Модернізація автомобільної техніки для очищення і поливу автодоріг (Розділ 4. Розрахунок підмітального обладнання)

Конструктивною особливістю цього щіточного обладнання буде те, що разом з обертовим рухом щітка матиме осьове переміщення за рахунок висування та втягування штока гідроциліндра, що монтується на рамі щітки паралельно вісі щітки.

За вихідні параметри приймемо наступні параметри щітки:

-  довжина щітки, мм                                                             1400

-  діаметр щітки, мм                                                                       400

-  хід щітки. мм                                                                              520

-  частота обертання щітки, об/хв.                                                150

-  кут відхилення щітки від поперечної вісі автомобіля, град.    30

Аналогічну конструкцію за винятком наявності осьового переміщення буде мати й задня щітка, що буде виконувати остаточне підмітання.

Оскільки головні параметри щіток однакові, то виконуватимемо розрахунок для них як для однієї. Отримані результати будуть вірними для усіх трьох щіток.

4.2 Визначення потужності, що витрачається на обертання щітки

4.2.1 Потужність, що витрачається на покриття сил тертя ворса об асфальт

                (4.1)

де Д_Щ – діаметр щітки по ворсу, Д_Щ = 400 мм;

п – частота обертання щітки, п = 150 об/хв.;

f_Ц – коефіцієнт тертя ковзання ворса по асфальту, f_Ц = 0,25;

β₁ – кут зустрічі ворса з поверхнею асфальту;

Рсosε₁ – нормальний тиск ворса на дорогу;

4.2.1.1 Кут зустрічі ворса с асфальтом визначають за виразом

                                    (4.2)

де ΔL₀ – значення величини деформації ворса, ΔL₀ = 0,03 м;

R_Щ – радіус щітки, R_Щ = 0,2 м.

4.2.1.2 Нормальний тиск ворса на асфальт визначають для двох матеріалів, з яких виготовлена проволока щітки:

1.  проволока кордна круглого перерізу.

2.  проволока сталева круглого перерізу підвищеної жорсткості.

-  варіант 1.

          (4.3)

-  варіант 2.

                    (4.4)

де EI = 0,25...0,65 кгс´см², приймаємо EI = 0,45 кгс´см²;

 = 0,02...0,05 кгс´см², приймаємо  = 0,035 кгс´см²;

V_ш – окружна швидкість щітки, м/с;

і_общ – загальна кількість прутків ворса;

а₂, а₃ – корегуючі коефіцієнти, а₂ = 0,18, а₃ = 0,166.

Окружна швидкість

               (4.5)

Загальна кількість прутків ворса у щітці визначають за виразом

                           (4.6)

де В – довжина щітки, В = 1,4 м;

k_р – коефіцієнт рівномірності розподілення ворса по довжині щітки, k_р = = 0,5;

h_пер – коефіцієнт перекриття, h_пер = 1,25;

b – середня ширина прутка, b = 0,15 см;

V_р’ – робоча швидкість руху машини, V_р’ = 8,3 м/с.

Нормальний тиск по варіантах має значення

-  варіант 1

-  варіант 2

4.2.1.3 Потужність, що витрачається на покриття сил тертя ворса об асфальт

-  варіант 1

-  варіант 2

4.2.2 Потужність, що витрачається на відкидання змету з поверхні, що очищується:

                    (4.7)

де k_эф^’ – коефіцієнт ефективності прибирання, k_эф^’ = 0,95;

В₁ – ширина смуги прибирання, В₁ = 1,2 м;

С_М – початкова забрудненість дорожнього покриття, С_М = 0,03 кгс/м²;

а, b, с – коефіцієнти, а = 1, b = с = 0.

4.2.3 Потужність, що йде на компенсацію протидії повітря

            (4.8)

де d – діаметр прутка ворса, d = 1,5´10^-3 м;

R₁ – радіус перетину основи щітки (труби), R₁ = 0,05 м.

4.2.4 Потужність, що витрачається на деформацію ворса щітки, визначається за виразом

               (4.9)

де φ_max – максимальний кут повороту граничного перетину прутка, φ_max = = 3,14.

4.2.5 Потужність, що витрачається на обертання щітки

                      (4.10)

де η_тр – ККД трансмісії, η_тр = 0,91.

Потужність має такі значення в залежності від виконання матеріалу ворсу:

-  варіант 1

-  варіант 2

4.3 Розрахунок привода підмітального обладнання

4.3.1 Згідно розрахунку гідравлічної схеми машини та попередніх розрахунків необхідної потужності для нормальної роботи підмітального обладнання було прийнято гідромотор радіально поршневий М250Н з наступними параметрами: