3.4. Порядок выполнения работы

1. Изучить принцип работы, устройство и особенности конструкции основных составных частей и узлов поливомоечных машин, используя их натурные образцы, плакаты, описания и электронные ресурсы.

2. Определить основные геометрические параметры и производительность поливомоечных машин для моделей и условий работы, указанных преподавателем. Сравнить полученные значения с техническими характеристиками подобных машин (табл. П.3.1 и П.3.2).

3. Составить отчет о проделанной работе, в котором представить: краткое описание поливомоечных машин и их составных частей; данные, полученные в результате измерений и расчетов основных технологических и геометрических параметров поливомоечных машин; выводы.

Контрольные вопросы

1. Назначение поливомоечных машин

2. Приведите классификацию поливомоечных машин.

3. Область применения поливомоечных машин.

4. Состав и размещение основного оборудования на базовой машине.

5. Как устанавливаются моечные насадки при мойке дорожных покрытий?

6. Как устанавливаются моечные насадки при поливке дорожных покрытий?

7. Назначение, преимущества и недостатки моечной рампы.

8. Какое оборудование включает поливальная система поливомоечной машины?

9. Как осуществляется привод механического оборудования и рабочих органов поливомоечной машины?

10. Назовите основные конструктивные отличия современных поливомоечных машин.

11. Определение мощности, необходимой для привода насоса поливомоечной машины.

12. Определение геометрических параметров моечных насадков.

13. Определение производительности поливомоечной машины.

Лабораторная работа № 4 изучение конструкции, принципа работы и определение основных параметров плужных снегоочистителей

1. Цель работы

Изучение особенностей конструкции, принципа работы и определение основных конструктивных и технологических параметров плужных снегоочистителей.

2. Теоретические сведения

При зимнем содержании городских и автомобильных дорог используется комплекс разнообразных снегоуборочных машин. Наибольший объем работ по зимней уборке дорог приходится на снегоочистители, эксплуатируемые в течение почти всего зимнего сезона.

Удаление снежного покрова с поверхности дорог и обочин механизированным способом осуществляется плужными или роторными снегоочистителями. Плужные снегоочистители являются наиболее простыми по своей конструкции, наименее металлоемкими и самыми дешевыми снегоочистительными машинами.

Плужные снегоочистители бывают: сдвигающие (перемещают снег в прилотковую зону дороги последовательными проходами); скоростные (отбрасывают снег на расстояние до 7...10 м от отвала за счет его особой формы и высокой скорости движения); плужно-щеточные.

Классификация плужных снегоочистителей приведена на рис. 4.1.

Плужные снегоочистители, смонтированные на базе автомобиля, предназначены для зимнего содержания автомобильных дорог и улиц в состоянии, обеспечивающем безопасную работу автотранспорта. Плужно-щеточные дополнительно к отвалу имеют цилиндрическую щетку для подметания дорожного покрытия от оставшегося снега. Они осуществляют патрульную очистку дорог от свежевыпавшего снега во время снегопадов и метелей. Ими можно удалять снег плотностью до 200...250 кг/м³ при глубине снежного покрова до 0,4 м со скоростью до 20...25 км/ч.

Тракторные плужные снегоочистители обладают высокой тяговой способностью, и их используют для расчистки дорог от больших снежных заносов. Они могут работать на снежном покрове любой плотности и толщиной до 1,2 м со скоростью около 3,6 км/ч.

Рис. 4.1. Классификация плужных снегоочистителей

Схемы основных типов плужных снегоочистителей показаны на рис. 4.2.

Уборка малоуплотненного снега толщиной 10...30 см наиболее эффективно производится машинами на базе трехосных автомобилей, оснащенных скоростными отвалами, осуществляющих очистку дорог со скоростью до 40...60 км/ч с отбросом снега в сторону на 4...8 м.

