Расчёт необходимой мощности на привод наконечника малого ротора

Введение. Проблема ускорения и удешевления строительства автодорог без снижения их качества может быть решена путём создания комплекса агрегатов непрерывного действия. Агрегаты, следуя друг за другом, осуществляют весь комплекс работ, направленных на строительство автодорог. Одним из элементов агрегата непрерывного действия, формирующего кювет, является прямоточный роторный рыхлитель. Выявлено, что для выемки грунта вблизи оси вращения ротора прямоточного роторного рыхлителя должен быть установлен, соосно с большим ротором, малый ротор с бóльшей угловой скоростью. Малый ротор содержит наконечник малого ротора со спиральными ножами, два зубца и два ножа. Ранее определена конструктивная компоновка малого ротора, рассчитана высота спирали спирального ножа. Путём анализа взаимодействия элементов рабочих органов прямоточного роторного рыхлителя с грунтом необходимо выявить мощность на привод наконечника малого ротора.

Методика исследования. Разработаны методики расчётов: мощности на внедрение конуса в грунт, мощности на трение конуса о грунт, мощности на внедрение торца спирального ножа в грунт, мощности на внедрение спирального ножа в грунт в радиальном направлении, мощности на преодоление трения спирального ножа о грунт, мощности на преодоление силы противодействия грунта вращению спирального ножа.

Результаты. На основе разработанных методик произведены расчёты параметров. Из пространственных моделей сил взаимодействия с грунтом спирального ножа выявлены их равнодействующие, нормальные силы, силы противодействия грунта вращению спирального ножа, вычислены силы трения грунта о задние поверхности первого и второго витка спирального ножа. Рассчитана суммарная мощность на привод наконечника малого ротора и объёмная энергия на внедрение конуса со спиральным ножом в грунт.

Заключение. Суммарная мощность на привод наконечника малого ротора включает: мощность на внедрение конуса в грунт; мощность на трение конуса о грунт; мощность на внедрение торца спирального ножа в грунт; мощность на внедрение спирального ножа в грунт в радиальном направлении; мощность на преодоление трения спирального ножа о грунт; мощность на преодоление силы противодействия грунта вращению спирального ножа. Необходимая мощность на привод наконечника малого ротора 1127 Вт. Объёмная энергия на внедрение конуса со спиральным ножом в грунт 16,9 кДж/куб. м.

1. Николаев В. А. Определение затрат анергии, необходимой для воздействия поверхности нажа и нижней части отвала бульдозера на грунт в начале прохода. Вестник СибАЛИ 2022 19/4 7984-499 https://dol.org/10.26518/2071-7296-2022-19-4-484-499

2. Николаев В. А. Расчёт скорости прямоточного роторного рыхлителя // Дороги и мосты. Москва. 2019 выпуск 41/1. С. 35-39.

3. Николаев В. А. Конструктивная компоновка и режимные параметры большого ротора прямоточного роторного рыхлителя. Вестник Сибади. 2022:19(6):800-813 https//doi.org/10.26518/2071-7296-2022-19-6-800-813

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

5. 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.

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

7. 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.

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

9. 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.

10. 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.

11. 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.

12. Talalay P.G. Subglacial till and Bedrock drilling. // Cold Regions Science and Technology. 2013. Vol. 86. P. 142-166.

13. Li Q. Development of Frozen Soil Model. // Advances in Earth Science. 2006. №12. P. 96-103.

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

15. 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.

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

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

18. 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.

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

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

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. Николаев В. А. Конструктивная компоновка малого ротора прямоточного роторного рыхлителя // Вестник СибАДИ. 2023; 20 (2): 194–203. https://doi.org/10.26518/2071-7296-2023-20-2-194-203

23. Николаев В.А. Расчёт высоты витка спирального ножа// Вестник СибАДИ. 2023;20(3):326-336. https://doi.org/10.26518/2071-7296-2023-20-3-326336. EDN: TTTPPI