Повышение производительности машины для распределения противогололедных материалов

Содержание

Задание на курсовой проект

Введение

1. Обзор литературных и патентных источников

2. Конструкторская часть

3. Определение производительности конвейера

4. Расчёт распределительного диска

5. Определение количества ворса для щеток

Заключение

Список литературы

Задание на курсовой проект

Цель проекта – повышение производительности машины для распределения противогололёдных материалов, а также повышение качества распределения противогололёдных материалов.

Введение

Современные распределители противогололёдных материалов используют главным образом для обработки дорожных покрытий пескосоляной смесью. При этом технологический процесс выдвигает весьма жёсткие требования к дозировке противогололёдного материала.

В связи с этим дальнейшее совершенствование конструкции машин этого назначения должно проходить, прежде всего по пути стабилизации заданных плотностей обработки дороги, а также увеличения производительности и эффективности распределения противогололёдных материалов.

1. Обзор литературных и патентных источников

Известен распределитель противогололёдных материалов. Распределитель содержит транспортное шасси, на котором установлен бункер с конвейером для подачи материала к разбрасывающему диску. За окном в задней стенке бункера на горизонтальных поперечных шарнирах установлена подпружиненная заслонка. Горизонтальные поперечные шарниры смонтированы на бункере позади приводного вала конвейера и соединены с заслонкой при помощи жестко прикрепленных в ней кронштейнов, которые связаны с бункером кинематической цепью, состоящей из винтового механизма, двуплечего рычага и жесткой тяги с расположенной вдоль нее пружиной. Тяга одним концом соединена с двуплечим рычагом, а на другом конце тяги образован паз, в котором размещен шип, закрепленный на кронштейне. Пружина также связывает двуплечий рычаг и шип. Распределитель обеспечивает эффективное предохранение от перегрузок и стабильный расход материала.

На рис. 1.1 показан распределитель сбоку, общий вид; на рис. 1.2 вид на заднюю часть бункера.

Распределитель противогололедных материалов содержит транспортное шасси 1, на котором установлен бункер 2 для распределяемого материала. Конвейер 3, подающий материал из бункера содержит цепь, верхняя ветвь 4 которой размещена на дне 5 бункера и проходит через окно 6 в задней стенке 7 бункера. На цепи закреплены скребки 8. Конвейер 3 имеет приводной вал 9, на котором посажена звездочка 10. Распределитель содержит также разбрасывающий диск 11 с приводом от гидромотора 12 и направляющий лоток 13 для подачи материала от конвейера на диск. Над дном бункера за окном 6 по ходу конвейера на расстоянии от задней стенки 7 бункера установлена подпружиненная заслонка 14, имеющая возможность поворота относительно горизонтальных поперечных шарниров 15, 16, смонтированных на раме 17, жестко прикрепленной к бункеру 2. Горизонтальные поперечные шарниры 15 и 16 смонтированы позади приводного вала 9 конвейера и соединены с заслонкой 14 посредством жестко прикрепленных к ней кронштейнов 18 и 19, которые связаны кроме того с рамой 17 бункера кинематической цепью, состоящей из винтового механизма 20, двухплечего рычага 21 с шарнирами 22 и 23 на свободных концах плеч и жесткой тяги 24 с расположенной вдоль нее пружиной 25. Двухплечий рычаг 21 имеет закрепленную на раме 17 неподвижную ось 26 и соединен одним плечом при помощи шарнира 22 с винтовым механизмом 20. Жесткая тяга 24 с расположенной вдоль нее пружиной 25 соединена с одной стороны при помощи шарнира 23 с другим плечом двуплечего рычага 21, а с другой стороны с шипом 27, закрепленным на кронштейне 18 и размещенном в продольном пазу 28, образованном на конце тяги 24. Винтовой механизм 20 выполнен в виде винта 29 с рукояткой 30, установленного в подшипниковой опоре 31 на раме 17 бункера, и гайки, выполненной в виде сквозной резьбы 32 в теле оси 33 шарнира 22 двуплечего рычага 21. На приводном валу 9 контейнера 3 по обе стороны от звездочки 10 закреплены барабаны 34, 35 с ребрами 36 по периферии. Дно 5 бункера перекрывает пространство между заслонкой 14 и приводным валом 9 конвейера. Пространство между задней стенкой 7 бункера и заслонкой 14 перекрыто сверху и с боков кожухом 37. Расстояние от дна 5 бункера до нижней заслонки 14 меньше размеров окна 6 по высоте. Разбросанный диск 11 выполнен с лопатками 38 и установлен на валу 39 гидромотора 12. Корпус гидромотора 12 закреплен на раме 40, которая установлена на оси 41 и на раме 17 бункера и может занимать нижнее рабочее положение для распределения материала и верхнее для транспортного режима. Направляющий лоток 13 установлен на раме 17 с помощью оси 42. Наклон лотка 13 может регулироваться с помощью серьги 43 с зажимом 44, изменяя расстояние подачи материала от центра диска.

