Справочник строителя | Машины для содержания дорог

РАСЧЕТ ПОЛИВОЧНО-МОЕЧНЫХ МАШИН

Расчет поливочно-моечной машины включает определение рациональных параметров процесса поливки и мойки дорожного покрытия и баланса мощности, расчеты водяной системы и гидрооборудования, цистерны, нагрузок на оси, тягово-динамические, устойчивости и управляемости машины, производительности и др. Главным параметром поливочно-моечной машины является вместимость цистерны.

При определении параметров процесса мойки дорожного покрытия необходимо, задаваясь параметрами насосной установки и водяной системы машины, найти эффективную ширину мойки В_М (рис. 1) или решить обратную задачу.

Рис. 1. Схема взаимодействия моечного оборудования с дорожным покрытием

Взаимодействие моющих секторов с дорожным покрытием происходит по прямой (реже ломаной) линии C₁D₂, участок C₂D₁ которой определяет необходимое минимальное перекрытие моющих секторов. Центральный угол каждого моющего сектора j=50¸60° определяется рациональной конструкцией моющих насадков. Вдоль линии встречи C₁D₂ образуется водяной вал, который движется поступательно со скоростью, равной скорости машины v_м, и одновременно смещается вдоль этой линии встречи со скоростью v=v_м sin b, где b - угол между линией встречи и перпендикуляром к направлению движения машины. Свободно лежащие на дороге загрязнения захватываются и уносятся водяным валом.

В установившемся режиме мойки равновесие линии встречи C₁D₂ определяется равенством количества движения насыщенного загрязнениями водяного вала в направлении векторов v_м и v_м sin b и проекций на эти направления результирующих количества движения моющих секторов, которые в наиболее простом случае направлены вдоль биссектрисы АЕ каждого моющего сектора и равны 0,5 mv_стр (1 + cos a), где m - масса расходуемой воды через соответствующий насадок в течение промежутка времени t, m=Qt; a - угол наклона биссектрисы АЕ к горизонтали; v_стр - скорость элементарной водяной струи моющего сектора в точке Е.

Необходимо учитывать, что скорость v_стр значительно меньше начальной скорости струи, м/с, в критическом сечении насадка:

,

где m - гидравлический коэффициент расхода, m=0,8¸0,95; р - давление воды на входе в насадок, МПа; g - ускорение свободного падения; r_В - плотность воды, r_В =1000 кг/м³.

Снижение скорости v_стр обусловлено увеличением площади моющего сектора, перпендикулярной его биссектрисе АЕ, пропорционально удлинению этой биссектрисы. В направлении движения машины скорость v_стр геометрически суммируется со скоростью v_м=3¸6 м/с. Условие равновесия количества движения воды по линии встречи C₁D₂ позволяет определить оптимальный угол поворота этой линии:

,

где d - угол поворота биссектрисы моющего сектора относительно направления движения машины.

Зная угол b, можно определить ширину В_М мойки, а также объемный расход воды q_в.о на единицу площади мойки, зависящий от удельной массовой загрязненности дорожного покрытия q_с. При использовании моющих насадков, давлении р=0,3¸0,4 МПа и q_c= 0,1 кг/м² обычно принимают q_в.о r_в =1 кг/м². Уменьшение количества движения моющих секторов по сравнению с оптимальным, равновесным значением, например, вследствие падения расхода Q или давления р приводит к прорыву загрязненной воды из водяного вала под моющие секторы и резкому ухудшению качества мойки дорожного покрытия; увеличение данного количества движения обеспечивает рост объема водяного вала и переход системы в новое равновесное состояние с увеличенной шириной В_М мойки. Ограничениями в последнем случае являются устойчивость водяных струй при повышении давления р.

Гидравлический расчет водяной системы поливочно-моечной машины базируется на уравнении Бернулли:

,

где р_н, р - давления воды соответственно на выходе из насоса и на входе в моечные или поливочные насадки, МПа; r_в - плотность воды, r_в =1000 кг/м³; v_н, v - скорость водяного потока соответственно на выходе из насоса и в критическом сечении насадки, м/с; v_i - скорость водяного потока в отдельном i-м участке трубопровода; x_i, l_i - коэффициенты соответственно местных сопротивлений и скоростных потерь i-го участка; l_i, d_i - длина и диаметр i-го участка трубопровода.

