Машины для летнего содержания автомобильных дорог

— время наполнения цистерны;

                  — время    пробега машины к месту заполнения цистерны;

                   — вспомогательное время .

 

ПОДМЕТАЛЬНО-УБОРОЧНЫЕ  МАШИНЫ

Загрязнения на дорожном покрытии увеличивают проскальзывание  колес автомобильного транспорта, особенно в сырую погоду.

Качественная очистка дорожных покрытий может повышает коэффициент сцепления колес с дорогой на 12—15 % и среднюю скорость движения транспорта.

В загрязнениях на поверхности  дороги 10—40 % составляют мелкодисперсные пылеватые частицы, которые при движении транспорта взвешиваются в воздухе, преимущественно на высоте до 1,5—2 м.

Скорость осаждения частиц диаметром 0,1 мм составляет 0,3 м/с, а диаметром 10^-3  мм уменьшается до 3 10^-5     м/с. Запыленность воздуха над дорогой существенно снижает долговечность автомобильных двигателей и ухудшает санитарно-гигиенические дорожные условия. Современные подметально-уборочные машины должны обеспечивать также обеспыливание воздушной среды в полосе дороги.

Подметально-уборочные  машины предназначены для

удаления загрязнений с твердых  дорожных и аэродромных покрытий,

очистки городских территорий,

сбора и транспортирования смета.

 

Подметальные машины отделяют и перемещают смет без его подборки косоустановленной цилиндрической щеткой в сторону от направления движения машины. (используют для подметания загородных дорог, и для уборки снега в зимний период).

Вакуумно-уборочные  машины оснащены вакуумным подборщиком и пневматической системой транспортирования смета в бункер-накопитель.

Однако вакуумно-уборочные машины могут работать на более высоких скоростях с большей производительностью, поскольку скорость их движения не ограничена максимальной скоростью взаимодействия ворса щеток с дорогой. Мощные вакуумно-уборочные машины применяют для летней очистки аэродромов наряду со струйными уборочными машинами, оснащенными газоструйным соплом и аналогичным по конструкции газоструйным снегоочистителем. Общим недостатком машин с вакуумным подборщиком или газоструйным соплом является высокая энергоемкость рабочего процесса.

Вакуумно-подметальные машины имеют вакуумный подборщик в комбинации с подметальными щетками. По качеству очистки вакуумно-подметальные машины имеют преимущество, так как щетки эффективно подают смет в вакуумный подборщик.

Рабочими органами подметально-уборочных  машин бывают

1. Цилиндрические щетки диаметром окружности вращения до 1 м имеют горизонтальную ось вращения.
2. Конические (лотковые) щетки с расположением ворса по образующей поверхности конуса с углом при вершине примерно 60° и осью вращения, наклоненной под углом 5—7° к вертикали, предназначены для направленного отброса смета.
3. ленточные щетки - это бесконечная цепь с закрепленными на ней щеточными секциями, одновременно с отделением смета от дороги транспортирую его в бункер. Наименее распространены вследствие малой надежности и эффективности.

 

По способу транспортирования смета все ПУМ делятся на:

На малогабаритных машинах  для уборки тротуаров, особенно с  навесным и прицепным рабочим оборудованием, используют одноступенчатую систему транспортирования смета в бункер непосредственно ворсом щетки

прямым забросом. Недостаток - малая вместимость бункера (до 1 м3)

обратным забросом «через себя». Недостаток - высокая окружная скорость щетки и компенсации износа ворса.

цепочно-скребковый транспортер. Недостаток такой системы заключается в ее низкой надежности и большой металлоемкости.

Рис. 9.4. Схемы рабочего оборудования подметально-уборочных машин:

а -• с прямым забросом смета; б — с обратным забросом смета, в — с забросом смета лопастным метателем, г — с забросом смета ленточной щеткой; д — со шнековым и цепочно-скребковым транспортерами: е — со щеточно-вакуумным подборщиком и гравитационным отделением смета; ж — со струйно-вакуумным подборщиком-и инерционным отделением смета;

/ — бункер; 2 — цилиндрическая щетка', Э — лопастной метатель; 4 — ленточная щетка; В — скребковый транспортер; 6 — шнек; 7 — всасывающий трубопровод; 8 — фильтр: Э — напорный трубопровод; 10 — вакуумный вентилятор; II — вакуумный подборщик: 12 — сдувающие сопла; 13 — циклон; 14 — коническая щетка

лопастным метателем.

