Машины по содержанию и ремонту автомобильных дорог и аэродромов

139

140

141

Специальные машины для содержания обочин и откосов ав-

томобильных дорог предназначены для выполнения комплекса работ, включающих срезку растительности, планировку поверхности, погрузку срезанной растительности и грунта и подметание проезжей части. Соответствующие операции машина выполняет в результате наличия следующих узлов: фрезы, транспортирующего шнека ленточного конвейера и щетки. Фреза срезает растительность и перемещает ее к транспортирующему шнеку. Последний подает материал на ленточный конвейер, который погружает его в кузов самосвала, идущего параллельно с машиной. Заключительной операцией при необходимости может быть подметание. Производительность выпускаемой машины 350 м/ч; скорость передвижения от 2,56 м/мин до 25,6 км/ч; ширина захвата фрезы 1500 мм; наклон фрезы 105°; ширина конвейера 500 мм; высота разгрузки 2800 мм; вылет 2350 мм. Производительность конвейера 35 т/ч. Ширина захвата щетки 3000 мм. Габаритные размеры машины 1100?3870 (транспортная 3000?3200) мм. Масса машины 6800 кг.

При расчете конструкций машин для ухода за зелеными на-

саждениями определяют устойчивость машины, рассчитывают сопротивления и потребную мощность привода, а также основные узлы и детали установок на прочность и долговечность. Важным разделом расчета является определение оптимальных параметров режущего элемента и режима его работы.

142

h - толщиной лезвия.

Для получения чистого среза задний угол резца 1 должен быть равен нулю. В противном случае вертикальная составляющая давит на стебель, который во время резания прогнется (вниз), что увеличивает силу трения и ухудшает качество среза. С увеличением скорости резания влияние заднего угла уменьшается. С увеличением угла заточки на 33% усилие резания увеличивается на 5%, работа – на 8% и удельное сопротивление перерезанию – на 7%. Углы заточки менее 18° и более 30° применять нецелесообразно. При 18° уменьшается жесткость лезвия и начинаются вибрации при работе, что приводит к его выкрашиванию; выше 30° сила резания и удельная работа перерезанию начинают интенсивно возрастать.

Для наиболее распространенного диаметра стеблей кустарника (2…15 мм) усилие резания меняется в зависимости от диаметра соответственно от 20 до 1000 Н. Удельное сопротивление перерезанию составляет 3…16 МПа, причем для более твердых пород кустарника (вяз, боярышник и т.д.) колебания удельного сопротивления в зависимости от перерезаемого диаметра будут ниже, нежели у более мягких пород (жасмин, бузина и т.д.). При наклонных и косых срезах работа резания уменьшается в среднем на 25…35 %, а удельное сопротивление перерезанию – на 28…30 %.

Поэтому желательно, чтобы режущий инструмент перерезал стебель под углом, а не нормально к его поверхности. Это возможно при работе измельчающей фрезы. При перерезании со скольжением усилие резания по сравнению с резанием без скольжения уменьшается на 20%, а удельное сопротивление перерезанию на 45%. Лезвие рабочего органа для стрижки кустарников должно иметь следующие геометрические параметры: угол между передней кромкой лезвия и его задней гранью (угол заточки) 19…24°; угол между задней кромкой и задней гранью лезвия (задний угол) 0°; толщина лезвия 2…2,5 мм. С увеличением влажности на 10% удельное сопротивление перерезанию для кустарников понижается на 10…12 %. Оптимальная скорость резания при безопорном резании составляет 9…12, при опорном 2,5…3,5 м/с.

За последнее время все большее внимание уделяется изучению режущих аппаратов, работающих по принципу безопорного среза.

144

Преимущество такого способа резания, помимо повышения производительности и отсутствия знакопеременных инерционных нагрузок, заключается в том, что при нормальной работе аппарата место среза получается достаточно чистым, без смятия и расщепления стебля вблизи плоскости среза. Известно, что материал режется лучше тогда, когда лезвие ножа одновременно с движением внутрь материала перемещается относительно поверхности среза перпендикулярно направлению резания (имеется в виду скользящее резание).

Сочетание удара и скольжения при резании, очевидно, явилось бы оптимальным вариантом работы безынерционного режущего аппарата. Предполагается, что при резании скользящим движением часть силы трения переносится в плоскость, перпендикулярную к направлению разреза, в результате чего на лезвие действует меньшая сила трения и оно легче проникает в толщу разрезаемого материала.

Экспериментально доказано, что наименьшая удельная работа резания достигается при угле скольжения, равном 0° (угол между нормалью к лезвию и направлением его перемещения), т.е. при рубящем действии лезвия.

Анализ выполненных исследований позволяет сделать вывод, что оптимальной кривой, образующей лезвие ротационного рабочего органа, обеспечивающей ударно-скользящий срез, является спираль Архимеда, полюс которой совпадает с центром вращения системы. При этом после перерезания растение плоскостью лезвия отбрасывается в сторону, тем самым устраняется дополнительное измельчение стеблей, приводящее к повышению потребной мощности.

Количество лезвий ротационного режущего аппарата при безопорном срезе рекомендуют определять по следующей формуле:

Ζ 2π м , hω

где м - скорость поступательного движения машины в м/с;

h - высота лезвия в м;

ω - угловая скорость в с-1.

145

Коэффициент, учитывающий наложение зон среза двух лезвий, образующих участки перекрытия, по которым сравнивают работу ротационного режущего аппарата:

где R - радиус диска в м;

α'п - угол между двумя последовательно работающими лезвия-

ми, отсчитываемый против направления вращения, в рад; r - радиус кривизны кривой лезвия в м.

Наиболее используется режущая кромка лезвия в момент, когда направление скорости лезвия совпадает с направлением перемещения аппарата. Наиболее длинный участок режущей кромки, осуществляющей срез, определяют из соотношения

где lс.р - наиболее длинный участок режущей кромки, осуществ-

ляющей срез, в м;

lк - длина режущей кромки в м.

Угловая скорость ротационного диска (в 1/с), обеспечивающая нормальную работу аппарата:

ω резπ ,

(R rн)

где рез - скорость резания в м/с;

rн- радиус диска по впадине зуба в м.

Скорость резания

рез (R rн)n , м/с, 30

146

где n - частота вращения диска в мин-1.

Величина рез не должна быть меньше величины м/tg , где

– угол между равнодействующей векторов скорости поступа-

тельного движения машины и скорости резания и вектором скорости резания, направленным перпендикулярно к вектору скорости поступательного движения. Схема режущего аппарата ударноскользящего среза приведена на рис. 2.35.

Рис. 2.35. Схема режущего аппарата ударно-скользящего среза

Режущие аппараты типа «многоножевой сектор» используют для подрезания крон кустарников.

Основными факторами, влияющими на процесс перерезания стебля между двумя лезвиями, является форма режущих кромок лезвий и характер расположения лезвий относительно друг друга.

В режущих аппаратах типа «косилка» обычно применяют лезвийные пары, имеющие одно «активное» (подвижное лезвие) – лезвие режущего сегмента и другое «пассивное» (неподвижное лезвие)

– лезвие противорежущей пластины. Резание в данной конструкции происходит так, что кромки лезвия режущего сегмента перемещаются параллельно самим себе, и при наличии стебля между активной и пассивной кромками он будет перерезан в зависимости от усилия, прикладываемого к активному лезвию.

Для уменьшения усилия, прикладываемого к лезвию при перерезании стебля, кромки активного и пассивного лезвий располагают под некоторым углом друг к другу, чем достигается скользящее лез-

147

вие. Отмечено, что процесс резания может быть облегчен скользящим движением. При резании скользящим движением силы трения переносятся в плоскость, перпендикулярную направлению разреза. В результате на лезвие действует меньшая сила трения и оно легче проникает в толщу разрезаемого материала.

Мощность на привод в действиережущегоаппарата косилки (в кВт)

N N1 N 2 .

Первое слагаемое учитывает расход мощности на преодоление сил инерции ножа, т.е.

N1 mω3r2 , 102g

где m - масса ножа в кг;

ω - угловая скорость вращения кривошипа в рад/с; r - радиус кривошипа в м.

Частота вращения эксцентрика в среднем составляет 700…800 мин-

1.

Второе слагаемое в формуле, учитывающее мощность, расходуемую на преодоление сопротивления резания (в кВт):

N2 Ρ ,

1000

где P - сопротивление резанию в H;- скорость резания в м/с. Величина P (в H)

P kрl ,

где kр- удельное сопротивление резанию, принимаемое равным 750 H/м;

148