Машины по содержанию и ремонту автомобильных дорог и аэродромов

Силы сцепления соответственно передних и задних колес

S1 Rп 1 и S2 Pсц 1,

где 1- коэффициент трения скольжения колес.

Значения Rп и Pсц определяют по приведенным выше форму-

лам для двух случаев скалывания снега различной прочности.

3.7. Конструкции снегопогрузчиков

Снегопогрузчик предназначен для погрузки снега в транспортные средства из валов и куч, образованных после снегоочистки. В настоящее время промышленность выпускает снегопогрузчики с рабочим органом так называемого лапового типа (рис. 3.12, а). Имеется опыт применения снегопогрузчиков с рабочим органом фрезерного типа и в настоящее время подготовлено два образца машин такой конструкции. Наибольшее распространение получил снегопогрузчик Д-566, состоящий из базового шасси специальной конструкции и рабочего оборудования, включающего питатель лапового типа, скребковый транспортер, гидравлическую систему и механизмы привода (рис. 3.13). Базовое шасси выполнено с двумя ведущими мостами, из которых задний является управляемым. Оно состоит из двигателя, коробки передач, ходоуменьшителя, карданных валов, тормозной системы, рулевого управления, пневмо- и электросистемы.

Рис. 3.12. Рабочие органы снегопогрузчиков: а - лапового типа; б - фрезерного типа

169

Рис. 3.13. Снегопогрузчик Д-566:

1 - стрела с транспортером; 2 - двигатель; 3 - трансмиссия; 4 - лопата; 5 - опорные лыжи

Силовая установка погрузчика состоит из дизельного двигателя Д-50, систем охлаждения и питания двигателя, а также муфты сцепления. Конструкция коробки передач обеспечивает движение с шестью скоростями вперед и тремя скоростями назад (рис. 3.14). Коробка имеет три выходных вала, передающих крутящий момент системе привода рабочих органов, ходоуменьшителю и раздаточной коробке, приводящей ходовые колеса машины. Ходоуменьшитель обеспечивает уменьшение скорости движения машины при погрузке снега и состоит из одноступенчатого редуктора и гидромотора.

Пневматическая система используется для торможения машины, включения заднего моста, а также для управления редуктором отбора мощности и муфтой предельного момента. Работу пневмосистемы обеспечивает компрессор с приводом от двигателя машины с помощью ременной передачи, снабженной натяжным устройством. Компрессор подает воздух в ресивер и далее по трубопроводам к механизмам управления. Электросистема, служащая для пуска двигателя, обеспечивает работу освещения, указателей поворота и других устройств. Специальное оборудование снегопогрузчика состоит из лопаты, подвешенной шарнирно спереди машины, и стрелы. К тому же узлу подвески шарнирно прикреплена стрела транспортера.

Лопата представляет собой раму сварной конструкции, облицованную листами. В передней части лопата оборудована ножом, подрезающим вал снега, а также опорными колесами или лыжами. В средней части лопаты размещены правая и левая загребающие лапы. Правая и левая лапы аналогичной конструкции состоят из соб-

170

ственно лапы, балансира и приводного диска. Между лапами на лопате расположена передняя часть транспортера. На раме стрелы транспортера сварной конструкции находятся натяжное устройство цепи транспортера и направляющие звездочки для поддержания цепи транспортера. Скребковый транспортер состоит из роликовтулочной цепи и скребков, надетых на цепь.

Рис. 3.14. Кинематическая схема снегопогрузчика Д-566:

1 - задний мост; 2 - раздаточная коробка; 3 - коробка передач; 4 - редуктор ходоуменьшителя; 5 - гидронасос; 6 - раздаточный редуктор; 7 - главный редуктор; 8 - гидромотор ходоуменьшителя; 9 - передний мост; 10 - скребковый транспортер; 11 - редуктор привода правой лапы

Гидросистема предназначена для передвижения машины во время погрузки снега, а также для подъема и опускания лопаты и стрелы транспортера. Она состоит из насоса, распределителя, гидромотора и гидроцилиндров, масляного бака, маслопровода и арматуры. Гидроцилиндры одностороннего действия снабжены замедлительными клапанами, которые обеспечивают плавное опускание лопаты и стрелы. Подъем и опускание лопаты обеспечивается двумя цилиндрами, перемещение стрелы транспортера – одним. Гидромотор служит для передачи мощности ходоуменьшителю, который через карданный вал приводит в работу коробку передач.

