Подметально-уборочные машины
Подметально-уборочные машины предназначены для удаления загрязнений с твердых дорожных и аэродромных покрытий, очистки городских территорий, сбора и транспортирования смета. Загрязнения на до-
рожном покрытии увеличивают проскальзывание колес автомобильного транспорта, особенно в сырую погоду. Качественная очистка дорожных покрытий может повысить коэффициент сцепления колес с дорогой на 12-15% и среднюю скорость движения транспорта, снизить непроизводительные потери энергии на пробуксовывание колес, В загрязнениях на поверхности дороги 10-40% составляют мелкодисперсные пылеватые частицы, которые при движении транспорта взвешиваются в воздухе, преимущественно на высоте до 1,5-2 м. Скорость осаждения частиц диаметром 0,1 мм составляет 0,3 м/с, а диаметром 10’3 мм уменьшается до 3-Ю’5 м/с. Запыленность воздуха над дорогой существенно снижает долговечность автомобильных двигателей и ухудшает санитарно-гигиенические дорожные условия. Современные подметально-уборочные машины должны обеспечивать также обеспыливание воздушной среды в полосе дороги.
Классификация подметально-уборочных машин показана на рис. 15.3. Подметальные машины отделяют и перемещают смет без его подборки косоустановленной цилиндрической щеткой в сторону от направления движения машины. Поэтому их используют преимущественно для подметания загородных дорог, внутридворовых территорий и для уборки снега в зимний период.
Более высокое качество очистки обеспечивают вакуумно-уборочные машины, оснащенные вакуумным подборщиком и пневматической системой транспортирования смета в бункер-накопитель, и вакуумноподметальные машины, на которых вакуумный подборщик используют в комбинации с подметальными щетками. По качеству очистки вакуумноподметальные машины имеют преимущество, так как щетки эффективно подают смет в вакуумный подборщик. Однако вакуумно-уборочные машины могут работать на более высоких скоростях с большей производительностью, поскольку скорость их движения не ограничена максимальной скоростью взаимодействия ворса щеток с дорогой. Мощные вакуумно-уборочные машины применяют для летней очистки аэродромов наряду со струйными уборочными машинами, оснащенными газоструйным соплом и аналогичным по конструкции газоструйным снегоочистителем. Общим недостатком машин с вакуумным подборщиком или газоструйным соплом является высокая энергоемкость рабочего процесса.
|
Рис. 15.3. Классификация подметально-уборочных машин. |
Рабочими органами подметально-уборочных машин бывают цилиндрические, конические (лотковые) и ленточные щетки. Цилиндрические щетки диаметром окружности вращения до 1 м имеют горизонтальную ось вращения. Конические (лотковые) щетки с расположением ворса по
образующей поверхности конуса с углом при вершине примерно 60° и осью вращения, наклоненной под углом 5-7° к вертикали, предназначены для направленного отброса смета. Наименее распространены вследствие малой надежности и эффективности ленточные щетки в виде бесконечной цепи с закрепленными на ней щеточными секциями, которые одновременно с отделением смета от дороги транспортируют его в бункер.
На малогабаритных машинах для уборки тротуаров, особенно с навесным и прицепным рабочим оборудованием, используют одноступенчатую систему транспортирования смета в бункер непосредственно ворсом щетки — прямым забросом или когда бункер расположен позади щетки (рис. 15.4), обратным забросом “через себя”. Для этих способов характерна малая вместимость бункера (до 1 м3). Кроме того, последний способ требует более высокой окружной скорости щетки и компенсации износа ворса. Наиболее широко используют многоступенчатое механическое транспортирование смета с параллельным оси вращения цилиндрической щетки шнековым подборщиком и цепочно-скребковым транспортером. Недостаток такой системы заключается в ее низкой надежности и большой металлоемкости.
