CC BY
140
ДОРОЖНЫЕ И СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ
УДК 624.132
Р.Б. Желукевич, А.В. Лысянников, Ю.Ф. Кайзер, Н.Н. Малышева, И.В. Надейкин
РАБОЧИЙ ОРГАН ДЛЯ УДАЛЕНИЯ СНЕЖНО-ЛЕДЯНОГО НАКАТА
С ДОРОЖНЫХ ПОКРЫТИЙ
В последние десятилетие на территории России наблюдается стремительное увеличение автомобильных перевозок, вызванное ростом автомобильного парка, объема грузооборота и перевозок пассажиров. С ростом интенсивности движения на автодорогах повышаются и требования к основным транспортно-эксплуатационным показателям (ТЭП): обеспеченной скорости, непрерывности и безопасности движения. Обеспечение этих требований особенно актуально в зимний период, когда под воздействием погодных факторов ухудшаются сцепные качества дорожного покрытия.
Безопасность движения автотранспорта связана с качеством очистки дорожных покрытий от снега, снежно-ледяных образований и гололеда, так как эти факторы изменяют одно из важнейших условий обеспечения безопасности движения -сцепные качества покрытия [1]. Количество дорожно-транспортных происшествий на полностью или частично покрытом снегом или льдом дорожном покрытии в 1,5 - 4,5 раза больше, чем на чистом сухом покрытии. Высокая аварийность является серьезной проблемой для дорог России, на которых ежегодно в дорожно-транспортных происшествиях (ДТП) погибает около 30 тыс. человек. Наличие на дорожном покрытии рыхлого снега влияет на скорость движения автомобиля [2]. Кроме этого, по данным финских исследователей, расход топлива при толщине свежевыпавшего снега более 5 см повышается на 20 %, а при уплотнении его в процессе движения автомобилей - на 5 - 10 % [3]. На обледенелом покрытии значительно увеличивается тормозной путь автомобиля, качение колес переходит в скольжение, при этом увеличивается вероятность аварий [4].
Для зимнего содержания дорожных покрытий разработаны следующие способы борьбы со
снежно-ледяными образованиями: фрикционный; химический; тепловой и механический. Наиболее экономичным, технологически простым в применении и экологически чистым является механический способ.
Существующие снегоуборочные машины, основными рабочими органами которых являются отвалы и щетки, успешно используются при уборке снега. Но они не способны достаточно эффективно и своевременно разрушать снежно-ледяные образования в силу их высокой прочности и конструктивной неприспособленности рабочего оборудования. В настоящее время для обеспечения требуемого качества очистки дорожных покрытий используется одновременно три единицы рабочей техники. Существующая схема очистки дорог от снежно-ледяных образований показана на рис. 1, где первым движется автогрейдер, разрушая снежно-ледяной накат и образуя на проезжей части снежный вал, после него следует снегопогрузчик с рабочим органом лапового типа, который подбирает разрушенные снежно-ледяные образования и грузит их в кузов транспортного средства.
Существующая схема уборки снежно-ледных образований с дорожных покрытий экономически не выгодна. Разработка навесного оборудования для уборки снежно-ледяных образований, монтируемого на автогрейдере позволит уменьшить количество используемой техники, в результате чего снизятся расходы на ГСМ, заработную плату и в целом на содержание дорожных покрытий в зимний период.
Предлагаемый рабочий орган для удаления снежно-ледяного наката с дорожных покрытий (рис. 2). состоит из каркаса 1, с установленными на нем двумя отвалами 3, размещенными друг к другу под углом 60 - 70°. Изменение угла уста-
Д 2 1
Рис. 1. Существующая схема очистки дорог от снежно-ледяных образований: 1 - автогрейдер тяжелого типа; 2 - снегопогрузчик с рабочим органом лапового типа; 3 - грузовой автомобиль.
Рис. 2. Рабочий орган для удаления снежно-ледяного наката с дорожных покрытий: 1 - каркас; 2 -
кронштейн; 3 - отвалы; 4 - ножи; 5 - режущие диски; 6 - ось; 7,8 -пластина; 9 - гидроцилиндр; 10 -ковшовый транспортер; 11 - пластина, закругленная по радиусу; 12 - мотор-редуктор; 13 - привод
транспортера; 14 - звездочка
новки отвалов на величину меньшую 60° с постоянным шагом установки и количеством дисков, повлечет за собой уменьшение ширины захвата. При изменение угла установки отвалов на величину большую 70° при постоянных параметрах отвала, не будет обеспечено взаимное перекрытие рабочих зон режущих дисков, в промежутках между дисками будут оставаться участки не разрушенного массива. Кроме того каждый режущий диск будет взаимодействовать с цельным, закрытым со всех сторон массивом (блокированная схема резания), что значительно увеличит усилие резания и энергоемкость процесса по сравнению с резанием при перекрытии рабочих зон, когда каждый режущий диск (кроме крайних) взаимодействует с массивом, частично разрушенным соседним предыдущим диском (полублокированная схема резания). Отвалы 3 установлены на каркасе
1 и соединены между собой с помощью пластины 8, закрепленной между отвалами 3 на их рабочих поверхностях. Каждый из отвалов 3 снабжен двумя вертикальными передними кронштейнами 2, с закрепленной на них пластиной 7, с размещенными в нижней части пластины 7 режущими диска-
ми 5 с возможностью перекрытия режущей кромки предыдущего диска, последующим не более чем на половину, каждый из которых установлен на оси 6, с возможностью свободного вращения вокруг нее, с углом наклона нижнего основания диска 5 к поверхности снежно-ледяного наката не более 10о. Установка режущих дисков под таким углом обеспечивает оптимальные усилия резания и энергоемкость процесса в целом, которые будут увеличиваться по мере заглубления диска в разрабатываемый массив. Вдоль нижней кромки отвалов 3 закреплены ножи 4. Между отвалами 3 в нижней части каркаса 1 установлен ковшовый транспортер 10, продольная ось которого совпадает с продольной осью базовой машины. Сходящиеся концы отвалов соединены пластиной 11, выполненной с закруглением по радиусу. Пластина
11 является для транспортера 10 направляющей движения разрушенных снежно-ледяных образований. На пластине 8 одним концом шарнирно установлен гидроцилиндр 9 для подъема и опускания транспортера, а другим концом шарнирно соединен с - ковшовым транспортером 10. На каркасе 1 установлен мотор-редуктор 12, соеди-
ненный с валом 13 привода транспортера 10, на котором установлены звездочки 14. [5]
Рабочий орган устанавливается на базовую машину. Подъём и опускание ковшового транспортера 10 на требуемую высоту для погрузки снежно-ледяных образований в кузов транспортного средства осуществляется с помощью гидроцилиндра 9. При передвижении базовой машины режущие диски 5, врезаясь под острым углом резания в снежно-ледяной накат, разрушают его, продукты разрушения перемещаются к ножам 4. Ножи 4 придают направленное движение разрушенному накату к продольной оси передвижения базовой машины и сдвигают его к пластине 1 1, где разрушенный снежно-ледяной накат захватывается ковшовым транспортером 10 и загружается в кузов транспортного средства.
Схема очистки дорожного покрытия с использованием предлагаемого рабочего органа, смонтированного на автогрейдере, представлена на рис.
3. Установка отвалов под углом 60 - 70о к друг другу обеспечивает оптимальное перекрытие рабочих зон соседних дисков - полублокированное резание всеми дисками, кроме переднего крайнего по ходу движения базовой машины, в результате чего обеспечивается увеличение производительности и снижение энергоемкости процесса. При
движении базовой машины режущие диски врезаясь в снежно-ледяной накат, разрушают его, продукты разрушения перемещаются вдоль отвалов и сдвигаются к транспортеру, для погрузки в кузов автомашины.
Использование данного рабочего органа дорожно-эксплуатационными организациями в зимний период позволит снизить количество машин, участвующих в технологическом процессе удаления снежно-ледяных образований с дорожных покрытий, совместить операции по разрушению и удалению снежно-ледяных образований, эффективно удалять с дорожного покрытия снежноледяной накат толщиной до 10 - 15 см, увеличить производительность и эффективность применения базовой техники, снизить экономические расходы на уборку (на топливо - 25 %, на заработную плату обслуживающему персоналу - 32 %), увеличить коэффициент сцепления шин автомобилей с покрытием и тем самым повысить безопасность движения. Отвал, оборудованный дисковым инструментом, снижает энергоемкость процесса удаления снежно-ледяных образований в 2,3 раза по сравнению с обычным отвалом. При использовании данного технического решения пропадает необходимость перекрывать две полосы дорожного движения [5].
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Автомобильные дороги России на рубеже веков. Цифры и факты / Рос. дор. агентство. - М., 2000.
2. Лезебников М.Г., Бакуревич Ю.Л. Эксплуатация автомобилей в тяжелых дорожных условиях. - М.: Транспорт, 1966.
3. Бабков В.Ф. XVII Международный дорожный конгресс. - Автомоб. дороги, 1984, № 5.
4. Бялобжевский Г.В. и др. Борьба с зимней скользкостью на автомобильных дорогах. - М.: Транспорт, 1975. - 175 с.
5. Пат. №111149 Российская Федерация, МПК Е01Н 5/12 Рабочий орган для удаления снежно-ледяного наката с поверхности дорог и аэродромов / Р. Б. Желукевич, А.В. Лысянников, Ю.Ф. Кайзер, Ю.Н. Безбородов, Е.К. Фомичев; заявитель и патентообладатель ФГОУ ВПО «Сибирский федеральный университет». - № 2011124434/13; за-явл. 16.06.2011; опубл. 10.12.2011, Бюл. № 34.
□ Авторы статьи:
Желукевич Рышард Борисович, канд. техн. наук, профессор каф. «Авиационные горюче-смазочные материалы» Института нефти и газа (Сибирский федеральный университет», г. Красноярск). Тел. 8(3912)497591
Лысянников Алексей Васильевич, аспирант каф. «Авиационные горюче-смазочные материалы» Института нефти и газа (Сибирский федеральный университет», г. Красноярск). E-mail: lvsvannikov.alek@mail.ru
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
Малышева Наталья Николаевна канд. техн. наук, доц. каф. «Топливное обеспечение и горючесмазочные материалы» Института нефти и газа (Сибирский федеральный университет», г. Красноярск). E-mail: Natalv.NM@mail.ru
Надейкин Иван Викторович канд. техн. наук, ст.преп.. каф. «Топливное обеспечение и горючесмазочные материалы» Института нефти и газа (Сибирский федеральный университет», г. Красноярск). E-mail: ivan 777 krav@mail.ru
