Описание технологического процесса с использованием роторного снегоочистителя

реферат 

       В данной курсовой работе рассмотрен роторный снегоочиститель на базе малогабаритного тягача Д-456 и разработана к данной машине – фреза роторного снегоочистителя.

       Во  введении описаны преимущества использования  снегоочистителей при эксплуатации дорожных конструкций.

       Основная  часть состоит из семи разделов. В первом разделе описан технологический процесс работы при помощи роторного снегоочистителя. Во втором – устройство основных конструкций снегоочистителя. В третьем разделе приведены способы модернизации фрезы роторного снегоочистителя. Четвертый посвящен определению основных параметров. В пятом разделе описывается техническое обслуживание и ремонт. Шестой раздел – техника безопасности при эксплуатации снегоочистителей. В седьмом разделе я описал сравнение одно- и двухмоторного снегоочистителей по экономической эффективности.

       В заключении сделаны выводы о том, что содержание автомобильных дорог без использования снегоочистителей в настоящее время невозможно.

       Страниц – 21, рисунков, схем, графиков – 3, чертежей формата А2 – 1, библиография – 5 наименований. 

        Содержание 

Реферат……………………………………………………………………………….3

Введение……………………………………………………………………………...5

1 Описание технологического процесса с использованием

роторного снегоочистителя…………………………………………………………6

       1.1 Рабочие органы роторных снегоочистителей…………………………6

       1.2 Фрезерно-роторный снегоочиститель…………………………………7

       1.3 Шнеко-роторный снегоочиститель……………………………………8

2 Выбор и описание конструкций снегоочистителя с учетом ее

отличительных способностей………………………………………………………9

3 Модернизация  рабочего органа роторного снегоочистителя…………………10

       3.1 Суть изобретения………………………………………………………10

       3.2 Описание изобретения………………………………………………...10

       3.3 Источники информации, принятые во внимание……………………12

       3.4 Формула изобретения……………………………………………….…12

4 Расчет технических характеристик роторного снегоочистителя на базе

тягача Д-456………………………………………………………………………...13

       4.1 Основные показатели………………………………………………….13

       4.2 Расчет привода гидродвигателя………………………………………13

       4.3 Кинематический расчет……………………………………………….14

       4.4 Определение коэффициента полезного действия…………………...14

5 Техническое обслуживание и ремонт машины………………………………...16

       5.1 Техническое обслуживание…………………………………………...16

       5.2 Ремонт…………………………………………………………………..16

6 Техника безопасности при эксплуатации снегоочистителей………………….18

7 Сравнение одно- и двухмоторного снегоочистителя по экономической эффективности……………………………………………………………………...19

Заключение………………………………………………………………………….20

Список литературы…………………………………………………………………21 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

       Для обеспечения нормальных условий  работы и безопасного движения автотранспортных средств и пешеходов в зимний период предусматривается проведение работ по снегоочистке проезжей и  пешеходной части дорог, бульваров  и тротуаров, по уборке валов и удалению снежно-ледяных образований, а также устранению гололеда. Указанные виды работ выполняют распределителями технологических материалов, плужно-щеточными и роторными снегоочистителями, а также автогрейдерами легкого и среднего типов, льдоскалывателями и снегопогрузчиками.

       Шнекороторные снегоочистители легко справляются  с работой по очистке от снега  аэродромов, автомобильных дорог  и других территорий, отбрасыванию снежных валов, образованных другими  снегоочистителями, а также погрузке снега в транспортные средства с помощью погрузочного желоба.

       Фрезерные снегопогрузчики обеспечивают быструю  погрузку снега в транспортные средства. При необходимости осуществляют перекидку снега или укладку  его в валы. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1 ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РОТОРНОГО СНЕГООЧИСТИТЕЛЯ 

1.1 Рабочие органы  роторных снегоочистителей 

       Для очистки дорожных покрытий от свежевыпавшего снега, для перемещения его валов  на свободные территории (газоны, площадки и т.д.), а также для погрузки снега в автосамосвалы используют роторные снегоочистители. В общем случае рабочий процесс этих машин состоит из отделения снега от основной массы или вала снега и сообщения последнему скорости, соответствующей длине его отбрасывания или погрузки в транспортные средства. В соответствии с этим указанные виды работ выполняют раздельно двумя или одним рабочим органом совмещенного типа.

       Рабочий орган совмещенного типа (рис. 1, а, б) представляет собой режущий снег ротор 1 или фрезерный барабан 2, которые одновременно разрабатывают, отделяют от дорожного покрытия и выбрасывают снег по направляющему патрубку 3 в сторону, т.е. служат метателем. Фрезерный барабан состоит из цилиндра с карманами-лопостями в средней части и навитыми по его поверхности режущими лентами. Резание и отделение стружки снега осуществляется косым профилем фрезы, выполняемой многозаходной с режущими кромками по периферии.

       В раздельном рабочем органе питателем  является механизм, разрабатывающий  и подающий снег к метателю, а метателем – механизм, отбрасывающий его в сторону. В соответствии с этим рабочие органы и машины-снегоочистители делят на плужно-роторные (рис. 1, в), шнеко-роторные (рис. 1, г) и фрезерно-роторные (рис. 1, д). в качестве питателя в них используется плуг 4, шнек 5 или фреза 6, а метателем служит установленный сзади перпендикулярно к ним ротор 1. В плужном питателе снег перемещается по лобовой поверхности плуга к ротору. Шнековый питатель состоит из трубы с ленточными винтовыми лопастями правого и левого заходов и может иметь от одного до трех рабочих шнеков. Фрезерный питатель состоит из безбарабанной фрезы с ленточными ножами. В различных конструкциях машин используют один или два ротора. Изменение направления отбрасывания снега (в одну или другую сторону относительно очищаемой дороги) осуществляется реверсированием привода ротора и поворотом направляющего патрубка /2/.

         Рис. 1 – Рабочие органы роторных  снегоочистителей 

1.2 Фрезерно-роторный  снегоочиститель 

       Фрезерно-роторные снегоочистители на тракторном шасси (рис. 2, а) наиболее эффективны при разработке плотного и смерзшегося снега, направленной переброске снега, укладке его в валы и погрузке в транспортные средства в городских условиях. Крутящий момент от двигателя трактора передается на коробку отбора мощности 2 и через карданные валы 3 и промежуточную опору с предохранительной муфтой 4 на ротор 5, а через конический редуктор 7 на фрезу 6 (рис. 2, б) установка оборудования в рабочее или транспортное положение, поворот желоба и его козырька осуществляются с помощью гидросистемы. Для погрузки снега в транспортные средства имеется съемный поворотный желоб 1 /2/. 
 
 
 
 
 

                        Рис. 2 – Фрезерно-роторный снегоочиститель

1.3 Шнеко-роторный снегоочиститель 

       Шнеко-роторные снегоочистители выпускают в  основном на базе шасси автомобилей, но могут устанавливаться и на гусеничных тракторах и специальных шасси. В общем случае шнеко-роторный снегоочиститель (рис. 3) состоит из рабочего органа 1, его подвески 2, гидросистемы 3, привода рабочего органа 4, основной рамы автомобиля с кабиной 5, силовой установки 6 и подрамника с капотом 7. На данной машине используется один дизельный двигатель, установленный за кабиной водителя, от которого через раздаточный редуктор и систему карданных валов осуществляется привод ходового оборудования на три моста автомобиля и рабочего органа (на ротор и шнеки).

       Непосредственная  передача крутящего момента на шнеки  происходит за счет цепной передачи, ведущая  звездочка которой совмещена  с муфтой предельного момента  для предотвращения шнеков от перегрузок во время работы. Подъем-опускание  рабочего органа и поворот направляющего патрубка производится гидроприводом /2/.

       Роторные  снегоочистители имеют диаметры шнеков 450…550 мм и ротора 975…1220 мм с частотой вращения соответственно 5,03…5,9 и 5,63…7,08 , при ширине захвата 2…2,8 м, высоте убираемого слоя снега 1,2…1,7 м, дальности его отбрасывания 24…31 м и рабочей скорости 0,3…7,84 км/ч обеспечивают производительность 500…1375 т/ч. 

                                  Рис. 3 – Шнеко-роторный снегоочиститель 
 

2 ВЫБОР  И ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ СНЕГООЧИСТИТЕЛЯ С УЧЕТОМ ЕЕ ОТЛИЧИТЕЛЬНЫХ СПОСОБНОСТЕЙ 

     Снегоочиститель предназначен для очистки от снега  уличных проездов, рулежных дорожек, перронов, мест стоянки автомашин  и самолетов, для погрузки снега  в транспортные средства.

     Рама  коробчатого сечения, на которой смонтированы все узлы снегоочистителя, крепится к тягачу.

     Привод  рабочего органа снегоочистителя осуществляется от гидродвигателя НПА-64 привода навесного  оборудования тягача Д-456.

     Вращение  с вала гидромотора через вал-шестерню и зубчатую пару с внутренним зацеплением передается на ротор рабочего органа. От ротора через карданный вал вращение передается на конический редуктор, а от него к фрезе рабочего органа.

     Ротор четырехлопастный крепится болтами  к стакану, установленному на двух шарикоподшипниках.

     В ступице ротора на шлицах установлен карданный вал привода фрезы. Смазка подшипников и зубчатой пары осуществляется через канал внутри оси вращения ротора.

     Фреза ленточного типа, трехзаходная, состоит  из двух частей (правой и левой), симметрично расположенных относительно оси рабочего органа. Каждая из фрез закрепляется на валу редуктора шпонками.

     Отвал выполнен из листовой стали. В нижней части приварен нож, режущая кромка которого наплавлена твердым сплавом. С целью уменьшения износа ножа и сопротивления при движении к нему крепятся быстросъемные лыжи. В средней части отвала имеется рассекатель, предназначенный для защиты редуктора от механических повреждений, уменьшения лобового сопротивления при работе, увеличения жесткости.

     «Улитка» с трубой, являющаяся кожухом ротора, изготовлена из листовой стали. Соединяется с отвалом фланцем. Фланец приварен к цилиндрической части улитки. На фланце имеется паз по периметру. Аналогичный паз имеется на отвале. Фланцы соединены между собой винтами, вставленными в пазы. В случае поворота улитки (разгрузка снега производится  налево или направо от продольной оси тягача, в отвал или кузов автомобиля) необходимо ослабить болты и повернуть улитку с трубой на требуемый угол, а после этого произвести затяжку болтов. Улитка, кроме этого, для большей жесткости крепится к раме снегоочистителя /1/. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3 МОДЕРНИЗАЦИЯ  РАБОЧЕГО ОРГАНА РОТОРНОГО СНЕГООЧИСТИТЕЛЯ 

       Номер патента: 2068044

       Класс патента: E01H5/09

       Номер заявки: 93043700/11

       Дата  подачи заявки: 01.09.1993

       Дата  публикации: 20.10.1996

       Заявитель: Научно-производственное объединение  строительного и коммунального  машиностроения "Стройкоммаш".

       Авторы: Степанов Д.А.; Кострубин А.В.; Наумов В.В.; Подгорный А.А.

       Патентообладатели: Научно-производственное объединение строительного и коммунального машиностроения "Стройкоммаш".  

3.1 Суть изобретения 

       Изобретение относится к области коммунального  машиностроения, в частности, к снегоуборочному  оборудованию, имеющему роторный рабочий  орган. Сущность изобретения: рабочий орган роторного снегоочистителя содержит корпус с загрузочным окном и установленные в корпусе питатель, выполненный в виде шнеков с встречной навивкой винтов и зубьями на режущей кромке, в средней части которого установлены фланцы в виде усеченных конусов, закрепленных на валу меньшими основаниями и обращенных большими основаниями навстречу друг другу, многоугольная пластина, отбрасывающие лопатки, прикрепленные к пластине и имеющие длину, равную по меньшей мере расстоянию между торцами концевых участков шнеков, многоугольная пластина, выполненная в виде дисковой фрезы с зубьями и установленная напротив загрузочного окна, а по крайней мере одна отбрасывающая лопатка прикреплена к зубу дисковой фрезы. Дисковая фреза имеет диаметр, равный наружному диаметру винтовой фрезы, а лопатки закреплены под острым углом к направлению вращения дисковой фрезы, при этом внешняя часть лопатки не выступает за наружный диаметр диска. Отбрасывающие лопатки закреплены своими концами к торцам шнеков. Каждый второй зубец лопастей винтовых фрез отогнут на острый угол по отношению к поверхности лопастей в направлении перемещения снежной массы вдоль питателя. Зубья дисковой фрезы имеют острые режущие кромки и отогнуты поочередно в разные стороны на острые углы по отношению к плоскости диска.  

