Компенсирующий комбинированный рабочий орган дорожного катка

Обложка


Цитировать

Полный текст

Аннотация

Обоснование. Проблемой при использовании для уплотнения дорожно-строительных материалов вибрационных машин является то, что в процессе вибрирования энергия вибрационного вальца затрачивается на полезную работу уплотнения только в том полупериоде колебаний, когда вибровалец движется вниз. Во второй половине периода колеблющийся вибровалец движется вверх и не производит полезной работы уплотнения на материал. Таким образом, более половины энергии, затрачиваемой на возбуждение вибрации, тратится вхолостую, что повышает энергозатраты и снижает долю полезной работы вибрационной машины.

Цель — повышение эффективности использования энергии вибровозбудителя на полезную работу.

Методы. С точки зрения увеличения доли энергии, затрачиваемой катком на работу по уплотнению материала, необходимо уменьшение «холостой» составляющей части работы по движению вибровальца вверх. Этот принцип реализован в следующей конструкции: вибрационный каток содержит раму и рабочий орган, состоящий из двух вальцов основного вибрационного и дополнительного компенсирующего вальца, шарнирно связанных между собой при помощи двуплечего рычага через опорно-поворотное устройство. В процессе уплотнения на том полупериоде колебаний, в течение которого движение вибрационного вальца происходит вверх, посредством двуплечего рычага через опорно-поворотный узел, усилие передаётся компенсирующему вальцу, который движется вниз и осуществляет полезное воздействие на уплотняемый материал и компенсирует часть потерянной энергии основного вибровальца.

Результаты. Построена схема для моделирования воздействия на опорную поверхность. С учётом построенной схемы определены рациональные массогабаритные характеристики оригинального компенсирующего комбинированного рабочего органа дорожного катка.

Заключение. По результатам проведённого в работе динамического анализа были определены особенности конструкции оригинального рабочего органа дорожной машины, позволяющие выявить его рациональные массогабаритные характеристики. Полученные результаты позволяют в первом приближении рассмотреть конструктивные параметры для создания и производства отечественной высокопроизводительной дорожной техники для устройства автодорог и других транспортных объектов.

Об авторах

Сергей Валерьевич Савельев

Сибирский государственный автомобильно-дорожный университет

Email: saveliev_sergval@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-4034-2457
SPIN-код: 4135-8370

д-р техн. наук, профессор, профессор кафедры «Эксплуатация нефтегазовой и строительной техники»

Россия, Омск

Виталий Викторович Михеев

Омский государственный технический университет (ОмГТУ)

Email: vvm125@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-8881-5404
SPIN-код: 2272-6944

д-р техн. наук, наук, доцент, профессор кафедры «Комплексная защита информации»

Россия, Омск

Илья Константинович Потеряев

Сибирский государственный автомобильно-дорожный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: poteryaev_ik@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-4350-2495
SPIN-код: 3684-9850

канд. техн. наук, доцент, заведующий кафедрой «Эксплуатация нефтегазовой и строительной техники»