171

Для изменения скорости движения машины при погрузке снега гидросистема снабжена дросселем с регулятором. Изменение положения регулятора дросселя изменяет (увеличивает или уменьшает) рабочую скорость машины. Машина работает следующим образом. Двигатель, снабженный муфтой сцепления, с помощью карданного вала приводит в работу коробку передач. Верхний вал коробки передач через карданный вал и редуктор отбора мощности приводит в работу главный редуктор рабочих органов. Кроме того, редуктор отбора мощности приводит в работу масляный насос. Для предохранения трансмиссии от перегрузок коробка передач снабжена дисковой муфтой предельного момента. Момент трения между дисками создается сжатым воздухом через диафрагмы. Давление воздуха, сила сжатия дисков муфты сцепления и крутящий момент, передаваемый муфтой, регулируются из кабины водителя.

Главный редуктор служит для передачи вращения диску левой лапы питателя, а также для привода ведущих валов транспортера и редуктора привода правой лапы. Редуктор снабжен двумя парами конических шестерен. На ведущем валу привода транспортера закреплена ведущая звездочка цепи скребкового транспортера. Ведущий вал по концам имеет шлицы, вставленные в шлицевые муфты главного редуктора и редуктора привода правой лапы. На конце рамы стрелы транспортера закреплено устройство для натяжения цепи транспортера, состоящее из натяжных винтов, натяжного вала с ведомой направляющей звездочкой цепи и двух спиральных пружин.

Машина работает следующим образом. С помощью гидросистемы лопата опускается в исходное положение, а стрела транспортера поднимается в верхнее положение для погрузки снега. При врезании лопаты в вал снега машина передвигается на пониженной рабочей скорости. Поочередным движением лапы некоторый объем снега отделяется и подается к середине лопаты на скребковый транспортер. Транспортер перемещает снег в заднюю часть машины и сбрасывает его в загружаемый автомобиль.

Меньше распространен снегопогрузчик КО-203. Специальное оборудование снегопогрузчиков КО-203 и Д-566 различается только конструктивным исполнением отдельных узлов и агрегатов. Базовое шасси состоит из рамы, на которой установлены следующие агрегаты и узлы автомобиля ГАЗ-52: двигатель с радиатором, коробка передач, сцепление, рулевое управление, передний и задний

172

мосты, тормозная система. В связи с небольшой скоростью движения рессорную подвеску имеет только передний мост.

С коробкой передач через цепную муфту соединен демультипликатор, передающий крутящий момент на задний ведущий мост шасси. Второе сцепление демультипликатора используется в том случае, если необходимо обеспечить функционирование рабочих органов при неподвижной машине. С помощью коробки отбора мощности осуществляется привод промежуточного редуктора, а также гидронасоса. Для предохранения трансмиссии от поломок при перегрузках между коробкой отбора мощности и промежуточным редуктором установлена фрикционная многодисковая предохранительная муфта. Промежуточный редуктор служит для привода правого и левого редукторов лап питателя. На валу привода правой лапы закреплена ведущая звездочка цепи транспортера. Гидросистема погрузчика обеспечивает подъем и опускание лопаты и транспортера. Работа снегопогрузчика КО-203 аналогична работе снегопогрузчика Д-566.

В эксплуатации находятся универсальные погрузчики УП-66, производство которых было прекращено несколько лет назад. Эта машина в отличие от снегопогрузчиков Д-566 и КО-203 обеспечивает погрузку не только снега, но и различных сыпучих материалов и реагентов. Специальное оборудование погрузчика смонтировано на шасси автомобиля ГАЗ-66, подвергнутого некоторой переделке. Специальное оборудование состоит из питателя фрезерного типа, ленточного транспортера, гидросистемы механизмов привода рабочих органов.

Впереди машины смонтирован кожух фрезы сварной конструкции, состоящий из боковых щек, скрепленных обечайкой. К нижней части кожуха прикреплены лыжи и подрезающий нож. В боковых щеках установлены опорные подшипники вала фрезы. Кожух фрезы болтами скреплен с нижней частью рамы транспортера. Двухзаходная фреза состоит из двух половин с правыми и левыми витками лопастей, срезающих слой материала и перемещающих его к продольной оси машины. Подшипники вала фрезы установлены в специальных подвижных стаканах, благодаря чему их можно регулировать по высоте положения фрезы.

Транспортер состоит из верхней и нижней рам, соединенных шарнирно, ленты в сборе, натяжного устройства и механизмов привода. Верхняя и нижняя рамы благодаря шарнирному соединению

173

могут раздельно подниматься и опускаться. На верхних частях рам установлены стойки с поддерживающими ленту транспортера роликами. По обеим сторонам рам закреплены ограждения, которые образуют лоток, препятствующий просыпанию транспортируемого материала. Для обеспечения надежной работы транспортера на его ленте установлены два ряда рифлей. Рифли из резинового профиля размещены с шагом, обеспечивающим ленте необходимую гибкость.

Гидросистема машины аналогична гидросистемам снегопогрузчиков с рабочим органом лапового типа. Для привода рабочих органов использована следующая система передаточных механизмов. Между сцеплением двигателя автомобиля и коробкой передач размещен ходоуменьшитель, с помощью которого приводятся в работу ходовые механизмы автомобиля и масляный насос, отбирается мощность на рабочие органы машины. Крутящий момент, предназначенный для привода ходового оборудования, карданным валом передается на демультипликатор, снабженный вторым сцеплением. Демультипликатор, в свою очередь, через карданный вал и раздаточный редуктор передает крутящий момент на передний и задний мосты базового автомобиля.

Рабочие органы приводятся от ходоуменьшителя через карданный вал и раздаточный конический редуктор. С помощью редуктора вращение передается для привода фрезы и транспортера. Через два карданных вала с промежуточной опорой вращение передается на конический редуктор и цепную передачу фрезы рабочего органа. От раздаточного конического редуктора через конический редуктор вращение передается коническому редуктору привода транспортера. Сложность приводных механизмов рабочих органов, прежде всего транспортера, объясняется необходимостью размещения ведущего барабана ленты транспортера на его конце. Для упрощения трансмиссии погрузчика была изготовлена небольшая партия этих машин с гидравлическим приводом фрезы и транспортера.

Погрузчик работает следующим образом. Фреза, опущенная в рабочее положение и опирающаяся на лыжи, врезается в вал снега (сыпучих материалов), отделяет некоторый объем и перемещает его к продольной оси машины. Под воздействием фрезы и напорных усилий, возникающих при движении машины вдоль вала, отделенный объем снега (материала) поступает через направляющий желоб на транспортер, перемещающий материал в погружаемый автомобиль.

174

В табл. 3.4 приведена характеристика снегопогрузчиков.

Таблица 3.4

Техническая характеристика снегопогрузчиков

3.8.Основы расчета снегопогрузчиков

Врасчет машин этого назначения обычно входят определение сил сопротивления, возникающих при работе погрузчика, затрат энергии, необходимой для выполнения рабочего процесса, анализ условий устойчивой работы машины. Как указывалось, для погрузки

вусловиях работы городских предприятий используют машины двух типов: специализированные машины, предназначенные только для погрузки снега с питателем лапового типа, и универсальные погрузчики, обеспечивающие погрузку не только снега, но и практически всех сыпучих материалов, применяемых при уборке городских дорог (песка, реагентов, хлоридов, пескосоляной смеси), а также разработку и погрузку грунтовых наслоений, накапливающихся в прилотко-

175

вой части дорог. Универсальные погрузчики для разработки погружаемого материала обычно снабжены рабочим органом фрезерного типа. Различное назначение этих машин обусловливает применение конвейерных устройств различных типов. В связи с различием конструкции рабочих органов методика расчета снегопогрузчиков и универсальных погрузчиков приведена раздельно.

Расчет снегопогрузчиков лапового типа. Во время работы ма-

шины часть сопротивлений, которые возникают при воздействии лап питателя на снег и перемещений снега, преодолеваются благодаря мощности, развиваемой двигателем и передаваемой с помощью коробки отбора мощности на рабочий орган.

Работа питателя сопровождается возникновением следующих сил сопротивлений.

Сила сопротивления срезанию объема снега лапами питателя

W1 ShcpKcp , Н,

где S - ширина полосы (размер в направлении движения погрузчика), срезаемой лапой за один ход, м;

hcp - средняя высота срезаемого лапой объема, м.

Снекоторым приближением

S vм/nл ,

где vм - рабочая скорость снегопогрузчика, м/с;

nл - число рабочих ходов лапы в единицу времени.

Сила сопротивления, возникающая при перемещении срезанного объема снега по поверхности лопаты:

W2 mc (f2 cosγ sinγ)g , Н,

где mc - масса срезаемого за рабочий ход лапы и перемещаемого к транспортеру снега:

mc ShcpBρc/2 ( B - ширина захвата снегопогрузчика или ши-

рина погружаемого вала, м; ρc - плотность снега, кг/м3);

- угол наклона лопаты к дорожному покрытию.

176

При работе транспортера возникают следующие силы сопротивления. Сила сопротивления при перемещении снега транспортером

W3 f1mтрgcosβ, Н,

где mтр - масса снега, находящегося на транспортере:

mтр ΠL/v1 (П - производительность снегопогрузчика, кг/с; L -

длина рабочей части транспортера, м; v1 - скорость транспортера, м/с);

- угол наклона транспортера по отношению к дорожному покрытию.

Сила сопротивления при подъеме снега транспортером

W4 mтрgsinβ , Н.

Сила сопротивления, возникающая при движении транспортера:

W5 fmkgcosβ, Н,

где f - коэффициент сопротивления движению транспортера; mk - масса транспортера, кг.

Сила сопротивления врезанию ножа лопаты в вал снега

W6 BKcph'cp , Н,

где h'cp – средняя высота слоя снега, срезаемого ножом лопаты, м.

Сила сопротивления, возникающая при перемещении лопаты:

W7 mлg(f3 i) , Н,

где mл - масса лопаты, приходящаяся на дорожное покрытие, кг; f3 - коэффициент трения металла о дорожное покрытие;

i - уклон местности, выраженный через синус угла наклона дороги.

177

Сила сопротивления перемещению машины

W8 (mм mл)g(fкач i) , Н,

где mм - масса машины, кг.

Мощность, необходимая для обеспечения работы снегопогрузчика, будет складываться из мощности N1 , передаваемой от двига-

теля через коробку отбора мощности, и мощности N2 , необходимой для привода ведущих колес машины:

N N1 N2 , кВт.

Мощность, передаваемая через коробку отбора мощности:

N1 2Annп (W3 W4 W5)v1e , кВт, 1000η1 1000η2

где An (W10,5B W2l1)kД , Н м( l1- длина пути перемещения снега лапой к транспортеру после срезания, м;

kд - коэффициент, учитывающий действие динамических на-

грузок, kд 1,6...1,7 );

1 - КПД трансмиссии от двигателя к питателю; v1 - скорость транспортера, м/с;

e - коэффициент, характеризующий сопротивление в подшипниках звездочек цепи транспортера, е = 1,25;

2 - КПД трансмиссии от двигателя к транспортеру. Мощность, необходимая для привода ведущих колес машины:

N2 (W6 W7 W8 )vм/(1000η) , кВт,

где - КПД передачи от двигателя к ведущим колесам.

Расчет снегопогрузчиков с фрезерным питателем. Работа по-

грузчиков этого типа сопровождается возникновением следующих наиболее значительных сил сопротивлений, вызывающих соответ-

178