CC BY
43
ДОРОЖНЫЕ И СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ
УДК 624.132
А.В. Лысянников, Р.Б. Желукевич, Ю.Ф. Кайзер
ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСИЛИЙ ПРИ РЕЗАНИИ СНЕГА РАБОЧИМ ОРГАНОМ ОТВАЛЬНОГО ТИПА
Жизнедеятельность современного крупного города в значительной мере зависит от качества функционирования автомобильного, железнодорожного, водного и авиационного транспорта.
Согласно утвержденной программы Правительства РФ от 22 ноября 2008 года № 1734-р «Транспортная стратегия Российской Федерации на период до 2030 года», протяженность автомобильных дорог общего пользования в России к 2030 г. практически удвоится и достигнет более
1,35 млн кмв, количество аэродромов гражданской авиации вырастет с 315 до 500, пропускная способность морских портов увеличится в 2,6 раза, будет введено в эксплуатацию 20 тысяч километров новых железнодорожных линий.
Рост протяженности дорожных покрытий предполагает увеличение работ по очистке их от снега. Для очистки покрытий дорог и аэродромов от снега широко используются снегоуборочные машины, оснащенные рабочими органами отваль-
Рг.кН
15 30 45 60 75 90 (X, град. Угол резания ОС, град,
б
ного типа. Это обусловлено их универсальностью, простотой конструкции и технического обслуживания, мобильностью и относительно низкой стоимостью. Увеличение протяженности дорог и сокращение сроков уборки снежно-ледяных образований определяет необходимость роста производительности, эффективности и экономичности (энергоэффективности) снегоуборочных машин.
В связи с этим, особо актуальны вопросы повышения производительности, эффективности и экономичности (энергоэффективности) снегоуборочных машин, оснащенных отвальными рабочими органами за счет применения оптимальных параметров углов резания и углов установки отвальных рабочих органов, что является эффективным способом снижения энергоемкости процесса резания и перемещения по отвалу разрабатываемого материала, себестоимости и сроков очистки дорожных покрытий от снежных образований.
Для определения оптимальных параметров углов резания и углов установки рабочих органов отвального типа необходимо исследовать процессы взаимодействия отвального рабочего органа с уплотненными снежными образованиями, рассмотреть вопрос влияния геометрических параметров установки отвала, параметров среза и физико-механических свойств уплотненного снега на энергоемкость процесса разрушения разрабатываемого материала.
Основная задача изучения закономерности процесса резания уплотненного снега отвальным рабочим органом состоит в нахождении пригодных для практического применения функциональных связей между силовыми характеристиками и геометрическими параметрами установки рабочего органа, взаимодействующего с разрабатываемым массивом.
Экспериментальные исследования проводи-
ь, кН
0.25
лись при температуре воздуха от - 4 до - 13 оС, плотности снега рс= 400-500 кг/м3на специальном стенде, на ползунах которого монтировалось тен-зозвено с закрепленной моделью отвала автогрейдера длиной 0,25 м. Опыты проводились при угле установки отвала д = 30о, углах резания а = 15, 30, 45, 60, 75, 90о и толщине срезаемой стружки снега И = 10, 20, 30, 40 мм.
Перед началом реза на стенд устанавливался образец снега, вырезанный из снежного наката, находящегося на дорожном покрытии. Поверхность образца предварительно выравнивалась. Требуемая глубина резания обеспечивалась поднятием образца снега с помощью тарированных пластин. На рис. 1 приведены полученные зависимости горизонтальной составляющей усилия резания от угла и глубины резания.
Анализируя данные зависимости можно отметить, что величина РГ с увеличением угла а изменяется полиноминально. Для всех исследуемых плотностей снега характерно равномерное, плавное уменьшение значений горизонтальной состав-
ляющей до оптимальных значений угла резания 45-50°.
На рис. 2 приведены полученные зависимости боковой составляющей усилия резания от угла и глубины резания.
Анализируя данные графиков, можно отметить, что величина РБ с увеличением угла резания а изменяется практически линейно. Для исследуемых плотностей снега характерно равномерное, плавное увеличение значений боковой составляющей с увеличением угла резания.
На рис. 3 приведены полученные зависимости вертикальной составляющей усилия резания от угла и глубины резания. Анализируя их, можно отметить, что величина РВ с увеличением угла а изменяется полиноминально. Наименьшее значение вертикальной составляющей усилия резания для исследуемых плотностей снега наблюдается при угле резания 45о.
Полученные значения сопротивлений резания уплотненного снега и их зависимость от геометрических параметров резания могут быть исполь-
Ри, кН
Р,,кН
15 30 45 60
75 90 105
Угол резания ОС, град.
б
а
зованы при проектировании отвальных рабочих органов, при выборе рабочего оборудования, расчете энергоемкости снегоочистительных машин. А установка угла резания 45о показывающая наименьшие усилия резания уплотненного снега, может быть рекомендована для применения в до-
□ Авторы статьи:
Лысянников Алексей Васильевич, аспирант каф. «Авиационные горюче-смазочные материалы» Института нефти и газа (Сибирский федеральный университет», г. Красноярск).
E-mail: lvsvannikov.alek@mail.ru
рожно-строительных организациях при содержании дорог в зимний период. Результаты проведенных исследований позволяют снизить энергоемкость процесса удаления снежно-ледяных образований плужным снегоочистителем путем оптимального управления рабочим органом.
Желукевич Рышард Борисович, канд. техн. наук, профессор каф. «Авиационные горюче-смазочные материалы» Института нефти и газа (Сибирский федеральный университет», г. Красноярск). Тел.раб. 8(3912)497591
Кайзер Юрий Филиппович, канд. техн. наук, зав. каф. «Авиационные горюче-смазочные материалы» Института нефти и газа (Сибирский федеральный университет», г. Красноярск). E-mail: kaiser170174@mail.ru