Уравнение тягово-динамического баланса поливочно-моечной машины:

,

где W - сопротивление движению машины, H; G_М - вес машины с полной цистерной, Н; K_P - коэффициент распределения веса машины с полной цистерной на ведущую ось, определяется на основании расчета координат центра масс машины; K_J - коэффициент перераспределения веса машины на ведущую ось вследствие действия инерционных сил при разгоне, K_J=1,1¸1,3 (большее значение принимают при движении на низких передачах); j_сц - коэффициент сцепления, при движении в рабочем режиме по влажной поверхности дороги j_сц=0,4¸0,6 и в транспортном режиме по сухой поверхности j_сц =0,7¸0,8 N_ДВ - номинальная мощность двигателя, кВт; i и h_тр - передаточное отношение и КПД трансмиссии машины при движении на соответствующей передаче; n_дв - частота вращения вала двигателя при номинальной мощности, об/мин; r _к - динамический радиус качения ведущего колеса, м.

Сопротивление движению W(H) определяют отдельно для рабочего W_раб и транспортного W_тр режимов:

;

,

где f - коэффициент сопротивления качению колес машины, f=0,02; i_д - уклон дороги, i_д=0,074¸0,09; d_вр и d¢_вр - коэффициенты учета вращающихся масс при движении соответственно с рабочей и транспортной скоростями машины с полной цистерной, d_вр=1+0,05(1+i²)G_м/G_ф (G_ф - вес машины с фактической загрузкой цистерны); g - ускорение свободного падения; j и j' ускорение машины при движении соответственно на низших и высших передачах, j=1,7¸2 м/с² и j'=0,15¸0,3 м/с²; v_тр транспортная скорость машины; v_в - скорость встречного ветра, v_в=3¸5 м/с; F_в - коэффициент аэродинамического торможении машины; F_в=1,8¸3,6 H×c²/м².

Уравнение мощностного баланса поливочно-моечной машины составляют для рабочего и транспортного режимов с учетом потерь мощности на пробуксовывание колес машины:

;            ,

где Q - массовая подача водяного насоса, кг/с; r_в - плотность воды, r_в =1000 кг/м³; р_н - давление, создаваемое насосом, МПа; h_тр и h_тр - КПД трансмиссии при движении машины соответственно с рабочей v_м и транспортной v_тр скоростями; h_пр - КПД привода водяного насоса; h_н - объемный КПД насоса, h_н=0,6¸0,75; d - коэффициент буксования, d=0,15¸0,2.

Техническая производительность поливочно-моечной машины (м²/ч)

,

где В - ширина поливки или мойки дорожного покрытия, м; В_пер - ширина перекрытия проходов машины, В_пер=0,1¸0,2 м; v_м - рабочая скорость, v_м=3¸6 м/с.

Эксплуатационная производительность (м²/ч)

,

где V - полезная вместимость цистерны, м³; K_н - коэффициент наполнения цистерны, К_н=0,9¸0,95; К_в - коэффициент использования машины по времени, К_в=0,85; q_в - норма расхода воды, при мойке q_в=1 кг/м² и при поливке q_в=0,25 кг/м²; Т - цикл разлива цистерны, с, Т=t₁+t₂+2t₃+t₄ [t₁ - время разлива, t₁=VK_нK_t/Bq_вv_м (K_t - коэффициент, характеризующий неравномерность движения машины вследствие маневрирования, K_t=1,2, при работе в ночное время K_t=1; t₂ - время наполнения цистерны; t₃ - время пробега машины к месту заполнения цистерны; t₄ - вспомогательное время)].

Коэффициент, характеризующий эффективность очистки дорожного покрытия поливочно-моечными и подметально-уборочными машинами:

,

где q_н и q_ост - соответственно начальное и остаточное количества загрязнений на единицу площади дорожного покрытия, кг/м², при расчетах обычно принимается q_н=0,1 кг/м².

обсудить на форуме

объявления: стройка и ремонт

Поделитесь ссылкой в социальных сетях