Влияние кинематических характеристик питателя и базовой машины фрезерно-роторного снегоочистителя на процесс отделения стружки Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

РАЗДЕЛ I

ТРАНСПОРТ.

ТРАНСПОРТНЫЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ МАШИНЫ

УДК 625.76

ВЛИЯНИЕ КИНЕМАТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПИТАТЕЛЯ И БАЗОВОЙ МАШИНЫ ФРЕЗЕРНО-РОТОРНОГО СНЕГООЧИСТИТЕЛЯ НА ПРОЦЕСС ОТДЕЛЕНИЯ СТРУЖКИ

Д. С. Алешков, Н. Ю. Урусова

Аннотация. Рассматривается вопрос взаимодействия фрезы питателя с разрабатываемым слоем снега. Приводятся уравнения траектории движения точки фрезы в вертикальной плоскости, а также условие, определяющее характер взаимодействия фрезы со снежной стружкой в зависимости от угловой скорости фрезы и поступательной скорости движения базовой машины.

Ключевые слова: фрезерно-роторный снегоочиститель, эффективность, фреза, траектория движения.

Введение

Обеспечение содержания дорог особенно в зимнее время является неотъемлемой частью развития национальной транспортной системы и повышения эффективности экономического развития регионов [2, 5].

Одной из особенностей работы фрезернороторного снегоочистителя является то, что он объединяет два самостоятельных процесса: отделение и транспортирование снежной массы и ее отбрасывание в заданном направлении. При этом повышение эффективности работы фрезерно-роторного снегоочистителя невозможно без интенсификации каждого из этих процессов, формирующих технологический цикл работы снегоочистителя [7].

Основная часть

С точки зрения повышения эффективности фрезерно-роторных снегоочистителей актуальным является знание основных закономерностей влияния отдельных характеристик машины на работу фрезы [3].

Рассмотрим процесс отделения стружки снега фрезой питателя снегоочистителя в вертикальной плоскости, совпадающей с направлением движения базовой машины.

Уравнение траектории движения точки фрезы в этой плоскости описывается известным соотношением [1, 3, 4, 6]:

z = R cos т • t, х = V • t + R sin co^t, (1)

где t - рассматриваемый интервал времени , R - радиус фрезы, o - угловая скорость вращения фрезы, V - скорость движения снегоочистителя.

В зависимости от соотношения V и ш уравнение циклоиды может принимать два вида, которые характеризуются наличием двух точек пересечения (см. рис. 1), или одной (см. рис. 2).

Рис. 1. Траектория движения точки фрезы при R = 0,3 м, V = 1,4 м/с, о = 30 рад/с

Рис. 2. Траектория движения точки фрезы при R = 0,3 м, V = 1,4 м/с, о = 5 рад/с

Важно знать, при каких условиях присутствует тот или иной вид циклоиды, т.к. от того, какую траекторию описывает точка фрезы, будет зависеть время и место ее контакта с элементом снежной стружки и соответственно динамические характеристики самой снежной стружки. Проведем анализ системы (1) и определим наличие касательных в данной функции.

Для этого в системе уравнений (1) вычислим производные по параметру t [3]:

dz

dt

dR cos о ■ t dt

= -Rо sin о ■ t,

dx тг „

— = V + Rо cosо ■ t. dt

Затем определяем производную по х, имеем [3]:

dz = -Rо sin оо 4 dx V+Rо cosа>4

= ю.

(2)

Уравнение для нахождения вертикальной касательной определяется из выражения (2) и имеет вид:

dz

— = ю . (3)

dx

Очевидно, равенство (3) будет выполняться только при условии:

V + Rо ■ cosо ■ t = 0.

(4)

Для нахождения корней уравнения (4), выразим из (4) время, ^

1 I V

ї = — агссоа----------

а I Rа

(5)

в этой точке касательная к исследуемом кривой вертикальна.

Произведем подстановку (5) в систему (1), после ряда преобразований имеем:

V

г =----

а

V

х = — arccos

а

V

Rа

Rа

(6)

1 -

У_ Rа

> 0

или

(7)

При этом очевидно, что одна точка касания к кривой (1) будет в случае, когда:

1 -

У_

Rа

= 0

или

(8)

Таким образом, циклоида будет иметь вид, изображенный на рис. 2, когда параметры фрезерно-роторного снегоочистителя удовлетворяют (8).

При выполнении условия:

Второе уравнение системы (6) накладывает ограничение на существование вертикальной касательной:

(9)

траектория движения точек фрезы в плоскостях XOZ будет иметь две точки пересечения. Область решения (8) представлена на рис.

3.

Соответственно множество решений (9) будет располагаться ниже поверхности, изображенной на рис. 3.