Распределитель работает следующим образом.

Для проведения посыпки дорожного покрытия включают привод конвейера и разбрасывающего диска.

Материал из бункера 2 при перемещении транспортного шасси 1 с помощью верхней ветви 4 цепи конвейера и скребков 8 перемещается по дну 5, проходит через окно 6 под заслонкой 14, огибает барабаны 34, 35 с ребрами 36, осыпается на лоток 13, падает на разбрасывающий диск 11 и распределяется по дорожному покрытию. Расход материала определяется высотой расположения нижней кромки заслонки 14 над дном. Эта высота регулируется поворотом заслонки 14 вместе с кронштейнами 18, 19 с помощью винтового механизма 20. Положение заслонки при постоянном режиме без перегрузки фиксируется прижимом закрепленного на кронштейне 18 шипа 27 к передней стенке паза 28 с помощью пружины 25. Давление материала на заслонку 14 в этом случае невелико, так как основную часть давления воспринимает задняя стенка 7 бункера, расположенная перед заслонкой на некотором расстоянии. Поскольку пространство между заслонкой 14 и приводом валом 9 с барабанами 34 и 35 перекрыто дном 5, а на барабанах выполнены ребра 36, материал равномерным потоком ссыпается на лоток 13 и далее на разбрасывающий диск 11. Благодаря равномерности потока материала пульсации нагрузки в приводе разбрасывающего диска не возникает. При попадании твердых включений под заслонку 14 последняя поворачивается относительно горизонтальных поперечных шарниров 15, 16 на угол, максимальная величина которого ограничена длиной паза 28 и достигается в момент прижима шипа 27 к задней стенке паза 28. Пружина 25 при этом растягивается, а после прохождения твердого включения под заслонкой сжимается и возвращает последнюю в первоначальное положение.

Благодаря тому, что горизонтальные поперечные шарниры 15, 16 смонтированы на бункере позади приводного вала 9 конвейера, при повороте заслонки 14 ее нижняя кромка отклоняется по вертикали на большее расстояние, чем по горизонтали, поэтому происходит быстрый пропуск твердого включения при незначительном угле отклонения заслонки и небольшой величине деформации пружины 25. Горизонтальное усилие же на верхней ветви цепи конвейера возрастает незначительно.

Установка заслонки 14 на кронштейнах и наличие кинематической цепи из винтового механизма 20, двухплечего рычага 21 и жесткой тяги 24, а также пружины 25 позволяет за счет выбора размеров звеньев и упругости пружины получить необходимые характеристики распределителя в зависимости от применяемых для распределения материалов и условий эксплуатации, а также обеспечить заданный режим предохранителя от перегрузок. Таким образом в предложенном распределителе предотвращаются поломки и возрастает надежность его работы.

Распределитель противогололедных материалов, содержащий транспортное шасси, на котором установлен бункер, конвейер со скребками, закрепленными на цепи, верхняя ветвь которой размещена на дне бункера и проходит через окно в его задней стенке, приводной вал конвейера со звездочкой, подпружиненную заслонку, установленную над дном бункера при помощи горизонтальных поперечных шарниров и расположенную по ходу конвейера за окном, разбрасывающий диск с приводом и направляющий лоток для подачи материала от конвейера к диску, отличающийся тем, что горизонтальные поперечные шарниры смонтированы на бункере позади приводного вала и соединены с заслонкой посредством жестко прикрепленных к ней кронштейнов, которые связаны с бункером кинематической цепью, состоящей из смонтированного на бункере винтового механизма, двухплечего рычага с шарнирами на свободных концах, имеющего закрепленную на бункере неподвижную ось и соединенного одним плечом с указанным винтовым механизмом, и жесткой тяги с расположенной вдоль нее пружиной, соединенных с одной стороны с другим плечом двухплечего рычага, а с другой стороны с шипом, закрепленным на кронштейне и размещенным в образованном на конце тяги пазу.

