Технологическая операция уплотнения грунтов и материалов выполняется в строительстве дорожными катками. Качение цилиндрического вальца по деформируемому грунту реализует технологическую задачу послойного уплотнения грунтов. Энергия, затраченная при качении вальца, расходуется на выполнение полезной операции уплотнения грунтов и материалов. Существует проблема установления аналитической связи закономерностей процесса уплотнения грунтов с механическими характеристиками вальца. В настоящее время нет аналитического решения задачи определения крутящего момента и мощности, расходуемых при движении вальца по деформируемому грунту. К данной проблеме близкой по физической сущности является теория образования колеи при движении колесных машин. В прошлом столетии R. Bernstein и М.Н. Летошнев разработали математические модели взаимодействия жесткого колеса с грунтом, которые в дальнейшем усовершенствовали российские и зарубежные ученые М.Г. Бек-кер, В. Ф. Бабков, Н.А. Ульянов и многие другие. Модели взаимодействия колеса с грунтом указанных авторов имеют единую научную основу. Напряжение а по глубине z колеи задается выражением σ=κz~n, (1). где n - экспонента процесса осадки грунта; к -модуль осадки грунта в колее; z-глубина колеи. Недостатком этих исследований является отсутствие связи экспоненты п с категориями и характеристиками грунтов. В.П. Горячкин и Н.А. Ульянов рекомендуют принимать экспоненту n=1; R. Bernstein принимает n=1/2; М.Н. Летошнее принимает n=0. Во всех случаях получаются разные формулы для определения силы сопротивления качению ведомого жесткого колеса по деформируемому грунту. При n=1 размерность коэффициента к [Н/м~3]; а при n=2 размерность коэффициента к [Н/м~4]. В работах М. Н. Летоишева при n=0 размерность коэффициента κ=σ [Па]. Таким образом, главный физический параметр к имеет правильную физическую размерность только в случае, когда к является напряжением [Па]. В теории тракторов и автомобилей крутящий момент сопротивления качению колеса по твердой опорной поверхности определяют при помощи закона трения качения M_κ=Qa_f (2). где Q - вертикальная нагрузка на оси колеса; a_f - плечо сопротивления качению. Для совершенствования энергоемких технологических процессовуплотнения грунтов и материалов необходима теория, позволяющаяустановитъ связь физических процессов уплотнения грунтов с механическими параметрами и энергией, расходуемой на процесс уппотнения.
展开▼
