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
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 |
bф— 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