Трёхроторный снегоочиститель

     Источниками энергии для питания электродвигателей  снегоочистителя служат генераторы тепловоза ТЭ2 или ТЭЗ. Мотор-генераторная группа 16 состоит из электродвигателя МП14-11/3 и генератора ПН-1750 мощностью 200 кВт (1470 об/мин). Она снабжает энергией восемь последовательно соединенных тяговых двигателей тепловоза. Такая электросхема обеспечивает плавное рабочее движение снегоочистителя с малой скоростью. Электрический ток от генераторов тепловоза поступает к двигателю мотор-генераторной установки, а ток, вырабатываемый генератором этой установки, — к тяговым электродвигателям тепловоза. Регулятором возбуждения генератора изменяют напряжение и, следовательно, скорость движения тепловоза вместе со снегоочистителем. Генератор первой секции тепловоза питает двигатели роторов-питателей и мотор-генераторной группы, а генератор второй секции — двигатели выбросного ротора. Электрическая схема тепловоза изменена и приспособлена для работы тепловоза как электростанции и обычного локомотива, т. е. в «снеговом» и «поездном» режимах. При переходе на снеговой режим тяговые двигатели тепловоза необходимо отключить от сети его генераторов и присоединить к сети мотор-генераторной группы. Практически электросхему изменяют переключателями, установленными на стенках высоковольтных камер тепловоза. Электродвигатели снегоочистителя имеют независимое возбуждение с питанием от специального возбудителя — генератора постоянного тока мощностью 14,5 кВт, напряжением 116 В (1450 об/мин). Генератор вращается от вала мотор-генераторной группы посредством клиноременной передачи. В начальный период при запуске двигателя, пока мотор-генераторная группа не наберет полных оборотов, обмотки возбуждения питаются от вспомогательного генератора тепловоза (напряжение 75 В). Для пуска двигателей снегоочистителя напряжение поднимают от нуля до номинального значения. Пульт управления со всеми приборами находится в передней части кузова. На задней, торцовой, стенке снегоочистителя расположена станция управления, где размещены контакторы, реле, сопротивления и т. п. Соединительные провода от тепловоза к снегоочистителю проложены через проходные изоляторы. 

     Пневматическая  система предназначена для открытия и закрытия крыльев, поднятия и опускания подрезного ножа, управления стопорами крыльев, а также тормозом. Воздух от компрессора тепловоза через междувагонное соединение поступает в четыре воздушных резервуара, откуда через двухи трехходовые воздушные краны подается в любой пневмоцилиндр. На снегоочистителе установлены воздушный сигнал и стоп-кран- 

     Модернизация  трехроторных снегоочистителей ЭСО-3 проведена  ПТКБ ЦП МПС с целью увеличения мощности электродвигателей роторов-питателей  и улучшения конструкции роторов. Для улучшения забора снега и опорожнения ячеек питателя усовершенствованы очертания его лопастей. В связи с тем что снегоочиститель работает в основном с тепловозами ТЭЗ, устранена мотор-генераторная группа, а возбудитель приводится в действие от вала привода выбросного ротора. Изменены также габаритные и основные боковые крылья с тем, чтобы для приведения их в рабочее и транспортное положения, что выполняется вручную, не требовалось больших усилий. Более простой и надежной стала конструкция механизма открытия крыльев. 

     Организация работы снегоочистителя заключается  в следующем. На перегоне за 10 м от снежного заноса снегоочиститель приводят в рабочее положение: снимают транспортные стопоры с ножа, опускают его, раскрывают подкрылки и фиксируют их штырями. При небольшом заносе (до 1,5 м) работу выполняют за один проход, после чего раскрывают крылья, снимают транспортные винтовые стяжки, расстопоривают распорки, открывают крылья. Убедившись, что около рабочих органов нет людей, подают сигнал на тепловоз о включении напряжения. При этом необходимо отключить все элементы управления (кнопки, реостаты, тумблеры и т. п.). Постепенным повышением напряжения разгоняют роторы. При небольшом удалении очередного заноса допускается перемещение к нему на «снеговом» режиме, когда максимальная скорость не превышает 15 км/ч. Если расстояние между заносами составляет несколько километров, то перемещение осуществляется на поездном режиме: снимается напряжение с генераторов тепловозов, останавливают рабочие органы снегоочистителя и схему на тепловозе переключают на соответствующий режим. Во время работы для связи пульта управления снегоочистителя с тепловозом, кроме звуковой, пользуются световой трехцветной сигнализацией. 
 

     2. Общий расчёт трёхроторного снегоочистителя 

     2.1. Определение производительности и скорости передвижения снегоочистителя. 

     Производительность  трёхроторного снегоочистителя  определяется производительностью выбросного ротора. При его вращении происходит выбрасывание снега (поступающего от роторов-питателей) последовательно из каждой ячейки. Поэтому производительность снегоочистителя равна произведению объёма одной ячейки (с учётом коэффициента Kн её наполнения) на число ячеек ротора в минуту 

 

где    - коэффициент наполнения ячейки в момент подхода её к выбросному рукаву     ( =0,12÷0,15); 

z - число ячеек в роторе;

n – число оборотов ротора,  мин;

α – коэффициент  уплотнения снега ( при мокром снеге  α = 1,5; при сухом снеге α = 2,5); 

= 0,135 n = 260 

 z = 6 шт α = 2,5 

 

Объём одной  ячейки ротора  Q определяется по формуле 

 

где  - наружный диаметр ротора,  м;

        - диаметр центральной нерабочей части ротора,   м;

        h – высота лопаток по оси ротора,   м;

 – коэффициент, учитывающий объём, занятый лопаткой, ножами и                                              другими деталями конструкции  ( = 0,95÷0,97). 

      = 2.15  м h = 1.01  м

       = 0.92  м  = 0.96 

 

 
 

    Производительность  и техническая характеристика роторов-питателей  рассчитываются по условию нормальной загрузки выбросного ротора.

    Скорость  передвижения снегоочистителя зависит  от производительности рабочего органа, мощности силовой установки, глубины очищаемого снега и его плотности.

    Теоретическая скорость подачи снегоочистителя определяется по формуле 

    

    км/ч, 

    где П – часовая производительность машины, 

    В – ширина захвата снега, м;

    Н – высота слоя снега на пути, м. 

    В = 6  Н = 2.5 

    

0.321    км/ч, 
 

    2.2.  Расчёт мощности силовой установки 
 

    Мощность  привода выбросного ротора при работе снегоочистителя затрачивается на преодоление

      – сопротивления  резания снега (струи снега,  поступающей 

       в ротор)   и трение снега  о снег;

       инерции  массы снега, поступающего в  ротор;

       трения  снега о стенки кожуха ротора;

       сопротивления  подъёма снега ротором на определённую  высоту. 

     Мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления резанию снега и отделения его от массива, 

     

 

     k – удельное сопротивление;

       диаметр  ротора,   м;

       скорость передвижения машины,   км/ч. 

     

= 0.095       л.с. 
 
 
 

     Мощность, затрачиваемая для сообщения  массе снега кинетической энергии,

     

 

       объёмный  вес снега,   т/

          n – число оборотов ротора,  мин; 

     

 

     Мощность, необходимая для преодоления  сопротивления трения снега о  стенки кожуха ротора, 

     

 

       коэффициент трения по стали 

       

     Мощность, затрачиваемая на подъём снега, 

     

 

      высота  центра отверстия разгрузочного  рукава,    м.

     Н – высота слоя снега,    м. 

       

     Мощность  силовой установки ротора с учётом к.п.д. передач ( =0.85) и коэффициента запаса мощности ( 1.15) определяется по формуле 

     

       

     Мощность  привода роторов питателей снегоочистителя  определяется аналогично вышеизложенной методике. 
 

     Общая мощность, потребляемая снегоочистителем, 

     

 

       мощность  привода ротора-питателя,   л.с.;

      установленная мощность вспомогательного оборудования,    л.с.

      

        

     

 
 

     2.3. Тяговый расчёт 

     Сила  тяги локомотива  при работе трёхроторного снегоочистителя затрачивается на преодоление сопротивлений движению машины как повозки и сопротивления перемещению роторного снегоочистителя. Сопротивление   определяется по формулам струга-снегоочистителя, а сопротивление Т – по формуле 

       

      высота  проекции нижнего подрезного ножа на вертикальную плоскость,  м;

      ширина  захвата снега боковым крылом,  м;

      длина нижнего  подрезного ножа,  м;

      удельное  сопротивление снега сжатия,  кг/