Исследование влияния износа цилиндрической щётки на её упругую характеристику, на требуемое усилие прижатия и на давление на выходе гидропневмоаккумулятора устройства управления положением щеточного рабочего органа

Введение. Статья посвящена актуальной проблеме повышения качества очистки дорожного покрытия и повышению ресурса щёточного рабочего оборудования. Повышение качества очистки и ресурса щёточного рабочего оборудования позволит уменьшить затраты на работу коммунальной машины. В процессе работы ворс цилиндрической щётки изнашивается, при этом изменяются его упругие характеристики, что отражается на требуемом усилии прижатия для поддержания наиболее выгодного значения ширины пятна контакта из условия обеспечения высокого качества очистки и минимальной интенсивности износа ворса.

Материалы и методы. Представлены результаты исследований взаимодействия ворса цилиндрической щётки с очищаемой поверхностью при различных степенях износа ворса щётки. Результаты исследований даны в аналитическом и графическом видах. Расчёты осуществлялись при помощи программного продукта Microsoft Exсel и программной среды математических вычислений Mathkad.

Результаты. В работе приведена зависимость степени износа ворса щёточного рабочего оборудования от фактического радиуса цилиндрической щётки. Показана в виде графика зависимость ширины пятна контакта от деформации цилиндрической щётки при различных степенях износа. Рассмотрено влияние степени износа на упругую характеристику щёточного рабочего оборудования. Приведены зависимости среднего коэффициента жесткости от степени износа ворса цилиндрической щётки, а также требуемого усилия прижатия от степени износа при разных величинах ширины пятна контакта цилиндрической щётки. Получена зависимость давления в гидропневмоаккумуляторе устройства управления положением щеточного рабочего органа от фактической свободной длины прутка ворса цилиндрической щетки.

Обсуждение и заключение. Результаты выполненной работы позволят учитывать влияние степени износа ворса цилиндрической щётки на её упругие характеристики при имитационном моделировании работы коммунальной машины, оснащенной устройством управления положением щёточного рабочего органа.

1. Лепеш А.Г. Научные основы повышения производительности подметальных агрегатов коммунальных машин // Инновации. 2011. № 6. С. 136139.

2. Xue C., Hu Y The main cleaning system design of garbage sweeper // Advanced Materials Research. 2014. Vol. 945-949. Pp. 257-260. DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMR.945-949.257.

3. Lu S., Zhou Z., Han E., Guofeng Y New Energy Road Sweeper Scenario Design and Simulation. // IEEE Transportation Electrification Conference and Expo (ITEC Asia-Pacific). 2014. DOI: 10.1109/ITEC-AP2014.6940708.

4. Fasiuddin S.N.Q. Design and manufacturing of Automobile testing track sweeping machine // Proceedings of the International Conference on Industrial Engineering and Operations Management 8-10 March. 2016. P 1498.

5. Libardo V., Vanegas-Useche, Magd M., Abdel-Wahab, Graham A., Parker, Wang, Chong, Sun, Qun, Wahab, Magd Abdel. Effectiveness of oscillatory gutter brushes in removing street sweeping waste // Waste Management.2015. Vol. 43. Pp. 28-36. DOI: 10.1016/j.wasman.2015.05.014.

6. Abdel Wahab M M Wang C Vanegas Useche L V Parker G A 2010 Finite element models for brush-debris interaction in road sweeping Acta Mech. Pp. 71-84.

7. Wang C., Parker G. Analysis of Rotary Brush Control Characteristics for a Road Sweeping Robot Vehicle // INTERNATIONAL CONFERENCE ON MECHATRONICS AND CONTROL (ICMC). 2015. Pp. 1799-1804. DOI: 10.1109/ICMC.2014.7231871.

8. Yuan Xi, Yan Dai, Yonghou Xiao, Kai Cheng, Tao Xiao and Shixiang Zhao. Internal Flow Field Uniformity Study of Dust Collector for A Street Vacuum Sweeper Based on CFD // Materials Science and Enginnering. 2017. Vol. 272. Pp. 1-6. DOI: 10.1088/1757-899X/272/1/012007.

9. Лепеш А.П Прогнозирование изнашивания щеток коммунальных машин // Технико-технологические проблемы сервиса. № 2(12). 2010. С. 25-34.

10. Лепеш ПВ., Иванова Е.С. Расчет характеристик трения в задачах анализа внутрибаллистических процессов / Вторые Окуневские чтения // Сборник трудов Международной научно-практической конференции. С-Петербург: БГТУ 2001. С. 56-67.

11. Chen XX., Yang MY, Deng, Kangyao. Numerical analysis of a centrifugal fan for a road sweeper // ASME Fluids Engineering Division Summer Meeting. 2017. Vol. 1A. DOI: 10.1115/FEDSM2017-69103.

12. Jeon J., Jung B., Koo J.C. Pintado A., Oh P Autonomous robotic street sweeping: Initial attempt for curbside sweeping // IEEE International Conference on Consumer Electronics. 2017. Pp. 72-73. DOI:10.1109/ICCE.2017.7889234.

13. Vanegas-Useche L V Abdel-Wahab M M Parker G A 2011 Determination of friction coefficients, brush contact arcs and brush penetrations for gutter brush-road interaction through FEM Acta Mech. Pp. 119-132.

14. Wang C., Sun Q, Wahab M.A., Zhang X., Xu L. Regression modeling and prediction of road sweeping brush load characteristics from finite element analysis and experimental results // Waste Management.2015. Vol.43. Pp.19-27. DOI: 10.1016/j.wasman.2015.06.027.

15. Yang Q.L., Zhou Y, Ying K.M., Li R.B., Wang X. Study on Cleaning Performanct of Small Road Sweeper Vehicle // Proceedings of the 2018 3rd international conference on electrical, autovanion and mechanical engineering. 2018. Vol. 127. Pp. 194-198. DOI: 10.2991/eame-18.2018.41.

16. Куксов М. П. Определение рациональных режимов работы малогабаритной коммунальной машины для летнего содержания дворовых территорий с использованием математического моделирования // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2015. № 3. С. 44-48.

17. Куксов М. П., Сякин С. Н. Определение рационального коэффициента распределения мощности малогабаритной коммунальной машины для зимнего содержания дворовых территорий // Авиамашиностроение и транспорт Сибири - 2013: сб. научных трудов студентов и преподавателей Института авиамашиностроения и транспорта. - Иркутск: Изд-во ИрГТУ 2013. 168 с.

18. Куксов М.П., Нижегородов А.И. К построению математической модели рабочего процесса подметально-уборочной машины // Вестник ИрГТУ 2013. № 12. С. 88-91.

19. Лепеш А.П К определению силового взаимодействия щёток коммунальных машин с дорожным покрытием // Технико-технологические проблемы сервиса. 2011. №1(15). С.30-35

20. Лепеш А.П Прогнозирование изнашивания щеток коммунальных машин // Технико-технологические проблемы сервиса. 2010. № 2 (12) С. 25-34.

21. Лепеш А.Г., Лепеш ПВ. Математическое моделирование силового взаимодействия щеток коммунальных машин с дорожным покрытием // Технико-технологические проблемы сервиса. 2010. №3 (13). С. 32-38.

22. Tsekhosh1 S I Ignatov S D Zanin AV Kvasov I N 2020 Dynamics of utility machines with brush working equipment. Journal of Physics Conf. Series electronic collection. Vol. 1441 (2020). 012122. DOI: 10.1088/1742-6596/1441/1/012122.

23. Tsekhosh S I, Ignatov S D, Demidenko A I and Kvasov I N 2020 Increasing the resource of the brush working equipment of a communal machine through the use of a device for controlling its position Collection Problems of Mechanical Engineering XV Int. Sci. and Tech. Conf (Omsk) OmSTU. Vol. 1546 (2020). 012143. DOI:10.1088/1742-6596/1546/1/012143.

24. Игнатов С.Д., Цехош С.И. Упругие характеристики щёточного ворса рабочего оборудования коммунальной машины // Вестник СибАДИ. 2019. Т 16. №1. С. 6-17.

25. Игнатов С.Д., Цехош С.И. Определение упругих характеристик ворса щеточного рабочего органа коммунальной машины // Архитектурно-строительный и дорожно-транспортный комплексы: проблемы, перспективы, инновации. 2019. С. 6266.

26. Лепеш А.П Имитационное моделирование рабочего процесса коммунальной уборочной техники // Технико-технологические проблемы сервиса. 2011. №3(17). С.32-41.