АНАЛИЗ ЦИКЛИЧЕСКОГО РЕЗАНИЯ ГРУНТА

Введение. Для циклического резания грунта при формировании подстилающего слоя и откосов автодорог нужны роторные рыхлители, поэтому общей целью исследования является теоретическое обоснование конструктивных и режимных параметров роторного рыхлителя. Используя синтезный метод, можно получить лишь ориентировочные результаты. Для более точного расчёта параметров резания грунта необходимо произвести анализ взаимодействия рабочих органов с грунтом.

Методика исследования. На основании намеченных путей уменьшения затрат энергии на циклическое резание грунта рабочим органом разработана методика расчёта: силы резания грунта носком рабочего органа; силы, необходимой для первичного сдвига грунта передней поверхностью рабочего органа; суммарной силы смещения грунта активным рабочим органом; силы трения боковых поверхностей рабочего органа о грунт в процессе оборота ротора.

Результаты. Используя разработанную методику определения параметров циклического резания грунта, вычислены их конкретные значения в процессе оборота ротора, исходя из принятых исходных данных. На основе расчётов построены и аппроксимированы графики зависимостей параметров резания грунта от угла поворота ротора. В частности, получены зависимости: силы, необходимой для сдвига грунта активным рабочим органом; массы смещаемого грунта; ускорения смещаемого грунта; силы, необходимой для придания ускорения смещаемому грунту; силы воздействия грунта на боковую поверхность смещаемого грунтового клина; силы трения смещаемого активным рабочим органом грунтового клина о массив грунта; суммарной силы смещения грунта активным рабочим органом от угла поворота ротора при движении агрегата на различных передачах II диапазона трактора ХТЗ-17221.

Заключение. На основе анализа взаимодействия рабочих органов с грунтом разработана методика расчёта сил, возникающих при резании грунта, и вычислены их конкретные значения. Зная эти силы и точки их приложений, несложно определить необходимый вращающий момент и мощность привода ротора, если все рабочие органы осуществляют зажатое резание.

Автор прочитал и одобрил окончательный вариант рукописи. Прозрачность финансовой деятельности: автор не имеет финансовой заинтересованности в представленных материалах или методах. Конфликт интересов отсутствует.

1. Жук А.Ф. Теоретическое обоснование рациональной технологической схемы и параметров ротационного плуга // Сборник научных трудов «Теория и расчёт почвообрабатывающих машин». Т 120. М.: Машиностроение, 1989. С. 145–153.

2. Попов Г.Ф. Рабочие органы фрез // Материалы НТС ВИСХОМ. Вып. 27. ОНТИ ВИСХОМ, М.: 1970. С. 490–497.

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

4. 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.

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

6. 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.

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

8. 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.

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. Sun X. ACT-timely experimental study on mesoscopic damage development of frozen soil under triaxial shearing // Rock and Soil Mechanics. 2005. №8. P. 150– 163.

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

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

16. 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.

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

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

19. 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.

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

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

22. 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.

23. 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.

24. 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.

25. Николаев В.А. Машины для обработки почвы. Теория и расчёт. Ярославль: Изд-во ФГБОУ ВПО ЯГСХА, 2014. 358 с.

26. Николаев В.А. Ориентировочный расчёт мощности циклического резания грунта // Вестник СибАДИ, 2019. №3. С. 228–240.