|
Рис. 15.4. Схемы рабочего оборудования подметально-уборочных машин: а — с прямым забросом смета; 6-е обратным забросом смета; в — с забросом смета лопастным метателем; г — с забросом смета ленточной щеткой; д — со шнековым и цепочно-скребковым транспортерами; е — со щеточно-вакуумным подборщиком и гравитационным отделением смета; ж — со струйно-вакуумным подборщиком и инерционным отделением смета; 1 — бункер; 2 — цилиндрическая щетка; 3 — лопастной метатель; 4 — ленточная щетка; 5 — скребковый транспортер; 6 — шнек; 7 — всасывающий трубопровод; 8 — фильтр; 9 — напорный трубопровод; 10 — вакуумный вентилятор; 11 — вакуумный подборщик: 12 — сдувающие сопла; 13 — циклон; 14 — коническая щетка. |
Перспективным является механическое транспортирование смета в бункер промежуточным лопастным метателем. При щеточно-вакуумном (пневматическом) транспортировании вспомогательная цилиндрическая щетка уменьшенного диаметра подает смет в вакуумный подборщик; на машинах может быть также установлен промежуточный транспортер. В струйно-вакуумном подборщике щеточный ворс заменен сдувающими соплами, воздушные потоки которых обеспечивают отрыв загрязнений от дорожного покрытия и перемещение их к всасывающему трубопроводу. Отделение крупного смета в бункере обеспечивается гравитационным способом. Пылеватые частицы задерживаются тканевыми фильтрами с устройствами для их периодической регенерации встряхиванием, вибрацией, обратной продувкой и др. При струйно-вакуумной системе транспортирования через фильтр в атмосферу выбрасывается не более 20-25 % воздуха, остальная его часть без очистки от пыли подается в сдувающие сопла, частично замыкая систему циркуляции воздуха.
Способы разгрузки подметально-уборочных машин: гравитационный, когда смет высыпается из бункера под действием собственного веса при открытии люка или задвижек; самосвальный — поворотом бункера или контейнера; принудительный — эжектированием вбок или назад с помощью подвижной стенки — выталкивателя с механическим или гидравлическим приводом. При небольшой вместимости бункера (до 2-3 м3) целесообразна разгрузка смета непосредственно на обслуживаемом участке. Поэтому некоторые машины оборудуют сменными стандартными контейнерами, а также механизмами выгрузки смета в контейнеры или приемный бункер мусоровоза. В качестве дополнительного оборудования подметально-уборочных машин используют выносной вакуумный подборщик для уборки опавших листьев и загрязнений из труднодоступных мест, электромагнитный брус для подбора металлического мусора на шоссейных дорогах и аэродромах и др.
По способу обеспыливания воздушной среды при подметании различают влажное обеспыливание путем мелкодисперсного разбрызгивания воды под давлением 0,2-0,3 МПа через форсунки перед подметальными Щетками и пневматическое обеспыливание, совмещенное с вакуумной системой транспортирования смета. Норма расхода воды при влажном обеспыливании 0,02-0,025 кг на 1 м2 поверхности дороги; при увеличении расхода происходит прилипание смета к щетке и дорожному покрытию и резкое снижение качества подметания. Перспективным является термовлажное обеспыливание подачей водяного пара в зоны интенсивного пылеобразования.
В качестве базовых машин для монтажа подметально-уборочного оборудования применяют маневренные автомобили малой и средней грузоподъемности, самоходные шасси, колесные тракторы и одноосные или двухосные прицепы.
Расчет подметально-уборочной машины включает в себя определение рациональных параметров процесса взаимодействия рабочих органов с дорожным покрытием и нагрузок на оси машины, выбор базовой машины, расчет систем транспортирования смета, разгрузки его и обеспыливания, прочностные расчеты кузова и рабочих органов, тяговодинамические расчеты, определение баланса мощности и производительности, расчеты маневренности, устойчивости, управляемости и др.
При взаимодействии цилиндрической щетки с дорожным покрытием можно выделить четыре характерных положения отдельных прутков ворса (рис. 15.5).
|
Рис. 15.5. Схема взаимодействия цилиндрической щетки с дорожным покрытием; I — начало контакта ворса с покрытием; II — квазивертикальное расположение ворса; III — конец контакта ворса с покрытием; IV — конец выпрямления ворса. |
В начале контакта очередного прутка ворса с дорогой (положение
I) под действием растягивающей центробежной силы он занимает радиальное положение под углом к вертикальной оси. По мере дальнейшего поворота щетки с угловой скоростью со происходит изгиб прутка и накапливание в нем потенциальной энергии упругой деформации (положение II), при этом ворс перемещает своими концами загрязнения вдоль дорожного покрытия. В конечный момент контакта с дорогой пруток
находится в изогнутом состоянии (положение III), затем резко разгибается, отбрасывая загрязнения и смет со скоростью v под углом а = 20° к горизонту и вновь занимая радиальное положение (IV). За время возврата прутка ворса в радиальное положение щетка успевает совершить поворот на некоторый угол у. Радиальное положение IV является средним, относительно которого пруток определенное время совершает затухающие изгибные колебания в плоскости вращения щетки.