Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,118

РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ СДВОЕННОГО ОТВАЛА СНЕГОУБОРОЧНОЙ МАШИНЫ

Мальцева Л.П. 1 Мерданов Ш.М. 1 Конев В.В. 1
1 ФГБОУ ВО «Тюменский индустриальный университет»
Создание и поддержание качественного состояния автомобильных дорог и тротуаров в городских условиях в течение всего срока их эксплуатации является одной из основных задач муниципальных служб города. Впериод всего срока эксплуатации дорог необходимо реализовывать их свойства по скорости и непрерывности передвижения автотранспорта, обеспечения безопасности и интенсивности участников движения, общей массы и габаритов транспортных средств, включая экологические и эстетические показатели эксплуатации дорог. Изменение указанных показателей оказывает влияние на техническое состояние транспортных средств. На основе проведенного анализа схем механической очистки дорог от снега и используемых при этом машин в зависимости от условий возможны различные средства и способы уборки снега. При этом в большинстве способов используются машины с отвалами. Проведено обоснование варианта модернизации рабочего органа снегоуборочной машины, представлена расчетная схема определения устойчивости снегоуборочной техники с использованием сдвоенного отвала, а также схема механической очистки, реализуемая новой разработкой. Предложена новая конструкция отвала, применение которой основано на принципах унификации и стандартизации. Это позволяет снизить затраты на модернизацию и производство. При этом использование гидравлического привода позволяет упростить конструкцию рабочего органа снегоуборочной машины. Также предложена схема работы комплекта снегоуборочных машин. Эффект от внедрения результатов НИР определяется за счет снижения количества проходов снегоуборочных машин и количества используемой техники.
снегоуборочная машина
уборка снега с дорог
схема уборки снега с дорог
отвал
рабочий орган
1. Баловнев В.И. Дорожно-строительные машины с рабочими органами интенсифицирующего действия. – М.: Машиностроение, 1981. – 223 с.
2. Боброва Т.В., Коденцева Ю.В. Обоснование ресурсоемкости проектов зимнего содержания автомобильных дорог с учетом факторов риска// Дороги и мосты: Сб. ст./ ФГУП РОСДОРНИИ. – М., 2006. – Вып. 15/ 2. – С. 107–117.
3. Буракова О.Д., Захаров Д.А. Ометодике разработки мероприятий для снижения аварийности на автомобильных дорогах города// Организация и безопасность дорожного движения: материалы VIII Всероссийской научно-практической конференции. – Тюмень: ТюмГНГУ, 2015. – С. 50–54.
4. Дингес Э.В., Дорган В.В. Методы оптимизации парка машин для зимнего содержания дорог// Наука и техника в дорожной отрасли. – 2004. – №3. – С. 24–26.
5. Засов И.А., Романюк Г.Д., Бутовченко М.Г. Машины для ремонта и уборки городских дорог. Справочник. – М.: Стройиздат, 1988. – 176 с.
6. Конев В.В. Отвал для уборки снега/ Патент №2465393 E01H5/06 заявитель и патентообладатель Тюменский государственный нефтегазовый университет.
7. Мерданов Ш.М., Конев В.В., Половников Е.В., Мерданов М.Ш. Раздвижной отвал снегоуборочной машины/ Патент №152034 E01H5/06 заявитель и патентообладатель Тюменский государственный нефтегазовый университет.
8. Мерданов Ш.М., Конев В.В., Балин А.В. Исследование конструкций отвалов снегоуборочных машин// Инженерный вестник Дона. – 2015. – №2. – URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2p2y2015/2945.
9. Методические рекомендации по защите и очистке автомобильных дорог от снега (Издан на основании Распоряжения Федерального дорожного агентства от 01.02.08 № 44-Р).
10. Нормы времени на работы по зимнему содержанию автомобильных дорог с использованием новой техники// Распоряжение Минтранса России от 8.09.2003 №ИС-773-р. – М.: ФГУП Информавтодор, 2003. – 16 с.
11. Павлов И. Зимняя работа для полного привода. Снегоуборочные отвалы для малотоннажных полноприводных грузовиков и легковых автомобилей// Основные средства. – 2013. – №01. – URL: os1.ru/article/communal/2013_01_a_2013_01_11-13_45_02.
12. Петров А.И. Расследование и экспертиза дорожно-транспортных происшествий. Часть 2. Инженерно-психофизиологическая, транспортно-трасологическая и автодорожная экспертизы: учебное пособие/ А.И. Петров, Л.Г. Резник, Д.А. Захаров. – Тюмень: ТюмГНГУ, 2011. – 116 с.
13. Рикошинский А. Технология уборки автодорог зимой// Основные средства. – 2008. – №11. – URL: os1.ru/article/technology/2008_11_A_2009_05_25-16_14_54.
14. Савельев С.В., Лашко А.Г. Инновационные решения интенсификации процессов строительства дорожно-транспортной инфраструктуры// Вестник Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии. – 2012. – Т. 1. – №1(23). – С. 20–22.

Анализ годовых статистических данных Гидрометеоцентра России показывает, что по Тюменской области число дней с метелью составляет 130, объем снегопереноса на 1метр дороги 1000м3, высота снежного покрова – 30–40см. Это указывает на интенсивность снегопадов и возникающие вследствие этого затруднения при эксплуатации транспорта. Создание и поддержание качественного состояния автомобильных дорог и тротуаров в городских условиях в течение всего срока их эксплуатации является одной из основных задач муниципальных служб города. Впериод всего срока эксплуатации дорог необходимо реализовывать их свойства по скорости и непрерывности передвижения транспортных средств, обеспечения безопасности и интенсивности участников движения, общей массы и габаритов транспортных средств, включая экологические и эстетические показатели эксплуатации дорог. Изменение указанных показателей оказывает влияние на техническое состояние транспортных средств.

В последние десятилетия заметна тенденция активного роста городов Тюменской области РФ. Это привело к повышению интенсивности дорожного движения. Строительство, реконструкция и изменение организации движения на дорогах не решают проблем с образованием затруднений передвижения автотранспорта, а также безопасности движения [3, 12, 14]. При этом несмотря на то, что машин на дорогах в зимнее время становится меньше, по сравнению с летним периодом, пропускная способность дорог зимой на дорогах значительно уменьшается из-за образования вала снега. При этом в каталоге типичных дефектов содержания конструктивных элементов автомобильных дорог (Том2. Дефекты зимнего периода) указывается, что наличие снежного вала на обочинах после завершения снегоуборки недопустимо на дорогах всех категорий при всех уровнях содержания. Также при уборке снега с дороги снегоуборочные машины создают помехи для автотранспортных средств [9, 10].

Анализ схем механической очистки дорог, снегоуборочных машин показал, что они продолжают совершенствоваться, так как возникает необходимость повышения производительности, снижения трудовых, материальных затрат, уменьшения времени выполнения работ [2, 4, 5, 13]. Очевидно, что в задачу предприятий, эксплуатирующих снегоуборочную технику, входит оптимизация парка машин, использование различных технологий содержания дорог в зимний период [9, 10].

По результатам исследований DISCOVERY Research Group объем рынка снегоуборочной техники за последние три года вырос на 16 %, в основном за счет импорта. Статистика подтверждает потребность и необходимость повышения количества снегоуборочных машин. Всоответствии с этим целесообразно создание и совершенствование снегоуборочных машин российского производства [1, 6, 7, 8].

На основе проведенного анализа схем механической очистки дорог от снега и используемых при этом машин, в зависимости от условий, возможны различные средства и способы уборки снега. При этом в большинстве способов используются плужные снегоочистительные машины. Это связано с обеспечением при их использованиивысоких эксплуатационных свойств снегоуборочной техники, основными из которых являются: надежность, проходимость, универсальность, безопасность и энергоэффективность [6, 7, 8, 11].

pic_33.tif pic_34.tif

аб

pic_35.tifpic_36.tif

в г

Рис. 1. Схемы плужных снегоочистителей: а – одноотвальный; б – одноотвальный с крылом; в – двухотвальный; г – двухотвальный с крылом; 1 – автомобиль, трактор на пневмоходу; 2 –отвал; 3 – крыло; 4 – гусеничный трактор

С целью увеличения ширины уборки снега с автомобильных дорог используются различные конструкции. Схемы плужных снегоочистителей представлены на рис.1.

Плужные машины при очистке дороги от снега сдвигают его в сторону и создают вал снега. Для погрузки этого вала в комплекте машин используется машина, которая занимает вторую полосу движения по автомобильной дороге. Вусловиях города – это нецелесообразно. Всоответствии с этим предложена схема механической очистки автомобильной дороги, в которой занимается комплектом машин одна полоса. Для этого комплекта машин предлагается разработать рабочий орган плужной снегоочистительной машины.

Сила сопротивления резанию и перемещению снежной призмы при очистке снега с дороги действует на машину (рис.1, а и б) под углом установки поворотного, это вызывает смещение машины, т.к. возникает сила, сдвигающая машину вправо или влево, в зависимости от направления перемещения снега поворотным отвалом.

Данный недостаток устраняется в схемах компоновок снегоуборочных машин с отвалами, представленных на рис.1,в и г. При этом необходимо учитывать, что для этих схем требуются машины большего тягового класса и сцепного веса.

На рис.2 представлена схема действия сил на поворотный отвал снегоуборочной машины при оценке продольной горизонтальной устойчивости.

Из рис.2 видно, что чем больше угол поворота отвала, тем меньшее усилие будет действовать на сопротивление перемещению машины и большее усилие на смещение машины в сторону от дороги.

При уборке снега с дорог очищать снег со средней части, вдоль оси ее перемещения машины нет необходимости, поэтому конструкцию отвала предлагается изменить. Это позволяет устранить недостатки, указанные в ранее рассмотренных конструкциях.

Схема предлагаемой снегоуборочной машины представлена на рис.3. Установка на машину сдвоенного отвала позволяет компенсировать смещение машины.

В соответствии с этим предложена конструкция отвала. Общий вид снегоуборочной машины представлен на рис.4.

pic_37.tif

Рис. 2. Схема действия сил на поворотный отвал снегоуборочной машины:Wт – сила сопротивления передвижению машины; φ – угол поворота отвала; В – ширина полосы; Впр – ширина призмы; Rб, Rn – соответственно осевая и поперечная составляющая распределения силы перемещения призмы снега; R1, R2 – реакции воздействия на машину; Vм – рабочая скорость машины; А – центр массы призмы снега; Wр/sin φ – сила сопротивления резанию; L0, L1, L2 – плечи действия сил

pic_38.tif

Рис. 3. Схема снегоуборочной машины:1 – направление перемещения снегоуборочной машины; 2 – снегоуборочная машина; 3 – сдвоенный отвал

На базе МТЗ-82 комплектуются коммунально-уборочные машины различного назначения. Установка предлагаемого рабочего органа позволит расширить комплекс работ, выполняемых при содержании автомобильных дорог. При этом дополнительной установки гидравлического оборудования для привода рабочего органа в штатной машине не потребуется.

Схема механической очистки комплектом снегоуборочных машин с использованием предложенной конструкции отвала представлена на рис.5.

Модификацией отвала является использование открылок на отвалах, осуществление как единого, так и независимого управления левой и правой частями сдвоенного отвала. Это позволяет повысить универсальность машины и условий выполнения снегоочистительных работ.

pic_39.tif

Рис. 4. Общий вид снегоуборочной машины: 1 –базовая машина; 2 – рама; 3 – двойной отвал; 4 – гидроцилиндры подъема-опускания отвала; 5 – балка

pic_40.tif

Рис. 5. Схема механической очистки комплектом снегоуборочных машин: 1 – модернизированный плужный снегоочиститель (на примере МТЗ-82); 2 – лаповый снегопогрузчик; 3 – самосвал; 4 – направление движения машин; 5 – перемещение снега по сдвоенному отвалу

Конструкция рабочего органа является универсальной, а снегоуборочная машина, оснащенная этим оборудованием, будет иметь высокую производительность за счет повышения ширины убираемой от снега поверхности дороги, а также снижения энергозатрат на проведение работ. Впредложенной конструкции отвала также разрабатывается вариант его работы (левой и правой частей отвала) как независимо, так и совместно. Также учитывается в конструкции возможность уменьшения ширины сдвоенного отвала. Это необходимо для приведения снегоуборочной машины в транспортное положение. Снижение цены разработки достигается за счет модернизации штатных отвалов, установленных на машины, а также использования стандартных деталей и унифицированных агрегатов.


Библиографическая ссылка

Мальцева Л.П., Мерданов Ш.М., Конев В.В. РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ СДВОЕННОГО ОТВАЛА СНЕГОУБОРОЧНОЙ МАШИНЫ // Фундаментальные исследования. – 2016. – № 5-3. – С. 486-490;
URL: http://www.fundamental-research.ru/ru/article/view?id=40327 (дата обращения: 20.06.2018).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252