MAŞINI PENTRU ÎNDEPĂRTAREA ZĂPEZII PE TIMP DE IARNĂ

Combaterea înzăpezirilor datorate viscolului se poate face pe două căi:

- prin măsuri constructive: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

- prin dispozitive de protecţie . . . . . . . . . . . . . .

1.1. Construcţia maşinilor pentru curăţat zăpada

Îndepărtarea zăpezii cu mijloace mecanice:

pluguri . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

maşini complexe – . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

utilaje mecanice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Frezele de zăpadă – . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Principiul de funcţionare:

preluarea zăpezii pe lăţimea de lucru . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

introducerea . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Turbofrezele de zăpadă sunt prevăzute . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

şi coborâre sau pentru înclinarea platformei şi rotirea carcasei ventilatorului – aruncător.

Schema de principiu a turbofrezelor (pulverizatoarelor) de zăpadă

1. . . . . . . . .

2. Calculul parametrilor ventilatorului-aruncător

Ventilatorul-aruncător are . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Fereastra de alimentare a ventilatorului–aruncător . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Carcasa are forma cilindrică, iar paletele rotorului . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

La particule grele evacuarea are loc în mai multe etape:

- mişcarea particulelor pe palete de la interior către carcasă;

- . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

- . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

- . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

- . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

- . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Scheme de calcul pentru ventilatorul–aruncător

1. . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Calculul capacităţii de lucru a ventilatorului-aruncător pentru particule grele, . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Volumul de material aruncat de o paletă a ventilatorului este egal cu:

z

VV r

p

Vr – volumul de material debitat la o rotaţie a ventilatorului, iar z – numărul de palete de

pe rotor.

Mr – . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Q – . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

T – . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . v – . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

R – . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

, vp – viteza unghiulară şi periferică a rotorului.

Conform figurii, volumul de material de pe o paletă poate fi calculat cu relaţia:

b – . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .o – unghiul de taluz natural al materialului

h – . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . h = R–r (r – raza interioară a paletelor rotorului)

Din relaţiile (1), (2) şi (3), rezultă . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Pentru un coeficient de umplere ku < 1, debitul real al ventilatorului-aruncător este:

Debitul de material Qr poate fi determinat şi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

B şi Hz – lăţimea de lucru a turbofrezei, respectiv înălţimea zăpezii din faţa acesteia.

Este necesar ca . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Viteza materialului la capătul conductei verticale de transport . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Viteza periferică a rotorului se determină din condiţia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

În cazul neglijării pierderilor de viteză, la capătul porţiunii verticale a conductei de

transport de înălţime H, viteza particulelor este:

vo – . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

g – acceleraţia gravitaţională.

Viteza aerului în conducta fără material este dată de relaţia:

în care: - . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ( =0,4-0,5);

- . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . k – coeficient de viteză.

Coeficientul k are valoarea rezultată din expresia:

– unghiul format de direcţia vitezei absolute cu direcţia vitezei periferice.

Coeficientul pierderilor de viteză prin frecare poate fi calculat cu relaţia:

unde: este coeficient de rezistenţă, iar d – diametrul conductei de transport.

d

011,0125,0

In cazul particulelor grele, . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Considerând că pierderea de viteză a particulelor în conducta de transport la cota H

este egală . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Q =

Deplasarea particulelor de material pe zona curbă a conductei de transport se

consideră că . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Forţele care acţionează asupra unei particule de masă m, în această zonă sunt:

- forţa de greutate – m.g; - forţa centrifugă –

- forţa de inerţie - - reacţiunea normală a conductei – N;

- forţa de frecare cu conducta – F=.N – coeficient de frecare particule – conductă

Ecuaţiile diferenţiale ale mişcării particulei pe zona curbă sunt:

0

dt

dvm

unde v este . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Scheme de calcul pentru deplasarea particulelor la ventilatorul-aruncător

In cazul în care se neglijează masa particulelor în comparaţie cu celelalte forţe,

precum şi influenţa curentului de aer, atunci . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

care poate fi pusă sub forma:

După integrare se obţine: CtRv

1

1

C – constantă de integrare care se determină din condiţiile iniţiale limită:

pentru t=0, v=v1, astfel că C=1/v1 (v1 – viteza particulei în punctul 1).

Rezultă, deci, relaţia:

care conduce la expresia vitezei particulei pe zona curbă a conductei de transport:

Spaţiul parcurs la un moment dat de o particulă pe zona curbă poate fi calculat cu

relaţia:

dtvS

In urma integrării se obţine expresia spaţiului până la capătul zonei curbe:

S

unde v2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Dar, spaţiul parcurs de particule până la ieşirea din zona curbă este:

Din egalitatea celor două expresii ale spaţiului S rezultă viteza de evacuare :

212

evv

care arată că pierderea de viteză la deplasarea particulei pe zona curbă este proporţională

cu coeficientul de frecare al particulelor cu carcasa şi cu unghiul la centru al zonei curbe

(zona 1 – 2).

Ţinându-se seama şi de pierderile de viteză pe traseu datorate greutăţii proprii a

particulelor:

k’ – coeficient de corecţie (k’ <1 – se determină experimental):

Calculul distanţei de aruncare a materialului.

La ieşirea din zona curbă . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ajunse la capătul

porţiunii curbe a conductei de transport (punctul 2), particulele de material au viteza v2 cu

direcţia tangentei la carcasa circulară, cu unghiul 2 la centru. Din punctul 2 . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Alegând un sistem de axe cu originea în punctul de lansare 2, se pot scrie

componentele vitezei v2 pe cele două direcţii:

sin

cos

22

22

vv

vv

y

x

unde: = 2–/2 este . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Scriind teorema energiei cinetice pe zona 2–3 (perioada de zbor):

se obţine viteza particulelor la contactul cu solul:

unde: Ha este înălţimea de dispunere a conductei circulare faţă de sol.

Aplicând principiile mecanicii analitice pe zona de zbor se obţin . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

care pentru punctul de contact al materialului cu solul se pot scrie:

Din cele două relaţii rezultă distanţa de aruncare a particulelor faţă de axa

ventilatorului:

sincos2sin

cossin 21

22221 vRHgv

gvRL aa

Pentru o distanţă La impusă, calculul . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Puterea necesară antrenării ventilatorului-aruncător poate fi calculată ca o sumă

de puteri:

fsova PPPP .

unde: Po – . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Ps – . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Pf – . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Puterea necesară la mersul în gol poate fi calculată cu relaţia:

][3 WBAPo

în care: A este lucrul mecanic al forţelor de frecare di lagăre (J);

- viteza unghiulară a rotorului, (s-1);

B.2 – lucrul mecanic necesar învingerii rezistenţei aerului.

unde: o este coeficientul de frecare în lagăre; Gr – greutatea rotorului;

rf – raza fusului lagărului; a – densitatea aerului (1,24 kg/m3)

Sp – . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . zp – numărul de palete;

rc – . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . g – acceleraţia gravitaţională;

- coeficient de proporţionalitate (raportul între viteza medie a curentului de aer şi viteza

centrului suprafeţei frontale a paletei); (=0,55-1).

Puterea Ps pentru . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . considerând

că viteza iniţială a particulelor pe direcţia lui vr este nulă, se poate scrie:

unde: Q este debitul de material al ventilatorului (kg/s);

vr – viteza periferică a rotorului (m/s).

Puterea necesară învingerii forţelor de frecare dintre particule şi carcasa

ventilatorului:

unde Ff este forţa de frecare rezultantă dintre particule şi carcasă:

mc – masa de material existentă la un moment dat în carcasă;

Rc – raza centrului de masă al materialului de pe o paletă;

- coeficientul de frecare dintre material şi carcasă.

Considerând că . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . se poate scrie: