Математическая модель процесса работы конусного раскатчика

Abstract

Выбор типа конструкции уплотняющих машин зависит от многих факторов: вида уплотняемого материала (грунт, щебень, гравий, шлак, скальные крупнообломочные грунты, асфальтобетон, бетон); состояние грунта (оптимальной влажности, переувлажненные, водонасыщение, насыпные, просадочные); толщины уплотняемых слоев (послойное уплотнение тонкими слоями, уплотнение сразу на всю толщину отсыпки до проектной отметки) и условий работы машины (стесненные условия, широкий фронт работ). В статье представлена конструкция агрегата для глубинного трамбования грунта, разработанная специалистами института гидродинамики «Сибирское отделение российской академия наук» (СО РАН) и его конструкторско-технологического филиала. На основе оценки достоинств и недостатков агрегата для глубинного трамбования грунта предложено новое техническое решение на основе конусного раскатчика, обеспечивающее более благоприятные условия для удаления воздуха из массива уплотняемого материала. Представлена математическая модель конусного раскатчика с использованием метода разложения периодической функции в ряд Фурье, с помощью который определилась постоянная сила и сумма гармонических сил в процессе работы конусного рабочего органа. Главным рабочим органом машины для конусной раскатки грунтовых оснований автомобильных дорог являются катки с переменным диаметром по высоте. При качении рабочий орган воздействует на уплотняемую поверхность в узкой зоне, в центре которой сжимающее усилие будет максимальным, а по краям уплотняющей зоны оно уменьшается до нуля. Рассмотрены конструкции физической модели конусного раскатчика в виде одного катка и самоцентрирующийся рабочий орган с несколькими катками. The choice of the design type of sealing machines depends on many factors: the type of compacted material (soil, crushed stone, gravel, slag, rock coarse soils, asphalt concrete, concrete); the state of the soil (optimal humidity, waterlogged, watering, bulk, subsidence); the thickness of the compacted layers (layer-by-layer compaction thin layers, compaction immediately to the entire thickness of the filling to the design mark) and the working conditions of the machine (cramped working conditions, a wide range of works). The article presents the design of the unit for deep soil compaction developed by the specialists of the Institute of hydrodynamics “Siberian branch of the Russian Academy of Sciences” (SB RAS) and its design and technological branch. Based on the assessment of the advantages and disadvantages of the unit for deep compaction of the soil, a new technical solution based on a cone roller is proposed, which provides more favorable conditions for removing air from the massif of the compaction material. A mathematical model of the cone roller using the method of decomposition of the periodic function in the Fourier series, which determined the constant force and the sum of harmonic forces in the operation of the cone working body. The main working body of cone-shaped rolling machines for soil bases of roads are rollers with variable diameter in height. When rolling, the working body acts on the sealing surface in a narrow zone. The compressive force will be maximum in the center and decrease to zero at the edges of the sealing zone. The study considers the design of a physical model of a cone-shaped roller in the form of a single roller and a self-centering working body with several rollers.