При щёточно-вакуумном (пневматическом) транспортировании вспомогательная цилиндрическая щетка уменьшенного диаметра подает смет в вакуумный подборщик (может быть также установлен промежуточный транспортер).

В струйно-вакуумном подборщике щеточный ворс заменен сдувающими соплами, воздушные потоки которых обеспечивают отрыв загрязнений от дорожного покрытия и перемещение их к всасывающему трубопроводу. Отделение крупного смета в бункере обеспечивается гравитационным способом. Пылеватые частицы задерживаются тканевыми фильтрами с устройствами для их периодической регенерации встряхиванием, вибрацией, обратной продувкой и др. При струйно-вакуумной системе транспортирования через фильтр в атмосферу выбрасывается не более 20—25 % воздуха, остальная его часть без очистки от пыли подается в сдувающие сопла, частично замыкая систему циркуляции воздуха.

Способы разгрузки подметально-уборочных  машин бывают:

гравитационный, когда смет высыпается из бункера под действием собственного веса при открытии люка или задвижек;

самосвальный — поворотом бункера или контейнера;

принудительный — эжектированием вбок или назад с помощью подвижной стенки — выталкивателя с механическим или гидравлическим приводом.

При небольшой вместимости бункера (до 2—3 м³) целесообразна разгрузка смета непосредственно на обслуживаемом участке. Поэтому некоторые машины оборудуют сменными стандартными контейнерами, а также Механизмами выгрузки смета в контейнеры или приемный бункер мусоровоза.

В качестве дополнительного оборудования подметально-уборочных машин используют

выносной вакуумный подборщик  для уборки опавших листьев и загрязнений из труднодоступных мест,

электро-магнитный брус для подбора металлического мусора на шоссейных дорогах и аэродромах и др. 

По способу  обеспыливания воздушной среды при подметании различают

1. влажное обеспыливание путем мелкодисперсного разбрызгивания воды под давлением 0,2—0,3 МПа через форсунки перед подметальными щетками и
2. пневматическое обеспыливание, совмещенное с вакуумной системой транспортирования смета.
3. термовлажное обеспыливание подачей водяного пара в зоны интенсивного пылеобразования.

Норма расхода воды при  влажном обеспыливании 0,02—0,025 кг на 1 м2 поверхности дороги; при увеличении расхода происходит прилипание смета к щетке и дорожному покрытию и резкое снижение качества подметания.

В качестве базовых машин для монтажа подметально-уборочного оборудования применяют

автомобили малой и  средней грузоподъемности,

самоходные шасси,

колесные тракторы и 

одноосные или двухосные прицепы.

Расчет подметально-уборочной машины включает в себя

1. определение рациональных параметров процесса взаимодействия рабочих органов с дорожным покрытием,
2. определение нагрузок на оси машины,
3. выбор базовой машины,
4. расчет систем транспортирования смета и системы обеспыливания,
5. прочностные расчеты кузова и рабочих .органов,
6. тягово-динамические расчеты,
7. определение баланса мощности и производительности,
8. расчеты маневренности, устойчивости, управляемости и др.

 

Определение рациональных параметров процесса взаимодействия цилиндрической щетки с дорожным покрытием

При взаимодействии цилиндрической щетки с дорожным покрытием можно  выделить четыре характерных положения  отдельных прутков ворса (рис. 9.5).

Схема взаимодействия цилиндрической щетки с дорожным покрытием;

/ — начало контакта ворса с покрытием; // — квазивертикальное расположение ворса: III— коиец контакта ворса с покрытием; /У—конец выпрямления ворса

 

Для определения силовых и энергетических параметров рабочего процесса цилиндрической подметальной щетки рассматривают изгиб прутка ворса в положении 11.

Принимают обоснованное экспериментально допущение, что этому положению прутка ворса соответствует максимальная вертикальная реакция Р.

При расчете пренебрегаем действующими на пруток ворса инерционными силами и собственной силой тяжести.