Рис. 4.2. Схемы плужных снегоочистителей:

а – одноотвальный; б – одноотвальный скоростной с дополнительным открылком; в – плужно-щеточный; г – двухотвальный на гусеничном тракторе

Основные узлы рабочего оборудования плужных снегоочистителей (ГОСТ 15840-70) – это снежный плуг; опорное устройство (лыжи или опорные колеса); рама снежного плуга; предохранительное устройство; механизм подъема отвала. Дополнительным оборудованием являются: боковые открылки, увеличивающие ширину очищаемой полосы; механизмы изменения углов резания и захвата в соответствии со свойствами убираемого снега; цилиндрическая щетка для очистки поверхности от свежевыпавшего снега или технологических материалов, оставшихся после прохода отвала.

Схемы отвальных рабочих органов, позволяющих обеспечить их технологическую интенсификацию, приведены на рис. 4.3.

Рис. 4.3. Схемы отвалов снегоочистителей с интенсифицирующими устройствами:

а – двухсекционный отвал с поворотными секциями; б – боковая управляемая в плане поворотная секция (для уширения); в – боковая управляемая в вертикальной плоскости поворотная секция; г – две боковые управляемые в плане секции; д – гибкая, упругая поверхность отвала; е – газодинамическая смазка поверхности отвала; 1 – газодинамическая струя

Отвал снежного плуга (отвал) – это часть снежного плуга (рис. 4.4) с ножом (с ножами), срезающая снег с очищаемой поверхности и перемещающая его в сторону. Отвал плуга представляет собой сварную конструкцию в виде стального изогнутого листа 1 с приваренным к нему каркасом 2 из уголка. К нижнему продольному элементу каркаса болтами прикреплены сменные резиновые ножи 3 в виде отдельных секций.

Поворотная рама 4 сварена в виде дуги из гнутых профилей, приваренных к каркасу отвала, которые имеют отверстия для фиксации отвала в определенном положении на сцепной раме и по отношению к продольной оси машины, что обеспечивает возможность поворота рабочего органа на угол 35 ... 40 ° к оси машины. Подъем и опускание снежного плуга осуществляются гидроцилиндром 5.

Рис. 4.4. Общее устройство рабочего оборудования плужного снегоочистителя с цилиндрическим передним отвалом

У некоторых моделей плужных снегоочистителей рабочий орган во время работы опирается на ролики (или лыжи) опорного устройства, регулируемые по высоте и обеспечивающие необходимый зазор между ножом 3 плуга и очищаемым покрытием. Через опорное устройство часть веса рабочего органа передается на покрытие.

Для предотвращения поломки рабочего органа при наезде на непреодолимое препятствие служат различные предохранительные устройства, простейшим из которых является упругое крепление ножей отвала (рис. 4.5).

Рис. 4.5. Крепление ножей отвалов, предотвращающее поломку

при наезде на препятствие:

а – ножи из износостойкой резиновой полосы; б – комбинированное

оборудование (стальной нож на износостойкой резиновой полосе);

1 – резиновая полоса; 2 – возвратная пружина; 3 – отвал; 4 – опорная лыжа

На рис. 4.6 показана схема отвала с подвижными секциями. При наезде на непреодолимое препятствие секция 1 под действием силы, приложенной к ножу 4, будет преодолевая усилие предварительного натяжения возвратной пружины 2, подниматься вверх, одновременно поворачиваясь назад и уменьшая угол резания. Такое движение секции обеспечивается трапецеидальной формой ее подвески. Возвращение в исходное положение обеспечивается возвратной пружиной 2.

Рис. 4.6. Схема отвала с подвижными секциями:

1 – секция отвала; 2 – возвратная пружина; 3 – соединительное звено;

4 – стальной нож; 5 – резиновая полоса; 6 – опорная лыжа; а – встреча

с препятствием; б – преодоление препятствия

Плужный снегоочиститель для скоростной очистки дорог от снега предназначен для уборки снега с автомобильных дорог с твердым покрытием вне населенных пунктов. Работа скоростного плуга наиболее эффективна при следующих условиях: удаляемый снег не должен быть уплотнен и прикатан; скорость бокового ветра должна быть не более 10 м/с; скорость движения автомобиля 40...50 км/ч. Скоростной отвал имеет вид конуса переменного профиля (рис 4.7). Угол поворота отвала к оси дороги (угол захвата) ~ 42 град. Угол установки ножа к горизонту (угол резания) ~ 40 град.

Плужное рабочее оборудование для скоростной очистки дорог (рис. 4.7) состоит из плиты 1, рычагов 2, рамки 3, гидроцилиндра 4 и скоростного отвала 5.

Рис. 4.7. Рабочее оборудование плужного снегоочистителя

для скоростной очистки дорог

Плита снегоочистителя 1 представляет собой прямоугольную рамку, сваренную из профиля, к которой крепятся 4 рычага и гидроцилиндр. Она навешивается на переднюю универсальную плиту автомобиля. Рамка 3 подвешивается через рычаги к плите 1. К рамке спереди крепится скоростной отвал, а сзади – шток гидроцилиндра подъема-опускания. Скоростной отвал (аэродинамического типа) состоит из обечайки в форме усеченного конуса, обвязанной бандажами с рамой для крепления к рамке 3. К нижней части отвала крепятся стальные ножи, опорные лыжи или колеса с механизмом регулировки высоты их установки. Удержание отвала в транспортном положении обеспечивает гидрозамок, установленный на гидроцилиндре 4. Копирование профиля дороги осуществляется за счет опорных лыж или колес и параллелограммной подвески отвала при установке гидроцилиндра в «плавающее» положение.

На эффективность работы снегоочистителей существенное влияние оказывают физико-механические свойства снега, которые зависят от различных природно-климатических и технологических факторов. Наиболее важными свойствами снега являются плотность, сопротивление резанию, углы естественного откоса, внутреннего и внешнего трения, твердость, влажность, коэффициенты сцепления и сопротивления перекатыванию колесного и гусеничного движителей (табл. 4.1, 4.2, 4.3).

Таблица 4.1

Плотность, твердость и сопротивление резанию снега

Характер снежного покрова	Плотность, кг/м3	Твердость при температуре –1...–20 ОС, МПа	Сопротивле-ние резанию, МПа
Очень рыхлый, свежевыпавший	10...200	0,02	0,001
Рыхлый, слабоуплотненный, свежевыпавший обвалованный	220...300	0,2...0,6	0,005...0,01
Уплотненный слежавшийся	300...400	0,3...1,5	0,1...0,025
Старый слежавшийся	480...520	0,4...0,2	0,025...0,08
Мелкозернистый лавинный, уплотненный накат	550...700	0,4...3	0,1...0,5
Снежно-ледяной накат	700...950	–	1...2,5

Таблица 4.2 Зависимость коэффициента внешнего трения снега fl от его плотности и температуры Плотность, кг/м3 Значения коэффициента fl при температуре, °С +2...–1 – 4 –16... –30 80...120 0,18 0,10 0,14 150...200 0,11 0,08 0,10 250...300 0,09 0,07 0,08 350...400 0,075 0,05 0,06 450 0,056 0,04 0,05 480 0,05 0,03 0,04 520 0,04 0,025 0,03 550 0,03 0,015 0,02

Таблица 4.3 Зависимость коэффициента внутреннего трения снега f2 от его плотности и температуры Плотность, кг/м3 Значения коэффициента f2 при температуре, °С +2...–1 –1...–6 ниже –10 120 0,24 0,29 0,34 200 0,3 0,33 0,36 300 0,35 0,39 0,46 400 0,4 0,44 0,5 500 0,43 0,49 0,53 560 0,45 0,5 0,57

Плотность снега является доминирующим фактором в процессах раз­работки снега вследствие того, что вес и сила инерции снега составляют наи­большую долю в общем балансе сил его сопротивления разработке. Плот­ность свежевыпавшего снега, который обычно убирают в процессе патруль­ной снегоочистки, существенно зависит от температуры воздуха.

