Научные основы проектирования рабочего оборудования для разрушения уплотнённого снега на автомобильных дорогах (04.04.2011)

Автор: Воскресенский Геннадий Гаврилович

Криволинейный упругий рабочий инструмент по а. с. СССР № 1534133 (рис. 7, а) разработан для повышения эффективности разрушения уплотненного снега на покрытиях автомобильных дорог. Особенностью конструкции рабочего инструмента является его способность при действии вертикальной нагрузки внедряться в материал и одновременно создавать сдвиговые усилия в зоне контакта.

Горизонтальные перемещения лезвия инструмента в точке С найдем

Вертикальная деформация

Скорости перемещения точки С в горизонтальном и вертикальном направлениях

Соотношение между скоростями деформация составит

Использование упругого криволинейного инструмента в несколько раз увеличивает скорость деформации уплотнённого снега в горизонтальном направлении, что способствует повышению эффективности разрушения снежно-ледяных образований.

Жесткости инструмента Cx и Cy в горизонтальном и вертикальном направлениях определяются из выражений

Обозначим H/R = ?, тогда горизонтальная сила

имеют производительность в 2,0…2,5 раза выше по сравнению с обычным клином.

Рабочее оборудование с горизонтальными колебаниями ножа представлено расчетной схемой (рис. 8).

Силы сопротивления резанию представлены в виде двух составляющих F1 и F2.

Горизонтальные перемещения режущей кромки определены:

Аналогично с использованием принципа возможных перемещений получены зависимости вертикальных перемещений режущей кромки yB и для точки А – xA, yA и определены коэффициенты упругости Сх, Су, применяемые в исследовании динамических процессов движения ножа виброскалывателя.

Рис. 8. Расчетная схема упругой подвески ножей с горизонтальными колебаниями по а. с. СССР № 1532643

Для таких конструкций виброскалывателей уплотнённого снега получены аналитические зависимости деформаций упругой системы и перемещений режущей кромки, а также силовых и упругих характеристик с использованием канонических уравнений по методу сил.

Значительный объём работ по разрушению уплотнённого снега на тротуарах, остановках транспорта, площадках перед зданиями выполняется вручную. В ТОГУ разработано несколько конструкций виброскалывателей уплотнённого снега на базе мотокультиваторов с производительностью до 1500 м2/ч для механизированного разрушения уплотнённого снега (рис. 7, е).

Формирование импульса рабочей жидкости обеспечивается различными гидропульсаторами, которые разделены на несколько типов: с насосами-пульсаторами шестерённого типа, с вращающимся золотником и эксцентриковые.

Новый тип насосного гидропульсатора предложен в пат. РФ № 2162030 (рис. 9, а).

Особенностью гидропульсатора шестерённого типа является вырез в контактирующих зубьях окон 1 с целью сохранения кинематических связей между шестернями 2, 3. При вращении шестерён с полными зубьями происходит всасывание рабочей жидкости и ее нагнетание в рабочую полость гидротолкателя 4. В момент взаимодействия зубьев с окнами полость нагнетания 6 гидротолкателя 4 сообщается с полостью всасывания 7 гидронасоса и под действием сжатой пружины 5 шток гидротолкателя 4 перемещается в первоначальное положение, вытесняя рабочую жидкость во всасывающую магистраль. Процесс перетекания рабочей жидкости из нагнетательной магистрали во всасывающую прекращается, когда начинают взаимодействовать обычные зубья и рабочая жидкость вновь начинает нагнетаться в рабочую магистраль гидротолкателя.

Рис. 9. Расчетная схема гидропульсатора: а – шестеренного типа; б – с вращающимся золотником

Импульсный объём подачи рабочей жидкости с учетом линеаризации можно представить

где q – удельная подача за один оборот гидропульсатора; ? – частота вращения вала.

?l???0??$?

???????

???????????

+рали со сливом.

КПД гидропривода импульсного типа представлен зависимостью

– КПД гидротолкателей.

В зависимости от объёма V0 и приведённого модуля упругости Е снижение КПД может достигать значений 0,1…0,2. Экспериментальными исследованиями установлены зависимости приведённого модуля упругости от давления в гидросистеме.

В пятой главе приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований динамики вибрационного рабочего оборудования. Новые конструкции разделены на одно- и многомассовые с вертикальными и горизонтальными колебаниями ножа (рис. 10, 14).

Рис. 10. Расчетная схема одномассового виброскалывателя снега:

а – с вертикальными колебаниями ножа; б – с горизонтальными колебаниями ножа

Движение одномассового виброскалывателя определено системой уравнений

– объём импульса подаваемой рабочей жидкости; x – обобщенная координата.

– определяется конструкцией гидропульсатора и для гидропульсаторов эксцентрикового типа

Объём подаваемой жидкости q(t) гидропульсатором шестерённого и золотникового типов представлен в виде ряда Фурье

– частота подаваемых импульсов; Т – период колебаний.

Для равномерной импульсной функции коэффициенты ряда Фурье составили a0 = 0,5, a1 = 0,405, a2 = 0,045.

После преобразований получено уравнение

Решение (36) найдено методом неопределенных коэффициентов


загрузка...