Экспериментальное определение сил, возникающих в процессе фрезерования наледи с дорожных покрытий

Введение. Для обеспечения безопасности и эффективной очистки автомобильных дорог и тротуаров от снега и наледи в зимний период нужно использовать специальное оборудование. Но еще на этапе создания такого оборудования конструкторам необходимо знать, какие нагрузки будут возникать на рабочем оборудовании в процессе его эксплуатации. Поэтому для разработки фрезерных рабочих органов для снятия наледи с дорожных покрытий следует провести экспериментальное исследование с целью определить нагрузки, возникающие на его рабочем органе.

Материалы и методы. Основной целью экспериментального исследования является определение силы сопротивления резанию, которая возникает на режущем элементе фрезерного рабочего оборудования в процессе его применения при уборке наледи и снега на автомобильных дорогах и тротуарах. Для реализации эксперимента выбран маятниковый стенд, позволяющий исследовать воздействие отдельного режущего элемента фрезы на лед.

Результаты. Полученные результаты дают возможность для прогнозирования изменения нагрузок на фрезерном рабочем органе в процессе эксплуатации. Это позволяет разрабатывать усовершенствованные конструкции дорожно-фрезерного оборудования и модернизировать уже существующие. Применение данных зависимостей также позволяет определить необходимую прочность конструкции фрезерного барабана для нормальной работы оборудования и выбрать рациональное сечение режущих элементов.

Обсуждение и заключение. По результатам проведенных экспериментальных работ были получены зависимости силы сопротивления резанию льда в зависимости от толщины срезаемого слоя, вида льда (чистый; смесь льда, песка и уплотненного снега с примесями; смесь, замороженная слоями; замороженная во льде тротуарная плитка и образец асфальтобетона) и его температуры.

1. Галеев С.Х., Муртазин Р.Ш., Белавин М.В. Выбор схемы работы машины для удаления снежно-ледяного покрова // Труды Поволжского государственного технологического университета. Серия: Технологическая. 2021. № 9. С. 27–31. EDN OWOPTE.

2. Эралиев Н.Д., Новиков М.О., Фурманов Д.В. Исследование процесса удаления ледяных образований с поверхности дорожных покрытий // Модернизация и научные исследования в транспортном комплексе. 2014. Т. 1. С. 553–555. EDN SJJGRZ.

3. Дудкин М.В., Фадеев С.Н., Пичугин С.Ю. Методика разрушения ледяного покрытия на автомобильных дорогах рабочим органом ударного действия // Новости науки Казахстана. 2015. № 3(125). С. 177–191. EDN UUQZPU.

4. Исследование влияния хода машины планировщика и числа оборотов фрезы на силу резания снежно-ледовой массы тороса / И.С. Никандров, А.Л. Малыгин, А.Д. Шурашов, Ю.В. Краснов // Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева. 2022. № 3(138). С. 98–105. DOI 10.46960/1816-210X_2022_3_98. EDN CYOAPD.

5. Разработка модели шнековой фрезы для очистки ледового покрова водоемов от торосов / И.С. Никандров, А.Л. Малыгин, А.Д. Шурашов, А.А. Середкин // Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева. 2023. № 1(140). С. 117–124. DOI 10.46960/1816-210X_2023_1_117. EDN OZVNQP.

6. Zhu Z. C. et al. R&D of Mechanical-milling Deicing Equipment Cutting Model and Power Calculation // Advanced Materials Research. 2013. Т. 753. pp. 1576–1581.

7. Gavrilin, A.N. Development of a Mathematical Model of a Device for Cleaning Road Surfaces from Ice / A.N. Gavrilin // Material and Mechanical Engineering Technology. 2021. Vol. 2, No. 2. P. 16–22. DOI 10.52209/2706-977X_2021_2_16. – EDN KYYREK.

8. Process modeling and experimental verification of the conditions of ice coverage destruction of automobile roads / M. Doudkin, A. Kim, G. Guryanov [et al.] // Journal of Mechanical Engineering Research and Developments. 2019. Vol. 42, No. 4. – P. 1–8. – DOI 10.26480/jmerd.04.2019.01.08. EDN EKUKNT.

9. Analysis of vibroexciters working process of the improved efficiency for ice breaking, construction and road machines / A. Kim, M. Doudkin, M. Sakimov [et al.] // Journal of Vibroengineering. 2020. Vol. 22, No. 3. P. 465–485. DOI 10.21595/jve.2020.20446. – EDN TOTASL.

10. Development of mounted impact-rotor working equipment for destruction of snow-ice formations / A. Kim, G. Guryanov, A. Vavilov [et al.] // International Review of Mechanical Engineering. 2021. Vol. 15, No. 5. P. 258–267. DOI 10.15866/ireme.v15i5.20805. EDN KYFPVT.

11. Experimental investigations of snow bank formation during milling and rotary snow blower operation / D.S. Aleshkov, M.V. Sukovin, M.V. Banket [et al.] // Journal of Applied Engineering Science. 2021. Vol. 19, No. 1. P. 9–16. DOI 10.5937/jaes0-28018. EDNNQECCA.

12. Фурманов Д.В., Чижов В.С., Лысаков Н.Э. Экспериментальное определение сил сопротивления резанию при разрушении асфальтобетона единичным режущим элементом. Вестник СибАДИ. 2020;17(2): 196–207. https://doi.org/10.26518/2071-7296-2020-17-2-196-207