Определение затрат энергии на перемещение лезвия ножа бульдозера в начале прохода

Для удаления камней, кустов, деревьев с полосы отвода будущей дороги целесообразно использовать агрегаты с бульдозерным оборудованием. Хотя теоретические основы разработки грунта весьма подробно рассмотрены, основываясь на них, сложно выявить и сопоставить частные затраты энергии воздействия на грунт элементов технических средств. Не зная величины частных затрат энергии при работе каждого элемента рабочего органа, осмысленно его совершенствовать не представляется возможным. Целью предлагаемого теоретического исследования является подробный анализ взаимодействия с грунтом лезвия ножа существующего бульдозерного отвала для последующего совершенствования бульдозерного оборудования, объект исследования – процесс взаимодействия с грунтом лезвия ножа.
В предлагаемой схеме резание грунта осуществляется с микросдвигами. В зависимости от свойств грунта и скорости агрегата в грунте будет преобладать деформация псевдосдвига, объемного сжатия, смятия. Для определения силы, необходимой для смятия, сжатия и псевдосдвига грунта в наклонной поверхности, используем условный обобщенный предел прочности грунта на смятие. Определив силу, необходимую для псевдосдвига грунта в наклонной поверхности, определяем затраты энергии на первичное смятие и псевдосдвиг одного кубического метра грунта. Затем определяем усилие первичного сдвига грунта краем ножа бульдозера и соответствующие затраты энергии. Вычисляем общие затраты энергии, мощность на перемещение лезвия ножа бульдозера.
На основе разработанной методики определены затраты энергии: на первичное смятие и псевдосдвиг одного кубического метра грунта, на сдвиг грунта в продольно-вертикальной плоскости краем ножа, общие затраты энергии, мощность на перемещение лезвия ножа бульдозера при различном его заглублении. Построены и аппроксимированы соответствующие зависимости. Расчет затрат энергии на перемещение лезвия ножа бульдозера позволит в дальнейшем определить общие затраты энергии с целью модернизации бульдозерного оборудования, направленной на уменьшение этих затрат. 

1. Зыков, Б. И. Теория рабочих процессов строительных машин / Б. И. Зыков. – Ярославль : Издательство ЯГТУ, 2003. – 114 с. – Текст : непосредственный.

2. Карасев, Г. Н. Определение силы резания грунта с учетом упругих деформаций при разрушении / Г. Н. Карасев. – Текст : электронный // Строительные дорожные машины и техника : сайт. – 2010. – 05 января. – URL: https://sdm.str-t.ru/publics/51/ (дата обращения: 11.10.2023).

3. Кириллов, Ф. Ф. Детерминированная математическая модель временного распределения тягового усилия для многорезцовых рабочих органов землеройных машин / Ф. Ф. Кириллов. – Текст : непосредственный // Строительные и дорожные машины. – 2010. – № 11. – С. 44–48.

4. Влияние трения грунта по поверхности ножа на сопротивление резанию / Е. И. Берестов, А. П. Смоляр, А. Х. Афхами Алишах, Э. Х. Джалилванд. – Текст : непосредственный // Строительные и дорожные машины. – 2010. – № 11. – С. 34–38.

5. Баловнев, В. И. Определение сопротивлений при разработке грунтов рыхлителем по интегральному показателю прочности / В. И. Баловнев, З. Ш. Нгуен. – Текст : непосредственный // Строительные и дорожные машины. – 2005. – № 3. – С. 38–40.

6. Баловнев, В. И. Исследование управляемых ножевых систем землеройно-транспортных машин / В. И. Баловнев, Р. Г. Данилов, О. Ю. Улитич. – Текст : непосредственный // Строительные и дорожные машины. – 2017. – № 2. – С. 12–15.

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

8. Семкин, Д. С. О влиянии скорости рабочих органов землеройных машин на силу сопротивления грунта резанию / Д. С. Семкин. – Текст : непосредственный // Вестник Сибирской государственной автомобильнодорожной академии. – 2017. – № 1 (53). – С. 37–43.

9. Исследования рабочих органов землеройных машин непрерывного действия : обзор / З. Е. Гарбузов, Г. А. Матушев, Г. Б. Нарет, Л. Н. Смирнов ; Под общ. ред. канд. техн. наук З. Е. Гарбузова. – Москва : [б. и.], 1966. – 89 с.

10. Константинов, Ю. В. Методика расчета сопротивления и момента сопротивления резанию почвы прямым пластинчатым ножом фрезы / Ю. В. Константинов. – DOI 10.31992/0321-4443-2019-5-31-39. – Текст : непосредственный // Тракторы и сельхозмашины. – 2019. – № 5. – С. 31–39.

11. Пархоменко, Г. Г. Силовой анализ механизмов перемещения рабочих органов почвообрабатывающих машин по заданной траектории / Г. Г. Пархоменко, С. Г. Пархоменко. – Текст : непосредственный // Тракторы и сельхозмашины. – 2018. – № 1. – С. 47–54.

12. Николаев, В. А. Машины для обработки почвы. Теория и расчет / В. А. Николаев. – Ярославль : Ярославская ГСХА, 2014. – 358 с. – ISBN 978-5-98914-132-6. – Текст непосредственный.

13. Николаев, В. А. Резание грунта пассивными рабочими органами. Теория и расчет / В. А. Николаев. – Ярославль : Издательство ЯГТУ, 2022. – 388 с. – Текст непосредственный.

14. Николаев, В. А. Взаимодействие с грунтом ножа и нижней части отвала бульдозера в начале прохода / В. А. Николаев. – DOI 10.26518/2071-7296-2022-19-3-330-342. – Текст : непосредственный // Вестник Сибирского государственного автомобильно-дорожного университета. – 2022. – Т. 19, № 3 (85). – С. 330–342.

15. Патент № 2770854 C1 Российская Федерация, МПК E02F 3/76. Оборудование бульдозера : № 2021130731 : заявл. 20.10.2021 : опубл. 22.04.2022 / В. А. Николаев ; заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Ярославский государственный технический университет» (ФГБОУВО «ЯГТУ»). Текст : непосредственный.