Машины для зимнего содержания автомобильных дорог

Зимнее содержание представляет собой комплекс мероприятий, включающий защиту дорог от заносов, их очистку от снега, борьбу с зимней скользкостью.

Для полной механизации работ по зимнему содержанию автомобильных дорог используется комплекс разнообразных машин. Сюда относятся снегоочистители, снегопогрузчики, льдоскалыватели и пескоразбрасыватели. Наибольший объем работ по зимнему содержанию приходится на снегоочистители, которые эксплуатируются почти в течение всего зимнего сезона. Снегопогрузчики на загородных дорогах применяются редко и преимущественно в местах, ограничивающих или вовсе исключающих возможность переброски снега снегоочистителями на значительные расстояния от проезжей части. Они используются также для уборки снежных валов с обочин дорог. Снегопогрузчики применяются в основном на участках дорог, проходящих в населенных пунктах.

Скалыватели разрушают и удаляют сильно уплотненный снег и лед с проезжей части асфальтобетонных и цементобетонных дорог, а пескоразбрасыватели используются для посыпки песком обледенелых дорог.

Физико-механические свойства снега:

На конструктивные и эксплуатационные параметры машин для зимнего содержания дорог большое влияние оказывают условия работы и физико-механические свойства снежного покрова или льда. Различают условия в равнинной местности и условия в горной местности, резко различающиеся между собой по снегозаносимости, проходимости, возможному маневрированию машины и другим факторам. В настоящее время создаются специальные конструкции снегоочистителей, пригодных для работы в горных условиях.

Образование снежного покрова на проезжей части автомобильных дорог происходит под действием снежно-метелевых явлений. Структура и свойства снега при данных явлениях неодинаковы. Различают несколько типов снежно-метелевых явлений:

1. Спокойный снегопад (снегопад) – выпадение снега из облаков без сдувания и переноса ветром. Спокойный снегопад наблюдается при скорости ветра до 2-3 м/с. Толщина слоя выпадающего за один снегопад составляет 1-5см. Свежевыпавший сухой рыхлый снег имеет плотность от 0,07 до 0,12 г/см³; если выпадает влажный или мокрый снег его плотность может достигать 0,2-0,25 г/см³.

2. Низовая метель – перенос частиц ранее выпавшего снега без выпадения снега из облаков. Разделяется на поземку – перенос частиц снега поднятием над уровнем снежного покрова до 30 см, и на собственно низовую метель – переносимые частицы снега поднимаются на высоту до 10 м.

3. Общая или двойная метель – сочетание низовой и верховой метели, когда одновременно переносится выпадающий из облаков снег и частицы ранее выпавшего снега. Это самые неблагоприятные для зимнего содержания условия.

Плотность снега в полевых условиях определяется специальным прибором – весовым плотномером. Плотность зависит от температуры снега и удельного давления на пего.

Коэффициент сцепления зависит, помимо плотности снега, и от его влажности; для сухого снега этот коэффициент больше. Влажность снега определяется калориметрическим способом.

Максимальная плотность, достигнутая при уплотнении снега, равна 0,74 г/см3. Снег лучше уплотняется при отрицательной температуре, близкой к нулю.

Снег обладает высокой пластичностью, а упругость его весьма незначительна и во много раз меньше упругости льда (0,09-0,06 кг/см2).

Другим показателем, характеризующим сопротивляемость снега при проникновении в него твердого тела, является твердость. Для снега плотностью 0,42 г/см3 твердость равна 85 кг/см2. С увеличением плотности и понижением температуры твердость снега возрастает.

Из механических показателей, характеризующих свойства снега и имеющих значение для расчета сопротивлений, возникающих при работе снегоуборочных машин, существенными являются коэффициенты сцепления, скалывания, внешнего и внутреннего трения и сопротивления разрыву, скольжению и перекатыванию колеса.

С увеличением плотности снега коэффициент внешнего трения убывает, а коэффициент внутреннего трения возрастает. С понижением температуры снега внутреннее трение возрастает, а внешнее трение в промежутке температур от +2 до –4 убывает, а далее, с дальнейшим понижением температуры, возрастает.

При перемещении твердого тела по снежной поверхности имеет место не только внешнее трение между поверхностями тела и снега, но и смятие последнего. Вследствие этого коэффициент сопротивления движению по снегу больше коэффициента внешнего трения. Величина смятия зависит от удельного давления и глубины погружения тела. В практических расчетах можно принять, что сопротивление снега смятию возрастает прямо пропорционально глубине погружения тела. Удельное сопротивление смятию равно – 600 кг/м2.

Коэффициент сцепления колеса с заснеженной поверхностью асфальтобетонного покрытия в зависимости от состояния снежного покрова и типа шин изменяется от 0,06 до 0,35, в то время как для этой же поверхности, очищенной от снега, коэффициент сцепления равен 0,50-0,65.

Для ледяной поверхности при плотности льда 0,90 г/см3 и температуре от –12 до –16°С установлены следующие механические показатели: сцепление – 32,5 кг/см2, временное сопротивление на разрыв – 24 кПсм2, временное сопротивление на срез – 16,5 кг/см2.

Удаление снежного покрова с поверхности дороги механизированным способом осуществляется плужными или роторными снегоочистителями. У плужных снегоочистителей рабочим элементом, удаляющим снег, служит плуг, монтируемый в передней части автомобиля или трактора, а у роторных снегоочистителей – специальной конструкции метатель, вращающийся со скоростью 300-400 об/мин.