Файл: Иванов, А. Н. Развитие конструкций снегоочистительных машин обзор.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 18.10.2024

Просмотров: 25

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Снегоочистительное оборудование с совмещенным рабо­ чим органом в виде барабанной фрезы с выбросными кар­ манами, образованными встречными винтовыми лопастями, получило в последние годы широкое распространение. Его выпускают фирмы ФРГ, Италии, Франции, США. Классиче­ ским образцом такого оборудования является фреза «Peter.» фирмы Peter (Франция).

Первоначальная конструкция фрезы, разработанная фирмой еще до войны, предназначалась для навески на ко­

лесный трактор и

имела

при мощности двигателя 165

л. с.

производительность

при

уборке

свежевыпавшего

снега

3000 м3/ч.

годы

базовой

машиной

для фрезы, у

В шестидесятые

которой была увеличена

ширина

и высота

захвата, а

так­

же число оборотов барабана, служил трактор «Lati!». Затем была создана модель ВЕР производительностью 600 т/ч для тяжелого спецтрактора, с электрическим приводом рабочего

органа.

Модель имеет большую

ширину

захвата (2,4—

3,4 м)

и барабан диаметром до

1,2 м. Два

гидроцилиндра

служат для подъема рабочего органа на 240 мм над поверх­ ностью дороги и опускания на 20 мм ниже поверхности. Снег может отбрасываться вправо, влево от дороги и на обе стороны одновременно.

Рабочий орган модели

VF-1 фирмы

Schmidt (ФРГ) от­

личается оригинальной конструкцией

барабана-фрезы. Ра­

бочие лопасти, приваренные

к барабану

по винтовой линии,

в средней части каждой секции образуют специальный вы­ бросной карман, боковые стенки которого параллельны друг

другу, а образующая полукруглой задней

стенки отклонена

от радиуса против

направления

вращения на угол

до 6°.

Такая конструкция

выбросного

кармана

позволяет

лучше

скомпоновать снежную струю в патрубке,

ширина

которого

не должна превышать расстояние между двумя параллель­ ными стенками.

Рабочий орган

приводится

от

автономного

двигателя

«Daimler—Benz» мощностью 125 л.

с. и

имеет

четыре

ско­

рости вращения. В

соответствии

с этим

дальность

отбра­

сывания можно изменять от 4 до 18 м при выбросе

'

снега

вбок и от 6 до 22 мм — вперед.

 

 

 

 

Д

Итальянская фирма Fresia специализируется на выпуске снегоочистителей с совмещенным рабочим органом типа

«Peter».

Среди ряда моделей, разработанных фирмой, можно от­ метить модели FS-1100 и FS-120M, имеющие мощные сило­ вые установки и отличающиеся мобильностью, маневрен­ ностью и высокой производительностью при расчистке гор­ ных дорог.

Базовой машиной для навесного снегоочистительного

15


Осуществляют винтовые питатели. Все ротационные

рабо­

чие органы (шнек, безбарабанная ленточная фреза,

бара­

банная фреза) вырезают в

снегу

стружку

серповидного

профиля, выполняя при этом

операции

вдавливания

ре­

жущей' кромки в забой, отделения стружки

от снежного мас­

сива1 (собственно резания),

транспортирования

снежной

массы по поверхности забоя

и далее,

после

ее

разгона до

какой-то конечной скорости, опорожнения лопасти. Процессы транспортирования снежной массы происходят у питателей разных типов .различно.

В шнековом питателе, снабженном двумя горизонталь­ ными полностенными шнеками, нижний шнек загружен значительно больше верхнего, так как снежная масса, вырезанная верхним шнеком, в основном обрушивается вниз. Нижний шпек транспортирует снег в осевом направлении к

средней части. При

этом

значительная часть

энергии тра­

тится нерационально

на

перемешивание-перемалывание и

уплотнение снежной

массы.

Как

верхний, так

и нижний

шпек забрасывает

в

ротор незначительное количество сне­

га, н загрузка ротора

в основном

происходит

за

счет посту­

пательного перемещения

снегоочистителя.

 

Д-902 уста­

Исследованиями

питателя

снегоочистителя

новлено, что нижний шнек потребляет в 3,5—4,0 раза боль­ ше мощности, чем верхний. Резко колебательный характер крутящего момента на валу шнека объясняется недостаточ­ ной пропучжной способностью его в зоне разгрузки, причем амплитуда колебаний величины момента определяется мас­ сой снега, не успевшей покинуть шнек за время одного обо­ рота, и его осевой скоростью.

Скоростная киносьсмка показала, что при малой скоро­ сти вращения шнек работает как винтовой транспортер, а транспортируемая каждым витком масса находится в по­

ступательном

по оси шнека движении. В центральной части

шнека массы,

перемещаемые правой и левой винтовой

на­

вивкой, сталкиваются, создавая ударную нагрузку

на

при­

вод шнеков.

