расчет одноотвального плужного снегоочистителя. Курсовая Иван Нурков. Одноотвальный плужный снегоочиститель
 Скачать 4.11 Mb.
|
|
Министерство науки и образования Республики Казахстан Карагандинский технический университет Кафедра ТТ и ЛС Курсовая работа По дисциплине: Дорожные машины Тема: «Одноотвальный плужный снегоочиститель» Принял: Жунусбекова Ж.Ж.   (оценка) (фамилия, инициалы) (подпись) (дата)Выполнил: Шишлов Я.К (фамилия, инициалы) (подпись) (дата) Караганда 2021 Содержание Задание…………………………………………………………………………...2 Введение 3 1 Общая часть 4 1.1 Назначение и область применения машин 4 1.2 Общее устройство машины 8 Рисунок - 1.4 Отвал с подвижными секциями 10 1.3 Обзор и анализ конструкции 11 2 Расчет основных параметров 27 3 Тяговый расчет снегоочистителя при патрульной снегоочистке 31 Список используемых источников 37 Строительное, дорожное, коммунальное и мелиоративное машиностроение является важной отраслью народного хозяйства страны. При изучении данного курсового проекта студенты получают основные сведения о технологических процессах, изучают классификацию дорожных машин, их принципиальные схемы, кинематики привода, конструктивные решения отечественных и зарубежных машин, вопросы теории прочностного расчета, методики выбора типа машины для конкретных условий производства и расчета технологических параметров машин с применением ЭВМ, а также рационального их использования в конкретных условиях эксплуатации с соблюдением правил техники безопасности. При разработке данного проекта руководствуемся компетенцией ПК-1, целью которой является - освоение готовности к участию в составе коллектива исполнителей к разработке проектно-конструкторской документации по созданию и модернизации системы средств эксплуатации ТТМ и оборудования. 1 Общая часть1.1 Назначение и область применения машинПлужные снегоочистители предназначены для очистки дорог и аэродромов от свежевыпавшего и слежавшегося снега путем перемещения его отвалом, установленным под углом к направлению движения машины, в боковой вал или баллистическим отбрасыванием под действием инерционных сил. Классификация плужных снегоочистителей приведена на рис. 1.2. Плужные снегоочистители, сдвигающие снег по ширине захвата в виде снежного вала, используют при расчистке дорог после снегопада. Для патрульной очистки дорог во время снегопада от свежевыпавшего снега применяют плужно-щеточные снегоочистители, оборудованные помимо переднего отвала цилиндрической щеткой, установленной под углом 60° к направлению движения машины для зачистки слоя снега толщиной 1-2 см после прохода отвала, а также скоростные плужные снегоочистители, отбрасывающие снег на расстояние до 10-15 м (рис. 1.1.). Плужные снегоочистители сдвигающего действия базируются на гусеничных и колесных тракторах и тягачах, автомобилях и автогрейдерах и обеспечивают разработку снега толщиной 0,3 - 0,4 м со скоростью до 2-3 м/с в колесном варианте и толщиной до 1-1,5 м со скоростью до 1 м/с в гусеничном варианте.  а- одноотвальный на автомобиле или колесном тракторе; б-одноотвальный скоростной с дополнительным открылком; в- плужно-щеточный; г -двухотвальный тракторный Рисунок 1.1 - Схемы плужных снегоочистителей  Рисунок 1.2 - Классификация плужных снегоочистителей 1.2 Общее устройство машиныПлужно-щеточные снегоочистители в основном базируются на колесных тракторах, автогрейдерах и автомобилях и разрабатывают свежевыпавший снег толщиной 0,2-0,4 м со скоростью 2,5-5,5 м/с. Скоростные плужные снегоочистители базируются на автомобилях и разрабатывают свежевыпавший снег толщиной 0,2-0,4 м со скоростью более 7 м/с. Скоростные снегоочистители в основном применяют на загородных дорогах для отбрасывания снега за один проход за обочину дороги и в придорожный кювет. По типу рабочего органа плужно-щеточные и скоростные снегоочистители бывают одноотвальные, а снегоочистители сдвигающего действия - как одноотвальные, так и с двумя симметрично установленными углами перед отвалами. Отвалы снегоочистителей могут иметь жесткое крепление или возможность изменения угла установки в плане - с определенным шагом с помощью жестких фиксаторов или бесступенчато с помощью гидроцилиндров управления. В качестве дополнительного оборудования применяют дополнительные боковые открылки» увеличивающие ширину захвата снегоочистителя, опорные устройства в виде стальной лыжи или опорных колес, позволяющих отвалу копировать рельеф дороги при плавающем положении гидроцилиндров подъема, механизм изменения углов резания и наклона отвала в вертикальной плоскости в соответствии с изменением прочности и плотности снега, а также предохранительное устройство, которое уменьшает динамическую нагрузку на рабочее оборудование снегоочистителя при наезде отвалом на непреодолимое препятствие (бордюрный камень, крышку канализационного люка и др.). Динамическую нагрузку (Н) определяют из условия реализации максимальной силы тяги машины по сцеплению вследствие кратковременного буксования движителя при наезде на препятствие: Таким образом, динамическая нагрузка снижается при установке в металлоконструкции предохранительных элементов уменьшенной жесткости - пружинных или гидропневматических амортизаторов, подпружиненных ножевых секций отвала с возможностью их плоскопараллельного рычажного смещения вверх и в стороны в плоскости отвала или поворота этих секций в продольной или поперечной плоскостях отвала. Кроме того, амортизирующее действие оказывает упругий нож отвала, выполняемый из листовой резины толщиной 40-50 мм. Ножи (рисунок 1.1) и отвалы (рисунок 1.2) обеспечиваются устройствами, предотвращающими поломки снегоочистительного оборудования при наезде на препятствие. Расчет плужного снегоочистителя включает в себя определение рациональных параметров процесса взаимодействия рабочего органа со снегом и геометрических параметров рабочего органа, нагрузок на оси колесной машины или гусеничное ходовое оборудование и баланса мощности, прочностной расчет рабочего органа по напряжениям, возникающим в элементах конструкции при действии динамической нагрузки, тягово-динамические расчеты, расчеты продольной, поперечной и курсовой устойчивости и систем управления, определение производительности и др.  а - ножи из износостойкой резиновой полосы; б-комбинированное оборудование (стальной нож на износостойкой резиновой полосе); / - резиновая полоса; 2 - возвратная Пружина; 3 - отвал; опорная лыжа Рисунок 1.3 - Ножевое оборудование отвалов, предотвращающее поломку при наезде на препятствие:  Секция отвала; 2- возвратная пружина; 3- соединительное звено; 4-стальной нож; 5-резиновая полоса; 6-опорная лыжа; а- встреча с препятствием; б- преодоление препятствия. Рисунок - 1.4 Отвал с подвижными секциями1.3 Обзор и анализ конструкцииСнегопады являются одной из острых проблем особенно в условиях города, где большее скопление транспорта. Обильные осадки снега на дорогах приводят к заторам и затруднению передвижения транспорта, что является серьезной проблемой на большой территории России. Существуют различные виды снегоочистки, которые зависят от физико-механических свойств снега и вида снегоотложений. К таким видам относятся химический метод борьбы с обледенелыми поверхностями. В настоящее время около 55% магистральных дорог обрабатывается раствором хлористого магния. Благодаря химическим средствам оттаивания можно освободить дороги от снега и льда. В зимнее время коммунальное хозяйство города испытывает максимальные нагрузки, связанные с уборкой снега и льда. Удаление снежных валов, образующихся в результате расчистки проезжей части, наиболее трудоёмкая работа, которая требует особой оперативности и больших технических и материальных средств. Содержание и уборка городских улиц является важным фактором нормального функционирования любого города.  Рисунок 1.5 – Традиционный метод уборки снега Метод плавления снега уже используется в таких странах как США, Канада и Россия, что лишний раз подтверждает выгодность данной технологии и целесообразность её использования. Ведь ни для кого не секрет, что каждая из этих стран использует самые лучшие, самые современные и экономически выгодные технологии в различных сферах деятельности, включая транспортно - дорожную отрасль.[4]  Рисунок 1.6 - Лаповый снегопогрузчик в тандеме с грузовиком Для очистки дорог от снега применяют два основных вида снегоочистительных машин: машины сдвигающего действия - плужные снегоочистители; машины отбрасывающего действия - роторные снегоочистители [3]. Наиболее быстро и с наименьшими затратами снег с дороги можно удалить плужными снегоочистителями. Различают навесные и прицепные плужные снегоочистители. Прицепные плужные снегоочистители используются только для второстепенных целей: ими убирается снег лишь незначительной высоты, так как машина-тягач должна двигаться по неочищенной от снега проезжей части. Плужные снегоочистители выпускают различных размеров, причем ширину захвата плугов в основном устанавливают в зависимости от ширины имеющихся в распоряжении машин-тягачей. Отвал должен быть минимум на 40 см шире габарита машины-тягача, чтобы ее колеса на кривых двигались по очищенной от снега проезжей части. Для тяжелых машин-тягачей максимальная ширина, согласно техническим правилам дорожного движения в ГДР, может быть 2,5 м. Навешиваемые на них плуги, таким образом, должны иметь ширину не менее 2,9 м. Более широкие плуги обычно не применяют, так как с ростом ширины увеличивается собственный вес, растет потребное тяговое усилие, уменьшается маневренность снегоуборочных машин. Толщина слоя снега, который можно убирать с помощью снегоочистителя, зависит от силы тяги машины-тягача, а также от конструкции корпуса плуга. Навесными двухотвальными плужными снегоочистителями убирают обычно слои снега большей толщины, чем соответствующими одноотвальными плужными снегоочистителями. Двухотвальные плужные снегоочистители в зависимости от размера отвала и свойств снега целесообразно применять при толщине слоя снега от 50 до 100 см. При использовании одноотвальных снегоочистителей максимальная толщина убираемого слоя снега находится в пределах 20—40 см. Рабочая скорость современных навесных плужных снегоочистителей составляет до 40 км/ч. [3] При большой ширине полосы снегоочистки, например на автомагистралях, к навесным плужным снегоочистителям подсоединяют боковое крыло уширения с гидравлическим подъемным устройством. Боковое крыло уширения можно применять также для устранения снежных валов, образующихся при патрульной снегоочистке дорог. Это, однако, возможно только там, где на полотне дороги нет ни деревьев, ни столбов, которые препятствуют такой снегоочистке.  а — фрезерный; б — роторный; в — шнеко-роторный; г — фрезерно-роторный Рисунок 1.7 - Схематическое изображение рабочих органов снегоочистителей Для патрульной снегоочистки в основном применяют поворотные одноотвальные плужные снегоочистители; они экономичнее, чем двухотвальные. Одноотвальные плужные снегоочистители, в отличие от двухотвальных, при соответствующей высоте слоя все время могут работать полной шириной плуга. Двухотвальные снегоочистители только при первом проходе могут расчищать дорогу на полную ширину плуга. При последующих проходах двухотвальный снегоочиститель работает только одной стороной плуга. Боковые валы, образующиеся при расчистке снега плужными снегоочистителями, являются причиной появления снежных заносов на проезжей части дороги. Поэтому при сильных снегопадах необходимо, убирая снег с дороги, удалить его за пределы дорожного полотна, по возможности широко распределив на некотором расстоянии от бровки дороги. Это можно сделать только роторными снегоочистителями. Под термином «роторные снегоочистители» понимают снегоочистительные машины, у которых транспортировка (выброс) снега происходит не как у плужного снегоочистителя только благодаря его движению вперед, а с использованием вращающегося рабочего органа. Дальность выброса снега у роторных снегоочистителей зависит от конструкции и числа оборотов ротора и колеблется между 5 и 30 м. [3]  а — установка срезного штифта на предохранительном устройстве откидного отвала; б — установка срезного штифта на предохранительном устройстве откидного ножа отвала; в — предохранительное устройство в виде подпружиненного ножа; г — пружинное предохранительное устройство откидного отвала; д — тросовое предохранительное устройство; е — пружинное предохранительное устройство для ножа с малым углом резания Рисунок 1.8 - Схематическое изображение предохранительных устройств плужных снегоочистителей  Рисунок 1.9 - Фрезерный снегоочиститель Роторные снегоочистители с режущими лопастями имеют высокую производительность при мягком снеге, но для разработки плотного смерзшегося снега такой рабочий орган непригоден.  