Скорость выпрямления ворса (эмпирическая зависимость)

v_c = 1,5wR+ 1,6 м/с,

где w —угловая скорость щетки, рад/с;

R—радиус вращения щетки, м.

Скорость отбрасывания смета (определяется геометрической суммой скоростей выпрямления ворса и поступательного движения машины) (м/с):

a= 20°

Мощность (кВт) привода цилиндрической щетки

где К_зап =1,1 — коэффициент запаса мощности

для преодоления инерционных сил  и сил деформации ворса,

—КПД привода цилиндрической щетки.

 h — деформация ворса, (h < 0,15S, иначе ворс начинает скользить по дороге боковой стороной)

f_b — коэффициент трения ворса о дорожное покрытие, (для высокоугле-родистой стальной проволоки =0,34, для малоуглеродистой = 0,4, для синтетического ворса = 0,41).

Вертикальная реакция (Н)

Е— модуль упругости ворса, для стальной проволоки Е = 2,1*10⁵ МПа, для синтетического ворса Е = (7,1...8) 10³ МПа;

J — момент инерции поперечного сечения прутка ,

r — радиус поперечного сечения прутка.

у_к — расстояние между ободом барабана и горизонтальной поверхностью дороги,

S — свободная длина прутка ворса,

r_б   — радиус барабана цилиндрической щетки;

 - общее число ворса цилиндрической щетки. Определяют из условия перекрытия следов ворса на дорожном покрытии как по ширине щетки, так и в радиальной плоскости вращения:

где В_п — ширина полосы подметания, м;

К_р — коэффициент неравномерности расположения ворса на образующей поверхности барабана щетки, К_р = 2—2,5;

 — рабочая скорость машины при подметании, = 0,7—6 м/с.

Для эффективной работы щетки необходимо соблюдать соотношение

при прямом забросе  wR = 2 , 

при обратном забросе смета  wR = 4,5

 

 

 

 

 

 

При взаимодействии конической лотковой щетки с дорожным покрытием можно выделить три характерных положения отдель-

Рис. 9.6. Схема взаимодействия конической лотковой щетки с дорожным покрытием:

/, III — начало и конец контакта ворса в покреггиек; // •— положение вой деформации ворса

ных прутков ворса (рис. 9.6). Вследствие наклона оси вращения щетки под углом "у к вертикали с дорогой контактирует только часть ворса, максимум — половина общего количества. До контакта с дорогой прутки в рса изгибаются в радиальной плоскости распределенной центробежной силой инерции (Н.м), которая может быть принята неизменной вдоль прутка длиной S: <?ор = 2m^*Rcp/S,

где т-а — масса прутка ворса, кг; и) — угловая скорость щетки, рад/с; УГср — средний радиус вращения прутка, м.

Начало контакта ворса  с дорогой (положение /) характеризуется изгибной деформацией ворса в радиальной плоскости и тангенциальном направлении, причем в положении // при вертикальной деформации h ==max соответственно максимальна изгиб-ная деформация. На пруток ворса действует вертикальная реакция дороги Pi и тангенциальная сила трения Р^ъ, которая в положении // направлена перпендикулярно плоскости чертежа. Действием силы трения в радиальной плоскости можно пренебречь, что приводит к завышению расчетного значения вертикальной реакции Р;. Однако если при определении силы Pi одновременно пренебречь тангенциальным изгибом прутка ворса, который увеличивает силу Pi,то погрешности от двух этих допущений взаимно компенсируются. При дальнейшем повороте конической щетки деформация ворса в вертикальном направлении и его изгибная деформация уменьшаются и в положении ///, диаметрально противоположном положению /, имеем h = 0. Поскольку деформация ворса в процессе вращения щетки изменяется непрерывно от нуля до максимума и вновь до нуля, а не скачкообразно, как у цилиндрической щетки, то рациональным является расчет отброса смета в горизонтальном направлении только под действием радиальных и тангенциальных сил инерции.

Используя приведенное выше дифференциальное уравнение формы изогнутого упругого прутка ворса и пренебрегая собственной силой тяжести прутка, получим уравнение изгибной деформации ворса в. радиальной плоскости: