Газоструйные снегоочистители
Газоструйные снегоочистители предназначены для патрульной очистки дорог и аэродромов от свежевыпавшего снега воздействием газовой струи. Характеризуются высокой производительностью и надежностью рабочего оборудования, большой дальностью отбрасывания снега. Эксплуатационная производительность аэродромного газоструйного снегоочистителя, оборудованного газотурбинным двигателем, в 15-18 раз превышает производительность плужно-щеточного в аналогичных условиях работы. К основным недостаткам газоструйных снегоочистителей относятся повышенный уровень звукового давления (до 110-120 дБ) и большая удельная энергоемкость рабочего процесса (примерно в 2 раза выше), чем у механических снегоочистителей. Поэтому газоструйную снегоочистку применяют преимущественно в технологических процессах, требующих высокого темпа уборки. Ограничениями в использовании таких машин являются также малая толщина убираемого снега (не более 0,2 м) и возможность обледенения очищаемых покрытий при воздействии газовой струи в определенном диапазоне температур окружающей среды.
Рис. 15.10. Классификация газоструйных снегоочистителей. |
Газоструйные снегоочистители (рис. 15.10 и 15.11) по области применения и типу бывают вентиляторные (оборудуемые центробежным или осевым вентилятором) и наиболее широко используемые газотур
бинные (оборудуемые специальной газовой турбиной, чаще — отработавшим летный ресурс турбореактивным авиационным двигателем), которые служат для очистки от снега взлетно-посадочных полос и рулежных дорожек аэродромов. Главным параметром газоструйных снегоочистителей можно считать расход газа, который определяет дальнобойность газовой струи и, соответственно, ширину захвата и производительность снегоочистителя.
Рис. 15.11. Схемы газоструйных аэродромных снегоочистителей: а — с передним соплом; б — со встречными задними соплами; в — со вспомогательным отвалом и щеткой; г — газоструйно-щеточный. |
Расчет газоструйного снегоочистителя включает в себя выбор источника сжатого газа, определение рациональных параметров процесса взаимодействия газовой струи со снегом и твердым покрытием, энергоемкости рабочего процесса и производительности снегоочистки, расчеты вспомогательных систем и механизмов устойчивости машины и управляемости ее с учетом реактивной тяги, возникающей при работе газоструйного аппарата, тягово-динамический расчет машины и др.
Для взаимодействия с заснеженным твердым покрытием газовая струя направляется под острым углом к покрытию а~ 15° и распространяется вдоль него, постепенно теряя начальную скорость и расширяясь под действием сил аэродинамического сопротивления (рис.15.12). Трение газовой струи о покрытие существенно меньше обусловленного турбулентными завихрениями трения на границе с неподвижным атмосферным воздухом.
Поэтому эпюра скоростей газовой струи в вертикальной плоскости несимметрична, а максимальная скорость итах газовой струи расположена ближе к покрытию. Высоту установки сопла над покрытием в оптимальном варианте принимают h = 6Ь, где b — половина ширины сопла. Сопло газоструйного аппарата наиболее часто имеет плоскую форму, соотношение его длины и ширины і ~ ЗЬо. На срезе сопла газовая струя имеет максимальную начальную скорость и0, которая изменяется
в пределах 100-900 м/с для разных типов газовых турбин и режимов их работы. Абсолютная температура газов на начальном участке струи соответственно достигает 400-1000 К. В пограничном слое непосредственно у поверхности покрытия скорость газовой струи резко падает, что затрудняет удаление примерзшего или прикатанного снега. При увеличении угла а наклона газовой струи к покрытию снегоочиститель можно использовать в качестве тепловой машины для удаления гололеда и осушения покрытия. Эффективность газоструйного снегоочистителя определяется дальнобойностью газовой струи, т. е. осевой длиной действующей в полупространстве газовой струи, на которой запаса ее кинетической энергии достаточно для полного удаления снега с покрытия при заданной скорости движения машины. Длина В такого активного участка газовой струи определяет ширину захвата снегоочистителя, поскольку газовую струю обычно ориентируют перпендикулярно к направлению движения машины. Центральный угол расширения газовой струи |/ = =24-34°, зависит от ее температуры и скорости и определяет максимальную эффективную ширину струи 1тах, которая в свою очередь связывает дальнобойность струи В, ее скорость и поступательную скорость машины vm, так как фрагменты снега должны успевать разгоняться до скорости струи и на длине В за время / = lmax/vM ■
Рис. 15.12. Схема взаимодействия газовой струи с твердым покрытием. |
Эти машины предназначены для распределения по поверхности дорожного покрытия во время снегоочистки или борьбы с гололедом и скользкостью технологических материалов — пескосоляной смеси или специальных реагентов. Изготовляемые промышленностью распределители имеют общую схему устройства. В кузове с наклонными боковыми стенками размещены материалы, которые с помощью скребкового ранс — портера, двигающегося по дну кузова, подаются в заднюю его часть и через разгрузочное окно под действием силы тяжести поступают на горизонтально вращающийся диск, осуществляющий распределение материала. В настоящее время выпускают машины этого назначения двух типов _ КО-104А и КО-105.