Россия, Омск

Список литературы

  1. Mikheev VV. Development of the theory of designing road rollers for energy-efficient soil compaction : specialty 05.05.04 “Road, construction and lifting-and-transport machines”: dissertation for the degree of Doctor of Technical Sciences / Mikheev Vitaly Viktorovich; 2022. 386 p. (In Russ.) EDN: NETROC
  2. Saveliev SV, Permyakov VB, Mikheev VV, Poteryaev IK. Innovative compaction equipment and recommendations for its use for resource-saving technologies in road construction. Siberian State Automobile and Highway University (SibADI); 2019. 193 p. ISBN 978-5-00113-124-3. (In Russ.) EDN: TBDDLU
  3. Kustarev GV, Pavlov SA, Zhartsov PE. Analysis of factors affecting the quality of the compaction process. Mechanization of construction. 2013(4(826)):6–10. (In Russ.) EDN: PYUWDZ
  4. Nosov SV. Mathematical modeling of the process of compaction of road-building materials by a rigid drum of a road roller. Bulletin of the Belgorod State Technological University named after V.G. Shukhov. 2013(4):31–35. EDN: QCEJOT
  5. Emelianov AN, Babenko DB. On the issue of promising designs of road rollers for compaction of roadbed soils. Fundamental and applied research of young scientists: Collection of materials of the IV International scientific and practical conference of students, graduate students and young scientists, Omsk, February 06–07, 2020. Omsk: Siberian State Automobile and Highway University (SibADI). 2020:4–7. (In Russ.) EDN: QQMGXZ
  6. Tyuremnov IS. Analysis of technical characteristics of various types of shock-vibration soil compaction machines. Bulletin of the Siberian State Automobile and Highway University. 2023;20(6(94)):706–716. doi: 10.26518/2071-7296-2023-20-6-706-716 (In Russ.) EDN: IGOKXE
  7. Ivanova YuP. On the Issue of Soil Compaction Problems with Road Rollers // Fundamental and Applied Research of Young Scientists: Collection of Materials of the VI International Scientific and Practical Conference of Students, Postgraduates and Young Scientists, Omsk, February 10–11, 2022. Omsk: Siberian State Automobile and Highway University (SibADI); 2022:12–15. (In Russ.) EDN: HQNNNK
  8. Kligunova ZA, Shishkin EA, Kligunov ES. Mathematical Modeling of the Stress-Strain State of Soil during Compaction with a Road Roller. Transport, Mining and Construction Engineering: Science and Production. 2024(25):67–72. doi: 10.26160/2658-3305-2024-25-67-72 (In Russ.) EDN: SGRHRN
  9. Shishkin EA, Smolyakov AA. Modeling the interaction of a vibratory drum of a road roller with compacted soil. Transport, mining and construction engineering: science and production. 2024(26):60–67. doi: 10.26160/2658-3305-2024-26-60-67 (In Russ.) EDN: LAOAAY
  10. Patent No. 2572478 C1 Russian Federation, IPC E01C 19/28. Self-propelled vibratory roller: No. 2014130611/03: declared. 22.07.2014: publ. 10.01.2016. Mikheev VV, Saveliev SV, Permyakov VB.; applicant Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Professional Education “Omsk State Technical University”. (In Russ.) EDN: TPTLGI
  11. Landau LD, Lifshits EM. Theoretical Physics. Science; 1988. 216 p. (In Russ.)
  12. Timoshenko SP. Oscillations in Engineering. URSS, 2006. 439 p. ISBN 5-484-00599-X. (In Russ.) EDN: QMEVJH
  13. Balovnev VI. Modeling of Processes of Interaction with the Environment of Working Parts of Road Construction Machines: Textbook for Universities. Mechanical Engineering; 1994. 432 p. (In Russ.)
  14. Smith W, Peng H. Modeling of wheel–soil interaction over rough terrain using the discrete element method. Journal of Terramechanics. 2013;50(5–6):277–287. doi: 10.1016/j.jterra.2013.09.002 EDN: SSLIKT
  15. Pippard A, Matveyev AN. Physics of Oscillations. Higher school; 1985. 456 p. (In Russ.)

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Общий вид дорожного катка.

Скачать (350KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Опорно-поворотное устройство.

Скачать (177KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Расчётная схема: D1 — расстояние от центра масс основного (вибрационного) вальца до точки закрепления на раме катка; D2 — расстояние от центра масс компенсирующего вальца до точки закрепления на раме катка; z — вертикальное смещение рамы катка за счёт движения вальцов; z1 — вертикальное смещение основного (вибрационного) вальца; z2 — вертикальное смещение компенсирующего вальца; R1(z1) — сила реакции (сопротивления) активной области грунтовой среды, уплотняемой основным (вибрационным) вальцом; R2(z2) — сила реакции (сопротивления) активной области грунтовой среды, уплотняемой компенсирующим (статическим) вальцом; F(t) — периодическая вынуждающая сила, реализующая динамическое воздействие на грунт со стороны основного (вибрационного) вальца.

Скачать (138KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Смещения рамы катка zM, м за время воздействия периодической силы 0,5 с при: a: D1/D2 = 0,25; b: D1/D2 = 0,5; c: D1/D2 = 1.

Скачать (553KB)
Метаданные

© Эко-Вектор, 2025

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).