Рисунок 1.10 - Рабочий орган роторного снегоочистителя с режущими лопастями  Рисунок 1.11 - Фрезерно-роторный снегоочиститель  Рисунок 1.12 - Шнеко-роторный снегоочиститель  Рисунок 1.13 - Малогабаритный снегоочиститель с ручным управлением Машины с комбинированными рабочими органами — шнеко-роторный снегоочиститель, фрезерно-роторный — могут применяться при всех видах снега и имеют большую дальность выброса. Но они сравнительно дороги. Все типы снегоочистительных машин выпускаются различных модификаций. Большие машины мощностью до 300 и более лошадиных сил (иногда их делают на гусеничном ходу) применяются для очистки перевалов от снега и для снегоуборочных работ на аэродромах. При небольших объемах работ, когда снегоочистители большой мощности и производительности, применять нецелесообразно, используются обычно маленькие и средние снегоуборочные машины с мощностью привода от 30 до 150 л. е., которые частично устанавливаются или навешиваются на имеющиеся машины-тягачи. Эти машины должны быть оборудованы понижающей передачей для снижения рабочей скорости.  Рисунок 1.14 - Одноотвальный снегоочиститель с отражательным щитком Для уборки снега с автомобильных дорог в населенных пунктах, особенно для погрузки снега в автомобили, применяются снегоуборочные машины с ручным управлением. Плужно-щеточное и плужное снегоочистительное оборудование устанавливается на автомобильных шасси, колесных и гусеничных тракторах, автогрейдерах и др. базовых тяговых средствах. Они разрабатывают свежевыпавший со скоростью до 40 км/ч и уплотненный снег толщиной 0,2-0,4 м с рабочей скоростью тягача. Снегоочистители сдвигающего действия бывают как одноотвальные, так и двухотвальные (рисунок 1.15). Скоростные снегоочистителей являются одноотвальными. Различные схемы плужно-щеточных рабочих органов приведены на рисунке 1.16. отвалы снегоочистителей имеют жесткое крепление или возможность фиксированного изменения угла установки в плане с определенным шагом жесткими фиксаторами, а также бесступенчато гидроцилиндрами управления. Дополнительным оборудованием являются боковые открылки, увеличивающие ширину захвата снегоочистителя, опорные устройства в виде стальной лыжи или опорных колес, позволяющих отвалу копировать рельеф дороги при плавающем положении гидроцилиндров подъема, механизм изменения углов резания и наклона отвала в вертикальной плоскости в соответствии с изменением прочности и плотности снега.  а – одноотвальный на автомобиле или колесном тракторе; б – одноотвальный скоростной с дополнительным открылком; в – плужно – щеточный; г – двухотвальный тракторный Рисунок 1.15 – Схемы плужных снегоочистителей.  а – дополнительные плужки по бокам щетки; б – дополнительный отвал у конца щетки; в – боковой изгиб ворса; г – газодинамический поддув струи. Рисунок 1.16 – Схемы плужно – щеточных рабочих органов с интенсифицирующим устройством. Схемы отвальных рабочих органов, позволяющих обеспечить их технологическую интенсификацию. Отвалы снегоочистителей обеспечиваются предохранительными системами, предотвращающими поломку снегоочистительного оборудования. Предохранительное устройство уменьшает динамическую нагрузку на рабочее оборудование снегоочистителя при наезде отвалом на непреодолимое препятствие (бордюрный камень, крышку канализационного люка и др.) Шнекороторный снегоочиститель СШР-1 мод.003-СА-01 смонтирован на базе шасси автомобиля «КамАЗ 4310» (рисунок 1.17). Основными частями снегоочистителя являются: шнекороторный рабочий орган; подвеска рабочего органа; базовое шасси (без двигателя); силовая установка (двигатель с системами охлаждения и подогрева, питания, воздухоочистки и выпуска газов); трансмиссия привода рабочего органа и ходовой части шасси, состоящая из понижающего редуктора, раздаточного редуктора и карданной передачи; надрамник; капот; гидросистема; электрооборудование; установка запасного колеса, противовеса и механизмы управления. Раздаточный редуктор обеспечивает при снегоочистке движение снегоочистителя на рабочих (пониженных) скоростях и вращение шнеков и ротора рабочего органа; при переездах – транспортные скорости и отключение шнеков и ротора.  Рисунок 1.17 - Шнекороторный снегоочиститель СШР-1 мод.003-СА-01. Двигатель расположен в загрузочной части шасси автомобиля, закреплен на надрамнике и закрыт металлическим капотом. Вал сцепления двигателя соединен карданным валом с ведущим валом понижающего редуктора, второй вал которого двумя карданными валами с промежуточной опорой соединен с ведущим валом раздаточного редуктора. От ведущего вала раздаточного редуктора осуществлен привод насоса гидроусилителя рулевого управления шасси и насоса гидросистемы. От среднего выходного вала раздаточного редуктора через карданный вал и сцепление у коробки передач осуществлен привод ходовой части шасси. Нижний вал раздаточного редуктора соединен карданным валом с коническим редуктором рабочего органа. На ведущем валу редуктора рабочего органа посажен ротор, а ведомый вал через карданный вал и цепную передачу передает вращение шнеком [4]. Рабочий орган при помощи подвески крепится спереди к лонжеронам шасси. Гидроцилиндры подвески обеспечивают подъем и опускание рабочего органа. Поворот кожуха ротора гидравлический. При опущенном (рабочем) положении рабочий орган катками опирается на очищаемую поверхность, в поднятом положении он фиксируется механическими крюками. При движении снегоочистителя вперед вращающиеся шнеки рабочего органа отделяют снег от снежного массива и подают его к середине рабочего органа, где находится приемное отверстие ротора. Через приемное отверстие снег поступает в полость кожуха ротора, захватывается вращающимися лопатками ротора, которые выбрасывают его через направляющий патрубок кожуха ротора. Направление и угол выброса снега изменяются поворотом кожуха ротора с помощью гидроцилиндра [1, 4]. Для погрузки снега в транспортные средства предусмотрен погрузочный желоб, который устанавливается на направляющий патрубок кожуха ротора. Погрузка осуществляются справа по ходу снегоочистителя. Для ограничения дальности отброса снега при работе вблизи от объектов имеется съемный насадок, который устанавливается на кожух ротора. Рабочий орган (рисунок 1.18) снегоочистителя разрушает снежный массив и отбрасывает снег с очищаемый поверхности в сторону. При установке желоба обеспечивается погрузка снега в транспортные средства.  1-корпус; 2-опоры шнеков; 3-ротор; 4-нижний нож; 5-шнек; 6-предохранительная муфта; 7-карданный вал; 8-редуктор; 9-гидроцилиндр поворота кожуха ротора; 10-боковые ножи; 11-верхние ножи; 12-опорный каток; 13-кожух ротора. Рисунок 1.18 - Шнекороторное снегоочистительное оборудование снегоочистителя СШР-1 мод.003-СА-01. Корпус рабочего органа сварной, состоит из лобового листа, правой и левой боковин. Левая боковина является одновременно картером цепной передачи. Между листом и задними уголками установлен кожух, в котором размещается ротор. Боковины и лобовой лист корпуса образуют открытую спереди коробку, в которой горизонтально, один под другим, размещены два шнека, установленные в опорах. Опоры шнеков крепятся к боковинам корпуса. В центре лобового листа корпуса расположено отверстие для поступления снега от шнеков к ротору. К нижней части лобового листа прикреплены болтами с потайной головкой четыре нижних ножа, служащих для подрезания снега с очищаемой поверхности. Ножи выполнены с двусторонней заточкой, что позволяет переставлять их при затуплении. Опорами для рабочего органа являются катки. Для обеспечения отброса снега в разные стороны и изменения угла выброса струи кожух выполнен поворотным цилиндром. Для подрезания стенок забоя к боковинам корпуса крепятся боковые ножи, а для подрезания и обрушивания верхнего слоя снега при работе в забое, превышающем высоту рабочего органа, - верхние ножи. Редуктор рабочего органа предназначен для передачи крутящего момента к ротору и шнекам. Он установлен непосредственно за кожухом ротора. Редуктор соединен карданным валом с предохранительной муфтой шнеков. Редуктор рабочего органа состоит из корпуса (рисунок 1.18), в котором смонтированы два вала с коническими шестернями. На передний конец вала на подшипниковой втулке посажен ротор. Крутящий момент от вала на ротор передается через муфту предельного момента с двумя срезными пальцами. Вал привода шнеков вращается в конических подшипниках, смонтированных в стакане. Ротор предназначен для отбрасывания снега, поданного шнеками, в полость кожуха ротора. Ротор имеет вид турбинного колеса. Лопасти ротора, расположенные по периферии, сварены с передним и задним кольцами ротора. К заднему кольцу приварен конус, вершина которого находится в центре переднего кольца ротора. Внутри конуса вварена ступица, предназначенная для посадки ротора на вал редуктора рабочего органа. Ротор заключен в кожух, имеющий патрубок для выброса снега. Диаметр ротора 1220 мм, количество лопастей 6, частота вращения ротора при номинальных оборотах вала двигателя 400 об/мин. Кожух ротора состоит из двух разъемных частей. При помощи втулки, которая крепится болтами к обечайке и патрубку, кожух посажен на крышку редуктора и может поворачиваться относительно этой крышки. В заднюю стенку кожуха вварен палец для присоединения головки штока гидроцилиндра поворота кожуха, а к стенкам патрубка приватные уголки для закрепления погрузочного желоба или насадка. Опорные катки служат для обеспечения требуемого положения рабочего органа относительно очищаемой поверхности и передвижения рабочего органа по очищаемой поверхности в процессе работы. Шнеки предназначены для разработки и подачи снега к ротору. Шнеки взаимозаменяемы и устанавливаются в передней части рабочего органа перед лобовым листом. Витки левой половины шнеков имеют правое направление спирали, а витки правой половины – левое. Витки по периферии имеют наплавку износостойкого сплава. Диаметр шнека по виткам 530мм, шаг витка 450мм. Частота вращения шнеков при номинальных оборотах вала двигателя 290об/мин. Шнек представляет собой сварную конструкцию из трубы, двух фланцев и витков. Для обеспечения прочности концевые витки приварены к стальным кронштейнам. Шнеки вращаются в сферических подшипниках, установленных в корпусах. При монтаже шнеки устанавливаются так, чтобы правые и левые концевые кронштейны верхнего шнека располагались под углом 180 по отношению к одноименным кронштейнам нижнего шнека. Это обеспечивает взаимную компенсацию дисбаланса шнеков. Погрузочный желоб и насадок обеспечивают возможность погрузки убираемого снега в транспортные средства или укладки его в валик на обочину дороги. В комплект снегоочистителя включен погрузочный желоб и насадок для ограничения дальности отброса. Погрузочный желоб состоит из секций, козырька и тяг. Секции соединяются друг с другом болтами с гайками, шайбами плоскими и пружинными и устанавливаются на выбросной патрубок кожуха ротора с креплением такими же деталями. Козырек, установленный на верхнюю секцию, имеет паз, который позволяет производить поворот козырька и регулировать направление струи снега. Тяги, состоящие из двух полутяг, служат для соединения верхней секции с корпусом рабочего органа и создают устойчивое положение желоба. Насадок, устанавливаемый на выбросной патрубок кожуха ротора, служит для уменьшения дальности отброса снега, когда это обусловлено технологическим процессом очистки. 2 Расчет основных параметровК основным параметрам плужного снегоочистителя относятся: - мощность двигателя N; - сила тяги  ;- производительность П; - дальность отбрасывания снега  .Технические характеристики КАМАЗ-4310
Параметры отвала
Эффективность работы отвала как режущего и транспортирующего рабочего оборудования определяется углами установки отвала в пространстве по отношению к обрабатываемой поверхности, размерами и формой отвала. Оптимальные углы установки отвала и бокового крыла: угол захвата α, угол резания γ, угол зарезания β определяются на основании экспериментальных и аналитических зависимостей по аналогии с теорией резания грунтов ножом автогрейдера. Величина угла захвата а зависит от физико-механических свойств снега и колеблется в пределах 35—45°. Практически угол захвата, если позволяют тяговые качества автомобиля, составляет 50—60°. Угол резания оказывает существенное влияние на сопротивление резанию и практически его величина колеблется в пределах 35—40°. Оптимальными углами резания следует считать углы 25—30°. Величина угла зарезания β определяется принятой технологией работы и тяговыми возможностями автомобиля или трактора. Отвалы переднего плуга не имеют угла зарезания, и нижняя кромка ножей лежит в плоскости, параллельной поверхности покрытия. Боковое крыло снегоочистителей имеет различные установки угла зарезания, что необходимо для срезания откосов валов снега при последнем проходе снегоочистителя. На автомобильных снегоочистителях, работающих на больших скоростях, форма отвала должна быть подобрана таким образом, чтобы снег при движении по поверхности отвала испытывал меньшее сопротивление и приобретал на отвале достаточную скорость, обеспечивающую максимальную дальность отбрасывания снега в сторону. Поверхность отвала в нижней части представляет плоскость, установленную под углом резания к горизонту. Верхняя часть отвала выполняется в форме изогнутой поверхности. Изгиб в верхней части отвала не позволяет снегу пересыпаться через его верхнюю кромку. Такая поверхность отвала мало деформирует снег и, следовательно, более рациональна с точки зрения расхода мощности на резание, Переход на изогнутую поверхность делают на половине общей высоты отвала с радиусом закругления, практически не превышающим 500—600 мм. Для отвалов с цилиндрической поверхностью постоянной кривизны, которые эффективны только при низких рабочих скоростях, радиус поверхности в первом приближении может быть определен по формуле  (1)где H — наибольшая высота отвала в передней части в м; γmin — наименьший угол резания в град.  Для отвалов сложной кривизны по этой формуле может быть определена кривизна верхней части отвала. При этом значение H равно высоте только изогнутой части отвала. Величина нижней плоской части отвала в этом случае определяется конструктивно. Поверхность отвала, образуемая кривой с несколькими радиусами кривизны, наиболее рациональна. Отвалы такой формы сложны в изготовлении. Высота передней части отвала должна быть на 15—20% больше толщины убираемого снежного покрова; у существующих моделей она равна 600—950 мм. Высота задней части отвала автомобильного снегоочистителя в 1,5—4 раза превышает высоту отвала в передней части. Высота задней части отвала тракторных снегоочистителей, как более тихоходных, выше передней на 30—40%. Снегоочистители, предназначенные только для сдвигания снега, имеют отвалы одинаковой высоты 0,5—1 м по всей длине. Выбранная высота отвала не должна препятствовать наблюдению за работой плуга из кабины водителя. Эффективность работы плужных снегоочистителей по удалению с дорожного покрытия уплотненного и обледеневшего снега толщиной 15—20 см зависит от формы лезвия ножа и возрастает при оборудовании отвала зубчатым ножом. Зубчатый нож способствует более интенсивному врезанию плуга в снег. При работе с отвалом, оснащенным зубчатым ножом, угол резания не должен превышать 35—45°, а угол захвата должен быть равен 50—60°. Ножи изготовляют из стали 70Г и 65Г или из полосовой стали Ст. 5 с наплавкой режущих кромок зубьев износостойким сплавом или чугуном. Процесс работы снегоочистителя связан с преодолением сопротивлений, возникающих главным образом при взаимодействии рабочего органа с убираемым снежным покровом. Определение сил сопротивления позволяет выявить соответствие тяговых качеств автомобиля или трактора заданным условиям работы. Рассчитаем действительную дальность отбрасывания снега отвалом плужного снегоочистителя:  (2)Где,  - относительная скорость, м/с; - угол выброса,  ; - направляющий угол,  ; - высота снимаемого отвалом слоя снега, м; - плотность снега, г/см3,  [2]В – ширина захвата плуга.  Техническая производительность (т/ч) плужного снегоочистителя:  , (3)Где, В - ширина захвата отвала, м; Н- толщина снежного покрова, м; vm- рабочая скорость снегоочистителя, м/с; рси- плотность снега, кг/м3  3 Тяговый расчет снегоочистителя при патрульной снегоочисткеТяговое усилие Тд , необходимые для преодоления сопротивления, возникающие при работе машины (  ), должны быть меньше силы тяги, развиваемой снегоочистителем по сцеплению Тсц, т.е. (4)Сопротивление, возникающие при работе снегоочистителя определяется по формуле  , (5)Где,  - сопротивление передвижению базовой машины; - сопротивление передвижение отвала снегоочистителя.Полное сопротивление движению отвала определяется по формуле  , (6)где  – сопротивление трению отвала о дорожное покрытие (при колесной опоре – сопротивление качению колес отвала);  – сопротивление резанию снега; – сопротивление отбрасыванию снежной массы; – сопротивление перемещению снега по рабочей поверхности отвала; – сопротивление подъёму снега по отвалу; – сопротивление перемещению призмы волочения, когда отвал перемещается на небольшой скорости и снег отвалом не отбрасывается, а лишь отодвигается в сторону.Методика расчета тягового усилия и мощности, необходимой для передвижения плужного снегоочистителя, определяется в основном его скоростной характеристикой. Проведенные во ВНИИземмаше исследования плужных снегоочистителей показали, что подъём снега по поверхности отвала начинается в диапазоне скоростей снегоочистителя 15-20 км/ч, начало отбрасывания снега с верхней кромки – примерно с 25 км/ч и интенсивный отброс – со скорости 30 км/ч. Таким образом, критической скоростью при достижении которой срезанный снежный слой начинает приобретать упорядоченное движение по отвалу, можно считать скорость 20-25 км/ч. В связи с этим тяговый расчет проектируемого снегоочистителя производится для различных условий эксплуатации: при патрульной снегоочистке дорог и аэродромов (  км/ч) и при прокладке колонных путей и снегозащитных траншей ( км/ч).Сила тяги по сцеплению в зависимости от коэффициента сцепления определяется по формуле [1]  ; (7) В скоростном снегоочистителе при соответствующем выборе профиля рабочей поверхности отвала не успевает образовываться заметная призма волочения, так как снег, снятый ножом отвала с дорожного покрытия, поднимается по рабочей поверхности движущегося отвала и по достижении верхней кромки отбрасывается в сторону. Поэтому при использовании формулы (7) сопротивление призмы волочения не учитывается, и полное сопротивление движению снегоочистителя при патрульной снегоочистке определяется по формуле [1] . (8)Сопротивление передвижению базовой машины  и отвала определяется из выражения (10). Учитывая, что скоростная снегоочистка, как правило, ведется на снежном слое небольшой высоты, при определенных условиях резания для скоростного снегоочистителя следует руководствоваться гиперболической зависимостью от толщины стружки: [1] , (9)где A – постоянная, зависящая от физико-механических свойств снега и конструкции режущего органа, для снега в естественном состоянии  . .Сопротивление передвижению базовой машины и отвала : [1] , (10)где  – эксплуатационный вес снегоочистителя,  ; – коэффициент сопротивления перекатыванию колес,  ; [1] – уклон местности, для расчетов примем  ;  Сопротивление отбрасыванию снежной массы определяется по формуле  , (11)где  – относительная скорость снежной частицы, принимаем  . Сопротивление перемещению снега по отвалу определяется по формуле  , (12) .Сопротивление подъему снега по отвалу определяется по формуле [1]  ; (13) . Сила тяги по сцеплению определяется по формуле (7). Значение силы тяги по сцеплению  превышает возникающие сопротивления  при патрульной снегоочистке, для данного вида работ рассчитываемый снегоочиститель подходит.Заключение При выполнении данного проекта был рассчитан плужный снегоочиститель одноотвальный. Также при выполнении работы рассмотрены и решены вопросы, предусмотренные техническим заданием: - Проведен обзор и анализ существующих конструкций; - Произведен расчет основных параметров плужного снегоочистителя; - Произведен тяговый расчет;
|