Наиболее распространенной машиной является распределитель КОККА на базе автомобиля ГАЗ-БЗА (рис. 15.13).
Рис. 15.13 — Распределитель KO-W4A технологических материалов: 1 — разбрасывающий диск; 2 — редуктор привода транспортера; 3 — бункер; 4 — рычаг управления шибером; 5 — скребковый транспортер; 6 — кузов; 7 — натяжная станция транспортера; 8 — пульт управления. |
Специальное оборудование машины состоит из кузова, скребкового транспортера, разбрасывающего диска, гидросистемы и механизмов привода. Передняя и задняя стенки сварного кузова имеют окна для прохода верхней несущей ветви транспортера. К продольным балкам основания кузова в передней его части присоединен механизм натяжения транс
портера. Кузов размещен на подрамнике, закрепляемом к лонжеронам базового автомобиля. На заднем борту кузова закреплен бункер, который направляет на разбрасывающий диск технологический материал, поступающий из кузова. Окно, размещенное в заднем борту, предназначено для прохода верхней ветви транспортера, а также для дополнительного регулирования количества материала, поступающего на диск. Окно перекрывается шибером, управляемым с помощью рычага вручную.
В бункере и в передней части кузова установлены ведущий и ведомый валы транспортера с приводными звездочками. Верхняя ветвь транспортера двигается по днищу кузова, перемещая материал, нижняя — под днищем кузова над надрамником. Цепь транспортера — якорного типа с приваренными к ее звеньям скребками. Нужное положение цепи достигается с помощью натяжного устройства. Натяжение цепи в необходимых пределах достигается спиральными пружинами, натяжение которых регулируется гайками резьбовых штоков.
Ведущий вал левым концом установлен в подшипнике, а правым связан через шлицевое соединение с ведомым валом редуктора. Звездочки привода транспортера установлены в средней части переднего ведомого и заднего ведущего валов. Разбрасывающий диск снабжен в верхней части ребрами, которые вовлекают материал при вращении диска в движение к периферии диска. Машина работает следующим образом. В зависимости от свойств технологических материалов и плотности их распределения устанавливают с помощью дросселя скорость движения транспортера и поступательную скорость машины. При движении транспортера его скребки, двигаясь по дну кузова, увлекают некоторый объем материала и сбрасывают его в бункер. Плотность распределения корректируют регулированием положения шибера. Уменьшение скорости движения транспортера, увеличение скорости движения машины обеспечивают уменьшение плотности обработки.
Принцип действия машины КО-Ю5 аналогичен, однако по конструкции она несколько отличается от машины КО-Ю4А, и прежде всего наличием плужно-щеточного снегоочистительного оборудования.
Оборудование для распределения технологических материалов в связи с большим объемом кузова отличается главным образом своими размерами и конструкцией механизмов привода рабочих органов (рис. 15.14). От двигателя автомобиля через коробку передач и верхний вал коробки отбора мощности крутящий момент передается редуктору, снижающему частоту вращения и обеспечивающему привод двух масляных насосов. Один из этих насосов служит для привода гидромотора транспортера,
Рис. 15.14. Кинематическая схема машины КО — 105: 1,4- шестеренный гидронасос; 2 — раздаточная коробка; 3 — редуктор насосов; 5 — конический редуктор; б — цилиндрическая щетка; 7- гидромотор привода транспортера; 8 — редуктор транспортера; 9 — скребковый транспортер; 10 — разбрасывающий диск; 11- гидромотор привода разбрасывающего диска; 12 — передача привода щетки. |
другой — для привода гидромотора разбрасывающего диска. Кроме того, верхний вал коробки вторым концом приводит во вращение масляный насос, обеспечивающий работу плужно-щеточного оборудования. Таким образом, гидравлическая система этой машины состоит из двух самостоятельных систем: первой — для привода распределяющего оборудования, т. е. привода транспортера и разбрасывающего диска, второй — только для подъема в транспортное и опускание в рабочее положение плуга и щетки. Каждая из этих систем снабжена своим масляным баком. Гидрораспределитель установлен в кабине водителя и служит для управления работой гидроцилиндров отвала и щетки. Режимы работы транспортера и диска регулируют с помощью двух дросселей, установленных вместе с манометрами, которые контролируют давление в сетях привода транспортера и диска, на специальном пульте управления, закрепленном у задней стенки кабины водителя.
15.3 Машины и оборудование для маркировки покрытий автомобильных дорог и аэродромов