Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,749

МОДЕРНИЗАЦИЯ КОВША ФРОНТАЛЬНОГО ПОГРУЗЧИКА ДЛЯ УБОРКИ СНЕГА

Конев В.В. 1 Мерданов Ш.М. 1 Шевелев А.С. 1
1 ФГБОУ ВО «Тюменский государственный нефтегазовый университет»
В статье рассмотрен вопрос повышения качества содержания городских территорий от снега. На основании проведенного анализа используемых конструкций снегоуборочных машин, в том числе их рабочих органов, а также анализа патентов определено, что одной из основных машин являются фронтальные погрузчики. Этим объясняется разнообразие их конструкций, рабочих органов, создание и совершенствование таких машин многими известными мировыми производителями. Рабочий процесс содержит операции по сгребанию снега с поверхности дороги в насыпь и погрузку с насыпи в кузов самосвала или в места снеговалки. С целью повышения эффективности работы таких машин одним из экономически целесообразных подходов является модернизация ковша. Исследуется конструкция ковша с возможностью увеличения его ширины при сгребании снега с поверхности покрытия при уборке снега. На примере фронтального погрузчика «Амкодор 333» увеличение ширины сгребания снега с дорожной поверхности составит более 40?%. Увеличение ширины убираемого снега с поверхности позволяет уменьшить количество проходов погрузчика и, следовательно, снизить затраты и время на проведение работ.
ковш
рабочий орган погрузчика
погрузчик
уборка снега
модернизация ковша
1. Баловнев В.И. Дорожно-строительные машины с рабочими органами интенсифицирующего действия. – М.: Машиностроение, 1981. – 223 с.
2. Гар В. Фронтальные погрузчики: больше и лучше // Основные средства № 9/2003. URL: os1.ru/article/pto/2003_09_A_2005_02_17-13_53_21.
3. Засов И.А., Романюк Г.Д., Бутовченко М.Г. Машины для ремонта и уборки городских дорог. Справочник. – М.: Стройиздат, 1988. – 176 с.
4. Конев В.В. Отвал для уборки снега. Патент № 2465393 E01H5/06, заявитель и патентообладатель Тюменский государственный нефтегазовый университет.
5. Минин В.В. Концепция повышения эффективности универсальных малогабаритных погрузчиков / В.В. Минин. – Красноярск: Сиб. федер. ун-т, 2012. – 304 с.
6. Мерданов Ш.М., Конев В.В., Половников Е.В., Мерданов М.Ш. Раздвижной отвал снегоуборочной машины Патент № 152034 E01H5/06, заявитель и патентообладатель Тюменский государственный нефтегазовый университет.
7. Мерданов Ш.М., Конев В.В., Балин А.В. Исследование конструкций отвалов снегоуборочных машин // Инженерный вестник Дона. – 2015. – № 2; URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2p2y2015/2945.
8. Методические рекомендации по защите и очистке автомобильных дорог от снега (Издан на основании Распоряжения Федерального дорожного агентства от 01.02.08 N 44-Р).
9. Обзор рынка одноковшовых колесных погрузчиков URL: mining-media.ru/ru/article/transport/1044-obzor-rynka-odnokovshovykh-kolesnykh-pogruzchikov: Журнал «Горная Промышленность». – 2006. – № 6.
10. Saarelainen S., Kivikoski H. Preventing snow accumulation on road pavement // X-th PIARC International Winter Road Congress, 1998, Lutea, Sweden, P. 235–240.

Содержание дорог, площадей, внутридворовых территорий в зимний период времени для северных регионов России является трудоемким и затратным процессом. Это связано с интенсивностью снегопадов, их продолжительностью, количеством выпавшего снега, а также температурой окружающего воздуха, ветрами и их резкими изменениями. Это представляет серьезные препятствия для бесперебойного и безаварийного движения транспортных средств и пешеходов. Поэтому территории города приходится систематически очищать от снега. Для этих целей применяют снегопогрузчики, распределители, шнекороторные, плужные, плужно-щеточные снегоочистители [3, 8, 10].

Анализ условий выполнения работ по содержанию территорий города в зимний период показал, что используется большой парк различной техники. Одними из основных машин, используемых при уборке снега, как в России, так и за рубежом являются фронтальные погрузчики. Это объясняется их высокой универсальностью, технологичностью, мобильностью, маневренностью при проведении работ и высокими показателями энергоэффективности [2, 5].

Обзор производителей погрузчиков показывает, что основными являются: Case, New Holland, John Deere, Terex, Caterpillar (США); Mitsuber, Paus (Германия); Chengdu Engineering Machinery, Shandong SEM Machinery, Foton, LongGong, SDLG, Changlin (Китай); Hyundai, Doosan Mega (Корея); Hitachi, Kawasaki, Komatsu, Kobelco (Япония); JCB (Великобритания); Volvo (Швеция); Амкодор, МоАЗ (Респуублика Беларусь); Харьковский тракторный завод (Украина); Челябинский тракторный завод, Дормаш, ЧСДМ, ЧТЗ, ПК (Россия) [2, 9].

Статистические данные объемов производства погрузчиков показывают, что отечественными предприятиями не в полной мере удовлетворяется спрос на этот вид техники, что особенно было заметно в последние 10 лет. Наметилась устойчивая тенденция роста количества погрузчиков китайского производства.

В условиях конкуренции предприятия- производители погрузчиков объединяются, это позволяет совместными усилиями нескольких предприятий вытеснять с рынка основных конкурентов. Этот путь используют китайские производители. В результате ежегодных рейтингов они вошли в десятку мировых лидеров по производству погрузчиков.

В современных условиях экономической ситуации в России возникла необходимость развития отечественного производства машин. При разработке и совершенствовании машин необходимо учитывать требования эксплуатирующих предприятий, которые зависят от условий эксплуатации погрузчиков.

Для обеспечения большей функциональности погрузчиков при уборке снега с дорог они комплектуются сменным навесным оборудованием: ковши различной вместимости; отвал для снега; снегометатель, щетка. При этом основным видом рабочего органа фронтального погрузчика при проведении снегоуборочных работ является ковш. Погрузочное оборудование выполнено в виде Z-образной схемы. Это позволяет повысить наполняемость ковша, значительно увеличить углы разгрузки и запрокидывания ковша, а также достигать максимальных усилий на рабочем органе погрузчика.

Одноковшовые погрузчики являются машинами циклического действия, т.е. операции: заполнение ковша и подъем его в транспортное положение, передвижение к месту разгрузки, подъем ковша в положение разгрузки, поворот и разгрузка ковша, опускание ковша в транспортное положение и передвижение к месту загрузки – выполняются последовательно. Рабочий процесс содержит операции по сгребанию снега с поверхности дороги в насыпь и погрузку с насыпи в кузов самосвала или в места снеговалки.

Повышение производительности машин достигается за счет уменьшения времени цикла, повышения скорости работы. Эти характеристики изменить сложно, так как они уже заложены заводом-изготовителем, и максимальные возможности погрузчика могут достигаться в том числе, за счет мастерства машиниста при управлении рабочими процессами машины.

При работе фронтального погрузчика – сгребании снега с дороги (рис. 1) – возникает необходимость увеличения ширины захвата с очищаемой поверхности дороги. Это позволяет повысить производительность и уменьшить количество проходов.

kon1.tif

Рис. 1. Работа фронтального погрузчика при сгребании снега

Одним из перспективных направлений решения указанной задачи является изменение конструкции рабочего органа [1, 7]. Так увеличение ширины уборки снега с дороги фронтальным погрузчиком достигается за счет:

– использования ковша большей емкости;

– использования сменного рабочего органа – отвала;

– установки на ковш дополнительно отвала;

– модернизации штатной конструкции ковша.

В конструкциях ковша разработчиками предлагаются различные усовершенствования. Этому в подтверждение проведенный анализ конструкций и патентов.

Промышленностью изготавливается универсальный рабочий орган для погрузчика, который для выполнения погрузочных работ представляет ковш (в закрытом состоянии), а при подъеме гидроцилиндра нижней и боковых частей ковша задняя его стенка (в раскрытом состоянии) образует отвал для очистки поверхности дороги от снега.

Несмотря на универсальность данного рабочего органа снижается производительность снегоуборочной машины и повышается металлоёмкость конструкции.

В конструкции (рис. 2) предлагается на ковш погрузчика 4 устанавливать отвал 1, который жестко соединен с зажимом 2. Удерживание отвала на ковше осуществляется зажимом 2, установленном на ноже ковша, и тягой 3, одним концом прикрепленной к зажиму 2, а вторым к ковшу 4. Несмотря на основное преимущество – универсальность рабочего органа, главный недостаток в большой металлоёмкости конструкции, использовании ручного труда для монтажа-демонтажа.

В разработке [4, 6, 7] для увеличения ширины убираемой поверхности от снега на отвал устанавливаются уширители (открылки) (рис. 3). Данные открылки поднимаются и отпускаются, управление осуществляется гидроцилиндром.

kon3.tif

Рис. 3. Рабочее положение отвала: III – нижнее положение открылка; IV – верхнее положение открылка

Перевод отвала 1 с открылком 2 вокруг направляющей 3 из транспортного положения в рабочее осуществляется в следующей последовательности. Вынимается палец 4 из уха 10. Далее устанавливается палец 4 в проушину уха 11 отвала 1. При этом необходимо обеспечить одну центральную ось проушин уха 8 и 9 у открылка 2.

Рабочее положение (управление открылком) представлено на рис. 2. Подъем-опускание открылка 2 осуществляется гидроцилиндром 5. При этом шток 6 гидроцилиндра соединен с кронштейном 7 открылка 2. Перемещение по вертикали открылка 2 осуществляется по направляющей 3 и пальцу 4.

kon2.tif

Рис. 2. Ковш погрузчика с отвалом: 1 – отвал, 2 – зажим, 3 – тяга, 4 – ковш

Данный отвал можно установить на погрузчик, но это потребует дополнительного времени и труда.

Анализ конструкций позволяет сделать вывод, что совершенствование снегоуборочных машин осуществляется в направлении использования гидрообьемных трансмиссий и модернизации рабочих органов.

В соответствии с проведенным анализом принято решение осуществить модернизацию ковша рабочего органа погрузчика на примере погрузчика «Амкодор 333» путем повышения подвижности боковин ковша (рис. 4). В задачу модернизации входило разработать конструкцию ковша, которая позволяет счищать снег с автомобильных дорог, площадей, тротуаров быстрее за счет увеличения ширины воздействия ковша на убираемую поверхность. Это достигается за счет поворотных боковин ковша, которые разворачиваются при очистке снега с поверхности дороги.

kon4.tif

Рис. 4. Конструкция ковша рабочего органа погрузчика на примере «Амкодор 333»: 1 – ковш, 2 – поворотная боковина ковша, 3 – сегмент, 4 – направляющая, 5 – ухо ковша и боковины, 6 – ухо боковины и гидроцилиндра, 7 – гидроцилиндр

Модернизация предполагает дополнение существующей гидросистемы гидроцилиндром для поворота боковин ковша.

Ковш 1 содержит дополнительно два металлических сегмента 3, которые приварены перпендикулярно к боковинам ковша 2. Сегменты перемещаются по направляющим 4, установленным на ковше. Перемещение сегментов осуществляется гидроприводом под действием гидроцилиндра 7 на каждый сегмент.

Для работы ковша 1 на погрузочно-разгрузочных работах боковины 2 ковша закрываются гидроцилиндрами 7. Чертеж боковины 2 модернизированного ковша погрузчика представлен на рис. 5.

kon5.tif

Рис. 5. Боковины модернизированного ковша погрузчика

Увеличение ширины ковша позволяет повысить производительность фронтального погрузчика. На примере погрузчика «Амкодор 333» увеличение ширины сгребания снега с дорожной поверхности (рис. 2) составит

3720/2500х100 % – 100 % = 48,8 %.

Таким образом, использование предлагаемой модернизации ковша фронтального погрузчика позволяет уменьшить количество проходов машины, а следовательно, снизить затраты на уборку снега с автомобильных дорог.

Дальнейшее исследование предполагает определение оптимальных значений факторов, влияющих на сопротивление уборке снега с дороги и их учет при разработке рабочего органа погрузчика.


Библиографическая ссылка

Конев В.В., Мерданов Ш.М., Шевелев А.С. МОДЕРНИЗАЦИЯ КОВША ФРОНТАЛЬНОГО ПОГРУЗЧИКА ДЛЯ УБОРКИ СНЕГА // Фундаментальные исследования. – 2016. – № 2-2. – С. 262-266;
URL: https://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=39919 (дата обращения: 21.09.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074