Рис. 3. Поверхность, определяющая характер движения точки фрезы в плоскости XOZ

Заключение

Таким образом, принимаемые кинематические параметры фрезы и базовой машины должны являться элементами представленного множества, удовлетворяющего условию (9), что обеспечит высокую эффективность транспортирования снега к загрузочному окну питателя фрезерно-роторного снегоочистителя.

Библиографический список

1. Бермант А. Ф. Краткий курс математического анализа [Текст]: учебное пособие / А.Ф. Бермант, И.Г. Араманович. 15-е изд., стер. - СПб. : Лань, 2009. - 736 с.: ил.

2. Бирюков В. В. Оценка эффективности инвестиционных проектов развития транспортных систем: эволюция и развитие подходов // Вестник СибАДИ. 2012. - № 2 (24). С. 97 - 101.

3. Дифференциальное и интегральное исчисления [Текст]: в 2 т.: учебное пособие / Н. С. Пискунов. - Изд. стер. - М.: Интеграл-Пресс, 2006. - ISBN 5-89602-014-7. Т. 1. - 2006. - 415 с.: рис., табл.

4. Иванов А. И., Мишин В. А. Снегоочистители отбрасывающего действия. - М.: Машиностроение, 1981. - 159 с.: ил.

5. Кирничный В. Ю. Национальная транспортная система: тенденции и факторы развития в современных условиях // Вестник СибАДИ. 2012. - № 2 (24). С. 102 - 106.

6. Научные труды молодых ученых, аспирантов и студентов [Текст]: межвузовский сборник: материалы Всероссийской научно-практической конференции, посвященной Дню российской науки (с международным участием) / СибАДИ; ред. В. Ю. Кирничный [и др.]. - Омск: СибАДИ, Вып. 9. 2012. -331 с. / К вопросу движения снежной стружки под действием винтовой лопасти питателя в зоне резания / Н. Ю. Урусова. - С .273-276.

7. Перспективы развития роторных снегоочистителей на базе трактора ЗТМ-60 (ЗТМ-82) [Текст] / Д. С. Алешков // Современные проблемы транспортного строительства, автомобилизации и высокоинтеллектуальные научно-педагогические технологии : тез. докл. на Междунар. науч. конф., по-свящ. 70-летию образования СибАДИ / СибАДИ. -Омск, 2000. - Т. 3: Машины и процессы в строительстве / отв. ред. В. Б. Пермяков. - С. 19-20.

INFLUENCE KINEMATICS CHARACTERISTIC’S OF AUGER AND BASE

MACHINE OF SNOW BLOWER IN PROCESS IS CUTTING OF SNOW CHIP

D. S. Aleshkov, N. Y. Urusova

The question of auger interaction with cutting snow layer is investigated. Present equations trajectory of moving point auger in vertical plane and condition is defining character interaction auger with snow chip in dependency angle speed of auger and moving speed of base machine.

Алешков Денис Сергеевич - канд. техн. наук, доцент, зав. кафедрой «Техносферная безопасность» факультета «Экономика и управление» Сибирской автомобильно-дорожной академии. Основные направления научных исследований: подъемно-транспортные, строительные и дорожные машины. Общее количество опубликованных работ: 15. E-mail: kaf_bzhd@sibadi.org

Урусова Наталья Юрьевна - учебный мастер кафедры «Техносферная безопасность» факультета «Экономика и управление» Сибирской автомобильно-дорожной академии. Основные направления научных исследований: подъемнотранспортные, строительные и дорожные машины. Общее количество опубликованных работ:

2. E-mail: urusova_n@mail.ru

УДК 629.424.3:621.436

МЕТОДИКА ОЦЕНКИ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА ДИЗЕЛЯ ПО ИЗМЕНЕНИЮ ТЕМПЕРАТУРЫ ТРУБОПРОВОДОВ НАСОСА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ

Д. В. Балагин

Аннотация. В статье приводятся методика и результаты экспериментальных исследований тепловых процессов в трубопроводах высокого давления топливной аппаратуры дизелей.

Ключевые слова: топливная аппаратура, дизель, тепловизионный контроль, трубопровод высокого давления, топливный насос высокого давления, форсунка, цилиндр, пирометр, тепловизор, термограмма.

В настоящее время на кафедре «Локомотивы» Омского государственного университета путей сообщения ведется разработка технологии тепловизионного контроля топливной аппаратуры (ТА) дизелей на основе визуализации температурных полей нагнетательных трубопроводов.

На нагрев узлов и элементов топливной системы высокого давления дизеля влияет множество факторов:

- температура в цилиндре дизеля, которая в свою очередь определяется состоянием цилиндропоршневой группы (компрессионные и маслосъемные кольца), характеристиками топливной аппаратуры (угол опережения подачи топлива, давление и продолжительность впрыска), температурой охлаждающей воды;

- излучение деталей дизеля имеющих высокую температуру поверхности (блок дизеля, выхлопной коллектор);