/6606 (дата обращения: 10.01.2020).

9. Wang X. Bin, Hu Y.B., Lu P.Z. Calculation model and test correction of single tool’s milling resistance force of asphalt concrete // ZhongguoGongluXuebao/ China Journal of Highway and Transport. 2016. URL: https://www.researchgate.net/publication/306182889. (дата обращения: 10.01.2020).

10. Liu C.S., Li D.G. Mathematical model of cutting force based on experimental conditions of single pick cutting // MeitanXuebao/Journal of the China Coal Society. 2011. URL: https://www.researchgate.net/publication/286723599. (Дата обращения: 10.01.2020).

11. Николаев В. А. Анализ циклического резания грунта. Вестник СибАДИ. 2019. № 16(6) С. 642–657. https://doi.org/10.26518/2071-7296-2019-6-642-657.

12. Вершинин А. В., Ерасов И. А., Левшунов Л. С., Янкович А. В. Влияние неравномерности скорости резания мёрзлого грунта подкопочной машины на энергоёмкость его разрушения // Современные проблемы науки и образования. 2014. № 6.; URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=16611 (дата обращения: 18.03.2022).

13. Семкин Д. С. О влиянии скорости рабочих органов землеройных машин на силу сопротивления грунта резанию // Вестник СибАДИ. 2017. № 1 (53). С. 37–43.

14. Hu Y.B., Ma P.Y., Zhang X.R. Modelling and simulating of cold milling machine // Chang’anDaxueXuebao (ZiranKexue Ban)/ Journal of Chang’an University (Natural Science Edition). 2008. URL: https://www.researchgate.net/publication/298243176. (дата обращения: 13.01.2020).

15. Wang X., Hu Y. Numerical calculation on multitool milling resistance of asphalt pavement milling machine // Hsi-An Chiao Tung Ta Hsueh/Journal of Xi’an Jiaotong University. 2016.URL:https://www.researchgate.net/publication/306193701.(дата обращения: 13.01.2020).

16. Попов С. Н., Антонюк Д. А. Исследование влияния внешних условий изнашивания на износостойкость резцов дорожной фрезы // Новіматеріали і технології в металургії та машинобудуванні. 2008. № 1. С. 25–29. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/issledovanie-vliyaniya-vneshnih-usloviyiznashivaniya-na-iznosostoykost-reztsov-dorozhnoyfrezy/viewer(дата обращения: 24.03.2020).

17. Hekimoglu O.Z. Suggested methods for optimum rotative motion of point attack type drag tools in terms of skew angles // International Journal of Mining, Reclamation and Environment. 2019. URL: https://www.researchgate.net/publication/336811965. (дата обращения: 13.01.2020).

18. Park J.Y. A study on rock cutting efficiency and structural stability of a point attack pick cutter by lab-scale linear cutting machine testing and finite element analysis // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2018.URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1365160916305445?via%3Dihub.(дата обращения: 31.01.2020).