NAKONETs

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ

Автомобильно-дорожный факультет

Кафедра транспортно-технологических машин

Расчетно-графическая работа по теме:

"Мощностной расчет специального (специализированного) автотранспортного средства с учетом отбора мощности на привод специального оборудования"

Работу выполнил студент группы 1НТТС-5

Войнов Е.А. ______________

Курсовая работа

защищена с оценкой ______________

Руководитель:

Добромиров В.Н. ._____________

2015

СОДЕРЖАНИЕ

ЗАДАНИЕ 4

ВВЕДЕНИЕ 5

1 Расчет щеток подметально-уборочной машины (ПУМ)

1.1Цилиндрическая щетка 1

1.2. Коническая щетка 14

2. Насос системы увлажнения 16

3. Тягово-динамический расчет 17

4. Расчет мощности, необходимой для передвижения машины 18

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 20

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 21

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 22

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 23

Исходные данные

6x4, уборка в городе летом

Показатель	Обозначение	Величина	Единицы измерения
Мощность ДВС	Pм	220	кВт
Объем бункера для смета	Vб	8,5	м3
Ширина обрабатываемой полосы	B	3	м
Скорость рабочая	Vм	3	м/с
Снаряженная масса	Mсн	9300	кг
Полная масса	M	24450	кг
Длина	-	6690	мм
Ширина	-	2500	мм
Высота	-	2955	мм
Цилиндрическая(роллерная) щетка (1 шт)
Длина ворса	S	210	мм
Радиус барабана	Rб	140	мм
Радиус щетки	R	350	мм
Радиус прутка ворса	rв	2,5	мм
Коническая (лотковая щетка) (1шт)
Длина ворса	L	210	мм
Наружный диаметр диска	Dн	450	мм
Внутренний диаметр диска	Dв	200	мм
Радиус прутка ворса	rв	2,5	мм

ВВЕДЕНИЕ

Подметально-уборочные машины(ПУМ) предназначены для очистки от грязи, мелкого мусора и пыли городских дорог, площадей, внутриквартальных территорий, а также для сбора смета и его транспортирования.

ПУМ классифицируют по принципу действия, по типу рабочего органа, по способу обеспыливания и транспортирования смета в бункер, по способу выгрузки смета из бункера, по типу базовой машины – схематично отображено на рисунке 1. В качестве базовых машин для монтажа подметально-уборочного оборудования применяют маневренные автомобили малой и средней грузоподъемности, самоходные шасси, колесные тракторы и одно- или двухосные прицепы .

В подметальных машинах в качестве рабочего органа используется косоустановленная цилиндрическая щетка, с помощью которой смет передвигается в сторону от направления движения машины. В отличие от ПУМ, подметальные машины не оснащаются мусоросборником. Такие машины используются преимущественно для подметания внутриквартальных территорий и для уборки снега в зимний период. Для подметания используют щетки трех типов, представленные _на рисунке 2: цилиндрические; конические (лотковые); ленточные.

Цилиндрические щетки представляют собой ротор, по периметру которого крепится синтетический ворс (или металлические проволочки). Расположение ворса может быть сплошным, метельчатым или пучковым. Цилиндрическая щетка при работе совершает два движения – вращается вокруг своей продольной оси и движется поступательно. Вращение щетки производится против ее поступательного перемещения по очищаемой поверхности. Чтобы обеспечить эффект подметания, щетка пригружается. При этом ворс щетки в зоне контакта с очищаемой поверхностью деформируется. Отрыв частиц загрязнений от очищаемой поверхности происходит за счет сил упругости ворса, прикладываемых к частицам. Коническая (лотковая) щетка включает в себя несущий диск с приводным валом и ленту ворса, закрепленную по периметру диска. При вращении щетки ворсины, в исходном положении закрепленные с небольшим наклоном (в сторону от центра вращения) к поверхности несущего диска, под действием центробежных сил стремятся занять радиальные положения, что снижает эффект подметания. Это принимается во внимание при назначении рабочей частоты вращения щетки (щетка должна вращаться с максимально возможно большей частотой, при которой еще не снижается эффект подметания) .

Схема рабочего оборудования ПУМ представлена на рисунке 3. Бункер на рисунке 3 (а) размещен впереди цилиндрической щетки по ходу его перемещения.

Степень заполнения бункера сметом и легким мусором в этом случае составляет 40-50%. Когда щетка перебрасывает мусор и смет через себя, что отображено на рисунке 3(б, г), то степень заполнения бункера увеличивается до 85-100% [8].

Перспективным считается механическое транспортирование смета в бункер с помощью промежуточного лопастного метателя показанного на рисунке 3 (е), который позволяет увеличить дальность подачи смета в сравнении с вариантом, представленным на рисунке 3 (а) на 25-30% [9].

Наличие бункера большей вместимости создает определенные трудности переброски смета из зоны действия щетки в бункер. Как правило, расстояние от щетки до бункера гораздо больше, чем дальность бросания смета, подхватываемого ворсом щетки с очищаемой поверхности. Поэтому бункер для сбора смета либо нужно приблизить непосредственно к зоне действия щетки, что практически невозможно, так как надо не просто переместить смет в донную часть бункера, а перекинуть его через стенку бункера, либо между щеткой и бункером поместить конвейерный узел, обеспечивающий доставку смета из зоны действия щетки до полости бункера- наполнителя. В связи с этим в настоящее время применяют многоступенчатое механическое транспортирование смета с шнековым подбором, параллельным осивращения цилиндрической щетки и цепочно-скребковым конвейером, которые представляет рисунок 3(д).

При щеточно-вакуумном (пневматическом) транспортировании, указанном в рисунке 3(е), вспомогательная цилиндрическая щетка уменьшенного диаметра подает смет в вакуумный подборщик; на машинах может быть установлен промежуточный конвейер.

В струйно-вакуумном подборщике на рисунке 3 (ж) щеточный ворс заменен сдувающими соплами, воздушные потоки которых обеспечивают отрыв загрязнений от дорожного покрытия и перемещение их к всасывающему трубопроводу. Пылеватые частицы задерживаются тканевыми фильтрами с устройствами для их периодической регенерации встряхиванием, вибрацией, обратной продувкой и др. В качестве дополнительного оборудования ПУМ используют выносной вакуумный подборщик для уборки опавших листьев и загрязнений из труднодоступных мест [7].

Способы разгрузки ПУМ: гравитационный (смет высыпается из бункера под действием собственного веса при открытии люка или задвижек); самосвальный (поворотом бункера ли контейнера); принудительный (эжектированием вбок или назад с помощью подвижной стенки выталкивателя с механическим или гидравлическим приводом). При небольшой вместимости бункера целесообразна разгрузка смета непосредственно на обслуживаемом участке. Поэтому некоторые машины оборудуют сменными стандартными контейнерами, а также механизмами выгрузки смета в контейнеры или приемный бункер мусоровоза.

По способу обеспыливания воздушной среды при подметании различают: влажное обеспыливание путем мелкодисперсного разбрызгивания воды под давлением 0,2-0,3 Мпа через форсунки перед подметальными щетками; пневматическое обеспыливание, совмещенное с вакуумной системой транспортирования смета.

В сравнении с подметальными и подметально-уборочными машинами более высокое качество уборки территорий обеспечивают вакуумно-уборочные машины, оснащенные вакуумным подборщиком и пневматической системой транспортирования смета в бункер-накопитель, а также вакуумно-подметальные машины, на которых вакуумный подборщик используют в комбинации с подметальными щетками. По качеству очистки вакуумно-подметальные машины в сравнении с вакуумно - уборочными машинами обладают преимуществом, так как щетки эффективно подают смет в вакуумный подборщик. Однако вакуумно-уборочные машины могут работать на более высоких скоростях с большей производительностью, поскольку скорость их движения не ограничена максимальной скоростью взаимодействия ворса щеток с дорогой.

Вакуумно-подметальные машины способны проводить работу на проезжей части улиц и лотковой части дорог вблизи тротуаров, что видно на рисунке 4.

Цилиндрическая щетка сметает смет с увлажненной полосы и направляет его в зону действия лотковой щетки, которая подметает соответствующую полосу и подбрасывает весь смет к заборному соплу, где он увлекается потоками воздуха и транспортируется по всасывающему рукаву 4. В заборном сопле смет вторично увлажняется. Попадая в бункер 1, воздушный поток теряет скорость у и встречает на своем пути отбойный лист 2, в результате чего отделяются наиболее крупные частицы смета. Окончательно очищается поток воздуха при его движении через сетку 3, установленную перед входом в вентилятор 5. Проходя через вентилятор, воздух попадает в отсек, имеющийся в передней части кузова, а затем через выхлопной патрубок 6 в атмосферу [27].

Расчет усилия прижатия цилиндрической щетки (роллерной)

_[1]

где, - жесткость ворса

- модуль упругости ворса

- момент инерции поперечного сечения прутка ворса

летние щетки(синтетический пруток)

-свободная длина прутка ворса [м]

-высота деформированного прутка [мм]

[см]- деформация прутка

-радиус барабана цилиндрической щетки, на которой крепится ворс;

-общее число ворсинок в цилиндрической щетке

_[2]

- ширина полосы подметания (ширина щетки)

-коэффициент неравномерности распределения ворса на образующей поверхности барабана щетки.

