ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ

И РЕЖИМОВ РАБОТЫ ПЛУГА И ЩЕТКИ

 

Расчет плужно-щеточного снегоочистителя включает в себя определение параметров и режимов работы плуга и щетки, тяговых характеристик процесса снегоочистки и мощности, необходимой для работы машины.

Плуг устанавливают в передней части базового шасси, цилиндрическую снегоочистительную щетку - в межбазовом пространстве или сзади шасси. Последний вариант размещения щетки позволяет применить цилиндрические щетки большего диаметра, чем при установке их в межбазовом пространстве. В этом его преимущество.

 

Определение ширины полосы, очищаемой снегоочистителем

Ширина полосы, очищаемой снегоуборочной машиной, определяется размерами базового шасси. Обычно принимают, что цилиндрическая щетка должна прометать полосу шириной B_щ (м):

,                              (1)

где: B – расстояние между внешними поверхностями задних колес базового шасси, м.

Далее принимают следующее соотношение между шириной захвата щетки B_щ и плуга B_п (м):

,                        (2)

Основной функцией плуга является сгребание снега и направление его в сторону от очищаемой полосы. Для обеспечения максимальной эффективности процесса перемещения снега вдоль поверхности отвала (плуга) принимают следующие углы установки:

· угол резания α_п=75…80°;

· угол захвата φ_п=38…43°.

Цилиндрическую щетку, сметающую слой снега, оставшийся после прохода отвала, высотой 10…20 мм обычно устанавливают с углом захвата φ_щ=60…65°. Важнейшими параметрами щетки являются ее внешний диаметр и диаметр ворса. Диаметр щетки принимают согласно варианту задания (табл. 1). Диаметр ворса для стальной щетки d=0,08…0,1 см, для ворса из капронового моноволокна d=0,3…0,35 см.

Определение сопротивлений, возникающих при работе

Снегоочистителя

Плужные снегоочистители при работе преодолевают следующие сопротивления (Н):

сопротивление перемещению базовой машины с отвалом (Н):

,               (3)

где: G_м – вес базовой машины (G_м=m_м∙g), Н;

G_п – вес плуга, т.е. отвала, опирающегося на дорогу через свою опору (G_п=m_п∙g), Н;

f_м – коэффициент сопротивления качению базовой машины (f_м≈0,05);

f_п – коэффициент сопротивления скольжению отвала (f_п=0,15…0,25);

i – максимальный продольный уклон дороги (i≈0,07…0,09).

сопротивление снега резанию (Н):

,                         (4)

где: В_п – ширина захвата плуга за один проход, м;

h_сp – средняя высота удаляемого слоя снега, м;

К_рез – коэффициент сопротивления снега резанию, Па.

 

Таблица 2

Физико-механические свойства снега

Плотность снега, кг/м3	200	300	400	500
Крез, кПа	1,6	10,0	25,0	80,0
Коэффициент внешнего трения, f1	0,10	0,08	0,06	0,03
Коэффициент внутреннего трения, f2	0,36	0,46	0,50	0,53

 

сопротивление трения призмы волочения снега перед отвалом о поверхность дорожного покрытия (Н):

,                                 (5)

где: G_пр – вес призмы волочения, Н;

f₂ – коэффициент внутреннего трения снега;

φ_п – угол захвата, угол между направлением движения и отвалом в плане;

δ – угол внешнего трения снега, .

Вес призмы волочения (Н):

,                       (6)

где: γ_с – удельный вес убираемого снега (γ_с≈1,2∙10³…3,5∙10³ Н/м³).

сопротивление перемещению снега вверх по отвалу (Н):

,                   (7)

где: f₁ – коэффициент внешнего трения снега;

α_п – угол резания.

сопротивления снега перемещению вдоль отвала (Н):

              (8)

Суммарное сопротивление, возникающее при работе плужного снегоочистителя (Н):

             (9)

При работе плужно-щеточного снегоочистителя дополнительно возникают сопротивления, связанные с работой цилиндрической щетки:

сопротивление, возникающее при срезании щеткой оставшегося после работы плуга (отвала) слоя снега (Н):

,                                     (10)

где: B_щ – ширина захвата щетки, м;

h'_ср – средняя высота слоя снега, срезаемого щеткой (h'_ср≈0,01…0,02 м).

сопротивление, вызываемое волочением ворса щетки по дорожному покрытию (Н):

,                                    (11)

где: P– вертикальная реакция дорожного покрытия на ворс щетки, H;

f_в – коэффициент трения ворса о поверхность дорожного покрытия (f_в=0,35 для стального ворса; f_в=0,32 для капронового ворса).

Для определения вертикальной реакции дорожного покрытия на ворс щетки используют эмпирическую формулу:

, (12)

где: d – диаметр ворса (для стальной щетки d=0,8∙10^-3…1∙10^-3 м, для капроновой щетки d=0,3∙10^-3…3,5∙10^-3 м);

Е – модуль упругости материала ворса (для стальной проволоки Е=2∙10¹¹ Па; для синтетического ворса Е=7,1∙10⁹…8∙10⁹ Па);

I – осевой момент инерции сечения прутка (I=0,25∙π∙(d/2)⁴), м⁴;

l – свободная длина прутка (приблизительно принимаем l≈R_щ), м;

R_щ – радиус щетки (R_щ=D_щ/2), м;

h – деформация прутка (в зависимости от состояния дорожного покрытия, принимают в пределах h=0,01…0,025 м);

Z_в – рабочее число прутков;

V_щ – окружная скорость щетки, м/с.

На рисунке 6 показаны два крайних положения прутка.

 

Рис. 6. Схема к расчету числа рабочих прутков

 

Центральный угол DO₁C=β, соответствующий этим крайним положениям, по опытным данным Л.М. Гусева составляет примерно 2,6∙β₁ (β₁ – угол поворота ворсинки при контакте с дорогой от ее вертикального положения).

                                          (13)

Зная угол β₁, можно определить в каждый данный момент рабочее число прутков Z_в. Для этого Л.М. Гусев рекомендует следующую эмпирическую формулу:

,                              (14)

где: V_м – рабочая скорость снегоочистителя, м/с.

Отношение скоростей V_щ /V_м принимают в зависимости от конструкции щетки: для цилиндрической щетки V_щ /V_м=2,0…1,2, где верхний предел соответствует неизношенной щетке, нижний - изношенной щетке.

 

---

Дата добавления: 2018-05-30; просмотров: 1272; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!