Compensating combined working body of road roller

Cover Page


Cite item

Full Text

Abstract

Background: The issue of using vibratory machines for compaction of road construction materials is that during the vibration process, the energy of the vibratory drum is spent on useful compaction work only in the half-period of oscillations when the vibratory drum moves «downward». In the second half of the period, the oscillating vibratory drum moves «upward» and does not produce useful compaction work on the material. Thus, more than half of the energy spent on excitation of vibration is wasted, which increases energy costs and reduces the share of useful work of the vibratory machine.

Aim: Increasing the efficiency of using the vibration exciter energy for useful work.

Methods: From the point of view of increasing the share of energy expended by the roller on the work of compacting the material, it is necessary to reduce the «idle» component of the work on the «upward» motion of the vibratory drum. This principle is implemented in the following design: a vibratory roller contains a frame and a working element consisting of two rollers, the main vibratory roller and the additional compensating roller, articulated by means of a double-arm lever through a support and rotary device. During the compaction process, during that half-period of oscillations, when the vibratory roller moves upward, the force is transmitted by means of a double-arm lever, through a support and rotary unit, to the compensating roller, which moves downward and has a useful effect on the compacted material and compensates for part of the lost energy of the main vibratory roller.

Results: A scheme for modeling the impact on the supporting surface has been designed. Taking into account the constructed scheme, reasonable weight-and-dimensional characteristics of the original compensating combined working body of the road roller have been determined.

Conclusion: Based on the results of the dynamic analysis conducted in the study, the design features of the original working body of the road machine were determined, allowing identification of its reasonable weight-and-dimensional characteristics. The obtained results make it possible to analyze, in the first approximation, the design parameters for the development and production of domestic high-performance road equipment for the construction of highways and other transport facilities.

About the authors

Sergey V. Saveliev

The Siberian State Automobile and Highway University

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

Dr. Sci. (Engineering), Professor, Professor of the Operation of Oil and Gas and Construction Equipment Department

Russian Federation, Omsk

Vitaly V. Mikheev

Omsk State Technical University

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

Dr. Sci. (Engineering), Assistant Professor, Professor of the Comprehensive Information Security Department

Russian Federation, Omsk

Ilya K. Poteryaev

The Siberian State Automobile and Highway University

Author for correspondence.
Email: poteryaev_ik@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-4350-2495
SPIN-code: 3684-9850

Cand. Sci. (Engineering), Assistant Professor, Head of the Operation of Oil and Gas and Construction Equipment Department

Russian Federation, Omsk

References

  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.)

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. General view of the road roller.

Download (350KB)
3. Fig. 2. Slewing bearing.

Download (177KB)
4. Fig. 3. Calculation scheme.

Download (138KB)
5. Fig. 4. Roller frame displacements zM, м during exposure to periodic force during 0.5 s at: a: D1/D2 = 0,25; b: D1/D2 = 0,5; c: D1/D2 = 1.

Download (553KB)

Copyright (c) 2025 Eco-Vector

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».