Машины по содержанию и ремонту автомобильных дорог и аэродромов

вески рабочего органа, гидрооборудования, механизмов привода рабочего органа и ходового оборудования базового шасси.

Рис. 3.6. Шнекороторный снегоочиститель ДЭ-210:

1 - рабочий орган; 2 - подвеска рабочего органа; 3 - трансмиссия рабочего органа; 4 - система обогрева; 5 - фара; 6 - система пневмомоторов; 7 - двигатель; 8 - сигнальный огонь; 9 - подрамник; 10 - капот;

11 - удлинитель рамы шасси; 12 - аккумуляторы

Рабочий орган установлен с помощью механизма подвески впереди автомобиля и прикреплен к лонжеронам базового шасси.

Он состоит из двух шнеков и ротора. Эти механизмы помещены в корпусе рабочего органа. В передней части корпуса один над другим размещены два шнека, направление витков которых обеспечивает перемещение разработанного снега к продольной оси машины. Корпус сварной цельнометаллический, в рабочем положении опирается на лыжи. В задней части корпуса имеются лобовой лист с отверстием и четыре проушины, служащие для соединения корпуса с механизмом подвески. На корпусе закреплен редуктор привода рабочего органа. Шнеки смонтированы на боковинах корпуса на самоустанавливающихся подшипниках. Ротор представляет собой звездообразную литую ступицу с шестью отверстиями, к которым болтами прикреплены лопасти ротора. Кожух ротора представляет собой улиткообразную конструкцию, состоящую из обечайки, имеющей патрубок для выбрасывания снега, и задней стенки. Рабочий орган вместе с корпусом присоединен к механизму подвески, который состоит из рамы, двух рычагов и двух гидроцилиндров подъема рабочих органов. Для погрузки снега в транспортные средства рабочий орган снабжен погрузочным желобом, который соединен с отверстием выбросного патрубка кожуха ротора.

149

Гидравлическая система машины включает в себя шестеренный насос, три гидроцилиндра, два из которых служат для перемещения рабочего органа в рабочее положение и транспортное положение и один – для поворота кожуха ротора, и другое оборудование. Механизмы машины приводятся в работу дизелем с помощью карданных валов и раздаточного редуктора, который передает крутящий момент коробке передач автомобиля и редуктору рабочего органа (рис. 3.7). Этот редуктор имеет одну пару конических шестерен и верхний ведомый вал, на котором закреплена ступица ротора. Ведущий вал с помощью карданного вала передает крутящий момент звездочке двухрядной цепной передачи привода шнеков.

Роторный снегоочиститель ДЭ-211, монтируемый на автомобиле Урал-375, отличается от машины ДЭ-210 системой привода, которая выполнена по двухмоторной схеме. На раме базового шасси установлен второй дизельный двигатель, служащий для привода механизмов специального оборудования. Второй двигатель с помощью карданного вала и специальной муфты передает крутящий момент трехвальному промежуточному редуктору, который, в свою очередь, карданными валами приводит в работу редуктор рабочего органа, имеющий цилиндрическую и коническую пары шестерен. Общий вал цилиндрической и конической шестерни несет на свободном конце ступицу ротора. Ведущая коническая шестерня с помощью карданного вала обеспечивает передачу крутящего момента цепной передаче привода шнеков рабочего органа.

Внастоящее время в эксплуатации имеется некоторое количество снегоочистителей Д470 и Д450. Шнекороторный снегоочиститель Д-470, монтируемый на шасси автомобиля ЗИЛ-157, послужил базой при создании машины ДЭ-210. Более мощной машиной является снегоочиститель Д-450 на базе автомобиля МАЗ-502. Он предназначен для разработки больших по высоте валов снега, в связи с чем его рабочий орган снабжен тремя шнеками. Машина выполнена по двухмоторной схеме; дополнительный двигатель служит только для привода специального оборудования.

Втабл. 3.2 приведена характеристика шнекороторных снегоочистителей.

150

Рис. 3.7. Кинематическая схема снегоочистителя ДЭ-210:

1 - шнек; 2 - ротор; 3 - насос; 4 - гидронасос; 5 - раздаточный редуктор; 6 - насос гидроусилителя; 7 - компрессор; 8 - двигатель; 9 - задний мост; 10 - раздаточная коробка; 11 - коробка передач; 12 - редуктор рабочего органа; 13 - цепная передача

151

Таблица 3.2

Техническая характеристика шнекороторных снегоочистителей

3.4.Основы расчета роторных снегоочистителей

Врасчет машин этого назначения входит определение параметров и режимов работы основных исполнительных органов машин – питателя, осуществляющего разработку вала или слоя снега и его подачу к ротору, и ротора-метателя, отбрасывающего снег в сторону или загружающего его в транспортные средства. На основании результатов расчета определяют мощность, необходимую для работы ротора и питателя машины.

152

Мощность для работы снегоочистителя обычно определяют по заданной производительности и корректируют по этому показателю, а также по мощности силовой установки машины.

Определение параметров ротора. Для определения параметров ротора исходными являются данные, полученные в результате анализа закономерностей движения снега при его взаимодействии с лопастью ротора. Для упрощения анализа рассмотрим движение частицы снега по лопасти, считая эту частицу невесомой (рис. 3.8). Как известно, лопасти ротора могут иметь радиальное положение и отклонения от него вперед или назад по отношению к направлению вращения ротора.

Рис. 3.8. Схема действия сил на частицу снега в роторе

Частица снега, попадая на ротор, будет увлечена во вращение и затем при прохождении ротором окна разгрузки будет перемещаться вдоль лопасти. При этом на частицу снега действуют (с учетом принятого допущения, так как сила тяжести мала по сравнению с другими действующими на нее силами) центробежная сила Рц , ко-

риолисова сила инерции Рк и сила трения, вызываемая действием центробежной силы Рц (при отклонении лопасти от радиального

положения) и кориолисовой силой Рк соответственно. С учетом принятых обозначений, при отклонении лопасти вперед по направлению вращения уравнения движения имеют вид

153

где r - радиус ступицы ротора, м;

K1 f 2 1 f; K2 f 2 1 f ,

где f - коэффициент трения снега о материал лопасти ротора;- угловая скорость ротора, 1/с;

t - время движения, с.

Для получения уравнения движения при отклонении лопасти назад следует подставить в полученные выражения значения со знаком минус, что дает

При радиальном положении лопастей в уравнение движения следует подставить α 0 . Тогда уравнение движения для радиального положения будет иметь вид

Под углом разгрузки понимают угол, на который должна повернуться лопасть метателя, чтобы ее покинули все частицы снега и в

154

том числе самые удаленные от конца лопасти. При определении угла разгрузки можно использовать значения x, xΒ, xΗ .

При радиальном положении лопасти угол разгрузки ωt будет равен

1 ln R(K1 K2 ) , K1 x1K2

где x1 - расстояние от оси вращения ротора до ближайшей частицы снега, находящейся на лопасти, м.

Эту формулу получили в результате некоторых упрощений, т.е.

приняв K1e ωK2t 0 . Расчеты показывают, что погрешности, вызванные таким упрощением, не превышают 3-5 %. Угол разгрузки для ротора с лопастями, отклоненными вперед, может быть определен аналогично по формуле

где R' - путь, который должна пройти частица снега прежде, чем

покинуть лопасть ротора, м; R' R2 r2sin2α .

Для наиболее распространенных снегоочистителей угол разгруз-

ки π/2.

Важнейшим параметром снегоочистителя является дальность отбрасывания снега. Для приближенных расчетов можно использовать следующую зависимость, позволяющую определить дальность отбрасывания снега:

Lmax vp ,

где vp - окружная скорость конца лопасти ротора.

Эта зависимость справедлива при vp 15...27 м/с.

155

Работа сил трения при движении снега по лопасти вызывается кориолисовой силой инерции:

Ат.л Fтр(R r) , Дж,

или

Работу сил трения о кожух ротора определяют, предполагая, что лопасть будет загружаться равномерно и угол разгрузки π/2:

В связи с тем, что загрузка ротора происходит равномерно, момент инерции снега, поступающего к ротору, весьма мал. Поэтому принимают Ау = 0. Затраты энергии, необходимой для резания

снега ротором, учитывают обычно тогда, когда разрабатывается снег повышенных прочностных свойств. В этом случае затраты энергии в единицу времени

Арез bR1Kcp 3 π R1 2r nлnр, Дж/с, 2 2

где b - подача ротора на один оборот и одну лопасть, м;

R1 R r ;

Кср - предел прочности снега при резании, Па; nл - число лопастей ротора;

nр- частота вращения ротора, 1/с.

Как указывалось, наиболее распространены питатели фрезерного и шнекового типа. При работе таких питателей энергия Aр.п затра-

чивается во время резания снега, Aп.п – во время перемещений его

157

к ротору и Ac.п – на сообщение снегу кинетической энергии при

отбрасывании. Таким образом, работа, затрачиваемая при работе питателя:

Aп Aп.п Aр.п Ac.п .

Работу, затрачиваемую в течение одного оборота питателя при резании снега, и другие составляющие A определяют по форму-

ле, аналогичной формулам, применяемым при расчете погрузчика с рабочим органом фрезерного типа:

Aр.п BKcpbR(1 cosθ0 )znnп ,

где B - ширина захвата питателя, м;

b - подача на виток фрезы за один оборот питателя, м; R - радиус питателя, м;

zn - число заходов фрезы;

nп - частота вращения питателя, 1/с.

Работа, затрачиваемая в единицу времени для транспортирования снега вдоль оси питателя:

Aп.п 0,5Πbf2g , Дж/с.

Затраты энергии в единицу времени при отбрасывании снега определяют по формуле, приведенной в расчете погрузчиков с фрезерным питателем:

Ac.п 0,5ΠR2ω2Kскsin2α, Дж/с.

Кроме того, при работе снегоочистителя возникают сопротивления, обусловленные движением машины. Сила сопротивления перекатыванию колес машины

W1 (mм mр.о )g(fкач i) , Н,

где mм - масса машины, кг;

mр.о - масса рабочего органа, приходящаяся на дорогу, кг.

158