Расчет снегопогрузчиков лапового типа.

Во время работы машины часть сопротивлений, которые возникают при воздействии лап питателя на снег и перемещений снега, преодолеваются благодаря мощности, развиваемой двигателем и передаваемой с помощью коробки отбора мощности на рабочий орган. Работа питателя сопровождается возник­новением следующих сил сопротивлений.

Сила (Н) сопротивления срезанию объема снега лапами питателя

где S - ширина полосы (размер в направлении движения погрузчика), срезаемой лапой за один ход, м; - средняя высота срезаемого лапой объема, м;

С некоторым приближением

где v_M - рабочая скорость снегопогрузчика, м/с; п_л - число рабочих ходов лапы в единицу времени.

Сила (Н) сопротивления, возникающая при перемещении срезанного объема снега по поверхности лопаты,

где m_c - масса срезаемого за рабочий ход лапы и перемещаемого к транспортеру сне­га, (В - ширина захвата снегопогрузчика или ширина погружаемо­го вала, м; р_с - плотность снега, кг/м³); у - угол наклона лопаты к дорожному покрытию.

При работе транспортера возникают следующие силы сопротивления. Сила (Н) сопротивления при перемещении снега транспортером

где - масса снега, находящегося на транспортере, (П - произ­водительность снегопогрузчика, кг/с; L - длина рабочей части транспортера, м; - скорость транспортера, м/с); - угол наклона транспортера по отношению к дорожному покрытию.

Сила (Н) сопротивления при подъеме снега транспортером

Сила (Н) сопротивления, возникающая при движении транспор­тера,

где - коэффициент сопротивления движению транспортера; т_к - масса транс­портера, кг.

Сила (Н) сопротивления врезанию ножа лопаты в вал снега

где - средняя высота слоя снега, срезаемого ножом лопаты, м.

Сила (Н) сопротивления, возникающая при перемещении лопаты

где - масса лопаты, приходящаяся на дорожное покрытие, кг; - коэффи­циент трения металла о дорожное покрытие; i - уклон местности, выраженный через синус угла наклона дороги.

Сила (Н) сопротивления перемещению машины

где - масса машины, кг.

Мощность (кВт), необходимая для обеспечения работы снегопог­рузчика, будет складываться из мощности передаваемой от двига­теля через коробку отбора мощности, и мощности N₂, необходимой для привода ведущих колес машины:

Мощность (кВт), передаваемая через коробку отбора мощности,

где Н-м ( -длина пути перемещения снега лапой к транс­портеру после срезания, м; — коэффициент, учитывающий действие динами­ческих нагрузок, ); - КПД трансмиссии от двигателя к питателю; - скорость транспортера, м/с; - коэффициент, характеризующий сопротивле­ние в подшипниках звездочек цепи транспортера, ; — КПД трансмис­сии от двигателя к транспортеру.

Мощность (кВт), необходимая для привода ведущих колес ма­шины,

где η - КПД передачи от двигателя к ведущим колесам.

Расчет снегопогрузчиков с фрезерным питателем.

Работа погрузчи­ков этого типа сопровождается возникновением следующих наиболее значительных сил сопротивлений, вызывающих соответствующие зат­раты энергии: силы сопротивления срезанию снега лопастями фрезы, силы W₂ сопротивления при подъеме снега, силы W₃ сопротивления при движении ленты транспортера, силы W₄ сопротивления при перемещении питателя, силы сопротивления перемещению машины.

Каждая лопасть фрезы, соприкасающаяся со снегом, срезает неко­торый объем переменного поперечного сечения. Это сечение может быть охарактеризовано размером (рис. 1.34), где - подача питателя за его один оборот, м; ( - частота вращения пи­тателя, об/с. Если фреза выполнена многозаходной, имеющей z захо­дов, то в этом случае для каждой лопасти .

Элементарное сопротивление срезанию может быть выраже­но так:

.

Элементарная работа , затрачиваемая в течение одного оборота фрезы при срезании стружки шириной Ь, равной ширине захвата питате­ля, , где .

Отсюда

,

где - угол, определяющий высоту разрабатываемого слоя снега.

За один оборот фрезы будет срезан объем снега

.

Затраты энергии (Дж) на сообщение снегу скорости отбрасывания при движении фрезы с угловой скоростью со

,

где - масса снега, подаваемая за один оборот, кг; — коэффициент, учитыва­ющий распределение снега по витку фрезы ; - угол наклона винтовой линии фрезы, ; (S - шаг фрезы, м).

Рис. 32. Схема резания смета фрезой

Затраты энергии на перемещение снега фрезой к транспортеру в едини­цу времени

,

где П — производительность машины, кг/с; — коэффициент внутреннего тре­ния для снега; В — ширина захвата машины, м.

Сила (Н) сопротивления при подъеме снега ленточным транспор­тером

,

где - масса снега, находящегося на транспортере, кг; ( - скорость транспортера, м/с).

Сила (Н) сопротивления при движении ленты транспортера

,

где W - коэффициент сопротивления в опорах транспортера, ; -масса ленты транспортера, кг; - масса поддерживающих роликов, кг; - масса снега, находящегося на транспортере, кг.

Кроме того, при работе машины возникают силы сопротивления при ее перемещении. Сила (Н) сопротивления при перемещении питателя

,

где - масса питателя, приходящаяся на дорожное покрытие, кг. Сила (Н) сопротивления перемещению машины

Мощность необходимая для работы машины и передаваемая через соответствующие механизмы, и мощность N₂, необходимая для привода ведущих колес:

где — угол трения снега о лопасть фрезы.

Расчет устойчивости снегопогрузчика.

Устойчивая работа снегопог­рузчика обеспечивается при соблюдении следующих условий.

1. Тяговое усилие, необходимое для работы машины должно быть меньше сил сцепления ведущих колес с дорогой, т. е.

где - сцепной вес машины, Н.

2. Момент от реакции , возникающей на лапе питателя при срезании объема снега, должен вос­приниматься боковыми сила­ми сцепления колес с дорогой (рис. 1.33).

Рис. 33. Схема действия сил на снегопогрузчик

Устойчивость машины относительно оси передних колес

и относительно оси задних колес

,

где - боковые силы сцепления соответственно передних и задних колес, Н; а - расстояние от конца лапы при ее выдвинутом положении до оси передних колес, м; с - базовое расстояние, м.

Боковые силы сцепления

где - реакции, приходящиеся соответственно на передние и задние коле­са машины, Н; - коэффициент трения скольжения колёс о дорожное покрытие.