Машины по содержанию и ремонту автомобильных дорог и аэродромов

Сила сопротивления, возникающая при перемещении рабочего органа:

W2 mр.оg(f i) , Н,

где f - коэффициент сопротивления перемещению рабочего органа по дорожному покрытию.

Мощность, необходимая для привода ротора:

Nр A /(1000ηр) ,

где ηр- КПД передачи от двигателя к ротору.

Мощность, необходимая для работы питателя:

где ηп - КПД передачи от двигателя к питателю. Мощность для перемещения машины

Nм (W1 W2 )vм/(1000η) .

Как известно, роторные снегоочистители выпускают с одним или двумя двигателями. Обычно при наличии двух двигателей один из них служит для привода рабочего органа. При наличии одного двигателя его мощность

Nдв Nр Nп Nм.

Если снегоочиститель снабжен двумя двигателями, то мощность дополнительного двигателя, используемая для привода рабочего органа:

N'дв Nр Nп .

Мощность двигателя, служащего для перемещения снегоочистителя, должна обеспечивать движение машины при транспортных переездах:

159

N'дв' mм(fкач i)v'м/(1000η) ,

где v'м – наибольшая транспортная скорость машины, м/с.

В предварительных расчетах при определении мощности, необходимой для работы машины, могут быть использованы формулы, рекомендуемые Д.А.Шалманом.

Мощность, необходимая для привода ротора:

Nр 0,0125 0,736Πрv2пер , (10,5 vпер)ηр

где Πр- производительность снегоочистителя, т/ч.

Мощность, необходимая для привода питателя:

Nп 0,0055 0,736Πрvп/ηп .

3.5.Конструкции скалывателей уплотненного снега

Скалыватели предназначены для скалывания и рыхления снега, уплотненного в результате движения транспортных средств и превратившегося из сыпучего в твердое тело. В настоящее время серийно изготавливают один тип машины этого назначения. Оборудование для скалывания уплотненного снега является одним из рабочих органов снегоочистительных машин КО-707 (рис. 3.9). Это оборудование монтируют перед задними колесами базового трактора, и состоит оно из рамы, двух полурам, размещенных по сторонам капота двигателя трактора, двух плит с гребенчатыми ножами и предохранительными устройствами, а также цилиндров подъема рамы.

Рама сварной конструкции прикреплена с помощью шарниров к двум сварным кронштейнам, установленным на балке заднего моста трактора. В средней части рамы и по ее краям имеются кронштейны, на которых закреплены два гидроцилиндра, служащие для подъема ножей скалывателя и опускания их в рабочее положение. Каждый гидроцилиндр прикреплен к перемещающейся с помощью винтового механизма подвижной опоре, установленной на полураме.

160

Рис. 3.9. Скалывающее оборудование снегоочистителя КО-707: 1 - кронштейн; 2 - рама; 3 - предохранительное устройство; 4 - плита;

5 - гребенчатый нож; 6 - фиксатор; 7 - гидроцилиндр

Благодаря перемещению подвижной опоры при опускании рамы в рабочее положение обеспечивается надлежащее положение ножей относительно дорожного покрытия. Два ножа, каждый из которых смонтирован на перемещающейся по раме плите, установлены в нижней части рамы. В рабочем положении плита вместе с ножом удерживается амортизирующим предохранительным устройством. Форма ножей гребенчатая. Это способствует некоторому уменьшению усилия, необходимого для скалывания уплотненного снега. В связи с большой прочностью снега каждый нож скалывает полосы только перед ведущими колесами машины. Таким образом, базовый трактор во время скалывания уплотненного снега перемещается по очищенному от снега дорожному покрытию, что обеспечивает лучшее сцепление колес, необходимоепри скалывании уплотненногоснега.

Оборудование работает следующим образом. Ножи с помощью регулировочных винтовых механизмов полурам устанавливают так, чтобы их режущие кромки были расположены на высоте 2-3 мм от поверхности дорожного покрытия. Регулируя пружины предохра-

161

нительного устройства, устанавливают величину усилия, удерживающего нож вместе с плитой в рабочем положении. При встрече ножа с препятствием или неровностями дорожного покрытия увеличиваются усилия, действующие на нож. Также увеличивается усилие, действующее на пружину фиксатора, которая сжимаясь поднимает шарик, перемещает штангу плиты и поднимает плиту вместе с ножом. Перемещаясь вверх, нож вместе с плитой проходит над препятствием. Движение штанги и плиты вверх сопровождается сжатием специальной пружины, которая после прохождения препятствия перемещает нож в исходное рабочее положение.

В настоящее время эксплуатируют значительное число скалыва- телей-рыхлителей Д-447М. Рабочие органы машины этого типа аналогичны рабочим органам машины КО-707. Эти машины различаются типом базового шасси и размерами и массой машины.

Характеристика скалывателей приведена в табл. 3.3.

Таблица 3.3

Техническая характеристика скалывателей уплотненного снега

162

3.6.Основы расчета скалывателей

Внастоящее время эксплуатируются скалыватели уплотненного слоя с рабочим органом пассивного типа. Поэтому ниже приведены рекомендации по расчету скалывателей только этого типа. В расчет скалывателя входят: тяговый расчет машины, определение усилий, возникающих при скалывании уплотненного снега различных свойств, условий движения машины и работы ее при неустановившемся режиме, возникающем при изменении высоты удаляемого слоя снега или его прочности, а также условий устойчивой работы машины. Большое практическое значение имеет определение условий движения скалывателя при неустановившемся режиме. Этот режим характеризуется изменением в больших пределах реакций, действующих на рабочий орган, что вызывает изменение реакций, приходящихся на колеса базового шасси. При наличии на базовом шасси рессорной подвески и шин небольшой жесткости изменение реакции приводит к изменению положения рабочего органа относительно дорожного покрытия, что, в свою очередь, влияет на условия скалывания. Скалывающее оборудование монтируют только на тракторном шасси с колесами, обладающими большой жесткостью при отсутствии рессорной подвески. Поэтому ниже будет рассмотрен упрощенный вариант расчета таких машин.

Экспериментальные исследования процесса скалывания уплотненного снега пассивным ножом показывают, что наблюдаются два основных случая, различающихся величиной и направлением действующих сил. Наиболее распространенным является случай скалывания уплотненного снега большой плотности и прочности и поэтому залегающего слоем сравнительно небольшой высоты (рис. 3.10). В этом случае снег под воздействием ножа отделяется от основного массива, как правило, по плоскостям, расположенным к поверхности дороги под углом, близким к 30°. Проецируя на оси координат действующие на нож скалывателя силы, получим составляющие реакции:

R x Rsinβ; R у Rcosβ,

где - угол наклона поверхности слоя снега после скалывания.

163

Рис. 3.10. Схема действия сил на машину

Кроме того, на нож действует сила трения

F Rf1F ,

где R - сила, обеспечивающая скалывание слоя снега, Н; f1 - коэффициент трения ножа о снег.

При скалывании снега небольшой плотности, залегающего обычно слоем большой высоты, наблюдается смятие некоторого объема снега. Составляющие реакций

R x Rsinγ; R у Rcosγ; F Rf1 ,

где γ - угол резания ножа скалывателя.

С учетом реакции R горизонтальная Wc и вертикальная Rв

составляющие силы сопротивления, возникающие при скалывании снега, равны:

в первом случае

Wc bhcpKcк (sinβ f1cosβ) ; sinβ

R в bhcpKcк (cosβ f1sinβ) ; sinβ

164

во втором случае

Wc bhcpKcк (sinγ f1cosγ) ; sinγ

Rв bhcpKcк (f1sinγ cosγ) , sinγ

где b - ширина захвата ножа скалывателем, м;

hcp - средняя высота скалываемого слоя снега, м;

Kcк - сопротивление скалыванию уплотненного снега, Па.

Сопротивление Kcк можно приближенно определить по эмпи-

рической формуле

Kcк 0,8 104 ρ 0,4 125 22 t 15 0,75 ,

где ρ- плотность снега, т/м3; t - температура снега, °С.

Эта формула соответствует следующим условиям: угол резания 45°, ширина захвата b > 200 мм, температура снега от -3 до -20°С, плотность снега 0,4…0,6 г/см3.

Тяговый расчет скалывателя. Сопротивления, возникающие во время работы машины, складываются из сил сопротивления скалываемого слоя снега W1 , трения ножа W2 , а также перемещения

машины при работе W3 . Приведенные формулы для определения сил, возникающих при скалывании снега, учитывают сумму сил W1 и W2 . Сопротивление движению машины

W3 m(fкач i) .

Во время работы машины при скалывании уплотненного снега высокой прочности возникает сила сопротивления

165

При скалывании снега малой прочности, залегающего слоем большой высоты, сила сопротивления

Мощность, необходимая для работы скалывателя, соответственно будет равна:

''

N1 W vм/(1000η) ;

''

N2 W vм/(1000η) .

Движение машины в условиях неустановившегося режима.

Приведенные ниже формулы получены для основного случая работы, когда полностью используется возможное тяговое усилие и машина находится в режиме установившегося движения. В этих условиях машина встречает слой снега переменной все увеличивающейся высоты, тогда характеристика движения машины в этих условиях выражается следующими формулами:

где x, vx , j - соответственно путь (м), проходимый машиной в условиях неустановившегося движения, скорость (м/с) и ускорение (м/с2); t - время движения после встречи со слоем снега переменной

высоты, с;

vнач - скорость машины при установившемся движении, м/с,

т.е. до встречи со слоем снега переменной высоты;

K'1 K1/m ( m - масса машины, кг);

K1 (bcKcк/sinβ)(sinβ f1cosβ) при скалывании снега боль-

шой прочности, Н/м;

c - угловой коэффициент, характеризующий наращивание высоты слоя снега.

166

Максимальные путь xmax и ускорение jmax при vx = 0 выра-

жаются так:

xmax vнач/K1' и jmax vнач K1' .

Период времени до остановки машины t π/(2K1' )c .

Устойчивость работы скалывателя. Условия устойчивости ра-

боты скалывателя заключаются в следующем.

1. Сумма сил сопротивлений, возникающих при работе машины, должна быть меньше или равна силе тяги, развиваемой базовым шасси, т.е.

Как указывалось, во время работы скалывателя возникают вертикальные составляющие R у реакции, поэтому при определении

Pсц следует учитывать значения R у :

где G - вес машины;

- коэффициент сцепления; ψ R у/Rx ;

f - коэффициент сопротивления перекатыванию колес машины. 2. Для обеспечения надежного управления машиной вертикальная реакция Rп на управляемые (передние) колеса должна быть достаточной. С учетом действия вертикальной составляющей реакции, возникающей при скалывании снега, это условие может быть

выражено так:

Rп 0,25G .

167

3. Момент, возникающий при возможном несовпадении равнодействующей от сил сопротивления скалыванию с продольной осью машины, должен восприниматься боковыми силами сцепления колес базового шасси (рис. 3.11).

Wca M ,

где a - расстояние от продольной оси машины до линии действия горизонтальной равнодействующей, возникающей при скалывании уплотненного снега.

Рис. 3.11. Схема действия сил для проверки устойчивости машины

При проверке устойчивости передних и задних колес

Mп S1c и MЗ S2c .

168