Описание технологического процесса с использованием роторного снегоочистителя

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. 

.