Известно устройство для возведения насыпи [2] , которое относится к строительству и может быть использовано для возведения насыпей железных и шоссейных дорог. При возведении насыпи сыпучее распределяют по профилю будущей насыпи и уплотняют.

При этом сыпучее разделяют на преимущественно отдельные вертикально падающие частицы и регулируют скорость роста насыпаемого слоя, делая ее численно меньше размера насыпаемых частиц в направлении, поперечном перемещению насыпаемого слоя. Устройство для осуществления способа содержит установленные на пути выброса сыпучего из бункера пластины. Метательный механизм можно поворачивать перпендикулярно оси его вращения относительно устройства. Может быть установлено несколько метательных механизмов. Устройство можно поворачивать относительно подвижного средства. Повышается степень уплотнения. Сущность устройства заключается в том, что известное устройство, имеющее вращающийся метательный механизм, питающий его бункер и силовой привод, размещенные на самоходном средстве, дополняют пластинами, установленными на пути выброса сыпучего для его разделения на частицы, а метательный можно поворачивать перпендикулярно его оси вращения. Например, машина для подметания улиц имеет длинную вращающуюся щетку-вращающийся метательный механизм, если пустить ее по песку. Приподнимая один конец щетки, т.е. поворачивая перпендикулярно оси вращения, изменяем интенсивность бросания песка вдоль ее длины, регулируя скорость роста насыпаемого слоя.

Устройство перемещается вдоль профиля будущей насыпи, насыпая перед собой уплотненный слой песка. Песок самосвалами загружают в питающий бункер. С другой стороны бункера двумя длинными барабанами с лопатками песок метается пол углом 70° на высоту 2,5 – 3 м, откуда падает почти вертикально. Для дополнительного разделения слипшихся комочков песка на песчинки на пути его выброса установлены пластины. Оператор, регулируя, например, подъем наружных осей барабанов формирует двухскатную насыпь. Для уменьшения влияния ветра падающий поток песка закрывают экраном.

Известен распределитель противогололёдных материалов [3]. Машина для обработки поверхности полотна дороги, содержащая базовое шасси с силовой установкой, смонтированный на его раме кузов для перевозки пескосоляной смеси, выполненный с приводным транспортером в донной части, сопряженной с пескоразбрасывателем, смонтированным у задней части кузова , гидронасосы соответственно для привода вращения транспортера и диска пескоразбрасывателя, соединенные с силовой установкой через коробку отбора мощности, сообщенные, в свою очередь, с общим маслобаком трубопроводами гидросистемы, имеющей фильтры. Сущность заключается в том, что гидронасос привода транспортера выполнен с регулируемым рабочим объемом, осуществляющимся из кабины водителя с помощью электрического переключателя, включающего и выключающего соответствующие электромагниты гидрораспределителя, который имеет линию давления, соединенную с полостью управления гидромотора, линию слива, соединенную с гидробаком, и два входа, соединенные соответственно с выходом редукционного клапана и входом клапана давления, соединенным, в свою очередь, с выходами соответствующих дросселей, вход у которых соединен с линией давления гидронасоса диска, а гидрораспределитель соединяет все входы и выходы при выключенных электромагнитах, а при включении одного из них поочередно соединяет каждый из входов с линией давления или слива, выход гидромотора диска подключен к гидроуправляемому с входа регулятора расхода клапану и к входу подпирающего клапана давления, выход которого соединен с входом гидромотора.

Рисунок 1.1

Рисунок 1.2

Зимнее содержание дорожных покрытий в нашей стране имеет огромное значение, так как автомобильный транспорт работает около 5 месяцев в году в зимних условиях, при больших снегопадах, снежных заносах и гололеде. В зимнее содержание дорог входит очистка проезжей части от снега немедленно после снегопада, борьба с гололедом и транспортирование снега к местам свалки. Для поддержания дорог в проезжем состоянии применяют различные типы снегоочистителей, снегопогрузчики, пескоразбрасыватели, и машины для удаления снежно ледяных накатов.

Машины для борьбы с гололедом бывают с механическим, физико-термическим и химическим способом воздействия на гололед. При содержании дорожных покрытий применяют в основном распределители противогололедных материалов с химическим воздействием на гололед, т.е. распределители по поверхности покрытия песка и сухих хлоридов.

Специальное оборудование этих машин состоит из кузова для технологических материалов, скребкового конвейера, распределительного устройства, привода и гидросистемы. Распределители часто оснащаются дополнительным оборудованием: щеточным устройством и снежным плугом, конструкция которых аналогична оборудованию подметально-уборочных машин.

Рабочее оборудование распределителя монтируют на базе грузовых автомобилей. На автомобиль устанавливают специальный кузов-бункер сварной конструкции объемом 2,0…8,0 куб. м. Боковые, передняя и иногда задняя стенки кузова расположены под углом для лучшего перемещения песка вниз к конвейеру и далее к распределительному устройству. В днище кузова расположен скребковый конвейер или шнек, ведомый вал конвейера и механизм натяжения смонтированы в передней части кузова. Скребковый конвейер или шнек служит для подачи материала к распределительному устройству, установленному в задней части кузова. Задний борт машины имеет отверстие для выхода скребкового конвейера или шнека, с которого материал поступает в направляющую воронку. Из воронки противогололедный материал поступает в распределительное устройство, как правило, дискового типа. Диск вращается с частотой 1,7…8,0 об/сек, и под действием центробежных сил материал веером рассеивается по покрытию. Ширина полосы распределения материала составляет 4…8 м.

Привод рабочего оборудования машины бывает механический или гидравлический.

В механическом приводе крутящий момент передается от основного автомобильного двигателя через коробку отбора мощности, карданные передачи, цепные и зубчатые редукторы к ведущему валу скребкового конвейера, распределительного диска и щеточного устройства. В машинах с гидравлическим приводом крутящий момент от основного автомобильного двигателя передается на гидросистему, приводящую в движение скребковый конвейер и диск. Гидропривод обеспечивает возможность плавного бесступенчатого изменения скорости скребкового конвейера и частоты вращения распределительного диска, что позволяет устанавливать необходимую плотность распределения материалов (30…500 г/м2) и ширину обработки покрытия без изменения скорости движения автомобиля.

В последнее время для борьбы с гололедом все более широкое применение находят жидкие реагенты. Для распределения жидких противогололедных материалов могут быть использованы поливо-моечные машины или специальные распределители.

Производительность пескоразбрасывателей определяют так же, как и самоходных машин непрерывного действия, с учетом потерь на загрузку кузова противогололедным материалом, переезд машины в загруженном и разгруженном состоянии и другие вспомогательные операции. Средняя производительность машин для распределения противогололедных материалов составляет 20…90 тыс. м2/ч.

Применение пескоразбрасывателей на аэродромах крайне нежелательно. Особенно это противопоказано на аэродромах, где эксплуатируют самолеты с турбореактивными двигателями.

Применение таких машин в аэропортах следует ограничить подъездными дорогами.

Для удаления гололедной пленки и снежно-ледяного наката, образующихся на поверхности аэродромных покрытий, применяют так называемые тепловые машины. Принцип работы тепловых машин заключается в воздействии на обледенелое покрытие с помощью высокотемпературного скоростного потока продуктов сгорания топливо-воздушной смеси, поступающей из турбореактивного двигателя, установленного на специальной раме автомобиля.

Для повышения эффективности процесса удаления льда с покрытия на ряде тепловых машин устанавливают дополнительный источник инфракрасного излучения. Лед прозрачен для инфракрасных лучей. Поэтому инфракрасное излучение, генерируемое излучателем, свободно проходит через слой льда к граничной поверхности покрытия, которая, будучи непрозрачной, поглощает лучи и нагревается. Тепло от поверхности покрытия в свою очередь передается к пограничному слою льда, что приводит к подплавлению последнего и к полному ослаблению сил, связывающих лед с покрытием.

Газовоздушная струя вследствие аэродинамического напора взламывает подтаявший лед и уносит его за пределы покрытия

дорожный пескосоляной гололед распределитель

2. Конструкторская часть

Распределитель ПР-53 также предназначен для обработки поверхности дорожного покрытия песком или другими технологическими материалами. Специальное оборудование машины смонтировано нашасси автомобиля ГАЗ-53А и состоит из кузова для песка, заднего порта, скребкового конвейера, разбрасывающего диска и механизмов привода конвейера и диска.Кузов для песка сварной конструкции; боковые и передние cтенки кузова наклонены для лучшего стекания песка вниз. В задней части кузова предусмотрены узлы крепления заднего борта с парной конструкции. Задний борт в нижней части имеет отверстие для выхода скребкового конвейера; к заднему борту прикреплена направляющая воронка для подачи песка и отражатель разбрасывающего диска. Кузов с задним бортом устанавливают на подрамнике и крепят к нему шарнирно, так же как на самосвалах. К днищу кузова припарена опора для крепления штока гидроцилиндра, который поднимает кузов при использовании машины летом в качестве самосвала. Н передней части кузова смонтирован ведомый вал конвейера с натяжным устройством. Ведущий вал конвейера установлен в задней части кузова.

Скребковый конвейер представляет собой две якорные цепи, соединенные между собой скребками. Верхняя часть конвейера расположена так, что ее скребки движутся по днищу кузова и проходят через отверстия в передней и задней стенках бункера. Приводятся конвейер и диск от двигателя базового шасси с помощью коробки отбора мощности. Крутящий момент от коробки отбора мощности двумя карданными валами, разделенными промежуточным подшипником, передается на раздаточный редуктор, который уменьшает частоту вращения, с помощью карданных валов вращает редуктор разбрасывающего диска и редуктор привода конвейера. Редуктор разбрасывающего диска состоит из двух конических шестерен и предохранительной муфты, которая предотвращает поломку трансмиссии. На вертикальном валу редуктора в верхней его части

Закреплен разбрасывающий диск с восемью лопатками.

Рисунок 2. Распределитель ПР-53 (а) и его кинематическая схема (б):

1 — разбрасывающий диск; 2 — кузов; 3 — механизм натяжения скребкового конвейера; 4 — щетка; 5 — механизм вывески щетки; 6 — механизм подъема плуга; 7 — плуг; 8 — конический редуктор диска; 9 — гидронасос; 10 — раздаточный редуктор; 11 –цепная передача привода щетки; 12 — коробка передач; 13 — двигатель; 14 — коробка отбора мощности; 15 — конический редуктор привода щетки; 16 — скребковый конвейер; 17 — редуктор привода конвейера

Для значительного снижения частоты вращения редуктор привода конвейера имеет коническую и цилиндрическую пары шестерен. Редуктор и другие детали трансмиссии в случае заклинивания конвейера предохранены от поломок предохранительной муфтой, смонтированной в картере редуктора. Отличительной особенностью этой машины является возможность круглогодичного использования ее. После завершения работ но борьбе со снежно-ледяным образованием путем несложного демонтажа и монтажа машина может быть превращена в самосвал.

Универсальный распределитель УР-53 предназначен для обработки дорожных покрытий песком и другими инертными материалами, а также реагентами, применяемыми при борьбе со снежно-ледяными образованиями. В качестве базового шасси применен автомобиль ГАЗ-53А. Специальное Оборудование машины состоит из кузова для технологических материалов, заднего борта, скребкового конвейера, разбрасывающего диска, механизмов привода и гидросистемы.

Так же, как машины ПР-53, универсальный разбрасыватель УР-53 в период, свободный от выполнения основных работ, можно использовать в качестве самосвала.

В целом принципиальная схема этой машины аналогична схеме распределителя ПР-53. Материалы, находящиеся в кузове машины, по наклонным его стенкам опускаются вниз и скребковым конвейером, верхняя ветвь которого двигается по днищу кузова, увлекаются к выходному отверстию в заднем борту. Затем материал попадает на горизонтально установленный вращающийся диск и распределяется по поверхности дороги.

Как указывалось, эта машина может распределять не только песок, но и химические материалы. В связи с этим потребовалось значительно расширить диапазон регулировки плотности посыпки и ширины обрабатываемой полосы, что сделало необходимым применение новых конструктивных решений. Задний борт кузова снабжен шибером, который позволяет изменять высоту окна, предназначенного для выхода конвейера;

поднимают и опускают шибер вручную с помощью рукоятки, снабженной фиксатором.

Рисунок 3. Универсальный распределитель УР-53 (а) и его кинематическая схема (б):

1– редуктор привода транспортера; 2-разбрасывающий диск; 3 — редуктор диска; 4 –гидромотор привода диска; 5 — гидромотор привода конвейера; 6 — кузов; 7 — решетка; 8 — конвейер; 9 — щетка; 10 — плуг; 11 — цепная передача привода щетки; 12 — коробка передач; 13 — двигатель; 14 — коробка отбора мощности; 15 — конический редуктор щетки; 16 — раздаточный редуктор; 17 — гидронасос привода конвейера; 18 — гидронасос привода диска; 19 — скребковый конвейер; 20 — редуктор привода конвейера

Уменьшение высоты окна при неизменной скорости конвейера позволяетсократить высоту слоя материала, перемещаемого к разбрасывающему диску, и тем самым уменьшить плотность посыпки.

Приводится скребковый конвейер и разбрасывающий диск с помощью гидромоторов. Гидросхема, обеспечивающая работу гидромоторов, состоит из масляного бака, двух шестеренных насосов, регулируемых дросселей, распределительных устройств, трубопроводов и другой арматуры.

Шестеренные насосы вращаются с помощью раздаточного редуктора. Крутящий момент этому редуктору передается карданным валом от коробки отбора мощности, установленной на коробке передач базового шасси.

Гидромотор конвейера вращает редуктор привода конвейера, имеющий коническую и две цилиндрических пары шестерен. Приводится ведущий вал конвейера от вала цилиндрической шестерни редуктора при помощи шлицевого соединения. Разбрасывающий диск вращается также с помощью гидромотора, который присоединен к коническому редуктору диска.

Применение гидромоторов для привода скребкового конвейера и разбрасывающего диска позволяет путем соответствующей регулировки дросселей изменять скорость конвейера и частоту вращения диска и тем самым устанавливать необходимую плотность распределения материалов и ширину обработки дорожного покрытия.

Технические храктеристики:

Базовый автомобиль-самосвал МАЗ-5516А5

Двигатель базового шасси ЯМЗ-6582.10 (Евро-3)

Габаритные размеры автомобиля-самосвала со смонтированным пескосолераспределителем, не более, мм:

– длина 9020

– ширина 2500- высота 3280

Максимальная скорость движения, не более, км/ч

– рабочая (при разбрасывании) 40

– транспортная 85

Тип питателя скребковый конвейер

Тип привода рабочих органов гидравлический

Управление автоматическое

Объем бункера 6 мі

Ширина распределения по обрабатываемой поверхности 2-12 м

Крупность фракций распределяемой смеси, не более 5 мм

Удельный расход распределяемой смеси 40 -240 г/м

3. Определение производительности конвейера

Исходя из максимальной нормы посыпки пескосоляной смесью (ПСС) рекомендованной департаментом “Росавтодор – 200 г/м2, при рабочей скорости базового шасси МАЗ-5516А5 25км/ч, и ширины распределения 8м, рассчитаем необходимые параметры конвейера для подачи ПСС из бункера.

Определим производительность конвейера, соответствующую параметрам, приведенным выше, по следующей формуле:

где хмаш – рабочая скорость базового шасси МАЗ-5516А5, м/c:

хмаш=6,94 м/c;

В – ширина посыпки, м: В=8м;

SПСС – норма распределения ПСС, г/м2: SПСС=200 г/м2.

Подставив известные значения в формулу, получим

Q=6,94х8х200=11104 г/c или 3, 08т/ч.

Необходимую скорость материала, которую должен обеспечить гидромотор конвейера песко-солераспределителя, можно найти из следующего соотношения,

Q=3600Sхматгмат,

Тогда

где Q – производительность конвейера, т/ч: Q=3,08 т/ч;

S – площадь сечения материала в жёлобе, м2;

гмат – насыпная масса материал, обработанного антислеживателем,

т/м3: гмат= 1,2 т/м3.

