Машины для уборки взаимодействуют со снегом и снабжаются рабочими органами пассивного или активного типа. Анализ литературных источников показывает, что получили распространение снегоочистители плужного, щеточного и роторного типа. Роторные снегоочистители обеспечивают отбрасывание снега на значительные расстояния от дороги, и при их применении не требуется транспортных средств.

Универсальная машина УСБ-25Р с фрезерно-роторным оборудованием. Фрезерно-роторное оборудование УСБ25-Р входит в комплект сменных рабочих органов универсальной машины УСБ-25 для содержания скверов и бульваров и предназначено для перекидывания снега в сторону из валов и куч и расчистки дорожек от глубокого снега. В качестве базовой машины-тягача УСБ25-Т - используется трактор Т-25, оборудуемый дополнительными узлами и механизмами [3].

Фрезерно-роторный механизм навешивается специальными захватами на переднюю подъемную рамку тягача и соединяется с ней четырьмя болтами. Он состоит из рамы, конического редуктора, ротора, двух фрез - правой и левой, желоба с управляемым козырьком и ограждения.

Рама механизма представляет собой сварную конструкцию из листов и профилей. На ней монтируются узлы механизма. Передняя часть рамы выполнена в виде профиля и служит желобом для фрез. В верхней части желоба имеются отверстия для крепления редуктора. Задняя часть рамы представляет собой ферму с захватами для навешивания механизма на переднюю рамку тягача. Внутри фермы вварена улитка ротора. В диске, закрывающем отверстие улитки, предусмотрено место для установки стакана сферического подшипника ведущего вала редуктора.

Снежная масса, поступающая в желоб, подхватывается двумя фрезами, консольно-установленными на ведомом валу конического редуктора, и транспортируется к ротору, который с большой скоростью выбрасывает ее через горловину улитки. Для регулирования направления и дальности снежного потока на горловине улитки установлен желоб с управляемым козырьком. Привод фрезерно-роторного механизма от переднего вала отбора мощности тягача, который посредством карданной передачи соединен с ведущим валом конического редуктора. Ведущий вал вращается в трех шариковых подшипниках, двух радиальных и одном (на выходном конце) сферическом радиальном двухрядном. На одном конце вала закреплена шестерня г = 18, на другом - ступица, которая соединена с ротором через резиновые втулки, уменьшающие ударные нагрузки.

Для предотвращения перегрузок фрезерно-роторного механизма в трансмиссии тягача помещена шариковая муфта.

Универсальная машина КО-705Р с фрезерно-роторным оборудованием. Фрезерно-роторныи механизм входит в комплект сменных рабочих органов машины КО-705. Он предназначен для перекидывания снега в сторону из валов и куч, погрузки в автомашины для вывоза обвалованного снега с магистралей и улиц малых городов и поселков. В качестве базовой машины используется трактор Т40-А, оборудованный дополнительными узлами и механизмами. Конструктивная особенность машины - навешивание на тягач и снятие с него фрезерно-роторного механизма без дополнительных грузоподъемных приспособлений.

Фрезерно-роторный механизм навешивается специальными захватами на переднюю подъемную рамку тягача и соединяется с ней четырьмя болтами. Фрезерно-роторный механизм состоит из рамы, трансмиссии, рабочих органов, направляющих аппаратов и механизмов поворота направляющего аппарата.

Крутящий момент отбирается от переднего вала отбора мощности (п = 765 мин/мин) через цилиндрический редуктор, на выходном валу которого установлена ступица ротора. В зависимости от режима работы ротора погрузки снега или перекидки, в зацепление вводятся различные венцы блока шестерен цилиндрического редуктора. Ступица ротора другим концом соединяется через карданный вал с коническим редуктором, с помощью которого вращение передается на фрезы. Снежная масса поступает в желоб, в котором вращаются фрезы, подхватывается ими и транспортируется к средней части механизма» где в улитке вращается четырехлопастной ротор и с большой скоростью выбрасывает снег через направляющий аппарат.

Рисунок 1.1 - Фрезерно-роторная машина КО-705З (на базе Т-40) [3]

Технические характеристики машин для зимней уборки дорожек приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 - Технические характеристики фрезерно-роторных очистителей

Шнекороторный снегоочиститель Д-470 представляет собой самоходную машину на базе шасси трехосного автомобиля повышенной проходимости ЗИЛ-157КЕ (рисунок 1.2). Снегоочиститель предназначен для очистки от снега взлетно-посадочных полос и подъездных путей аэродромов и может успешно работать на разбрасывании снежных валов и удалении других снежных скоплений на площадях с усовершенствованным покрытием. Снегоочиститель выполнен по одномоторной схеме: автомобильный двигатель с машины снят, и привод рабочего органа и ходовой части осуществляется от установленного на раме шасси сзади кабины на месте снятого кузова автомобиля двигателя У2Д6-С2.

Рисунок 1.2 - Шнекороторный снегоочиститель Д-470

Рабочий орган состоит из смонтированных в общем цельносварном корпусе ротора и двух шнекового питателя. Боковины корпуса несут на себе вертикальные ножи, нижняя часть корпуса снабжена горизонтальным сменным ножом.

Рисунок 1.3 - Кинематическая схема шнекороторного снегоочистителя Д-470: 1 - питатель; 2 - ротор; 3 и 15 - предохранительные устройства; 4 - конический редуктор; 5 - раздаточный редуктор с демультипликатором; 6 - карданный вал; 7 - двигатель; 8, 9 и 13 - задний, средний и передний мосты; 10 - раздаточная коробка; 11 - коробка перемены передач; 12 и 14 - муфты сцепления; 16 - цепная передача

Привод ротора осуществляется от двигателя через систему карданных валов, раздаточный и конический редукторы (рисунок 3.3). Шнековому питателю крутящий момент передается от той же трансмиссии через ведомую шестерню конического редуктора и систему цепных передач, соединенных с выходным валом конического редуктора предохранительными калиброванными пальцами.

Для получения пониженных, рабочих скоростей передвижения снегоочистителя, в трансмиссии между двигателем и автомобильной коробкой перемены передач встроен ходоуменьшитель с прямой передачей и передачей 1:6. Наличие пятискоростной КПП и двухскоростной раздаточной коробки позволяет получить 10 рабочих скоростей в диапазоне от 0,35 до 5 км/ч. От ходоуменшителя отбирается мощность на насос гидросистемы, состоящей из маслобака, шестеренного насоса МШ-ЗА, двухзолотникового распределителя с предохранительным клапаном, двух гидроцилиндров подъема и опускания рабочего органа и одного гидроцилиндра поворота кожуха ротора.

Снегоочиститель снабжен системой подогрева, обеспечивающей возможность быстрого запуска двигателя в суровые зимние периоды.

Шнекороторный снегоочиститель Д-707 спроектирован на базе автомобиля ЗИЛ-131 в двух исполнениях: двухмоторном и одномоторном.

Исполнением снегоочистителя Д-707 по двухмоторному варианту предусмотрено создание снегоочистителя, сочетающего в себе аэродромную и дорожную модификации.

Рабочий орган снегоочистителя состоит из ротора и двухшнекового питателя с однозаходными шнеками, смонтированных в общем цельносварном корпусе, снабженном вертикальными и горизонтальными ножами для подрезания и обрушения снежной массы. Ротор заключен в кожух с патрубком для выброса снега, при помощи гидроцилиндра поворачиваемым в заданное положение на правую или левую сторону. Кожух рабочего органа внизу снабжен поворотными вокруг вертикальной оси и регулируемыми по высоте лыжами.

Механизм передвижения снегоочистителя приводится от автомобильного двигателя, а в целях получения необходимых рабочих скоростей в трансмиссию механизма встроен двухступенчатый ходоуменьшитель с передачами 1: 1,645 и 1: 5,85. Привод рабочего органа осуществляется от дизеля ЯМЗ-238НБ, установленного на раме шасси автомобиля сзади кабины на месте снятого кузова. Через цилиндрические редукторы, систему карданных валов и цилиндрическую передачу раздаточного редуктора крутящий момент передается ротору и дополнительно через коническую передачу раздаточного редуктора и цепную передачу шнекам.

Трансмиссия рабочего органа позволяет получить при номинальном числе оборотов двигателя две скорости ротора: повышенную - для аэродромной модификации, обеспечивающую значительную дальность отброса снега, и пониженную - для дорожной модификации, дающую возможность получить более высокую производительность при соответственно уменьшенной дальности отброса снега.

Второе, одномоторное исполнение шнекороторного снегоочистителя Д-707С ЩЭ-210) - это аэродромный вариант снегоочистителя с одной повышенной дальностью отброса снега. Этот снегоочиститель, предназначен для очистки от снега взлетно-посадочных полос, подъездных путей и других площадей аэродромов, и его применение на работах, где не требуется отбрасывания снега на значительное расстояние, недостаточно рентабельно.

Рабочий орган снегоочистителя этого исполнения полностью унифицирован с рабочим органом шнекороторного снегоочистителя Д-470 и состоит из такого же ротора и питатели, смонтированных в общем корпусе, снабженном вертикальными и горизонтальными ножами.

Рисунок 1.4 - Шнекороторный снегоочиститель ДЭ-210 (Д-707С)

Привод рабочего органа и механизма передвижения снегоочистителя осуществляется от двигателя У2Д6-250, установленного на раме автомобильного шасси сзади кабины. Автомобильный двигатель с машины снят, что позволило по сравнению с двухмоторным вариантом разгрузить передний мост при транспортном положении.

Рисунок 1.5 - Кинематическая схема шнекороторного снегоочистителя: ДЭ-210: 1 - питатель; 2 - ротор; 3 - конический редуктор; 4 и 6 - гидронасосы; 5 - раздаточный редуктор; 7 - коробка перемены передач с ходоуменьшителем; 8 - компрессор; 9 - двигатель; 10 - ручной тормоз; 11 - раздаточная коробка; 12, 13 и 14 - задний, средний и передний мосты; 15 - цепная передача

Для получения пониженных рабочих скоростей в трансмиссию встроен двухскоростной ходоуменьшитель с прямой передачей и передачей 1:6,96. Так как раздаточная коробка двухскоростная и коробка перемены передач пятискоростная, то это обеспечивает получение 10 рабочих скоростей машины в диапазоне от 0,384 до 5,92 км/ч. Привод механизма передвижения осуществляется от двигателя через раздаточный редуктор, коробку перемены передач, ходоуменьшитель, раздаточную коробку, систему карданных передач, главные передачи и дифференциалы ведущих мостов. Ротор приводится от того же двигателя через раздаточный редуктор и редуктор рабочего органа, шнеки - дополнительно через коническую и систему цепных передач. От раздаточного редуктора отбирается мощность на насос гидросистемы. Гидросистема рабочего оборудования (рисунок 1.5) приводится от насоса НШ-10.

Фрезерно-роторный снегоочиститель Д-558 (рисунок 1.6) представляет собой самоходную машину с рабочим оборудованием, состоящим из ротора, питателя и воздуходувной установки, смонтированных на тягаче МоАЗ-542. Машина способна удалять с больших площадей, имеющих усовершенствованное покрытие, значительные массы слежавшегося и смерзшегося снега и отбрасывать его на расстояние более 50 м. Это достигается за счет большой мощности силовых установок, высокой окружной скорости ротора и поддува снежной струи сжатым воздухом.

Снегоочиститель выполнен по двухмоторной схеме. Ходовая часть приводится от дизеля ЯМЗ-238НБ, рабочий орган - от дизеля М-616В. В конструкцию тягача внесены, некоторые изменения: главными из них являются увеличение базы колес до 3600 мм, поднятие кабины водителя и перенос на новое место двигателя.

Трансмиссия механизма передвижения состоит из цилиндрического редуктора, от которого отбирается мощность на привод гидронасосов, пятискоростной коробки перемены передач с двухскоростным ходоуменьшителем, раздаточной коробки с реверсом, системы карданных передач, дифференциалов переднего и заднего мостов и колесных планетарных редукторов. Трансмиссия обеспечивает получение 10 скоростей от 1,36 до 27,2 км/ч вперед и такое же количество скоростей назад.

Рисунок 1.6 - Фрезерно-роторный снегоочиститель Д-558

Рисунок 1.7 - Кинематическая схема фрезерно-роторного снегоочистителя Д-558: а - ходовая часть; б-рабочий орган; 1 и 6 - мосты базовой машины; 2 и 15 - двигатели; 3 - ходоуменьшитель; 4 и 7 - гидронасосы; 5 - цилиндрический редуктор; 8 - коробка перемены передач; 9 - раздаточная коробка; 10 - питатель; 11 - конический редуктор; 12 - ротор; 13 - планетарный редуктор; 14 - вентилятор поддува

Трансмиссия привода рабочего органа содержит муфту сцепления, систему карданных валов, планетарный и конический редукторы. Вентилятор приводится от двигателя прямой передачей, ротору крутящий момент передается через планетарный, питателю - дополнительно через конический редуктор.

В целях предохранения трансмиссии и рабочего оборудования от поломок, ведомая шестерня конического редуктора соединена с фланцем, насаженным на вал фрезы, а ступица ротора - с ведомым валом планетарного редуктора посредством калиброванных пальцев, срезающихся при перегрузках.

Конструкции рабочих органов

Наиболее близки по конструкции рабочим органом предлагаемому варианту является рабочий орган машины Д-558.