Твердость снега характеризует его сопротивление внедрению твердого тела – штампа, конуса и др. и измеряется отношением усилия внедрения к площа­ди поверхности давления, МПа (см. табл. 4.1).

Сопротивление резанию характеризует интегральную силу противодействия снега при отделении его от массива широким плоским ножом и образовании сливной пластичной стружки или стружки, состоящей из элементов скола (сдвига) снега.

Сопротивление резанию зависит от объемных сил трения и поверхностных сил сцепления между собой фрагментов снега (см. табл. 4.1).

Влажность снега характеризует относительное содержание жидкой фазы и влияет на сцепление, углы внешнего и внутреннего трения и адгезионные свойства снега, способность прилипания его к поверхностям рабочих органов снегоуборочных машин. В среднем относительная влажность снега составляет 10...12 %, для крупнозернистого снега при температурах, близких к 0 °С, достигает 20 %, а для свежевыпавшего снега -40...45 %.

Угол δ внешнего трения снега характеризует отношение силы его трения о стальные элементы рабочих органов снегоуборочных машин к нормальным силам, действующим на указанные поверхности. Эквивалентом угла δ является коэффициент внешнего трения f_l = tg δ. С увеличением плотности снега угол внешнего трения δ снижается вследствие увеличения площади контакта снежных кристаллов с поверхностью трения при более плотной их упаковке. С повышением температуры угол внешнего трения уменьшается до определенного предела, соответствующего температуре – 4 °С, из-за ослабления сил структурного сцепления, а затем вновь начинает возрастать с увеличения адгезии (прилипания и примерзания) к металлической поверхности. Значения коэффициента внешнего трения приведены в табл. 4.2. Угол ρ внутреннего трения характеризует отношение силы трения снега по снегу к нормальной силе, действующей на поверхность трения. Эквивалентом угла ρ является коэффициент внутреннего трения f₂ = tg ρ. В отличие от многих других материалов, у которых углы δ и ρ пропорциональны один другому, угол внутреннего трения ρ снега увеличивается с ростом плотности вследствие повышения площади взаимного контакта кристаллов. Увеличение сил структурного сцепления также является причиной роста угла ρ с понижением температуры снега. Значения коэффициента внутреннего трения приведены в табл. 4.3.

Угол естественного откоса снега определяется его способностью к сползанию по наклонной плоскости под действием собственного веса. В лабораторных условиях угол естественного откоса определяют отсыпкой материала с некоторой высоты на горизонтальную плоскость. При этом искомый угол является углом наклона образующей отсыпанного конуса к горизонту. Угол естественного откоса зависит от угла внутреннего трения и сцепления снега. Поэтому для наиболее вероятных условий разработки его можно принимать равным углу внутреннего трения ρ. Коэффициент f сопротивления перекатыванию колесного и гусеничного движителей определяет касательную силу сопротивления движению Р_f в зависимости от нормальной нагрузки G на движитель Р_f = f G. При движении колеса по дороге, покрытой слоем снега толщиной 2...3 см, f = 0,025...0,03.

Коэффициент сцепления φ_с представляет собой отношение максимальной касательной силы, развиваемой ко­лесным или гусеничным движителем, к нормальной нагрузке на движи­тель. Для колесного движителя коэффициент сцепления φ_с = 0,2...0,35 и при температуре, близкой к 0 °С, φ_с = 0,1...0,2; для гусеничного движителя φ_с = 0,4...0,8.

Тяговая характеристика колесного движителя на снежной поверхности имеет особый вид, отличный от характеристик на грунте и бетоне (рис. 4.8). Максимальная сила тяги на снежной поверхности достигается при буксовании ~ 10 %, а не при полном (100 %) буксовании на грунте и бетоне.

Рис. 4.8. Тяговые характеристики колесного движителя

на грунте и снежной поверхности