-радиус вращения щетки

- радиус поперечного сечения прутка

-угловая скорость вращения щетки

-поступательное движение щетки

- коэффициент разности скоростей движения машины и окружной скорости движения ворса щетки по наружной образующей; для новых щеток =2, а для изношенных=1,2

определяется по зависимости

_[3]

[кВт]

где - суммарное значение вертикальной реакции цилиндрической щетки (усилия прижатия) [Н]

-(для синтетического ворса) коэффициент трения ворса о дорожное покрытие

-радиус вращения цилиндрической щетки [м]

- деформация ворса [м]

- угловая скорость вращения щетки [рад/c]

– коэффициент запаса мощности для преодоления инерционных сил в неустановившемся режиме вращения

=0,767- коэффициент полезного действия привода цилиндрической щетки.

Расчет усилия прижатия конической (лотковой) щетки

_[4]

где, - жесткость ворса

- модуль упругости ворса

- момент инерции поперечного сечения прутка ворса

летние щетки(синтетический пруток)

-общее число ворсинок в конической щетке

- рабочая скорость машины [м/c]

-угловая скорость вращения щетки [рад/c]

-высота деформированного прутка [мм]

[см]- деформация прутка

-центральный угол контакта ворса с дорожным покрытием; оптимальным считается когда

_[5]

_{Для 3 рядов:}

- средний радиус щетки

- масса ворса

_{плотность ворса}

_[6]

-распределенная центробежная сила вдоль прутка ворса длиной при вращении щетки

где, -масса ворса (всех ворсинок)

-длина ворсинки

Расчет мощности привода конической (лотковой) щетки

[7]

где - суммарное значение вертикальной реакции конической щетки (усилия прижатия) [Н]

-коэффициент трения ворса о дорожное покрытие

-радиус вращения конической щетки [м]

- угловая скорость вращения щетки [рад/c]

– коэффициент запаса мощности для преодоления инерционных сил в неустановившемся режиме вращения

- коэффициент полезного действия привода конической щетки.

Расчет мощности, потребляемой для работы насоса системы увлажнения

_[8]

- ширина полосы обеспыливания, которая на 10...20 % должна быть больше полосы подметания [м]

-рабочая скорость

-массовый удельный расход воды при обеспыливании

-давление, создаваемое насосом [МПа]

-КПД привода насоса

-КПД самого насоса

- плотность воды

Расчет мощности привода системы транспортирования смета в бункер

, так как в нашем случае пыль сразу попадает в бункер с щеток.

Уравнение тягово-динамического баланса подметательно-уборочной машины:

_[9]

где сила тяги по сцеплению движителя машины с дорогой;

сила тяги привода ходового оборудования машины; сопротивление движению машины

Сила тяги двигателя в транспортном режиме:

где номинальная мощность двигателя, [кВт]; КПД трансмиссии машины на соответствующей передаче;

Сила тяги по сцеплению движителя машины с дорогой определяется зависимостью

где мощность, затрачиваемая на привод щеток, насоса системы увлажнения.

Расчет мощности привода системы транспортирования смета в бункер

, так как в нашем случае пыль сразу попадает в бункер с щеток.

Расчет мощности, необходимой для передвижения машины

(10)

полная мощность, затрачиваемая на работу ПУМ

- мощность, потребляемая для привода цилиндрической щетки

- мощность, потребляемая для привода конической щетки

- мощность, потребляемая для работы насоса системы увлажнения

- мощность привода системы транспортирования смета в бункер

- мощность, необходимая для передвижения машины

Для передвижения машины

1) рабочий режим ( учитываются затраты мощности на привод цилиндрической, конической щетки, насоса и скорость рабочую)

Коэффициент учета вращающихся масс определяется по формуле:

,

где δ_вр1 – коэффициент учёта вращающихся масс передней оси (для расчёта принимается δ_вр1 = 0,05 )

δ_вр2 – коэффициент учёта вращающихся масс задней оси (для расчёта принимается δ_вр2 = 0,04)

[11]

где, ускорение машины при движении на низких оборотах

коэффициент учета вращающихся масс при движении с рабочей скоростью

вес машины полный

коэффициент сопротивления качению колес

уклон дороги

ускорение свободного падения

коэффициент трения ворса о дорожное покрытие

вертикальные силы взаимодействия цилиндрической и конической щеток [Н]

2)транспортный режим ( транспортная скорость берется)

_[12]

где, коэффициент аэродинамического торможения машины

коэффициент учета вращающихся масс при движении с транспортной скоростью

ускорение машины при движении на высоких оборотах

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Условие выполняется, следовательно, на данный автомобиль можно установить подметательно-уборочное оборудование.