Смонтированный на раме рабочий орган дорожной машины Д-558 (рисунок 1.8) навешен на тягач с помощью подвески, толкающая рама которой шарнирно соединена с рамой базовой машины. Кожух рамы рабочего органа вверху имеет рассекатели для обрушения нависающего над питателем снега, внизу - ножи для зачистки основания снежного забоя. Рабочий орган опирается на два катка.

Ротор - дисковый, шестилопастной - в центральной части имеет конусную форму, что позволило приблизить его центр тяжести к переднему мосту. Ротор заключен в кожух, снабженный выбросным патрубком, устанавливаемым в заданное положение посредством механизма, управляемого гидроцилиндром. Питатель состоит из двух фрез с четырехзаходными винтовыми лентами правого и левого вращения, соединенных между собой общим валом. Угол подъема винтовой линии ленты по наружному диаметру -25°, ширина ее 170 мм, в сечении она имеет форму уголка. Необходимая прочность ленты обеспечивается ребрами жесткости и мощными подпорками, соединенными с крестовинами вала.

Включение воздуходувки осуществляется с помощью зубчатой муфты независимо, от ротора. Нагнетаемый вентилятором сжатый воздух поступает в ресивер, откуда со скоростью порядка 80 м/сек выходит в щелевой насадок прямоугольной формы, охватывающий выбросной патрубок кожуха ротора по всему периметру. Работа с включенной воздуходувкой позволяет несколько увеличить дальность отбрасывания снежной массы за счет соответствующего уменьшения производительности снегоочистителя.

Гидросистема снегоочистителя состоит из гидроприводов рулевого управления тягача и рабочего оборудования. Гидропривод тягача имеет шестеренный насос и гидрораспределитель, следящее устройство рулевого управления и гидроцилиндры управления колесами; гидропривод рабочего оборудования имеет свой шестеренный насос и гидрораспределитель, два гидроцилиндра механизма подъема и опускания рабочего оборудования и гидроцилиндр поворота кожуха ротора. Масляный бак общий.

Приданная снегоочистителю радиостанция и дополнительное к имеющемуся на тягаче электроборудование обеспечивают обслуживающему персоналу машины двухстороннюю связь в любое время года и суток в радиусе до 20 км, а также работу снегоочистителя в ночное время и туман.

Запуск двигателя тягача осуществляется стартером, двигателя рабочего органа - сжатым воздухом от специальных баллонов, придаваемых машине. Для ускорения подготовки снегоочистителя к работе двигатели оборудованы системой подогрева.

Все органы управления снегоочистителем и контрольно-измерительные приборы размещены в кабине водителя.

Рабочий орган фрезерно-роторного снегоочистителя Д-904С Рабочее оборудование снегоочистителя (рисунок 1.9) - два шестилопастных ротора дискового типа и фрезерный питатель, заключенные в кожух, - установлено на подвешенной к трактору общей раме. В нижней части рама снабжена опорами, расположенными по ее краям, на которые рабочий орган опирается во время работы снегоочистителя. Каждый ротор заключен в кожух, снабженный выбросным патрубком.

Рисунок 1.8 - Рабочий орган фрезерно-роторного снегоочистителя Д-558: 1-кожух ресивера; 2 - выбросной патрубок; 3 - колесо вентилятора; 4 - кожух ротора; 5 - планетарный редуктор; 6 - гидроцилиндр механизма поворота кожуха; 7 - питатель; 8 - рассекатель; 9 - рама

Статически отбалансированный ротор насажен на выходной вал соответствующего конического редуктора, и для предохранения ротора и трансмиссии от поломок в случае превышения расчетных усилий при встрече с непреодолимым препятствием вал ротора соединен с приводным коническим колесом посредством срезных калиброванных штифтов, рассчитанных на передачу лишь заданного крутящего момента. Фрезерный питатель выполнен в виде двух отдельных четырехзаходных винтовых ленточных фрез с правой и левой навивкой, разрабатывающих забой в лобовом направлении, и боковых фрез лопастного типа, расположенных по торцам питателя и разрабатывающих боковые стенки забоя, способствуя тем самым уменьшению боковых усилий, действующих на питатель при его повороте в забое. Предохранение фрезерного питателя от поломок при попадании в него твердых включений крупных размеров осуществляется за счет проскальзывания пневмошинных муфт, служащих связующим звеном между цепной передачей и валом питателя и отрегулированных на заданный крутящий момент. Питатель заключен в кожух, составленный из двух отдельных кожухов для правой и левой фрезы, и снабжен в нижней части горизонтальным ножом для подрезания снега.

Гидросистема состоит из двух шестеренных насосов НШ-46 и НШ-10, приводимых от тракторного двигателя, гидрораспределителя, масляного бака, гидроцилиндров для подъема и опускания рабочего оборудования, а также для поворота кожухов роторов.

Рисунок 1.9 - Рабочий орган машины Д904С: 1 - корпус редуктора раздаточного; 2 - корпус рабочего органа; 3 - фреза торцовая; 4 - рама; 5 - кожух ротора; 6 - рассекатель; 7 - питатель; 8 - кожух питателя; 9 - лыжа; 10 - корпус редуктора конического левого ротора

Рисунок 1.10 - Схема питателя шнекового типа (машина Д-904С): 1 - лента фрезы; 2 - вал фрезы; 3 и 4 - фреза торцовая; 5 - звездочка ведомая; 6 - муфта пневмошинная

Рисунок 1.11 - Общий вид фрезернороторного снегоочистителя МС-59: 1 - питатель; 2 - кожух ротора; 3 - направляющая труба; 4 - направляющий желоб; 5 - шасси; 6 - коробка перемены передач; 7 - управление; 8 - двигатель

Фрезерно-роторный снегоочиститель МС-59 является малогабаритной машиной, предназначенной для очистки от снега мест стоянок, тротуаров, бульварных дорожек, дворов, складских площадок и различных труднодоступных мест, где использование крупногабаритных снегоочистителей невозможно, с отбросом снега или погрузкой в транспорт. Снегоочиститель представляет собой самоходный агрегат, передвигающийся на двух пневмоколесах и двух самоориентирующихся катках, регулируемых по высоте, и состоит из шасси и рабочего органа. Соединение рабочего органа с шасси осуществлено при помощи откидных болтов по привалочной плоскости с центрирующим поясом.

Рабочий орган состоит из ротора и питателя в виде двух четырехзаходных фрез ленточного типа. Статически отбалансированный ротор, представляет собой стальной диск, с тремя радиально расположенными лопастями, заключенный в кожух, который снабжен выбросным патрубком, позволяющим отбрасывать снег под углом к горизонту от 15° и больше на правую или левую сторону. Поворот кожуха в нужное положение осуществляется поворотным механизмом вручную. Фрезы питателя выполнены из труб, к которым приварены ленточные спирали с отгибными зубьями. Вал питателя смонтирован на опорах в кронштейнах рамы рабочего органа.

Снегоочиститель выполнен по одномоторной схеме (Рисунок 1.12). Мотоциклетный двухцилиндровый двигатель М-72, задросселированный на мощность 14 л. с, приводит ходовую часть снегоочистителя и рабочее оборудование через коробку перемены передач.

Фрезерно-роторный снегоочиститель Д-663 является малогабаритной машиной, предназначенной для очистки от снега заводских территорий, открытых складов и небольших площадей в труднодоступных местах и отбрасывания снега в сторону или погрузки его в транспортные средства. Рабочее оборудование снегоочистителя навешено на полностью гидрофицированный двухосный колесный тягач рамной конструкции Д-456 с жесткой подвеской на четырех пневматических колесах. Каждая пара колес, расположенных по одну сторону тягача, приводится от своего гидродвигателя, питаемого насосом переменной производительности.

Рисунок 1.12 - Кинематическая схема фрезерно-роторного снегоочистителя МС-59: 1-питатель; 2 - конический редуктор; 3-муфта предельного момента; 4 - ротор; 5 - муфта кулачковая; 6 - червячная зубчатая пара; 7 - ходовое колесо; 8 - коробка перемены передач; 9 - двигатель; 10 - муфта соединительная

Рисунок 1.13 - Кинематическая схема тягача Д-456: 1 - двигатель; 2 - муфта центробежная; 3 - раздаточная коробка; 4 - насос переменной производительности; 5 - гидродвигатель; 6 - редуктор; 7 - гидронасос привода рабочего органа; 8 - муфта зубчатая

Механизм привода рабочего органа также гидромеханический: от двигателя тягача приводится насос постоянной производительности, питающий гидродвигатель, передающий через систему зубчатых передач крутящий момент ротору и от вала ротора через конический редуктор - питателю.

Питатель выполнен в виде трехзаходной фрезы ленточного типа с углом подъема винтовой линии наружной кромки 30°.

Для погрузки снега в транспортные средства снегоочиститель снабжен погрузочным желобом, установленным над выбросным патрубком.

1.2 Анализ зарубежных снегоочистителей