3.2 Описание изобретения 

       Известен  рабочий орган снегоочистителя, состоящий из винтовых фрез встречной  навивки, составленных из разделенных  режущими дисками секций лопастей, жестко прикрепленных к этим дискам, при этом лопасти и диски выполнены с зубцами, расположенными на их периферии.

       Известен  также рабочий орган снегоочистителя, представляющий собой спиральный шнек, вращающийся относительно горизонтальной оси, в котором к наружной спиральной лопасти шнека прикреплены рыхлительные зубья. Каждый зуб имеет плоскую радиальную внутреннюю часть, прикрепленную к наружной кромке лопасти. От наружной кромки лопасти выступает радиальная наружная часть, закругленная относительно внутренней части в сторону оси вращения шнека. Зубья расположены с небольшим интервалом один от другого вдоль наружной кромки лопасти.

       Недостатком этих конструкций является отсутствие лопаток для выброса снежной  массы в загрузочное окно, что  снижает эффективность питателя.

       Наиболее  близким к заявленному техническому решению является рабочий орган роторного снегоочистителя, содержащий корпус с загрузочным окном и установленные в корпусе питатель с винтовыми фрезами встречной навивки, закрепленными при помощи спиц на валу, в средней части которого установлены фланцы, выполненные в виде усеченных конусов, закрепленных на валу меньшими основаниями, имеющими диаметр, равный диаметру вала, и обращенных большими основаниями навстречу друг другу, и многоугольными пластинами, прикрепленными к большим основаниям конусов, при этом отбрасывающие лопатки присоединены к пластинам в вершинах многоугольника и имеют длину, по меньшей мере, равную расстоянию между торцами концевых витков, которые установлены с зазором к поверхности пластин и смещены относительно торцов отбрасывающих лопаток в направлении, противоположном направлению вращения шнеков, на угол, не меньший половине угла между отбрасывающими лопатками, а диаметр большого основания конуса равен диаметру окружности, вписанной в многоугольник.

       Недостатком такой конструкции является возможность образования вращающегося снежного кольца внутри барабана, образуемого лопатками, и, как следствие этого, снижение производительности рабочего органа и повышенная металлоемкость изделия.

       Рабочий орган роторного снегоочистителя  состоит из корпуса с загрузочным окном. В корпусе на валу на спицах закреплены лопасти  винтовых фрез встречной навивки с зубцами на режущей кромке. Каждый второй зубец  отогнут на острый угол по отношению к лопастям в направлении перемещения снежной массы вдоль вала по направлению к загрузочному окну. В средней части вала напротив загрузочного окна установлена дисковая фреза с остроконечными зубьями, одна сторона "п" которых направлена радиально, а вторая "m" тангенциально оси вращения диска, при этом зубья отогнут поочередно на острые углы по отношению к плоскости дисковой фрезы. С обеих сторон к дисковой фрезе примыкают фланцы, выполненные в виде усеченных конусов, прикрепленных меньшими основаниями "а" к валу, а большими основаниями "b" к дисковой фрезе. Дисковая фреза имеет диаметр, равный наружному диаметру винтовой фрезы.

       Отбрасывающие лопатки установлены между зубьями  дисковой фрезы, при этом внешняя  часть лопатки не выступает за наружный диаметр диска. Концы отбрасывающих  лопаток прикреплены к торцам "к" концевых лопастей  фрез и к спицам. Вращение рабочего органа осуществляется от привода.

       Рабочий орган функционирует следующим  образом.

       При вращении вала снежная масса разрабатывается  лопастями винтовых фрез и дисковой фрезой и перемещается винтовыми  фрезами к загрузочному окну, при  этом встречный поток снежной  массы разделяется коническими  фланцами с закрепленной между ними дисковой фрезой на два потока, обтекающие конические фланцы и выбрасываемые лопатками в загрузочное окно. 

3.3 Источники информации, принятые во внимание 

       1. Авторское свидетельство СССР N 184919, кл. 19в, 5/08, 09.07.64.

       2. Патент США N 4477989, кл. Е 01 Н 5/09, 04.03.83.

       3. Авторское свидетельство СССР N 1366579, кл. Е 01 Н 5/09, 09.07.86.  

3.4 Формула изобретения 

       1. Рабочий орган роторного снегоочистителя,  содержащий корпус с загрузочным  окном и установленные в корпусе питатель, выполненный в виде шнека с встречно направленными винтами и зубцами на кромке последних, в средней части шнека установлены фланцы в виде усеченных конусов, закрепленных на валу меньшими основаниями и обращенных большими основаниями навстречу друг другу, многоугольная пластина, отбрасывающие лопатки, прикрепленные к пластине и имеющие длину, равную по меньшей мере расстоянию между смежными витками шнека, отличающийся тем, что большие основания конусных фланцев закреплены на многоугольной пластине, которая выполнена в виде дисковой фрезы с зубьями и установлена напротив загрузочного окна, при этом по крайней мере одна отбрасывающая лопатка прикреплена к зубу дисковой фрезы.

       2. Рабочий орган по п.1, отличающийся  тем, что дисковая фреза имеет  диаметр, равный диаметру шибка, а лопатки закреплены под острым углом к внешней образующей дисковой фрезе, не выступая за нее.

       3. Рабочий орган по п.1 или 2, отличающийся  тем, что отбрасывающие лопатки  закреплены к указанным концевым  участкам винтов шнека.

       4. Рабочий орган по одному из пп. 1-3, отличающийся тем, что каждый второй зубец шнека отогнут на острый угол в направлении перемещения снежной массы вдоль питателя в сторону загрузочного отверстия.

       5. Рабочий орган по одному из  пп. 1-4, отличающийся тем, что зубья дисковой фрезы отогнуты поочередно в разные стороны на острые углы по отношению к плоскости диска /5/. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

4 РАСЧЕТ  ТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК РОТОРНОГО  СНЕГООЧИСТИТЕЛЯ НА БАЗЕ ТЯГАЧА  Д-456 

4.1 Основные показатели 

       Производительность, т/ч                                                      80

       Скорость  передвижения, км/ч                                              до 14,5

       Ширина  захвата, м                                                                 1,3

       Толщина убираемого слоя снега, м                                     0,75

       Дальность отбрасывания основной массы снега, м           10 

4.2 Расчет привода гидродвигателя 

       Скорость  вращения гидродвигателя = 1150 об/мин 19,2 об/сек. Давление жидкости кгс/ . Подача жидкости насосом /сек.

       Определим производительность насоса: 

где  q – скорость подачи жидкости насосом;

       n – скорость вращения гидродвигателя.

       Мощность  насоса равна: 

где  Р – давление жидкости;

        – производительность насоса.

       С учетом КПД двигателя ( ) мощность его равна: 

где  η – КПД двигателя;

       N – мощность насоса.

       Крутящий  момент на валу двигателя определится  по формуле 

где  – мощность насоса с учетом КПД двигателя;

         – скорость вращения гидродвигателя. 
 

4.3 Кинематический расчет 

       Общее передаточное число равно 

где – скорость вращения фрезы;

        – скорость вращения гидродвигателя.

       Передаточное  число цилиндрической зубчатой передачи (привод ротора) 

где – скорость вращения ротора.

       Передаточное  число конического редуктора 

       Скорость  вращения фрезы с учетом принятого i 

       Мощность  на валах с учетом КПД передачи 

где  – КПД открытой зубчатой пары ( =0,94);

       – КПД подшипников ( =0,99). 

4.4 Определение коэффициента полезного действия 

       Эффективность выполнения рабочими органами таких  операций , как отделение снега  от массива, транспортировка снега  к ротору, сообщение снегу кинематической энергии оценивается коэффициентом полезного действия 

где – производительность ротора, тс/ч;

       – мощность, подводимая к рабочим органам, л.с.;

      – линейная скорость на концах лопаток ротора, м/сек;

        g – ускорение свободного падения. 

где  – диаметр лопаток ротора;

        – скорость вращения ротора.