Машины для содержания и уборки дорог

В процессе работы плужный снегоочиститель преодолевает
следующие сопротивления: сопротивление W₁ передвижению снегоочистителя, сопротивление W₂ вырезанию снега, сопротивление W₃
перемещению массы снега вдоль по отвалу, сопротивление W₄
перемещению массы снега вверх по отвалу, сопротивление W₅
отбрасыванию снега при скоростной очистке.

Сопротивление передвижению плужного снегоочистителя составляется из сопротивления движению автомобиля или трактора и сопротивления движению навесного оборудования – переднего и боковых отвалов

где G₁– вес автомобиля или трактора в кг;

G₂ – вес плужного оборудования, Н;

f– коэффициент сопротивления движению (перекатыванию)
ходового оборудования автомобиля или трактора, f =0,15…0,27 ;

µ₁– коэффициент трения опорной лыжи отвала по снегу;
i– уклон дороги, по которой перемещается снегоочиститель.

Сопротивление снега резаниюопределяют по формуле

W₂ = k₀ ×B×H_сн,

где k₀ – коэффициент сопротивления резанию, Н/ м²;

B – ширина захвата отвалом, м;

H_сн – толщина срезаемого слоя снега, м.

Сопротивление W₃перемещению массы снега вдоль по отвалу (призмы волочения) определяют по формуле

W₃ = G_пр m₂

где G_пр – вес призмы волочения, Н;

m₂ – коэффициент внутреннего трения, m₂ = 0,24…0,57;

Сопротивление W₄перемещению массы снега вверх по отвалу определяют по формуле

W₄ =G_пр× m₁

где G_пр – вес призмы волочения, Н;

m₁ – коэффициент трения металла о снег, m₁ = 0,025…0,18;

Сопротивление снега отбрасыванию – усилие, затрачиваемое
на сообщение снегу кинетической энергии, определяется при скорости v снегоочистителя выше 25 км/ч

где k₁ – коэффициент пропорциональности, н·сек²/м⁴, k₁ = 0,5…2,5;

В – ширина захвата снегоочистителя, м;

h – высота снежного покрова, м.

Остальные составляющие определяются общими методами, рассмотренными в теории работы ножевых машин (автогрейдера, бульдозера).

Определив сумму сопротивлений ΣW, проверяют, достаточна ли величина тягового усилия тягача для их преодоления,
и проверяют величину тягового усилия по сцеплению.

Тяговый расчет снегоочистителей с метательным рабочим органом обычно производится для установившегося движения с максимально возможными сопротивлениями, возникающими в процессе
работы. Толщина убираемого снежного покрова, прочность и плотность снега, а также уклон пути, по которому движется снегоочиститель, берутся максимальными. Общее сопротивление, преодолеваемое снегоочистителем, можно представить в виде суммы сопротивлений

где W₁ – сопротивление врезанию в снежный массив горизонтальных и вертикальных ножей рабочих органов;

W₂ – сопротивление скольжению корпуса рабочих органов;

W₃ – сопротивление перемещению тягача, на котором установлено

рабочее оборудование.

Сопротивление врезанию в снежный массив корпуса рабочих органов определяется по формуле

где k₀ – коэффициент сопротивления резанию, Н/м²;

F – площадь проекции на вертикальную поперечную плоскость элементов корпуса, врезающихся в снег, м².

Сопротивления W₂ и W₃ определяются по аналогии с изложенным ранее. Кроме того, проверяется тяговое усилие по сцеплению.

Мощность двигателя снегоочистителя расходуется на привод рабочих органов и на преодоление сопротивлений, возникающих при перемещении машины и рабочего оборудования, и определяется как сумма мощностей

где N_p.о – мощность, необходимая для привода рабочих органов;
N_пер – мощность, необходимая на перемещение снегоочистителя.

Мощность для привода рабочих органон расходуется или только на привод ротора, если ротор выполняет функции режущего и метательного рабочего органа, или на привод ротора и режущих органов — шнека, фрезы и т. п.

Для ориентировочных расчетов мощность для привода ротора определяется по формуле

где w – угловая скорость

R – радиус ротора, м;

k – эмпирический коэффициент, зависящий от окружной cкорости ротора и свойств снега. С увеличением окружной скорости ротора величина k уменьшается. При v = 12…22 м/с и g_сн = 0,35 кг/м³: k = 0,95…1,3.

Мощность для привода шнека, фрезы определяется по формуле

где а – коэффициент, зависящий от свойств снега, при g_сн= 0,35 кг/м³: а = 0,015…0,025, при g_cн = 0.45 кг/м³: а = 0,03…0,04;

N₀ – мощность, зависящая от частоты вращения шнека, при n_ш = 300…500 мин^-1 – N₀ = 5…3,3кВт.

Мощность, затрачиваемая на привод ходового оборудования, определяется по сумме сопротивлений найденных выше при тяговом
расчете

где h – величина к. п. д. трансмиссий привода ходового оборудования, h = 0,9 – 0,95.

При определении общей мощности двигателей суммируют те из найденных выше составных частей, которые соответствуют принятой
системе привода и рабочему оборудованию данного снегоочистителя.

Дальность отбрасывания снега является важным показателем ротора, как метательного рабочего органа. В процессе расчистки автомобильных, дорог ротор должен обеспечивать дальность отбрасывания, превышающую ширину проезжей части. Практика показывает, что для расчистки автомобильных дорог любого класса дальность отбрасывания снега не должна превышать 8—25 м, а при расчистке аэродромов должна быть не менее 50—70 м. Дальность отбрасывания снега ротором L₀ в первом приближении определяется на основании законов движения твердого тела, брошенного наклонно к горизонту в безвоздушном пространстве

где v – абсолютная скорость частицы снега в момент бросания, м/сек;

j – угол направления бросания к горизонту в град.;

Н₀ – высота, на которой частицы снега покидают направляющий аппарат ротора, в м.

Наибольшая дальность отбрасывания будет при угле наклона направляющего аппарата к горизонту 45°. Для автомобильных снегоочистителей влияние второго слагаемого незначительно.

Работа против ветра возможна только в том случае, если скорость ветра не превышает 2 м/сек. Дальность отбрасывания с учетом влияния скорости ветра может быть определена на основании эмпирической зависимости

где L – дальность бросания при отсутствии ветра, м;

v_в– скорость ветра в м/сек.

Производительность снегоочистителя определяется по формуле

где g_сн – плотность снега, кг/м³.