 

 

 

 

 

 

Поэтому одним из

главных

условий

создания

работо­

способной конструкции

шнека

является

обеспечение

его

раз­

грузки. Экспериментально установлено, что наиболее ста­ бильное сочетание процессов резания и транспортирования при необходимом опорожнении наблюдается у ленточного шнека с переменным углом подъема винтовой линии режу­

щей кромки, изменяющимся от 12°

на

периферии до 24° в

центре шнека

(по ширине захвата

рабочего

органа). Такой

шнек потребляет, кроме того,

минимальную

энергию, так

как значительно сокращаются

непроизводительные затраты

на перемешивание-перемалывание и уплотнение снега.

Наиболее

рациональный

рабочий

процесс обеспечивает

18


фрезерный питатель в виде ленточной безбарабанной вин­ товой фрезы. Вырезанный из забоя снег транспортируется лопастью фрезы по поверхности забоя к оси ротора и при достижении загрузочного отверстия ротора забрасывается в ротор практически по всему сечению отверстия, а не толь­

ко в нижней части,

как

у полностенного шнекового

пита­

теля.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рабочий процесс ленточного шнека п безбарабанной

ленточной

фрезы

принципиально

не

отличается

и

при

теоретическом

анализе

резания

и

отбрасывания

в

об­

щем виде может рассматриваться как

единый.

В анализе

рабочего

процесса

винтового питателя

особое

место зани­

мают вопросы

траектории движения

снежной

массы,

по­

скольку они определяют необходимые конструктивные эле­ менты питателя, главной задачей которого является обеспе­ чение кратчайшего пути снега из забоя к ротору-метателю.

Установлено, что о движении снежной массы в зоне реза­

ния можно судить по

движению

отдельной частицы. Движе­

ние снежной

частицы

при цилиндрической

(условно) поверх­

ности забоя

под воздействием

винтовой

лопасти с учетом

всех сил описывается дифференциальным

уравнением из­

менения угла поворота и угловой скорости частицы во вре­ мени.

<ръ- + / с cos a (sin -(—/ cos у)

— ^ ^ ^ -/c g (sin T

 

dt2

 

 

 

 

-/cos t) cos 3—- — cos а'(соз a —/ sin a) sin о = 0,

 

r

 

 

 

 

где у— угол между касательной

к траектории движения

частицы и нормалью к лопасти

 

 

 

do

 

 

 

Т = arctg

dt— Q Sin2 a

 

 

 

Q sin a cos a

 

 

Q —угловая скорость вращения лопасти;

 

 

б — центральный угол поворота частицы;

 

 

/с — коэффициент внутреннего трения снега;

 

f — коэффициент внешнего трения снега;

 

 

а — угол подъема винтовой линии;

(радиус

г —радиус цилиндрической поверхности

фрезы);

 

 

 

 

g — ускорение силы тяжести.

 

забоя

можно

Движение снежной массы по поверхности

считать упорядоченным только при

начальном

угле

захвата

6о, большем критического угла бкрит, величина которого оп­ ределяется из выражения

2*

19



При угле захвата 6о, меньшем, чем угол бКрит, масса сне­ га отрывается от лопасти и падает внутрь фрезы. При встре­ че частицы с лопастью начальная скорость движения части­ цы

у„ = г О sin2 я.

Характер движения частицы в зоне резания следует счи­ тать неустановившимся, так как мгновенная угловая ско­ рость и направление движения частицы переменны. На ко­ нечную скорость частицы наиболее существенно влияют угол подъема винтовой линии, скорость вращения и радиус фре­

зы.

Траектория движения

частиц под

воздействием винто­

вой

лопасти

в развертке

поверхности условного

цилиндра

(забоя) на

плоскость

вначале

криволинейны,

а

затем

при­

ближаются

к прямой,

причем

кривизна

тем

больше,

чем

меньше угол захвата частицы лопастью. Кривые изменения угловой скорости и угла поворота частицы во времени име­ ют вид затухающих синусоид, которые с течением времени стремятся к прямым, параллельным оси абсцисс. Таким обра­ зом, в шнеке, закрытом сплошным конусом, частица при установившемся характере движения может перемещаться поступательно по образующей условного цилиндра под не­ которым углом к вертикали.

Пропускная способность винтовой ленты определяется объемом и формой призмы волочения, которая образуется при вращении лопасти в поле действия центробежных сил. Форма свободной поверхности снега на лопасти описывается логарифмической спиралью, площадь сечения перемещае­ мого материала треугольная (рис. 7). Поскольку лопасть одновременно срезает и транспортирует снег, призма воло­ чения располагается на слое снега, который лопасть срежет

при

дальнейшем

движении. Выражение

для

определения

максимальной ширины ленты

(лопасти)

Ъя

фрезы

имеет

вид:

 

 

 

 

 

 

 

 

Ьл = 2 У г f c/7ф sin я -т &ф,

 

 

 

где

— подача

на лопасть за

один оборот

фрезы

в забое

 

(толщина вырезаемой стружки).

 

 

 

Характер формирования призмы волочения на винтовой лопасти определен теоретическим путем и подтвержден экс­ периментально с помощью скоростной киносъемки (скорость съемки порядка 3000 кадров в секунду).

В зоне отбрасывания (рис. 8) частица движется по ло­ пасти под действием собственной массы, центробежной и кориолисовой сил инерции и сил трения. Относительно ра-

20