Площадь сечения материала в желобе конвейера

S=bxh,

где b – ширина конвейера, м: b=0,44м;

h – высота выгружного окна в стенке бункера, соответственно высота

материала, м: h=0,197м.

S=0,44×0,197=0,087 м2.

Подставив известные значения в формулу, получим

Точное определение мощности конвейера является весьма сложной задачей вследствие трудности определения коэффициентов сопротивления. Для проектных расчетов ВНИИПТМАШ рекомендует определять мощность гидромотора для привода конвейера на основе обобщенных коэффициентов расхода мощности на перемещение одной тонны груза на длину 1 м по следующему соотношению:

где С – коэффициент транспортабельности груза, принимаемый для песка, угля, шлака: C=1;

Q – производительность конвейера, т/ч: Q=3,08 т/ч;

K1 – коэффициент удельной затраты мощности на транспортирование 1 т груза на 1 м: K1=0,006 (для конвейеров с производительностью от 3 до 50 т/ч)

L – длина желоба, м: L=3,4 м.

Следовательно,

По полученным значениям выбираем гидромотор

Вибратор имеет следующие технические характеристики:

Мощность, кВт 096

Частота, об/мин 500…2400

Масса, кг 4

4. Расчет распределительного диска

Материалы по дорожным покрытиям распределяются при помощи горизонтально расположенного диска с вертикальной осью вращения. Диск имеет ребра, в результате чего при его вращении частицы материала, подаваемые на диск питателем, вовлекаются во вращение, приобретая скорость и, покидая диск, распределяются широкой полосой по поверхности дороги за машиной.

Движение частиц материала по диску является весьма сложным процессом, происходящим под действием сил, зависящих от многочисленных факторов. Частица материала, попадая на диск, начинает двигаться по нему до встречи с ребром. На характер движения по диску влияет скорость встречи частиц с диском и место встречи по отношению к положению ребра. Влияние этих факторов на характер относительного движения частицы по диску при встрече с ребром ограничивается обычно условиями, установленными экспериментальным путём.

По диску вдоль его ребра частицы материала движутся под действием центробежных и аэродинамических сил, сил трения и сил взаимодействия частиц между собой. Наиболее влияют на характер движения центробежные силы и силы трения. Поэтому для упрощения решения задачи частица рассматривается только под действием этих сил и допускается некоторое искаженное положение рёбер.

Дифференциальное уравнение движения частицы материала вдоль ребра диска, расположенного под некоторым углом к радиальному положению, имеет вид

В свою очередь эти силы равны:

Принимая во внимание, что

Дифференциальное уравнение примет такой вид:

После решения этого уравнения путь, проходимый частицей в относительном движении можно выразить так:

В этой формуле

Подставив известные данные в формулу, получим числовое значение пути, проходимого частицей в относительном движении

Скорость относительного движения можно найти по формуле

Подставив известные значения в формулу, получим

Для определения ширины посыпки необходимо знать угол разгрузки. Под углом разгрузки понимают угол, на который должен повернуться диск для того, чтобы частица материала, находясь на наименьшем расстоянии от оси вращения диска, успела его покинуть. Очевидно, в этом случае x=R.

Анализируя полученные формулы для определения x, можно установить, что второй член, стоящий в скобках, весьма мало влияет на величину x.

Угол разгрузки для ребра отклоненного назад при G=0 (так как вес частицы весьма мал)

В формуле

Подставим числовые значения в формулу

Тогда

Перемещение частицы по диску является относительным движением, а вращательное движение диска переносным. Поэтому в момент отделения частицы от диска она имеет скорость

Покинув диск, частица перемещается в воздухе. Во время полёта в воздухе на частицу действует сила тяжести и сила сопротивления воздуха. Анализируя возможные изменения границы изменения числа Рейнольдса Re и пользуясь результатами экспериментального определения коэффициента сопротивления движению частицы материала в воздухе C=f(Re), можно сделать вывод, что для рассматриваемого случая величина C не зависит от величины Re.

Дифференциальные уравнения движения частицы в воздухе будут иметь вид:

Тогда дифференциальные уравнения будут иметь такой вид;

Решение этих дифференциальных уравнений таково:

Определение дальности полёта, т.е. величины x, возможно, если известна продолжительность полёта t.

Для упрощения расчетов воспользуемся зависимостью H=f(t), где H-высота разбрасывающего диска над поверхностью дороги: H=0,6 м. При решении этого уравнения на основании экспериментальных данных принято: С=0,4; d=0,002 м.

Найдем числовое значение дальности полёта

При проектировании машины необходимо решать два основных вопроса, определяющих параметры и режимы работы разбрасывающего диска: получение заданной ширины обрабатываемой полосы и обеспечение надлежащей равномерности плотности посыпки.

Если материал и диск будут встречаться при больших скоростях, то при соударении наблюдается отскакивание частиц и их выпадение на небольших расстояниях от диска.

Исследованиями В.П. Сороки установлено, что во избежание этого явления, частицы материала должны попадать на те площади диска, где окружная скорость менее 8м/с. Таким образом, зона подачи материала на диск должна быть удалена от оси вращения не более чем на

Так как радиус шнека-дозатора 0,1 м, то условие выполняется.

Кроме того, для перемещения частиц к периферии они должны поступать на диск не ближе, чем на расстояние от центра,

Мощность, необходимая для привода диска,

Скорость в момент отделения частицы материала от диска, как было выше указано, равна

Очевидно, что

Тогда энергия

или мощность

Потери энергии, обусловленные трением материала о детали диска, во время его относительного движения возникают в результате действия веса и кореолисовой силы инерции. Учитывая, что вес во много раз менее силы инерции, обычно пренебрегают его действием.

Так как

или

Следовательно, мощность равна

С учетом формул приведенных выше мощность, необходимую для привода диска, можно записать так

В этой формуле

Плотность распределения материала можно найти по формуле

Подставив числовые значения формулу, получим

Тогда

5. Определение количества ворса для щеток

где: B=2.5м – ширина подметания;

– коэффициент неравномерности размещения ворса на щетке;

d=0.06см – диаметр стального ворса (опыт работы коммунальных хозяйств показывает, что, стальной ворс меньше изнашивается чем капроновый)

– угол, определяющий часть ворса, находящегося каждый момент в контакте с дорогой;

– окружная скорость щетки;

– скорость подметания.

Угол поворота ворсинки при контакте с дорогой от ее вертикального положения:

где: r=30см – радиус щетки;

h=2см – максимальная деформация ворсинки.

Заключение

В результате была разработана более производительная и эффективная конструкция конвейера подачи противоголедных материалов. Разработанная конструкция позволяет использовать распределитель в дорожном хозяйстве при распределении противогололёдных материалов, что позволяет надеяться на её внедрение в эту отрасль.

Список литературы

1. RU 2083755 C1, Распределитель противогололёдных материалов.

2. RU 2147061 C1, Способ возведения насыпи и устройство для его осуществления.

3. RU 2149237 С1, Распределитель противогололёдных материалов.

4. Машины для строительства и содержания дорог и аэродромов: Учебник для вузов по специальности “Автомобильные дороги” и “Строительство аэродромов”/А.З. Шарц, В.Я. Дворковой, В.С. Заленский и др.; Под общ. ред. А.З. Шарца.-М.: Машиностроение, 1985. 336 с.

5. Вавилов А.В., Щемелев А.М. и др. Машины по ремонту и содержанию дорог и аэродромов .-Мн .:Уп ”Технопринт”, 2003. 345 c.

6. Карабан Г.Л., Баловнев В.И., Засов И.А. Машины для содержания и ремонта автомобильных дорог и аэродромов. М., “Машиностроение”, 1975. 368 c.

7. Бялобжеский Г.В., Дербенёва М.М., Мазепова В.И., Рудаков Л.М. Борьба с зимней скользкостью на автомобильных дорогах. ”Транспорт”, 1975. 112 с.

8. Вайнсон А.А. Подъёмно-транспортные машины: Учебник для вузов по специальности “Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование”.-4-е изд., перераб. B доп.-М.: Машиностроение, 1989.-536 с.: ил.