Машины по содержанию и ремонту автомобильных дорог и аэродромов

Основы расчета. Для распределения технологических материалов на проезжей части городских дорог используют метательные устройства в виде диска, расположенного параллельно дорожному покрытию. Расчет машин этого назначения включает анализ работы дискового устройства, определение размеров и положения полосы, обрабатываемой машиной, а также затрат энергии, необходимой для работы всех механизмов распределителя.

Режимы работы дискового устройства и его параметры устанавливают на основании анализа движения песка по разбрасывающему диску и в воздухе до момента контакта с дорогой.

Определение основных режимов и параметров дискового устройства. Движение частиц песка на вращающемся диске весьма сложно, поэтому обычно ограничиваются анализом заключительного этапа движения, когда песчинки встречаются с ребром диска и, перемещаясь вдоль него, отбрасываются диском. В общем случае ребра на диске могут быть расположены радиально или с отклонением от этого положения вперед или назад. Во время движения частицы материала вдоль ребра на нее действуют центробежные аэродинамические силы, силы трения и тяжести, а также силы взаимодействия частиц между собой.

Для упрощения расчетов рассматривают движение частицы при действии на нее центробежных сил и сил трения (рис. 3.20). Дифференциальное уравнение движения частицы песка вдоль ребра диска, отклоненного назад, имеет вид

где - угловая скорость диска;

f - коэффициент трения материала о поверхность диска;0 - угол отклонения ребра от радиального положения; r0 - радиус ступицы диска.

Решение этого уравнения таково:

x r0cos 0 K1 (K f)eω(K f)t (K f)e eωω( f)t K1 ; 2K

189

Рис. 3.20. Схема сил, действующих на частицу материала на диске

Если ребра отклонены вперед, то и 0 0 . Тогда

x r0cos 0 K1 (K f)eω(K f)t (K f)e ω(K f)t K1 ; 2K

vх r0cos 0 K1 (K2 f 2 )ω eω(K f)t e ω(K f)t , 2K

где K1 r0fsin 0 gf/ω2 .

Для радиально расположенного ребра 0 0 и 0. Тогда

x r0 K1 (K f)eω(K f)t (K f)e ω(K f)t K1 ; 2K

190

vх r0 K1 (K2 f 2 ) ω eω(K f)t e ω(K f)t ,

2K

где K1 gf/ω2 .

Для определения положения обрабатываемой полосы относительно направления движения машины, а также ее ширины необходимо знать угол, на который должен повернуться диск, чтобы частицы песка, находящиеся наиболее близко от оси диска, успели его покинуть. Этот угол аналогичен углу разгрузки. Для определения угла принимают упрощение

e ω(K f)t 0 .

Тогда угол поворота диска , равный ω t , при разгрузке диска будет определяться по следующим формулам:

для радиального расположения ребра

где R - радиус диска; R1 R2 r02sin2 0 r0cos 0 . Перемещение частицы по диску является относительным, а дви-

жение вместе с диском – переносным движением. Поэтому абсолютная скорость частицы песка в момент, когда она покидает диск:

va v2пер v2х .

191

Частица песка, покидая диск, который двигается со скоростью машины, по отношению к поверхности дорожного покрытия будет перемещаться со скоростью v vа vм . Частица двигается в воз-

духе с начальной скоростью v под действием силы тяжести G и силы сопротивления воздуха R (рис. 3.21.). Это движение характеризуется уравнениями:

где K1 cρF/(2m) ;

с - коэффициент сопротивления движению частицы в воздухе;- плотность воздуха, кг/м3;

F - площадь проекции частицы на плоскость, нормальную к направлению движения частицы, м2;

m - масса частицы, кг;

v - начальная скорость движения частицы, м/с;

vх, vу - проекции скорости движения частицы на оси коорди-

нат, м/с.

Приведенные уравнения позволяют определить наиболее важные параметры движения – продолжительность t полета частицы в воздухе, а также дальность х полета. Для нахождения t используют выражение для определения координаты у, которую следует приравнять к высоте h расположения диска над дорожным покрытием. Приведенные формулы дают возможность определить также ширину обрабатываемой полосы.

Положение полосы относительно продольной оси машины может быть найдено следующим образом (рис. 3.22). Исследованиями В.П.Сороки установлено, что частицы песка, поступающие на диск,

должны быть удалены от оси диска на расстояние не более r' 8/ω.

192

Для обеспечения движения частиц к периферии диска они должны

поступать на диск не ближе чем (1,1…1,2) r r'' . Эти соотношения дают возможность определить зону, в которой должно находиться место подачи песка. Определив зону подачи материала на диск, можно использовать выражение для угла разгрузки и, таким образом, установить направление слета частиц, поступающих на диск. Как следует из приведенной схемы (см. рис. 3.22), наиболее близкая к оси диска частица 1 при повороте диска на угол переместится к его периферии и покинет диск. Аналогичный путь проделает частица 2, которая наиболее удалена от частицы 1. Таким образом, все остальные частицы, подаваемые через окно подачи на диск, проделав такой же путь, как частицы 1 и 2, будут покидать диск через зону 1…2, ограниченную этими двумя крайними частицами. Для определения ширины обрабатываемой полосы по известной высоте h расположения диска от поверхности дороги и другим параметрам движения частицы в воздухе вычисляют t и x для частиц 1 и 2. Величина x определит расстояние от диска до встречи частицы с дорогой, положение частиц 1 и 2 на дороге будут определять границы обрабатываемой полосы, по которой можно установить ее ширину.

Определение затрат энергии, необходимой для работы обору-

дования распределителя. Во время работы распределителя энергия расходуется для привода механизмов подачи материала из кузова машины к разбрасывающему диску и механизмов привода последне-

193

го. В настоящее время в машинах отечественной конструкции для подачи материала из кузова получили наибольшее распространение скребковые транспортеры. Сила сопротивления движению цепи

W (q'пfп' qкfк q'п' fп'' )Lk , Н,

где qп - нагрузка от материала, перемещаемого конвейером, Н/м; fп' - коэффициент трения материала о сталь;

qк - нагрузка от частей конвейера, Н/м;

fк - коэффициент сопротивления движению конвейера;

q'п' - нагрузка от неподвижного материала, размещенного над перемещаемым материалом, Н/м;

fп'' - коэффициент внутреннего трения материала; L - длина конвейера, м;

k - коэффициент, учитывающий сопротивление в подшипниках звездочек и от перегиба цепи.

Рекомендуется принимать fп' 0,5; fп'' 1,0; fк 0,12...0,25 и k 1,25 .

При эксплуатации зачастую распределители, заполненные технологическими материалами, остаются на дежурстве на период, в течение которого возможно смерзание материала. Поэтому привод транспортера необходимо проверить на этот наиболее тяжелый случай, при котором сила сопротивления движению цепи

W1 nскрbhскрkсм , Н,

где nскр - число скребков верхней ветви транспортера; b - ширина скребка, м;

hскр - высота скребка, м;

kсм - предел прочности смерзшегося материала при сдвиге, Па.

Мощность, необходимая для работы конвейера:

Nк Wvк/(1000η1) ;

194

N'к W1vк/(1000η1) ,

где vк - скорость конвейера, м/с;

1 - КПД передачи от двигателя к конвейеру.

Для привода распределяющего диска необходима мощность Nд .

Без учета малых по значению затрат энергии

Nд Nск Nтр ,

где Nск - мощность, необходимая для сообщения материалу скоро-

сти отбрасывания;

Nтр - мощность, необходимая для преодоления сил трения при движении материала по диску.

Мощность Nд можно определить по формуле

' 2 2 2 2 2

Nд m ω R 1 (K f) 2f(K f)(1 r1 /R ) /(2000η2 ) ,

где m - масса материала, поступающего на диск в единицу времени, кг/с;

m q Bvм ,

где q - плотность распределения материала, кг/м2; B - ширина обрабатываемой полосы, м;

r1 (r1 r11)/2;

η2 - КПД передачи от двигателя к диску.

При движении машины необходимы затраты мощности

Nп Gм(fкач i)vм/(1000η) ,

где Gм - вес машины, полностью загруженной материалом, Н. Мощность, необходимая для работы распределителя:

N Nк Nд Nп .

195

3.10. Особенности конструкций машин для зимнего содержания аэродромов

При зимнем содержании аэродромов задействуется как описанная выше техника, применяемая при содержании автомобильных дорог, так и специфичная, учитывающая особенности такого плоскостного сооружения, как аэродром, а также требования, обеспечивающие безопасность полетов в зимнее время.

Хорошие показатели дает применение при зимнем содержании взлетно-посадочной полосы применение машины аэродромной уборочной Амкодор-9561 (ДЭ-235) и машины аэродромной уборочной всасывающей Амкодор-9881 (ПРИМ-8000), изображенных на рис. 3.23

и 3.24.

Рис. 3.23. Аэродромная уборочная машина Амкодор-9561(ДЭ-235)

Рис. 3.24. Аэродромная уборочная всасывающая машина Амкодор-9881

(ПРИМ-8000)

196

Амкодор 9561 (ДЭ-235) Машина аэродромная уборочная

Кроме рассмотренных выше используются машины для круглогодичного содержания аэродромов, изображенные на рис. 3.25–3.27.

Машина аэродромная АКПМ-3 (рис. 3.25) предназначена для круглогодичного использования по содержанию асфальтобетонных и других твердых покрытий аэродромов и дорог различного назначения.

Машина АКПМ-3 смонтирована на шасси ЗИЛ-433362 и выпускается с поливомоечным, щеточным, плужным и дополнительным оборудованием.

197

Рис. 3.25

В летний период машина производит поливку и мойку бетонных покрытий, удаление с них пыли, грязи и мелких камней, в зимнее время – очистку бетонных покрытий от свежевыпавшего снега. Кроме этого возможно применение данной техники для поливки зеленых насаждений. С установленным дополнительным оборудованием машина может быть использована для очистки промышленных, бытовых, ливневых и других трубопроводов от многолетних отложений различной плотности, отсоса различных видов жидкостей из труднодоступных мест (колодцев, скважин, емкостей, котлованов и т.д.), а также в качестве дополнительного средства при тушении пожаров. Привод рабочих органов оборудования машины гидравлический.

Технические характеристики

198