Підвищення експлуатаційних показників автомобіля спеціального призначення шляхом удосконалення конструкції фронтального відвалу

Запісочний, Олексій Юрійович
Будь ласка, використовуйте цей ідентифікатор, щоб цитувати або посилатися на цей матеріал: https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/8390
Повний запис метаданих
Поле DC	Значення	Мова
dc.contributor.advisor	Шльончак , Ігор Анатолійович	-
dc.contributor.author	Запісочний, Олексій Юрійович	-
dc.date.accessioned	2026-03-14T15:59:45Z	-
dc.date.available	2026-03-14T15:59:45Z	-
dc.date.issued	2024	-
dc.identifier.uri	https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/8390	-
dc.description.abstract	Об'єктом дослідження є конструкція автомобілю спеціального призначення із встановленням фронтального відвалу. Предметом дослідження є експлуатаційні властивості автомобіля спеціального призначення. Метою роботи є підвищення експлуатаційних показників автомобіля спеціального призначення на основі вдосконалення установки фронтального відвалу, що забезпечує збільшення середньої швидкості руху під час здійснення процесу утримання дорожніх покриттів у зимовий період. Для досягнення мети поставлено такі завдання: 1) провести аналіз експлуатаційних властивостей сучасних автомобілів спеціального призначення із встановленням фронтального відвалу, що експлуатуються для потреб зимового утримання дорожніх та аеродромних покриттів, а також визначити технічні характеристики базового шасі; 2) провести дослідження щодо визначення силових факторів, що впливають на експлуатаційні показники автомобіля спеціального призначення з фронтальним відвалом залежно від швидкості руху та фізико-механічних властивостей снігу за різних умов; 3) розробити методику підвищення експлуатаційних показників автомобіля спеціального призначення із встановленням фронтального відвалу; 4) провести оцінку експлуатаційних властивостей автомобіля спеціального призначення з удосконаленою установкою фронтального відвалу на основі моделювання навантаження при здійсненні робочого процесу з розробки снігового покриву. Методологія дослідження ґрунтується на системному аналізі рішень фронтальних відвалів автомобілів спеціального призначення, а також теорії3 розрахунку сил опору руху та теорії тягово-динамічного розрахунку автомобіля, теорії планування експерименту, методах кінцево-елементного моделювання, теорії міцності, методах оцінки ефективності використання автомобілів спеціального призначення за різних умов експлуатації. Кваліфікаційна робота магістра складається з 91 аркушу пояснювальної записки і включає: вступ, чотири розділи, висновок, список використаних джерел, а також 36 таблиць, 36 рисунків та 12 джерел.	uk_UA
dc.language.iso	uk	uk_UA
dc.title	Підвищення експлуатаційних показників автомобіля спеціального призначення шляхом удосконалення конструкції фронтального відвалу	uk_UA
dc.type	Master Thesis	uk_UA
Розташовується у зібраннях:	274 Автомобільний транспорт (Автомобільний транспорт)
Файли цього матеріалу:
Файл	Опис	Розмір	Формат
Запісочний О.Ю..pdf Restricted Access		2.83 MB	Adobe PDF	Переглянути/Відкрити Запит копії
Показати базовий опис матеріалу Перегляд статистики
Усі матеріали в архіві електронних ресурсів захищено авторським правом, усі права збережено.
Extracted text
 1 
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ 
ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ 
18006, м. Черкаси, бул. Шевченка, 460, тел./факс (0472) 71 00 92 
 
                                        ЗАТВЕРДЖУЮ 
                                                                          зав. кафедри автомобілів та  
                                                                          технологій їх експлуатації, професор 
                                                                          ______________ Л.А. Тарандушка 
                                                                          «___» __________________2024 р. 
 
 
КВАЛІФІКАЦІЙНА РОБОТА МАГІСТРА 
«ПІДВИЩЕННЯ ЕКСПЛУАТАЦІЙНИХ ПОКАЗНИКІВ 
АВТОМОБІЛЯ СПЕЦІАЛЬНОГО ПРИЗНАЧЕННЯ 
ШЛЯХОМ УДОСКОНАЛЕННЯ КОНСТРУКЦІЇ 
ФРОНТАЛЬНОГО ВІДВАЛУ»  
 
 
 
Керівник роботи:  
Доцент кафедри АТЕ                                       _______________        І. А. Шльончак 
                  (посада)                                                                                                                                (підпис)                                           (Ініціали, прізвище) 
 
 
Виконавець: 
студент 2 курсу, гр. мАВ-39                           
спеціальності 274 – Автомобільний транспорт    ________________О. Ю. Запісочний  
                                                                                                                                                              (підпис)                     (Ініціали, прізвище) 
 
 
 
2024 
 2 
РЕФЕРАТ 
 
«ПІДВИЩЕННЯ ЕКСПЛУАТАЦІЙНИХ ПОКАЗНИКІВ АВТОМОБІЛЯ 
СПЕЦІАЛЬНОГО ПРИЗНАЧЕННЯ ШЛЯХОМ УДОСКОНАЛЕННЯ 
КОНСТРУКЦІЇ ФРОНТАЛЬНОГО ВІДВАЛУ» 
 
Об'єктом дослідження є конструкція автомобілю спеціального призначення 
із встановленням фронтального відвалу. 
Предметом дослідження є експлуатаційні властивості автомобіля 
спеціального призначення.  
Метою роботи є підвищення експлуатаційних показників автомобіля 
спеціального призначення на основі вдосконалення установки фронтального 
відвалу, що забезпечує збільшення середньої швидкості руху під час 
здійснення процесу утримання дорожніх покриттів у зимовий період.  
Для досягнення мети поставлено такі завдання: 
1) провести аналіз експлуатаційних властивостей сучасних автомобілів 
спеціального призначення із встановленням фронтального відвалу, що 
експлуатуються для потреб зимового утримання дорожніх та аеродромних 
покриттів, а також визначити технічні характеристики базового шасі; 
2) провести дослідження щодо визначення силових факторів, що 
впливають на експлуатаційні показники автомобіля спеціального призначення 
з фронтальним відвалом залежно від швидкості руху та фізико-механічних 
властивостей снігу за різних умов; 
3) розробити методику підвищення експлуатаційних показників 
автомобіля спеціального призначення із встановленням фронтального відвалу; 
4) провести оцінку експлуатаційних властивостей автомобіля 
спеціального призначення з удосконаленою установкою фронтального відвалу 
на основі моделювання навантаження при здійсненні робочого процесу з 
розробки снігового покриву. 
Методологія дослідження ґрунтується на системному аналізі рішень 
фронтальних відвалів автомобілів спеціального призначення, а також теорії 
 3 
розрахунку сил опору руху та теорії тягово-динамічного розрахунку автомобіля, 
теорії планування експерименту, методах кінцево-елементного моделювання, 
теорії міцності, методах оцінки ефективності використання автомобілів 
спеціального призначення за різних умов експлуатації. 
Кваліфікаційна робота магістра складається з 91 аркушу пояснювальної 
записки і включає: вступ, чотири розділи, висновок, список використаних 
джерел, а також 36 таблиць, 36 рисунків та 12 джерел. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 4 
 
ЗМІСТ 
ВСТУП ............................................................................................................................ 6 
РОЗДІЛ 1. СТАН ПИТАННЯ, МЕТА ТА ЗАВДАННЯ ДОСЛІДЖЕННЯ ........... 10 
1.1. Аналіз умов зимової експлуатації автомобілів спеціального призначення 
при утриманні дорожніх покриттів ......................................................................... 10 
1.2. Аналіз існуючих автомобілів спеціального призначення із 
встановленням відвалу.............................................................................................. 12 
1.3. Основні види фронтальних відвалів у складі автомобілів спеціального 
призначення ............................................................................................................... 17 
1.4. Технічні характеристики об'єкта досліджень ............................................. 32 
1.5. Висновки. ........................................................................................................ 34 
РОЗДІЛ 2. МЕТОДИКА ПІДВИЩЕННЯ ЕКСПЛУАТАЦІЙНИХ ПОКАЗНИКІВ 
АВТОМОБІЛЯ СПЕЦІАЛЬНОГО ПРИЗНАЧЕННЯ З УСТАНОВКОЮ 
ФРОНТАЛЬНОГО ВІДВАЛУ ................................................................................... 36 
2.1. Визначення силових факторів, що впливають на експлуатаційні 
показники автомобіля спеціального призначення із встановленням 
фронтального відвалу ............................................................................................... 37 
2.2. Висновки з другого розділу .......................................................................... 57 
РОЗДІЛ 3. МОДЕЛЮВАННЯ РОБОТИ АВТОМОБІЛЯ СПЕЦІАЛЬНОГО 
ПРИЗНАЧЕННЯ ІЗ ВСТАНОВЛЕННЯМ ФРОНТАЛЬНОГО ВІДВАЛУ ........... 59 
3.1. Тривимірна модель встановлення фронтального відвалу ......................... 59 
3.2. Моделювання навантаженого стану рами фронтального відвалу з 
направляючими в зборі з кронштейнами та підвіскою автомобіля ..................... 68 
3.3. Моделювання навантаженого стану рами установки фронтального 
відвалу автомобіля спеціального призначення ...................................................... 72 
3.4. Висновки з третього розділу ........................................................................ 76 
 5 
РОЗДІЛ 4. ВИЗНАЧЕННЯ ТЕХНІКО-ЕКСПЛУАТАЦІЙНИХ ПОКАЗНИКІВ 
АВТОМОБІЛЯ СПЕЦІАЛЬНОГО ПРИЗНАЧЕННЯ З ВСТАНОВЛЕННЯМ 
ФРОНТАЛЬНОГО ВІДВАЛУ ................................................................................... 78 
4.1. Визначення економічної ефективності застосування удосконаленої 
установки фронтального відвалу автомобіля спеціального призначення 
порівняно з аналогами .............................................................................................. 78 
4.2. Оцінка економічної ефективності застосування розробленої методики 
при зимовому утриманні автомобільних шляхів ................................................... 81 
4.3. Висновки з четвертого розділу .................................................................... 88 
ВИСНОВОК ................................................................................................................. 89 
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ ................................................................... 91 
 
 6 
ВСТУП 
 
В даний час безпека та якість здійснення транспортного процесу 
нерозривно пов'язані з погодними умовами та зчіпними якостями покриттів, як 
автомобільних доріг, так і аеродромних покриттів. Проблема утримання 
покриттів даного виду в зимовий період є однією з найбільш актуальних, 
оскільки на їх поверхні утворюються крижана кірка та сніговий покрив, що 
призводить до значного зниження зчіпних якостей транспортних засобів. 
Прогнозування місця та часу утворення зимової слизькості є складним 
процесом, тому своєчасність вжиття заходів щодо підтримки необхідного 
рівня зчіпних якостей покриттів має бути забезпечена. 
Для видалення снігового покриву використовуються автомобілі 
спеціального призначення з конструкцією фронтального відвалу, що 
реалізують один із найбільш поширених методів ліквідації зимової слизькості 
дорожніх та аеродромних покриттів – механічний. Слід зазначити невисоку 
ефективність ліквідації зимової слизькості через обмеження впливу існуючих 
конструкцій робочих органів автомобілів цього виду. 
У роботах, що існують у цій галузі, проблема вдосконалення режимів 
руху та їх вплив на експлуатаційні показники базового шасі автомобілів 
спеціального призначення залежно від конструкційних параметрів робочого 
органу та особливостей роботи в зимовий період часу не відображена в 
достатній мірі. 
Удосконалення додаткового обладнання, яке встановлюється на 
автомобілі, призначені для усунення наслідків снігопадів та утворення льоду, 
не потребує суттєвого збільшення потужності їх приводів. Підвищення 
швидкісного режиму роботи автомобілів спеціального призначення під час 
виконання робіт із зимового утримання дорожніх та аеродромних покриттів 
вимагає вибору оптимальних налаштувань та конструктивних рішень у зв'язку 
із зростанням величини опору руху базового шасі. 
Таким чином, актуальність цього дослідження обумовлена необхідністю 
підвищення експлуатаційних показників автомобілів спеціального 
 7 
призначення із встановленням фронтального відвалу за рахунок забезпечення 
оптимальної робочої швидкості руху для підвищення безпеки транспортного 
процесу як на автомобільних дорогах загального користування, так і на 
територіях аеродромів у зимовий період з одночасним зниженням витрат з 
їхнього утримання. 
Метою роботи є підвищення експлуатаційних показників автомобіля 
спеціального призначення на основі вдосконалення установки фронтального 
відвалу, що забезпечує збільшення середньої швидкості руху під час 
здійснення процесу утримання дорожніх покриттів у зимовий період.  
Для досягнення мети поставлено такі завдання: 
1) провести аналіз експлуатаційних властивостей сучасних автомобілів 
спеціального призначення із встановленням фронтального відвалу, що 
експлуатуються для потреб зимового утримання дорожніх та аеродромних 
покриттів, а також визначити технічні характеристики базового шасі; 
2) провести дослідження щодо визначення силових факторів, що впливають на 
експлуатаційні показники автомобіля спеціального призначення з фронтальним 
відвалом залежно від швидкості руху та фізико-механічних властивостей снігу 
за різних умов; 
3) розробити методику підвищення експлуатаційних показників автомобіля 
спеціального призначення із встановленням фронтального відвалу; 
4) провести оцінку експлуатаційних властивостей автомобіля спеціального 
призначення з удосконаленою установкою фронтального відвалу на основі 
моделювання навантаження при здійсненні робочого процесу з розробки 
снігового покриву. 
Об'єктом дослідження є конструкція автомобілю спеціального призначення 
із встановленням фронтального відвалу. 
Предметом дослідження є експлуатаційні властивості автомобіля 
спеціального призначення.  
Наукова новизна дослідження полягає в наступному: 
1) визначено межі застосування різних конструктивно-технологічних рішень 
автомобілів спеціального призначення з установкою фронтального відвалу 
 8 
для умов зимового утримання автомобільних доріг загального користування 
та аеродромних покриттів; 
2) встановлено закономірність впливу товщини та щільності снігового покриву 
на режим руху, тягово-динамічну характеристику та витрату палива базового 
шасі автомобіля спеціального призначення із встановленням фронтального 
відвалу; 
3) експериментально встановлено та уточнено оптимальні режими руху 
автомобіля спеціального призначення з установкою фронтального відвалу з 
урахуванням сумарного опору руху стосовно умов довкілля; 
4) запропоновано тривимірну модель удосконаленого фронтального відвалу та 
проведено моделювання навантаження при здійсненні робочого процесу з 
розробки снігового покриву у складі автомобіля спеціального призначення. 
Практична значимість полягає у таких положеннях: 
1) реалізовано спосіб отримання сумарного опору руху автомобіля спеціального 
призначення з установкою фронтального відвалу при дії опору снігу різанню, 
опору тертя призми волочіння вздовж відвалу, опору снігу стружки вгору по 
відвалу, опору тертю фронтального відвалу засніженою дорогою, опору руху 
базової машини; 
2) визначено оптимальні режими руху автомобіля спеціального призначення із 
встановленням удосконаленого фронтального відвалу для досягнення 
максимальної ефективності розробки снігу; 
3) проведено розрахунок напруги, лінійних деформацій, визначено коефіцієнт 
запасу міцності елементів удосконаленого фронтального відвалу в найбільш 
навантаженому стані на основі методу кінцевих елементів. 
Методологія дослідження ґрунтується на системному аналізі рішень 
фронтальних відвалів автомобілів спеціального призначення, а також теорії 
розрахунку сил опору руху та теорії тягово-динамічного розрахунку 
автомобіля, теорії планування експерименту, методах кінцево-елементного 
моделювання, теорії міцності, методах оцінки ефективності використання 
автомобілів спеціального призначення за різних умов експлуатації. 
Кваліфікаційна робота магістра складається з 91 аркушу пояснювальної 
 9 
записки і включає: вступ, чотири розділи, висновок, список використаних 
джерел, а також 36 таблиць, 36 рисунків та 12 джерел. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 10 
РОЗДІЛ 1. СТАН ПИТАННЯ, МЕТА ТА ЗАВДАННЯ 
ДОСЛІДЖЕННЯ 
 
1.1. Аналіз умов зимової експлуатації автомобілів спеціального 
призначення при утриманні дорожніх покриттів 
 
Забезпечення та підтримання високого якісного рівня стану автомобільних 
доріг загального користування, міських вулиць, аеродромних покриттів є одним 
із головних завдань, що вирішується за допомогою використання автомобілів 
спеціального призначення, особливо у зимовий період [1]. Протягом усього 
життєвого циклу дорожніх покриттів необхідно вживати комплексу заходів, що 
дозволяє забезпечити необхідний швидкісний режим і безперервність руху 
транспортних потоків, у тому числі інших видів транспорту, безпеку та 
інтенсивність усіх учасників дорожнього руху, включаючи особливості 
екологічної безпеки та раціональної організації руху автомобільного транспорту. 
Велика кількість опадів у зимовий період вказує на високу інтенсивність 
снігопадів, а також їх наслідок – утруднення транспортного сполучення при 
експлуатації автомобільного та інших видів транспорту. 
Основна стаття витрат при зимовому утриманні об'єктів дорожньо-
транспортної інфраструктури посідає переважно снігоприбиральні роботи. При 
цьому одним із основних факторів, що впливають на процес підготовки дорожніх 
покриттів, є середня швидкість руху спеціальних автомобілів з конструкцією 
фронтального відвалу. Збільшення даного параметра дозволить знизити 
трудомісткість робіт, стомлюваність оператора та витрати робочого процесу 
розробки снігу. На підставі вищевикладеного можна визначити мету цього 
дослідження, як підвищення експлуатаційних показників автомобіля спеціального 
призначення із встановленням фронтального відвалу. 
В даний час для розробки снігу на автомобільних дорогах, автомагістралях, 
а також ЗПС аеродромів і прилеглих до них територіях використовують в 
основному методи механічного впливу, хімічного, комбіновані та теплові 
(танення снігу) [2]. Конкретне рішення щодо вибору того чи іншого методу 
 11 
очищення дорожнього покриття приймається, перш за все, виходячи з умов 
проведення очисних робіт та поточного рівня снігового покриву. 
Таким чином можливо знизити енерго- та ресурсоємність робіт, що 
проводяться, оскільки характеристика снігового покриву безпосередньо впливає 
на дані показники за рахунок ущільнення/утворення кірки льоду тощо. 
На якісну характеристику снігоприбирального процесу безпосередньо 
впливають автомобілі спеціального призначення та конструкція їх робочих 
органів. Як правило, ці транспортні засоби оснащуються широким рядом різного 
додаткового обладнання на кшталт фронтальних відвалів, щіткових вузлів, 
снігонавантажувачів, плавильнями снігу, в тому числі роторне обладнання для 
подрібнення снігової маси. Фронтальні відвали є одним із найбільш поширених 
типів додаткового обладнання, оскільки мають просту конструкцію, є 
універсальними, що дозволяє використовувати їх у складі різних автомобілів-
носіїв та сприяє зростанню парку рухомого складу з подібними робочими 
органами. 
Серед загальної кількості показників, що характеризують якість зимового 
утримання дорожніх покриттів, виділяють основні [3]: 
- ширина поверхні, що очищається; 
- товщина снігового покриву, що розробляється (з моменту початку снігопаду до 
моменту очищення покриття/шар, утворений у перерві між заходами автомобіля 
спеціального призначення); 
- товщина ущільненого снігового покриву на дорожньому покритті; 
- час розробки снігу. 
Для поліпшення перелічених вище показників застосовується різні 
виконання комбінованих автомобілів спеціального призначення з фронтальними, 
бічними відвалами та робочими органами інших видів. 
 
 
 
 
 
 12 
1.2. Аналіз існуючих автомобілів спеціального призначення із 
встановленням відвалу 
 
Снігоприбиральні автомобілі, велике поширення в конструкціях яких 
займають фронтальні плужні відвали, в наш час дуже різноманітні, проте не всі  з 
них продуктивні та універсальні. Розробка різних модифікацій робочих органів, 
застосування нових способів очищення територій від снігу дозволять підвищити 
безпеку транспортного процесу, ефективність виконуваних робіт, а також 
розширити сферу їх застосування та зменшити наведені витрати. 
Комбіновані автомобілі спеціального призначення – один із основних видів 
автомобілів [4, 5], що використовуються у складі прибирального комплексу та 
забезпечують прибирання автомобільних доріг загального користування, 
аеродромного полотна та прилеглих територій у зимовий та літній періоди (рис. 
1.1). 
 
Рисунок 1.1 – Застосування автомобілів спеціального призначення у складі 
збирального комплексу 
 
Основне завдання автомобілів цього виду – виконання комплексного 
прибирання при цілорічному обслуговуванні автомобільних доріг загального 
користування, ЗПС та РД аеродромів та прилеглих територій, із забезпеченням 
високих показників продуктивності та якості прибирання. Зовнішній вигляд 
комбінованого автомобіля спеціального призначення представлений на рис. 1.2. 
 
 13 
 
Рисунок 1.2 – Зовнішній вигляд комбінованого автомобіля спеціального 
призначення 
 
Експлуатаційне утримання штучних покриттів елементів льотного поля в 
літній період за допомогою комбінованого автомобіля спеціального призначення 
включає: 
− очищення покриттів від бруду, пилу, сміття, металевого сміття та 
інших сторонніх предметів; 
− видалення гумових відкладень, бітумних та масляних плям та інших 
забруднень з поверхні покриттів; 
− видалення калюж після рясних опадів у місцях застою води на 
поверхні покриттів. 
Експлуатаційне утримання штучних покриттів елементів льотного поля в 
зимовий період за допомогою комбінованого автомобіля спеціального 
призначення включає: 
− очищення покриттів від снігу та криги. 
Для забезпечення зазначених функцій комбінованого автомобіля 
спеціального призначення він оснащується основними функціональними 
агрегатами: фронтальним відвалом, центральною щіткою, продувним пристроєм 
та магнітною плитою. 
У тісних перонних зонах, зокрема, легко керований маневрений ефективний 
навантажувач з гарним оглядом працює краще, ніж будь-яке інше обладнання. 
Обмеження швидкості такого типу машини обумовлено насамперед недоліками 
 14 
підвіски та тихохідного шасі. Даний тип спеціального автомобіля не слід 
використовувати постійно на швидкості більше 8-16 км/год, і, як наслідок, в ході 
експлуатації вибираються менші швидкості, оскільки на великих швидкостях 
виникають поштовхи, нагрівання всередині колеса шасі і в результаті відрив 
протектора. Коли необхідно провести очищення великих площ в умовах 
обмеженого часу підготовки покриття, зазвичай використовують класичну 
комбінацію фронтальний відвал на базі вантажного автомобіля. 
Носії фронтальних відвалів різних типів можуть класифікуватися так [6]: 
1) Носії передніх відвалів стандартного вантажного типу. 
Це стандартні вантажівки, що випускаються, відповідають вимогам до 
носіїв плужних снігоочисників, типове виконання яких представлене на рис. 1.3. 
 
Рисунок 1.3 – Приклад носія фронтального відвалу вантажного типу 
 
2) Великі носії передніх відвалів для спеціальних цілей. 
Автомобілі, які виготовляються за спеціальним замовленням з метою 
здійснення широкорядного очищення снігу мають високу продуктивність (рис. 
1.4). 
3) Колісні навантажувачі (навантажувачі переднього типу з ковшем, 
що перекидається назад). Це стандартне виробниче обладнання, яке 
використовується для спеціальних операцій з видалення снігу на невеликих 
швидкостях, таких як видалення снігу на перонах, навантаження, буртування та 
видалення снігу біля вогнів ЗПС та інших обмежувальних зонах (рис. 1.5). 
 
 15 
 
Рисунок 1.4 – Носій фронтального відвалу для спеціальних цілей 
 
Рисунок 1.5 – Колісні навантажувачі 
 
4) Промислові трактори (колісна формула 4×4). Є виробниче обладнання 
стандартного типу, що має гідропривід. Застосовується в аналогічних випадках, 
що і колісні навантажувачі, але мають більшу швидкість розробки снігу. Не 
здійснюють навантаження снігу (рис. 1.6). 
 
 
 
Рисунок 1.6 – Промислові трактори 
 16 
 
 Найбільш доцільними для обслуговування ЗПС є великі носії для 
спеціальних цілей, а також носії відвалів стандартного вантажного типу [7]. Проте 
не варто виключати значущість інших плужних снігоочисників, оскільки всі види 
плужних снігоочисників успішно використовуються в ході проведення робіт з 
зимового утримання дорожніх покриттів та аеродромів для тих чи інших цілей. У 
ході огляду існуючих комбінованих автомобілів спеціального призначення із 
встановленням фронтального відвалу було розглянуто наступні марки: МКУ-
7802.01 в зимовому виконанні (з обладнанням DOBROWOLSKI, Польща); МКДУ-
2 (ТОМЕЗ-4000ТМ); "Schmidt" (Швейцарія); "Bucher" (Швейцарія). 
Технічні характеристики розглянутих автомобілів спеціального 
призначення із встановленням фронтального відвалу наведено у табл. 1.1. 
 
Таблиця 1.1 – Порівняльна таблиця технічних характеристик автомобілів 
спеціального призначення із встановленням фронтального відвалу 
Марка автомобіля   Робочий кут Максимальна 
(марка фронтального Базове шасі Довжина 
відвалу, м повороту, град робоча 
відвалу) швидкість, 
км/год 
МКУ-7802.01 у  
зимовому виконанні (з КамАЗ -    
обладнанням 53605 2,7-3,25 30 до 55 
DOBROWOLSKI) 
МКДУ-2 (ТОМЕЗ- КамАЗ - 
4000ТМ) 65115 4,0 35 до 40 
Aebi-Schmidt (MS 40.1 MAN TGS 
NA) 18.360 2,7-3,2 30-32 до 50 
КамАЗ, 
    
BUCHER (KH) MERCEDES, 
VOLVO, 3,4 30 до 40 
SCANIA 
КамАЗ, 
 
(BUCHER L/М) MERCEDES,    
VOLVO, 2,8-4,5 30 до 40 
SCANIA 
 MERCEDES,    
SCHMITD CJS (-) VOLVO, 4,8 32 до 50 
SCANIA 
 
Ключовим недоліком представлених у табл. 1.1 автомобілів спеціального 
 17 
призначення з установкою фронтального відвалу є максимальна робоча 
швидкість, яка, у свою чергу, не перевищує 55 км/год, а максимальна товщина 
снігового покриву, що розробляється, на даній швидкості руху становить не 
більше 0,05 м. Також, незважаючи на широкий діапазон кута повороту 
фронтального відвалу, ширина смуги, що очищається, не перевищує 4,1 м. 
Слід зазначити, що на відміну від розглянутих вище аналогів, рішення, що 
розробляється в ході цієї роботи, дозволять забезпечити оптимальні 
експлуатаційні показники та режими руху автомобіля спеціального призначення. 
 
1.3. Основні види фронтальних відвалів у складі автомобілів 
спеціального призначення 
 
Однією з найпоширеніших конструкцій фронтальних відвалів є прямий 
відвал з огляду на свою універсальність, яка полягає у можливості його 
використання у складі різних автомобілів-носіїв. 
Фронтальний відвал призначений для робіт з очищення доріг загального 
користування, аеродромних покриттів, прилеглих до них територій за допомогою 
зсуву снігового покриву. 
Завдяки простоті конструкції, а також металомісткості фронтальні відвали 
набули широкого поширення через простоту виготовлення та особливості 
виконання систем кріплення (навішування) на автомобілі спеціального 
призначення різних видів [8].  
В даний час відомі конструкції відвалів одностороннього типу, що 
здійснюють відкидання снігового покриву безпосередньо в один бік від полотна, 
а також двосторонні, що мають можливість відкидання снігу на обидві сторони. 
Залежно від специфіки розробки снігу, можливе використання додаткових 
робочих органів у вигляді бічних відвальних крил, які здійснюють зсув снігу за 
межі дорожнього покриття, представлені на рис. 1.7. 
 18 
Рисунок 1.7 – Варіант автомобіля спеціального призначення з установками 
фронтального та бічних відвалів 
 
Відвали розрізняють за конструкцією: 
− полегшена; 
− комбінована; 
− металева; 
− секційна. 
За механізмом: 
− поворотні (механічні та гідромеханічні); 
− неповоротні. 
За прямим призначенням фронтальні відвали поділяються на: 
- швидкісні відвали (здійснюють відкидання снігу убік на відстань від 15 
до 20 м за швидкості руху до 80 км/год); 
- зсувні відвали (здійснюють зсув снігового покриву при швидкості руху 
автомобіля спеціального призначення від 40 до 45 км/год). 
Висота крила швидкісного валу праворуч і ліворуч по ходу руху дорівнює 
1310 і 770 мм відповідно. У звичайного снігоочисного обладнання цей показник 
протягом усієї ширини становить близько 900 мм. 
Швидкісні відвали для збиральної техніки важать більше, ніж звичайні 
відвали. 
З метою підвищення міцності швидкісні відвали виготовляються 
заокругленими [10]. Звичайні відвали, виконані зі скловолокна через міцність 
матеріалу, в нижній частині не загинається. Товщина ребер жорсткості 
снігоочисного обладнання швидкісного типу складає 10 мм. У стандартних 
 19 
аналогів цей показник дорівнює 6 мм. 
Швидкісні відвали здатні відкидати сніг убік від дороги на відстань 15-20 
м. У звичайних відвалів цей показник, як правило, не перевищує 10 м. 
Головною особливістю швидкісних відвалів є форма профілю ножа, яка 
представлена у вигляді конуса чи гвинта, що дозволяє виробляти ефективне 
відкидання снігу при великій швидкості руху. Для запобігання закидання кабіни 
автомобіля спеціального призначення снігом у складі швидкісних відвалів, як 
правило, застосовуються захисні козирки. 
Передній швидкісний відвал (рис. 1.8) є звареною конструкцією зі змінним 
перерізом профілю крила. Встановлюється на спеціальній навішуванні в передній 
частині автомобіля. 
Передній швидкісний відвал призначений для видалення снігу з полотна 
дороги поза населеними пунктами та відкидання його за узбіччя за рахунок 
спеціального профілю крила (рис. 1.8). Для ефективної роботи відвалу швидкість 
руху машини має бути в межах 40-50 км/год. Також відвал можна 
використовувати на невисокій швидкості для зсуву снігу без його відкидання. 
 
Рисунок 1.8 – Приклад конструктивного виконання високошвидкісного 
відвалу 
 
Інший тип відвалу, представлений на рис. 1.9, - стандартний відвал, 
призначений розробки снігового покриву зазвичай у міських умовах, при збиранні 
твердих дорожніх покриттів на невеликих швидкостях і обмежених для викиду 
 20 
снігу просторів. 
 
 
 
Рисунок 1.9 – Приклади конструктивних виконання стандартних 
(нешвидкісних) відвалів 
 
Серед безлічі конструкцій фронтальних відвалів, що використовуються у 
складі автомобілів спеціального призначення виділяють три основні види: відвали 
циліндричні (рис. 1.10 а), відвали конусного типу (використовуються переважно 
при швидкісному утриманні доріг, рис. 1.10 б) і двовідвальні робочі органи (рис. 
10, в). 
Двовідвальні робочі органи, зважаючи на свої конструктивні особливості, не 
мають можливості повороту щодо осі підвішування, однак, можуть бути обладнані 
секціями, як рухомого, так і стаціонарного типу [11]. Як правило, робочі органи 
даної конструкції використовуються виключно у складі низько швидкісних 
автомобілів і не використовуються при утриманні аеродромних покриттів при 
швидкісній розробці снігу. 
  
 21 
  
а б 
 
 
 в 
а- циліндричний; б – конусний; в – двовідвальний 
Рисунок 1.10 – Види відвалів снігоприбиральних машин 
 
Швидкісні відвали конусного вигляду мають особливість експлуатації у 
складі автомобілів спеціального призначення – можливість встановлення 
виключно під одним кутом у плані. Конструктивні особливості не дозволяють 
робити обертання щодо вертикальної осі, оскільки конусний відвал має 
можливість встановлення малою основою усіченого конуса вперед, а великою 
основою – назад. 
Відвал снігоочисника - це частина снігоочисного плуга з ножем (або 
ножами), що зрізає сніг з поверхні, що очищається і переміщує його в бік. 
Відвальний ніж є складовою нижньою частиною конструкції, яка 
використовується для зрізу снігу з покриття, що очищається і може складатися з 
декількох або однієї секції. 
Для захисту дорожнього покриття та конструкції фронтального відвалу від 
можливих пошкоджень при наїзді на нерівності нижня частина відвального ножа 
оснащується спеціальною гумовою смугою – лемешем. Під час виконання робіт із 
зимового утримання аеродромних покриттів, у т. ч. злітно-посадкових смуг, як 
 22 
правило, застосовують автомобілі спеціального призначення з установками 
швидкісних відвалів. 
Фронтальний відвал може мати різну конструкцію, однак вона повинна 
забезпечувати встановлену заводом-виробником швидкість очищення 
дорожнього полотна від снігу в межах встановленого захвату, а також мінімально 
можливі пропуски снігу та сльоти. Відвали, згідно з технічними 
характеристиками, повинні використовуватися за своїм прямим призначенням.  
Наприклад, двосторонні відвали при парній роботі зі снігометами повинні 
задовольняти всім режимам руху колони автомобілів спеціального призначення 
незалежно від фізико-механічних властивостей снігового покриву. Нижче 
наведені основні типи відвалів, що становлять групу плужних снігоочисників, та 
вимоги до них. 
1) З конусоподібним ножем, односторонні, праві чи ліві. 
Призначені для високопродуктивних швидкісних снігоочисних робіт на 
автомобільних дорогах, ЗПС та прилеглих місцях. Снігоочисний відвал 
представлений одностороннім плугом (викид снігу здійснюється лише в одному 
напрямку) з конусоподібним відвальним ножем, керованим гідравлічним чином 
водієм із кабіни автомобіля спеціального призначення. Ніж в залежності від 
розміру плуга може мати довжину від 0,60 до 0,76 м і висоту від 1,27 на початку і 
до 2,03 м в кінці відвалу відповідно. Пристрій повинен включати сигнал безпеки 
руху, а також регульований вручну або механічно нахил ножа для нормальної 
роботи на таких ділянках, як перони і ЗПС. Якщо він обладнаний кромками, 
виконаними з карбіду вольфраму, відвал не повинен використовуватися на 
штучних покриттях з вмонтованими вогнями. У цих зонах рекомендується 
використовувати гумові чи поліуретанові кромки. Відвали такої конструкції не 
мають універсальності типу, що перевертається, і не рекомендуються для 
загального використання в аеропортах. 
2) Звичайний двосторонній, із механічним приводом. 
Згідно з класифікацією, великі фронтальні відвали призначені для 
високопродуктивного високошвидкісного очищення покриттів автомобільних 
доріг та ЗПС з відкиданням снігу праворуч або ліворуч від положення при 
 23 
переміщенні на вибраних кутах різання (рис. 1.11). Сніговий відвал повинен мати 
комплект знімних ножів та бути обладнаний знімними кромками; він керується 
гідравлічно за допомогою звичайних важелів, розташованих у кабіні водія. 
Конструкція відвального ножа повинна бути такою, щоб вольфрам-карбідові та 
гумові/поліуретанові кромки можна було взаємно замінювати. Механічно 
керований реверсивний механізм повинен дозволяти встановлювати ніж мінімум 
у чотири положення з кожній стороні при згрібанні максимальне встановлення 
кута ножа обмежується 35–40°. Установка повинна бути обладнана пристроєм 
автоматичного блокування та розблокування ножа, вібраційною або плаваючою 
провідною рамою та, коли це передбачено, пристроями для вимкнення ножа. 
Відвал повинен бути обладнаний нагвинчуваними черевиками або роликами, що 
змінюються, коли передбачається неметалеве лезо. Може передбачатись 
регульований нахил ножа, якщо робочий орган передбачається використовувати 
для загальної мети очищення. Довжина відвалу може бути від 1,8 до 6 м по ріжучій 
кромці, а висота від 0,88 до 1,20 м. Якщо відвал передбачається використовувати 
на площах зі штучним покриттям, де є вмонтовані в поверхню вогні, 
рекомендується використовувати гумову або поліуретанову крайку замість 
виконаної з карбіду вольфраму. Можуть передбачатися глибоко закруглені краї 
входу/виходу для покращення відкидання снігу. 
3) Поворотний зі сталевою кромкою. 
Даний тип відвалу призначений для високошвидкісного 
високопродуктивного очищення, що вимагає відкидання снігу ліворуч або 
праворуч під встановленим кутом різання. Цей пристрій не рекомендується 
використовувати в зонах, обладнаних вмонтованими в штучне покриття вогнями, 
і він не має гумових або поліуретанових ножів, що взаємозаміняються. Відвал 
такого типу має конусоподібний по всій довжині ніж та можливість повороту 
ножа щодо горизонтальної осі на 180°, що дозволяє очищати та відкидати сніг 
праворуч або ліворуч. Як правило, конструкції цього виду мають гідравлічне 
управління зі звичайними важелями в кабіні для підйому, опускання та повороту 
ножової системи. Ніж повинен мати той самий фіксований кут, коли повертається 
праворуч або ліворуч, та можливість заміни кромок. Необхідно передбачити 
 24 
блокування та утримання ножа у вертикальному положенні, а також відповідний 
зачіп для встановлення ножа на автомобіль спеціального призначення. Довжина 
відвалу може бути від 3 до 4 м по ріжучій кромці, а висота, в залежності від 
розміру від 1,50 до 1,80 м. Відвали, що перевертаються, не забезпечуються 
ножами, що автоматично вимикаються. 
 
Рисунок 1.11 – Види снігоочисних відвалів 
 
4) Бічний відвал, регульованого рівня, лівосторонній або 
правосторонній.  
Призначений для робіт великого обсягу видалення снігу. Він повинен 
забезпечувати роботу регульованим ножем на різній висоті снігових валів та 
вирівнювання/підрізання кучугур. Пристрій повинен бути також здатний 
проводити швидкісну снігоочищення разом з відповідним встановленим 
фронтальним відвалом. Він не призначений для використання у зонах, де є 
вмонтовані в штучне покриття вогні. Повинно бути передбачене гідравлічне 
керування з кабіни звичайними органами керування для підіймання, зниження та 
встановлення ножа для роботи, а також для витримування достатньої відстані від 
кабіни збоку автомобіля спеціального призначення. Висота ножа, що знімається, 
 25 
повинна становити від 0,62 м спереду і 0,88 м ззаду, і він повинен бути обладнаний 
замінними кромками з карбіду вольфраму, запобіжним вимикаючим пристроєм, 
боковинами з амортизаторами та пристосуванням для встановлення нахилу ножа 
вручну. Боковини повинні підтримуватися з кожного боку штангами, що 
опускаються, і підйомними пристосуваннями. 
5) Розширюючий плужний ніж. 
 Розширюючий плужний ніж діє по праву або ліву сторону машини разом із 
встановленим спереду нього очисним ножем, що дозволяє збільшити ширину 
поверхні, яка очищається. Використання плужного ножа даного типу при розробці 
снігового покриву зі штучних покриттів аеродромних смуг, обладнаних 
сигнальними вогнями, необхідно застосування кромок, виконаних з поліуретану 
або гуми, що виготовлені з карбіду вольфраму. Управління розширюючим 
плужним ножем здійснюється за допомогою класичних органів управління в 
кабіні водія автомобіля спеціального призначення за допомогою гідроприводу. 
Габаритні розміри знімного ножа повинні становити не менше 0,76 м за висотою 
передньої та 1,52 м задньої частини відповідно. Конструкція розширюючого 
плужного ножа повинна передбачати можливість ручного регулювання кута 
нахилу, бути оснащена амортизаторами боковин. Ширина захвату має становити 
не менше 1,8 м. При транспортуванні також необхідне забезпечення можливості 
складання конструкції за допомогою гідравлічної системи. Залежно та умовами 
експлуатації може бути передбачено наявність додаткових органів управління для 
внутрішнього і зовнішнього краю відвалу відповідно. 
Конструкція повинна забезпечувати можливість гідравлічного підйому 
передньої частини ножа відвалу на висоту від 30 см. Відвали цього виду мають 
коротку штангу у складі задньої навішування, закріпленої збоку від рами 
автомобіля спеціального призначення, яку, як правило, зміцнюють за допомогою 
розкосів з амортизаторами, що кріплять механізм нахилу розширення ножа. 
Встановлення розширюючого відвалу має бути обладнана запобіжниками для 
положення транспортування, що дозволяють фіксувати ніж у безпечному 
положенні. 
6) Широкорядний відвал, що штовхається, двосторонній, з боковинами, 
 26 
що забираються.  
Цей вид робочого органу використовується під час проведення 
широкорядних робіт різних режимах руху автомобілів спеціального призначення. 
Управління пристроєм здійснюється гідроциліндрами за допомогою важелів у 
кабіні автомобіля. Довжина основного ножа (центральної секції), як правило, 
становить від 3 до 6 м залежно від конструктивного виконання з можливістю 
дообладнання двома бічними секціями з лівої та правої сторін. Кожна секція може 
мати довжину від 1 до 3 м, а максимальна ширина поверхні, що очищається, не 
перевищує 9 м. Відвали даного виду можуть обладнатися механізмами для 
здійснення інтенсивного скидання снігу. Також до складу конструкції входить 
реверсивний механізм, а конструкція відвалу повинна запобігати можливості 
пошкодження як самих ножів, так і дорожнього покриття при контакті з 
нерівностями при русі на великій швидкості. Ріжуча кромка, як правило, 
покривається гумовим або поліуретановим покриттям або сплавом вольфраму 
карбіду. Відвали такого типу, як правило, встановлюються виключно на 
продуктивні автомобілі спеціального призначення через вимоги до високої 
потужності, необхідної для розробки снігового покриву. 
7) Нижній скрепер використовується в умовах, коли необхідна 
максимально можлива ефективність процесу розробки снігового покриву на 
ділянках дорожніх і штучних покриттів без перешкод. 
Відвали цього виду мають або гідравлічний або пневматичний привід, а 
органи управління повинні розташовуватися в кабіні автомобіля спеціального 
призначення. Довжина нижнього скрепера становить 3,6 м, радіус відвальної 
частини від 30 до 50 см. Також, робочий орган цього типу повинен бути 
обладнаний об'ємною кромкою, виготовленою з карбіду вольфраму. Відвальний 
ніж повинен мати товщину не менше 1,2 см і бути виконаний з високоміцної сталі. 
Конструкція повинна мати можливість реверсивної роботи, щоб забезпечити 
можливість зміни положення ножа для згрібання за допомогою його повороту в 
обидві сторони (ліворуч і праворуч). Нижній скрепер у своїй конструкції повинен 
мати систему, що дозволяє регулювати тиск на поверхню. Конструкції даного 
виду відвалів також передбачають амортизаційну підвіску з можливістю вільного 
 27 
ходу для мінімізації або запобігання пошкодженням внаслідок раптових 
навантажень, а також систему підйому для забезпечення мінімально допустимого 
просвіту над дорожнім покриттям, що становить 15 см. Підвіска нижнього ножа 
повинна рівномірно розподіляти навантаження. 
8) Перонний сніговий ніж застосовується у складі тягачів літаків, 
колісних навантажувачів, промислових тракторів та інших автомобілях 
спеціального призначення, які можуть відрізнятися від стандартної машини-
снігоочисника. Відвали цього виду застосовуються на низьких швидкостях руху в 
обмежених зонах. 
Перонні снігові ножі повинні забезпечувати можливість видалення снігу 
поблизу будівель, воріт та перонів на території аеропортів, однак їх використання 
неможливе на покриттях, обладнаних штучними вогнями. Ножі даного виду 
мають довжину до 6 м, а конструкція передбачає глибокий вигин та можливість 
дообладнання бічними пластинами,  висота не перевищує 1,42 м. Край має 
можливість заміни та виготовляється з карбіду вольфраму. Конструкція зачепа 
ножа повинна мати можливість вертикального зсуву та бути швидкознімною. 
Конструкція перонного ножа оснащується як мінімум двома черевиками, або 
роликами. Можливе встановлення опорних стійок, однак, у деяких виконаннях їх 
функцію виконують безпосередньо черевики. 
Наявність відвальних ножів із полімерів та композиційних матеріалів, 
покриття їх цими матеріалами, знижують поверхневе тертя між 
снігом/сльотою/відвальним ножем плуга. 
На ефективність робіт із розробки снігового покриву також впливає і вибір 
ножів відвалу. 
Вибір металевих ножів дозволяє знімати з поверхні дорожнього покриття 
льоду, а гумових - прибирати свіжий сніг і сльоту. При використанні гумових 
ножів, на відміну від металевих, відвал не деформує дорожні та штучні покриття, 
що дозволяє звести витрати на їх ремонт до мінімуму. У складі відвалів також 
застосовуються комбіновані ножі, наприклад з гумових з одного та металевих з 
іншого боку. Таким чином, при зносі роблять зняття ножа та використовують його 
іншу частину. 
 28 
Ножі з перфорацією застосовуються для робіт з зледенілим покриттям. 
Як правило, ножі з наконечниками із високоміцних металів використовують 
для видалення льоду та розробки снігового покриву. У порівнянні з іншими 
видами ножів, термін служби конструкцій з твердосплавними наконечниками 
значно вищий. 
Для зимового утримання високошвидкісних автомобільних доріг 
застосовують фронтальні відвали зі спеціальними формами на швидкостях руху 
до 60 км/год. Відвали даного виду здійснюють скидання снігу у бік від 15 до 20 м. 
Найбільш оптимальним є поєднання фронтального та бічних швидкісних відвалів, 
оскільки таким чином досягається значне збільшення ширини поверхні, що 
очищається, що сприяє зростанню ефективності процесу розробки снігу. 
Обмежуючим фактором є товщина збирання снігу – до 0,2 м. Варто також 
наголосити на недоцільності їх використання в умовах міста. 
Маса, а також форма фронтального відвалу є основними параметрами, що 
задають характеристики. За рахунок оптимального вибору геометричних 
параметрів можна впливати на окремі показники та підвищити ефективність 
роботи в залежності від умов експлуатації. Відповідно, залежно від фізико-
механічних властивостей снігу потрібно вибір пасивного чи активного робочого 
органу. За рахунок вибору конструкції або її модифікації можна підвищити 
продуктивність автомобіля спеціального призначення, а також ефективність та 
якісні показники розробки снігу. Таким чином, вдосконалення конструкції 
фронтального відвалу можливе за рахунок низки способів, таких як: 
- вибір оптимальної форми відвалу залежно від умов експлуатації; 
- використання бічних відвалів; 
- використання керованих відкриток; 
- використання додаткового приводу; 
- використання складових багатосекційних відвалів 
Приклади ножів відвалів, виконаних з полімерних матеріалів, представлені 
на рис. 1.12. 
 29 
 
Рисунок 1.12 – Приклади полімерних ножів відвалів 
 
Варіанти виконання опорних коліс, застосовуваних в складі конструкції 
відвалу наведено на рис. 1.13. 
 
Рисунок 1.13 – Приклади опорних коліс відвалів 
 
Зменшення поверхневого тертя може знизити потребу потужності, яка 
необхідна для пересування автомобіля спеціального призначення з установкою 
фронтального відвалу, і таким чином зменшити споживання палива під час 
розробки снігового покриву. Відвальні ножі, які фізично відкидають велику 
кількість снігу вгору та в бік від машини, замість змітання у валки або 
переміщення снігу можуть зменшити потребу в парку необхідного обладнання. У 
деяких місцях залежно, як правило, від інтенсивності снігопаду, швидкості вітру, 
виду снігу, розташування ЗПС, її вогнів, конфігурації узбіччя, відвал може не 
вимагати снігомета для переміщення значної частини снігу, що очищається за 
бічні вогні штучного покриття. Не використання снігомета може призвести до 
значної економії палива та обладнання, але слід приділяти особливу увагу вибору 
конструкції відвалу для подвійного завдання, враховуючи, що необхідні 
 30 
характеристики можуть значною мірою залежати від погодних умов. 
Відома модернізація снігоочисного відвалу автогрейдера Д3 96 Б. Основним 
відмінністю удосконаленої конструкції є наявність  зсувних складових частин. 
Система управління фронтальним відвалом включає два гідроциліндри та 
розподільчі пристрої. 
Зсувні частини переміщаються в вертикальній площини, а крайні частини 
допоміжного відвалу рухаються в основну площину. Ножі, виготовлені з гуми, 
знаходяться на одній лінії. Якість очищення покриттів від снігу забезпечується в 
тому випадку, якщо відвал, зрушуючи основну масу снігу, залишає після себе шар 
заввишки 10-15 мм легко смітний щіткою. Тому необхідно систематично 
контролювати стан  гумових ножів відвалу. Вони  повинні мати однакову висоту та 
при опущеному відвалі щільно по всій ширині захвату прилягати до поверхні 
покриття. Висота ножів повинна бути в межах 25-150 мм, з рівномірним 
зношуванням. Відвал у розсунутому положенні повинен легко повертатися на 
поворотній рамі вправо та вліво та надійно фіксуватися. 
Широкого поширення набули спеціальні дефлектори, що встановлюються 
як додаткові елементи на конструкцію фронтального відвалу, що дозволяють 
покращувати умови видимості оператора автомобіля спеціального призначення за 
рахунок перешкоджання відкидання снігу на лобове скло (рис. 1.14). 
 
 
Рисунок 1.14 – Дефлектор з фіксованою геометрією, що 
використовується в дорожніх випробуваннях 
 31 
Дослідження ефективності установки дефлектора відвалу з кутом 
захоплення менше 50 ° показують, що за рахунок використання даного елемента 
досягається підвищення видимості оператора автомобіля спеціального 
призначення на 50%. Слід зазначити, що встановлення дефлектора також сприяє 
підвищенню захищеності радіатора та додаткових низько розташованих елементів 
транспортного засобу, включаючи світлові прилади [12]. 
Іншим пристроєм для зменшення кількості снігу, що відкидається на лобове 
скло, є набір гумових заслін для передньої частини відвалу, представлених на рис. 
1.15. 
 
 
Рисунок 1.15 – Набір гумових заслінок на передній частині відвалу 
 
 
Для досягнення оптимальної розробки снігу з поверхні автомобільних доріг 
та поверхні ЗПС найбільш поширеним залишається використання в одній групі 
снігометів та відвалів. Цієї концепції досі дотримуються, однак у зазначених 
нижче обставинах може передбачатися використання лише плуга типу, що скидає 
(рис. 1.16): 
– невелике річне випадання снігу (від 40 до 50 см); 
– високі ЗПС (штучне покриття, як правило, залишається чистим, коли 
ЗПС знаходяться на піднесенні); 
– високі посадкові вогні (вищі вогні залишаються довше видимими); 
– невелика кількість перевезень (більше часу для очищення ЗПС); 
– узбіччя зі штучним покриттям для зміцнення узбіччя (плуг підходить 
 32 
ближче до вогнів); 
– висококваліфіковані оператори (часто може знадобитися прийняття 
самостійних рішень); 
– переважні вітри взимку (переважні бічні вітри невеликої сили, як 
правило, здуває сніг на достатній відстані від поверхонь). 
 
Рисунок 1.16 – Фронтальний відвал типу скидання 
 
У таких умовах виключення снігомета із набору снігоочисного обладнання 
може зменшити витрати на утримання дорожніх покриттів. 
 
1.4. Технічні характеристики об'єкта досліджень 
 
Відповідно до існуючих типових рішень в галузі автомобілів спеціального 
призначення вибір базового шасі передбачає встановлення в його склад 
наступного обладнання: 
1) безпосередньо до елементів шасі: 
− встановлення надрамника на раму шасі; 
− пульт системи керування до підлоги кабіни; 
− елементи системи освітлення та сигнальні маяки; 
− відвал; 
− щітка центральна. 
− до встановлення надрамника: 
 33 
− елементи гідравлічної системи (насоси, гідророзподільники, система 
охолодження, бак робочої рідини); 
− силова установка; 
− установка продувна; 
− капот; 
− встановлення магнітної плити; 
− елементи системи висвітлення; 
На основі проведеного у п. 1.3 аналізу видів фронтальних відвалів було 
прийнято рішення розглянуто і базове шасі, яке представлене на рис. 1.17. 
Татра Phoenix Т 158 – це повнопривідний безкапотний автомобіль 
підвищеної вантажопідйомності з колісною формулою 6×6 (рис. 1.17). 
Призначений для перевезення вантажів, монтажу та транспортування озброєння, 
військової та спеціальної техніки, буксирування спеціальних та транспортних 
причепів. 
Основним критерієм вибору шасі в даному випадку є вимоги щодо 
утримання автомобільних доріг загального користування, а також покриттів 
аеродромів. 
 
 
 
Рисунок 1.17 – Загальний вигляд шасі Татра Phoenix Т 158 без доопрацювань 
 
У табл. 1.2 наведено технічні характеристики та експлуатаційні 
показники автомобіля спеціального призначення із установкою фронтального 
відвалу.  
 34 
Таблиця 1.2 – Технічні характеристики та експлуатаційні показники 
автомобіля спеціального призначення 
Показник Одиниця виміру Значення 
Маса споряджена, не більше кг до 19 000 
Швидкість руху робоча км/год від 40 до 60 
Продуктивність прибирання, не більше га/год 21,4 
Ширина збирання за один прохід, не   
менше 
від 4,8 (при повороті на 
  ±32°) 
- фронтальним відвалам м від 4,6 (при повороті на 
±35°) 
до 5,7 (при повороті на 0 °) 
Діапазон експлуатаційних 
температур °С від мінус 40 до плюс 40 
Отже, підвищення експлуатаційних показників автомобіля спеціального 
призначення з установкою фронтального відвалу потрібна відповідність 
технічним характеристикам, наведеним у табл. 1.2. 
 
1.5. Висновки.  
 
Аналіз існуючих технологічних рішень у галузі зимового утримання 
автомобільних доріг, аеродромних покриттів та прилеглих до них територій 
показав, що збирання снігового покриву має здійснюватися з максимально 
можливою швидкістю руху автомобілів спеціального призначення. Однак, слід 
зазначити, що з підвищенням кількості заходів, а також кількості автомобілів, 
що беруть участь у розробці снігу, підвищуються матеріальні витрати на 
утримання парку рухомого складу. 
 Автомобіль спеціального призначення повинен мати високі 
експлуатаційні показники та сприяти забезпеченню якісного процесу із 
зимового утримання дорожніх покриттів. 
У існуючих рішеннях фронтальних відвалів є ряд недоліків, що 
впливають на максимальну швидкість руху, а також ширину смуги, що 
розробляється від снігового покриву. 
Таким чином, максимально можлива швидкість руху спеціальних 
автомобілів цього виду при розробці снігового покриву завтовшки до 0,05 м не 
 35 
перевищує 55 км/год. Також, виявлено, що товщина снігового покриву, що 
розробляється, при швидкості руху понад 40 км/год не перевищує 0,1 м. 
У ході проведеного аналізу було виявлено, що більшість експлуатованих 
установок фронтального відвалу мають обмежений кут його повороту щодо 
поперечного руху автомобіля спеціального призначення осі – до 32°. 
З проведеного аналізу визначено технічні характеристики базового шасі. 
Для вирішення задачі підвищення експлуатаційних показників автомобіля 
спеціального призначення потрібно розробити методику підвищення 
експлуатаційних показників автомобіля спеціального призначення, що 
дозволяє з урахуванням масогабаритних характеристик установки 
фронтального відвалу, а також дослідження факторів опору руху базового шасі 
вибирати оптимальні параметри для досягнення найбільшої ефективності 
процесу зимового утримання автомобільних доріг, штучні аеродромні 
покриття. 
 36 
РОЗДІЛ 2. МЕТОДИКА ПІДВИЩЕННЯ ЕКСПЛУАТАЦІЙНИХ 
ПОКАЗНИКІВ АВТОМОБІЛЯ СПЕЦІАЛЬНОГО ПРИЗНАЧЕННЯ З 
УСТАНОВКОЮ ФРОНТАЛЬНОГО ВІДВАЛУ 
 
Розробка методики підвищення експлуатаційних показників автомобіля 
спеціального призначення проводиться з урахуванням блок-схеми, 
представленої на рис. 2.1. 
 
Розробка методики підвищення експлуатаційних показників автомобіля 
спеціального призначення із встановленням фронтального відвалу 
 
 
 
 
 
Розрахунок встановлення фронтального відвалу 
 
 
Визначення впливу сумарного опору руху на тягово-динамічну 
характеристику базового шасі 
 
 
Визначення оптимального кута повороту фронтального відвалу 
 
 
 
 
 
 
Моделювання роботи автомобіля спеціального призначення із встановленням фронтального 
відвалу 
 
 
Визначення техніко-експлуатаційних показників автомобіля спеціального призначення із 
встановленням фронтального відвалу 
 
 
 
удосконаленої установки фронтального відвалу автомобіля 
спеціального призначення порівняно з аналогами 
 
Оцінка економічної ефективності застосування розробленої методики 
Рисунок 2.1 – Блок-схема проведення досліджень 
 37 
2.1.  Визначення силових факторів, що впливають на експлуатаційні 
показники автомобіля спеціального призначення із встановленням 
фронтального відвалу 
 
Розрахунок відвалу проводиться з метою підтвердження працездатності 
автомобіля спеціального призначення за різних умов прибирання снігу 
(щільності снігу, товщини снігового покриву, швидкості руху), а також для 
визначення схем навантаження відвалу та отримання чисельних значень 
наступних параметрів: 
- сумарного опору W, що здійснюється середовищем на снігоочисник при 
русі в робочому режимі в різних умовах і діючого вздовж осі автомобіля; 
- сумарного бічного опору Wб, що здійснюється середовищем на 
снігоочисник під час руху в робочому режимі та діючого поперек осі 
автомобіля; 
- поворотного щодо середини відвалу моменту Мо під час руху у 
робочому режимі; 
- максимального динамічного зусилля Рдин, що є рівнодією від 
рівномірно розподіленого навантаження на відвал при наїзді на непереборну 
перешкоду. 
На основі проведеного в розділі 1 аналізу до удосконалення прийнято 
встановлення циліндричного відвалу з крайніми конічними секціями. Таким 
чином, визначення параметрів установки буде проводитися за методикою 
розрахунку циліндричного відвалу. Основні параметри, необхідні розрахунку 
наведені у табл. 2.1. 
На рис. 2.2 представлено схему повороту фронтального відвалу. 
 
  
 38 
Таблиця 2.1 – Основні параметри для проведення розрахунку установки 
фронтального відвалу 
Параметр Значення Опис 
Фізико-механічні властивості снігу за різних умов: 
����сн 50...300 кг/м3 для свіжого та слабо ущільненого снігу 
ℎ �������� ����=0,24…0,46 при ���� сн = 50…300 кг/м3 та різній температурі) 
���� 13,5 ... 24,7 ° при ���� сн = 50 ... 300 кг / м3 і різній температурі 
δ 4 ... 7,97 ° при ���� сн = 50 ... 300 кг / м3 і різній температурі 
�������� ���� 0,07 ... 0,14 при ���� сн = 50 ... 300 кг / м3 і різній температурі 
����рез 0,0002…0,01 МПа при ���� сн = 50 ... 300 кг / м3 і різній температурі 
Характеристики базового шасі: 
����а 18500 кг з урахуванням спорядженої маси базового шасі 11200 
кг 
����а 16,7 м/с 
(60 км/год) згідно з вимогами до прибирання дорожнього 
покриття 
����дв 303 кВт потужність двигуна ЯМЗ-653 
����дв 1900 об/хв відповідає максимальній потужності двигуна 
 13,8; 11,54; 9,49; 
 7,93; 6,53; 5,46;  
���� для 16-ступінчастої коробки ZF 16S1820TO базового 
���� пров 4,57; 3,82; 3,02; 
2,53; 2,08; 1,74; шасі 
1,43; 1,2; 1; 0,84 
����р.к 1,536  
����м 6,135 - 
����к 0,615 - 
Характеристики дорожнього покриття: 
����к 0,02 - 
  1) для асфальтобетонних та цементобетонних 
  покриттів із шаром снігу товщиною 0,01…0,02 
����сц 0,3/0,6 м, що залишився після проходу відвалу 
2) для чистого асфальтобетонного 
та цементобетонного покриття [65]. 
i 0,03 - 
Характеристики відвалу: 
����отв 4,6 ... 5,6 м - 
����0 отв ±35 ° - 
����рез 30 ° - 
���� відповідно до аналогів (наприклад, відвал 
отв 2000 кг снігоприбиральної машини Schmidt MS 56.1 
 
 
 39 
 
Рисунок 2.2 – Схема повороту відвалу 
 
При роботі плужного снігоочисника на відвал діють такі зусилля: 
����різ - опір снігу різання, Н; 
����пр – опір  тертя призми волочіння поверхню снігового масиву перед 
відвалом, Н; 
����ін – сила інерції снігу, що вирізується з масиву, Н; 
����пер – опір переміщення призми волочіння вздовж відвалу, Н; 
����під - опір підйому стружки, що вирізується з масиву снігу вгору по 
відвалу, Н; 
����тр - опір тертю плуга по засніженій дорозі, Н; 
����а - опір руху базового автомобіля, Н. 
План швидкостей переміщення призми волочіння представлений на рис. 2.3. 
Дані силові чинники прикладені у різних точках відвалу, встановленого 
під кутом до напрямку руху снігоочисника, тому зручніше замінити схему, 
наведену на рис. 2.4, на еквівалентну схему, представлену на рис. 2.5. 
Тоді на відвал діють зовнішні поздовжня W і бічна Wб сили та поворотний 
щодо його середини момент Мо. 
 40 
Поворотний момент Мо обумовлений асиметричним впливом на відвал 
опорів Wпр і Wпод (рисунок 2.4). Опір Wр, Wін і Wтр симетричні і проходять через 
середину відвалу; опір Wпер діє у площині відвалу і створює поворотниий 
момент. Таким чином, поворотний момент Мо виникає через асиметрію центру 
мас призми волочіння щодо середини відвалу, при цьому збільшення розмірів 
поперечного перерізу призми не призводить до зміни плеча сил, що діють 
моменту Мо. 
 
 
 
Рисунок 2.3 – План швидкостей переміщення призми волочіння 
  
 41 
 
Рисунок 2.4 – Розрахункова схема процесу розробки снігу відвалом та 
сил, що діють на фронтальний відвал 
 
 
 
Рисунок 2.5 – Еквівалентна розрахункова схема навантаження відвалу під час 
роботи 
 42 
Розрахунок сумарного поздовжнього опору під час роботи відвалу на 
максимальному куті повороту. 
Розрахунок проводиться для кута повороту відвалу рівного 32 ° за різних 
товщині снігового покриву і щільності снігу. 
Сумарний опір, виникаючий при роботі відвалу і діючий вздовж осі 
автомобіля: 
Wріз +Wпр +Wін +Wпер +Wпод +Wтр +Wа , Н   (2.1) 
  
Сила опору снігу різанню (прикладена до середини відвалу): 
 
W 6
різ =10 Κ різ ⋅Βотв ⋅ h, H  (2.2) 
 
де Κ різ – питомий опір снігу різання, МПа; 
Βотв  – ширина різання снігу відвалом, м; 
ℎ- товщина снігового покриву, м. м. 
Отримані розрахункові значення зведені в табл. 2.2, звідки випливає, що 
максимальний опір снігу різання становить 19240 Н. 
 
Таблиця 2.2 - Опір снігу різання, Н 
 
����сн, кг/м3 
h, м 100 150 200 250 300 
0,05 180,38 192,4 721,5 1803,75 2405 
0,10 360,75 384,8 1443 3607,5 4810 
0,15 541,13 577,2 2164,5 5411,25 7215 
0,20 721,5 769,6 2886 7215 9620 
0,25 901,88 962 3607,5 9018,75 12025 
0,30 1082,25 1154,4 4329 10822,5 14430 
0,35 1262,63 1346,8 5050,5 12626,25 16835 
0,40 1443 1539,2 5772 14430 19240 
 
Вектор сили опору, утвореної в результаті тертя призми волочіння про 
поверхню снігового масиву, що розробляється безпосередньо перед відвалом, 
спрямований перпендикулярно вектору абсолютної швидкості руху снігу перед 
 43 
робочим органом Vабс і доданий до центру мас призми. 
У проекції на вісь руху машини: 
 
Wпр = mпр ⋅ g ⋅ tgρ ⋅sin(ϕ +δ ), H  (2.3) 
де: mпр  - маса призми волочіння, кг; 
���� – прискорення вільного падіння, g = 9,81 м/с2; 
ϕ - кут установки відвала в плані(гострий кут між передньою кромкою 
ножа відвала і повздовжньою віссю машини) (ϕ = 58°). 
Розрахунок проводиться для найбільш поширеного кута повороту відвалу, 
що становить 32 °. 
Маса призми волочіння визначається відповідно до виразу: 
 
Β2
m отв ⋅ h ⋅ ρсн ⋅cosδ
пр = ,кг
2sinϕ ⋅cos(ϕ +δ )      (2.4) 
Таким чином, максимальна маса призми волочіння становить 3608,72 кг. 
Інші розрахункові значення зведено до табл. 2.3. 
 
 
Таблиця 2.3 - Маса призми волочіння, кг 
 
����сн, кг/м3 
h, м 100 150 200 250 300 
0,05 150,36 234,31 312,41 375,91 451,09 
0,10 300,73 468,61 624,82 751,82 902,18 
0,15 451,09 702,92 937,22 1127,72 1353,27 
0,20 601,45 937,22 1249,63 1503,63 1804,36 
0,25 751,82 1171,53 1562,04 1879,54 2255,45 
0,30 902,18 1405,84 1874,45 2255,45 2706,54 
0,35 1052,54 1640,14 2186,86 2631,36 3157,63 
0,40 1202,91 1874,45 2499,26 3007,26 3608,72 
 
Отже, максимальний опір під час роботи відвалу на максимальному куті 
повороту становитиме 12317,35 Н. Інші розрахункові значення зведено до табл. 
2.4. 
  
 44 
Таблиця 2.4 - Опір тертя призми волочіння, Н 
 
����сн, кг/м3 
h, м 100 150 200 250 300 
0,05 381,62 600,53 911,14 1085,67 1539,67 
0,10 763,26 1201,04 1822,29 2171,34 3079,34 
0,15 1144,88 1801,57 2733,4 3256,98 4619,01 
0,20 1526,5 2402,08 3644,55 4342,65 6158,68 
0,25 1908,15 3002,61 4555,69 5428,32 7698,35 
0,30 2289,76 3603,15 5466,83 6513,98 9238,01 
0,35 2671,38 4203,65 6377,98 7599,65 10777,68 
0,40 3053,03 4804,19 7289,09 8685,29 12317,35 
 
Сила інерції снігу, що вирізується з масиву:  
 
W Βотв ⋅ h ⋅ ρсн ⋅V 2
a ⋅sinϕ ⋅sin(ϕ −δ )
ін = , H
2c os   (2.5) 
δ
 
де Va – швидкість автомобіля спеціального призначення, м/с. 
Отже, максимальна сила інерції становитиме 54412,31 Н. Інші 
розрахункові значення зведені до таблиці. 
Опір переміщенню призми волочіння вздовж відвалу: 
 
Wпер = ΡН ⋅ tgδ ⋅cosϕ, Н  (2.6) 
 де ΡН  – перпендикулярна до відвалу сумарна складова сил інерції та тертя 
призми волочіння снігом, Н. 
Перпендикулярна до відвалу сумарна складова сил інерції та тертя 
призми волочіння по снігу:  
 
2
/ / / Βотв ⋅ h ⋅ ρсн ⋅Vм ⋅sinϕ Βотв ⋅h ⋅ ρсн ⋅ g ⋅ tgρ ⋅cos2 δ
ΡН = ΡН + ΡН = + , H
2c osδ 2sinϕ ⋅cos(ϕ +δ ) (2.7) 
 
Отже, максимальна величина сили Pн згідно виразу (2.7) складе 
82010,98Н. 
Максимальний опір переміщенню призми волочіння згідно (2.6) складе 
3911,33 Н. 
 45 
Опір підйому стружки вгору по відвалу, що вирізується з масиву снігу: 
 
Wпід = 0,5ΡН ⋅ (tgδ + tgρ) ⋅sin 2aрез ⋅sinϕ, H  (2.8) 
 
де aрез  – кут різання снігу у вертикальній площині, град. 
Максимальне значення Wпід  = 14455,54 Н.  
Опір переміщенню відвалу по засніженій поверхні дороги при 
встановленні його в плаваюче положення з опорними колесами: 
 
Wтр = Gвідв ⋅ fк , H  (2.9) 
 
де Gвідв  – сила ваги відвалу, Н. 
fк - коефіцієнт опору руху базової машини. 
Сила опору тертю відвалу по засніженій поверхні дороги становить 
392,4Н. 
Опір руху базового автомобіля в робочому режимі при рівномірному русі 
визначається відповідно до виразу: 
 
Wа = (Gа − Gотв ) ⋅ ( fк + і), H    (2.10) 
 
де Gа  – сила ваги автомобіля, Н; 
Величина опору руху базового автомобіля у робочому режимі становить 
8093,25 Н. 
Таким чином, максимальне значення сумарного опору W, що виникає при 
роботі відвалу і діє вздовж осі автомобіля, при швидкості 60 км/год, згідно з 
виразом (2.1) становить 112822,18 Н. 
У табл. 2.5 та 2.6 представлені результати розрахунків сумарного 
поздовжнього опору при швидкості руху автомобіля спеціального призначення 
15 та 60 км/год (мінімальна та максимальна швидкості руху) відповідно. 
 46 
У даних таблицях зеленим кольором відзначені значення, при яких сила 
тяги двигуна і сила тяги зі зчеплення більше діючих опорів, і, отже, лише за цих 
умов забезпечується можливість руху (роботи) автомобіля спеціального 
призначення. 
 
Таблиця 2.5 - Сумарний поздовжній опір при швидкості 15 км/год, Н 
 
����сн, кг/м3 
h, м 100 150 200 250 300 
0,05 м 9302,41 9679,08 10697,28 12063,79 13359,8 
0,10 м 10119,16 10872,48 12908,93 15641,92 18233,95 
0,15 м 10935,92 12065,91 15120,53 19220,04 23108,1 
0,20 м 11752,66 13259,31 17332,19 22798,18 27982,25 
0,25 м 12569,44 14452,75 19543,82 26376,31 32856,41 
0,30 м 13386,17 15646,18 21755,46 29954,44 37730,55 
0,35 м 14202,92 16839,57 23967,1 33532,58 42604,69 
0,40 м 15019,7 18033,02 26178,72 37110,69 47478,85 
Сила тяги по 
двигуну Т , Н 74000 
дв
Сила тяги по 
зчепленню Т , Н 54445,5 
зч1
Сила тяги по 
зчепленню Т , Н 108891 
зч2
 
Таблиця 2.6 - Сумарний поздовжній опір при швидкості 60 км/год, Н 
 
����сн, кг/м3 
h, м 100 150 200 250 300 
0,05 м 11927,13 13647,34 16066,78 18723,51 21527,72 
0,10 м 15368,61 18809 23647,93 28961,38 34569,79 
0,15 м 18810,1 23970,69 31229,03 39199,22 47611,86 
0,20 м 22251,56 29132,35 38810,17 49437,08 60653,92 
0,25 м 25693,07 34294,04 46391,31 59674,94 73695,98 
0,30 м 29134,52 39455,74 53972,45 69912,79 86738,05 
0,35 м 32576 44617,38 61553,58 80150,65 99780,11 
0,40 м 36017,49 49779,08 69134,7 90388,49 112822,18 
Сила тяги по 
двигуну Т , Н 19000 
дв
Сила тяги по 
зчепленню Т , Н 54445,5 
зч1
Сила тяги по 
зчепленню Т , Н 108891 
зч2
Сумарна бічна сила, що діє на відвал при роботі снігоочисника, необхідна 
для розрахунку на стійкість автомобіля спеціального призначення. 
Сумарна бічна сила, що діє на відвал: 
 47 
 Wб = Wр.б +Wпр.б +Wпід.б +Wін.б −Wпер.б −Wтр , H   (2.11) 
де Wр.б - бічна складова сили різання снігу відвалом, Н; 
Wпр.б – бічна складова опору переміщенню призми волочіння перед відвалом, 
Н; 
Wпід.б - бічна складова опору підйому стружки снігу вгору по відвалу, Н; 
Wін.б  - бічна складова інерційних сил розгону снігу відвалом, Н; 
Wпер.б – бічна складова опору переміщенню призми вздовж відвалу, Н. 
В даному випадку складові тертя Wтр  та бокового переміщення призми 
вздовж відвалу Wпер.б  спрямовані протилежно до дії інших бічних сил. Необхідно 
відзначити, що дія сили Wтр  визначається колом тертя, тобто внаслідок своєї 
реактивної природи та ізотропності сила Wтр  однакова в будь-якому напрямку, 
протилежному ймовірному переміщенню відвалу. 
Розрахунок проводиться для кута повороту відвалу, рівного 32° та умов 
(товщина та щільність снігу), за яких досягається максимальне поздовжнє зусилля 
на певній швидкості, але ще зберігаються умови руху (табл. 2.4, 2,5). 
Бічна складова сили різання снігу відвалом: 
 
Wр.б = Wрез ⋅ctgϕ, H  (2.12) 
 
Розрахункові значення зведено до табл. 2.7. 
Бічна складова опору переміщенню призми волочіння перед відвалом: 
Wпр.б = mпр ⋅ g ⋅ tgρ ⋅cos(ϕ +δ ), H  (2.13) 
Розрахункові значення зведено до табл. 2.8. 
Бічна складова опору підйому стружки снігу вгору по відвалу: 
Wпоб.б = 0,5ΡН ⋅sin 2aрез ⋅ (tgδ + tgρ) ⋅cosϕ, H  (2.14) 
Розрахункові значення зведено до табл. 2.9. 
 
 
 48 
Таблиця 2.7 – Бічна складова сили різання снігу, Н 
 
Швидкість автомобіля Щільність снігу Товщина снігового  
спеціального призначення Va, ρсн , кг / м3  покриву h, м Wр.б , H  
км/год 
15 300 0,4 12022,49 
20 300 0,4 12022,49 
25 300 0,3 9016,86 
30 200 0,4 3606,75 
35 200 0,3 2705,06 
40 250 0,15 3381,32 
45 150 0,25 601,12 
50 100 0,25 563,56 
55 100 0,2 450,84 
60 100 0,15 338,14 
 
Таблиця 2.8 – Бічна складова опору переміщенню призми волочіння перед 
відвалом, Н 
Швидкість автомобіля Щільність снігу Товщина снігового  
спеціального призначення ρ ,кг / м3
сн  покриву h, м Wпр.б , H  
Vа,км/год 
15 300 0,4 6237,39 
20 300 0,4 6237,39 
25 300 0,3 4678,05 
30 200 0,4 3511,56 
35 200 0,3 2633,68 
40 250 0,15 1649,3 
45 150 0,25 1446,53 
50 100 0,25 966,27 
55 100 0,2 773,01 
60 100 0,15 579,76 
 
Таблиця 2.9 – Бічна складова опору підйому стружки снігу, Н 
 
Швидкість автомобіля Щільність снігу Товщина снігового  
спеціального призначення ρсн ,кг / м3  покриву h, м W , H  
Vа,км/год під.б
15 300 0,4 1984,45 
20 300 0,4 2349,92 
25 300 0,3 2114,86 
30 200 0,4 1962,88 
35 200 0,3 1783,86 
40 250 0,15 1264,1 
45 150 0,25 1407,57 
50 100 0,25 1046,85 
55 100 0,2 982,15 
60 100 0,15 855,44 
 
 
 49 
Бічна складова інерційних сил розгону снігу відвалом: 
 
W Βотв ⋅h ⋅ ρсн ⋅V 2
м ⋅sinϕ ⋅cos(ϕ −δ )
ін = , H
2cos    (2.15) 
δ
 
Розрахункові значення зведено до табл. 2.10. 
Таблиця 2.10 – Бічна складова інерційних сил, Н 
 
Швидкість автомобіля Щільність снігу Товщина снігового  
спеціального призначення ρ ,кг / м3  покриву h, м W
сн ін.б , H  
Vа,км/год 
15 300 0,4 2575,97 
20 300 0,4 4579,51 
25 300 0,3 5366,61 
30 200 0,4 7061,45 
35 200 0,3 7208,56 
40 250 0,15 5724,39 
45 150 0,25 7447,62 
50 100 0,25 5962,9 
55 100 0,2 5772,09 
60 100 0,15 5151,95 
 
Бічна складова опору переміщенню призми волочіння вздовж відвалу: 
 
Wпер.б = ΡН ⋅ tgδ ⋅sinϕ, H  (2.16) 
Розрахункові значення зведено до табл. 2.11. 
 
Таблиця 2.11 – Бічна складова опору переміщенню призми волочіння вздовж 
відвалу, Н 
Швидкість автомобіля Щільність снігу Товщина снігового  
спеціального призначення Vа, ρ ,кг / м3
сн  покриву h, м Wпер.б , H  
км/год 
15 300 0,4 1375,16 
20 300 0,4 1628,41 
25 300 0,3 1465,52 
30 200 0,4 1813,61 
35 200 0,3 1648,21 
40 250 0,15 1001,12 
45 150 0,25 1430,58 
50 100 0,25 916,34 
55 100 0,2 859,7 
60 100 0,15 748,79 
 50 
 
Розрахункові значення сумарної бічної сили зведено до табл. 2.12. 
 
 
Таблиця 2.12 - Сумарна бічна сила, Н 
 
Швидкість автомобіля Щільність снігу Товщина снігового  
спеціального призначення Vа, ρсн , кг / м3  покриву h, м Wб , H  
км/год 
15 300 0,4 21052,74 
20 300 0,4 23168,5 
25 300 0,3 19318,46 
30 200 0,4 13936,63 
35 200 0,3 12290,55 
40 250 0,15 10625,59 
45 150 0,25 9079,86 
50 100 0,25 7230,84 
55 100 0,2 6725,99 
60 100 0,15 5784,1 
 
Поворотний момент відвалу Мо прямо пропорційний масі призми волочіння 
і діє щодо середини відвалу на плечі, що дорівнює 1/6 довжини відвалу:  
 
MO = M пр + M під − M тр , Нм     (2.17) 
 
де: M пр - момент опору переміщенню призми волочіння, Н м; 
M під - момент опору підйому стружки снігу вгору по відвалу, Н м; 
M тр -момент сил тертя відвалу поверхнею дороги; Нм. 
Розрахунок проводиться для умов (товщина та щільність снігу), за яких 
досягається максимальне поздовжнє зусилля W на певній швидкості, але ще 
зберігаються умови руху (табл. 2.13 – 2.15). 
Момент опору переміщенню призми волочіння: 
 
M пр = mпр ⋅ g ⋅ tgρ ⋅cosδ Bотв , H ⋅ м
6sinϕ    (2.18) 
 
Розрахункові значення зведено до табл. 2.13  
 51 
 
Таблиця 2.13 – Момент опору переміщенню призми волочіння, Н·м 
 
Швидкість автомобіля Щільність снігу Товщина снігового 
спеціального призначення Vа, ρсн , кг / м3  покриву h, м M пр , Hм  
км/год 
15 300 0,4 12998,95 
20 300 0,4 12998,95 
25 300 0,3 9749,21 
30 200 0,4 7602,49 
35 200 0,3 5701,88 
40 250 0,15 3437,21 
45 150 0,25 3131,71 
50 100 0,25 2013,74 
55 100 0,2 1610,97 
60 100 0,15 1208,24 
 
Момент опору підйому стружки снігу вгору по відвалу враховує тільки дію 
асиметричної щодо середини відвалу та нормальної до його поверхні складової 
від опору переміщенню призми волочення: 
 
M під = mпр ⋅ g ⋅ tgρ ⋅cosδ B
⋅sin aріз ⋅ (tgδ + tgρ) ⋅cos a отв
різ , H ⋅ м
6sinϕ  (2.19) 
Розрахункові значення зведено до табл. 2.14. 
Таблиця 2.14 – Момент опору підйому стружки снігу вгору відвалом, Н·м 
Швидкість автомобіля Щільність снігу Товщина снігового 
спеціального призначення V 3
м ρсн , кг / м  покриву h, м M під , Hм  
15 300 0,4 2701,78 
20 300 0,4 2701,78 
25 300 0,3 2026,34 
30 200 0,4 1448,47 
35 200 0,3 1086,35 
40 250 0,15 625,11 
45 150 0,25 542,43 
50 100 0,25 331,35 
55 100 0,2 265,08 
60 100 0,15 198,81 
 
Рівномірно розподілений по довжині відвалу реактивний момент сил його 
тертя поверхнею дороги:  
 52 
M Gотв ⋅ Bотв ⋅ fк
тр = , Hм
4sinϕ     (2.20) 
 
Момент тертя буде однаковим для будь-яких умов: 
 
M 2000 ⋅9,81⋅0,002
тр = = 556,41Hм
4sin 58  
Розрахункові значення поворотного моменту відвалу зведено у табл. 2.15. 
Таблиця 2.15 - Поворотний момент відвалу, Н · м 
 
Швидкість автомобіля Щільність снігу Товщина снігового 
спеціального призначення V ρ ,кг / м3
м сн  покриву h, м Мо., Н · м 
15 300 0,4 15144,32 
20 300 0,4 15144,32 
25 300 0,3 11219,14 
30 200 0,4 8494,55 
35 200 0,3 6231,82 
40 250 0,15 3505,91 
45 150 0,25 3117,73 
50 100 0,25 1788,68 
55 100 0,2 1319,64 
60 100 0,15 850,64 
 
Розрахунок сумарного поздовжнього опору при роботі відвалу на 
мінімальному куті повороту проводиться аналогічно до розрахунку 
максимального поздовжнього опору. У табл. 2.16 та 2.17 представлені 
результати розрахунків сумарного поздовжнього опору на мінімальному куті 
повороту відвалу при швидкості руху автомобіля спеціального призначення 15 
та 60 км/год (мінімальна та максимальна швидкості руху) відповідно.  
Аналогічно таблицям 2.5, 2.6, зеленим кольором відзначені значення,  
відповідні робочому режиму автомобіля спеціального призначення  з 
встановленням фронтального відвалу, при якому значення сумарних опорів не 
перевищує силу тяги двигуном і зчепленням. 
  
 53 
 
Таблиця 2.16 - Сумарний поздовжній опір на мінімальному куті повороту 
відвалу при швидкості 15 км/год, Н 
����сн, кг/м3 
h, м 100 150 200 250 300 
0,05 м 12895,82 17533,93 22828,57 22611,48 28550,81 
0,10 м 17305,98 26582,25 37171,47 36737,31 48615,95 
0,15 м 21716,13 35630,53 51514,4 50863,11 68681,07 
0,20 м 26126,29 44678,84 65857,32 64988,93 88746,23 
0,25 м 30536,46 53727,12 80200,22 79114,77 108811,38 
0,30 м 34946,63 62775,45 94543,14 93240,6 128876,54 
0,35 м 39356,78 71823,72 108886,06 107366,41 148941,69 
0,40 м 43766,92 80872,05 123228,96 121492,25 169006,79 
Сила тяги по 
двигуну Т , Н 74000 
дв
Сила тяги по 
зчепленню Тзч1, Н 54445,5 
Сила тяги по 
зчепленню Тзч2, Н 108891 
 
Таблиця 2.17 – Сумарний опір поздовжній на мінімальному куті повороту 
відвалу при швидкості 60 км/год, Н 
����сн, кг/м3 
h, м 100 150 200 250 300 
0,05 м 17040,22 23799,03 31305,98 33127,12 41447,91 
0,10 м 25594,79 39112,43 54126,26 57768,6 74410,16 
0,15 м 34149,36 54425,81 76946,6 82410,03 107372,38 
0,20 м 42703,92 69739,2 99766,94 107051,5 140334,64 
0,25 м 51258,49 85052,58 122587,22 131692,98 173296,9 
0,30 м 59813,05 100365,99 145407,55 156334,45 206259,15 
0,35 м 68367,62 115679,36 168227,88 180975,91 239221,4 
0,40 м 76922,16 130992,77 191048,17 205617,4 272183,62 
Сила тяги по 19000 
двигуну Тдв, Н 
Сила тяги по 
зчепленню Т , Н 54445,5 
зч1
Сила тяги по 
зчепленню Т , Н 108891 
зч2
 
Таким чином, найбільшу ширину захоплення відвалу при найменшому 
куті його повороту доцільно використовувати на малих швидкостях при 
прибиранні снігу, що випав, малої щільності. 
Дальність відкидання снігу відвалом снігоочисника: 
 
 54 
V 2
 L м
відк = Kl ⋅ ⋅sin 2a ⋅sin β , м     (2.21) 
g
де: Kl  - коефіцієнт, що враховує дальність відкидання внаслідок аеродинамічного 
опору; 
g– прискорення вільного падіння, g = 9,81 м/с2; 
Vм - швидкість снігоочисника, м/с; 
α – кут відкидання снігу до горизонту, °; 
β – кут відкидання снігу до напрямку руху машини, °; оптимальні 
значення кутів α=45°, β=85°.  
Коефіцієнт Kl  визначається за емпіричною залежністю: 
Kl = th(6, 2 h ⋅ ρсн )     (2.22) 
 
де h - товщина снігового покриву, м; 
ρсн - щільність снігу, т/м3. 
Оскільки залежність (2.21) емпірична, Kl  може набувати значень в 
діапазоні Kl  = 0,5…0,75. Вибираємо максимальне значення Kl  = 0,75. 
Kl = 0,5 у наступному випадку: 
- при товщині снігового покриву h = 0,05 м та щільності снігу ρсн = 0,16 
т/м3 = 160 кг/м3. 
Розраховані згідно з виразом 2.21 значення дальності відкидання снігу 
відвалом за різних швидкостей руху представлені в табл. 2.18. 
Схема навантаження при роботі плужного снігоочисника представлена на 
рис. 2.6. При роботі снігоочисника на відвал діють різні сили, значення яких 
залежать від умов довкілля, і навіть швидкості руху. 
 
 
 
 
 
 
 55 
 
Таблиця 2.18 - Дальність відкидання снігу відвалом при різних швидкостях 
снігоочисника, м 
Швидкість           
автомобіля           
спеціального 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 
призначення
Vа, км/год 
Дальність 
відкидання           
L 1,32 2,35 3,67 5,29 7,2 9,4 11,9 14,69 17,78 21,15 
відк , м  
при Kl = 0,75 
Дальність 
відкидання           
L , м  0,88 1,57 2,45 3,53 4,8 6,27 7,93 9,79 11,85 14,1 
відк
при Kl = 0,5 
 
 
 
 
Рисунок 2.6 – Схема навантаження відвалу при упорі у непереборну 
перешкоду 
 
Розрахунок міцності елементів конструкції відвалу проводиться за 
максимальним значенням опору, який може виникнути не при робочому режимі. 
Тому розрахунок міцності проводиться за іншою схемою навантаження і при дії 
 56 
динамічного навантаження Рдин. 
Динамічне навантаження Рдин є рівнодіючою силою від рівномірно 
розподіленого навантаження на відвал при наїзді на непереборну перешкоду (рис. 
2.6). 
Динамічне навантаження Рдин визначають за умови реалізації максимальної 
сили тяги зі зчеплення Тзч2 з урахуванням коефіцієнта динамічності Кдин внаслідок 
короткочасного буксування рушія при наїзді на непереборну перешкоду: 
 
Pдин = Kдин ⋅Tзч2 , H     (2.23) 
де Kдин - коефіцієнт динамічності визначається, як: 
 
K 1 Vм c
дин = +     (2.24) 
ϕзч Gм ⋅ g
де с – наведена сумарна жорсткість системи, Н/м визначається згідно з 
виразом: 
c−1 = c−1 + c−1
мк пер    (2.25) 
де c−1
мк  – жорсткість металоконструкції відвалу, Н/м; 
де c−1
пер  – жорсткість перешкоди, Н/м; 
Таким чином, Kдин приймається в діапазоні від 1,5 до 2. 
На підставі того, що відвал має незалежно підвішені секції на пружинній 
підвісці з можливістю їх плоско паралельного важільного зміщення вгору у 
вертикальній площині при наїзді на перешкоду, що знижує коефіцієнт 
динамічності. Тому приймаємо Kдин = 1,5. 
Таким чином, динамічне навантаження Рдин складає 163336,5 Н. Дане 
значення необхідне для проведення моделювання роботи автомобіля 
спеціального призначення з установкою фронтального відвалу. 
З отриманих даних визначено основні значення сил опору щодо 
розрахунку установки фронтального відвалу. 
 57 
 
2.2. Висновки з другого розділу 
 
В результаті проведених розрахунків установки багатосекційного відвалу 
з центральними циліндричними та крайніми конічними секціями було визначено 
його основні параметри. 
Проведено розрахунок тягово-динамічного балансу автомобіля 
спеціального призначення повною масою 18500 кг, із встановленням відвалу, а 
також із додатковим обладнанням. 
Визначено, що при збиранні снігу на швидкості нижче 20 км/год 
обмеженням максимального значення сумарного поздовжнього опору, що діє на 
відвал при його роботі, є сила тяги зі зчеплення на засніженій дорозі Тзч1 = 54445,5 
Н. Умови засніженої дороги обрані через те, що після проходу відвалу на поверхні 
дорожнього полотна залишається шар снігу товщиною близько 10 мм. 
Проведено розрахунки тягово-динамічного балансу базового шасі, в 
результаті яких визначено опір руху за різної товщини сніжного покриву від 0,05 
м до 0,4 м, а також за різної щільності снігу від 100 до 300 кг/м3 та при швидкостях 
руху від 15 до 60 км/год. 
Розроблено методику підвищення експлуатаційних показників автомобіля 
спеціального призначення із встановленням фронтального відвалу, що включає 
визначення оптимального кута повороту відвалу, а також сумарного опору руху 
залежно від різних фізико-механічних властивостей снігу. 
На основі розробленої методики та вибору оптимального кута повороту 
фронтального відвалу досягнуто підвищення максимальної швидкості руху 
автомобіля спеціального призначення з установкою фронтального відвалу до 60 
км/год при розробці снігового покриву завтовшки h до 0,05 м і щільності снігу до 
300 кг/м3. У порівнянні з найбільш поширеними серед існуючих конструктивних 
рішень установками, що використовують кут повороту відвалу рівний 32°, вибір 
оптимального значення (35°) дозволив знизити величину сили сумарного опору 
руху автомобіля спеціального призначення на всіх режимах руху на 4,99%. 
Згідно з результатами розрахунків, працездатність автомобіля 
 58 
спеціального призначення із встановленням фронтального відвалу зберігається за 
деяких умов аж до 60 км/год, що відповідає вимогам щодо утримання 
автомобільних доріг та аеродромних покриттів. 
 59 
РОЗДІЛ 3. МОДЕЛЮВАННЯ РОБОТИ АВТОМОБІЛЯ СПЕЦІАЛЬНОГО 
ПРИЗНАЧЕННЯ ІЗ ВСТАНОВЛЕННЯМ ФРОНТАЛЬНОГО ВІДВАЛУ 
 
3.1. Тривимірна модель встановлення фронтального відвалу 
 
Відвал є складовою автомобіля спеціального призначення та призначений 
для механічного способу очищення штучних покриттів аеродромів у зимовий 
період. Машини, оснащені відвалом, прибирають сніг на всю ширину ЗПС, 
рухаючись з перекриттям ряду попередньої машини на 30-40 см. Очищення 
проводиться при свіжому снігу, але після закінчення снігопаду. 
На підставі виконаних у другому розділі розрахунків сил опору, а також 
геометричних параметрів обрано конструкцію циліндричного 
багатосекційного відвалу з конусними кінцевими секціями. Відвал для 
швидкісного прибирання аеродрому повинен забезпечувати кут повороту 350 
праворуч і ліворуч. Встановлено доцільність застосування циліндричного 
багатосекційного відвалу з крайніми конусними секціями для відкидання снігу 
на великій швидкості. 
До складу установки відвалу входять такі елементи: 
• рама відвалу складається з профілів прямокутного та 
квадратного перерізу та листового металу; 
• колеса опорні в зборі, складаються з вузлів коліс та підйомно-
поворотних вузлів.; 
• секції низькі у зборі складаються з листового металу та 
фасонного прокату. Є виробами, що знову розробляються. До кожної секції 
прикручується поліуретановий ніж; 
• секції високі у зборі складаються з листового металу та 
фасонного прокату. Секції є виробами, що знову розробляються. До кожної 
секції прикручується поліуретановий ніж; 
• рама з напрямними, що складається з профілів прямокутного та 
квадратного перерізу, круглого прокату, швелерів та листового металу; 
 60 
• плита з роликами, що складається з листового металу, профілів 
круглого перерізу, квадратного прокату, швелерів та підшипникових вузлів; 
• кронштейни у зборі, що складаються з листового металу; 
• підвіска складається з листового металу та круглого прокату. 
Доцільно застосовувати багатосекційні циліндричні відвали з конусними 
кінцевими секціями для відкидання снігу на високій швидкості руху, які добре 
зарекомендували себе при швидкісному прибиранні. 
Вузол кріплення монтажної плити складається з листового металу, 
профілів круглого і квадратного перерізу. 
Основні характеристики, які має забезпечувати встановлення відвалу, 
представлені у табл. 3.1. 
 
Таблиця 3.1 - Основні характеристики установки відвалу 
 
№ Найменування параметра Значення 
1 Ширина збирання від 4,8 до 5,6 м 
2 Підйом від поверхні дорожнього полотна 150 мм 
3 Поворот відвалу в робочому положенні ±35º 
4 Тип кріплення на шасі EN 15432 F1(/C) 
 
Для зменшення пошкодження штучного покриття аеродрому відвал 
оснащується полімерними ножами і двома регульованими опорними колесами 
для встановлення висоти відвалу над поверхнею, що очищається. 
На відвалі встановлено 7 секцій 800 мм кожна. Загальна довжина всіх 
секцій складає 5,6 м-коду. 
Поворот у праву та ліву сторони здійснюється телескопічними 
гідроциліндрами до упорів, розташованих на рамі з напрямними. 
Конструктивне розташування упорів та виліт підвіски забезпечують поворот 
відвалу до 35 градусів вправо та вліво по відношенню до поперечної осі 
автомобіля. 
Відвал у вільному положенні під натягом пружин, розташованих по дві на 
кожну середню низьку секцію і по три на високі бічні секції, упирається 
демпфуючими подушками, розташованими на секціях, в упори на рамі відвалу. 
 61 
При наїзді на невелику перешкоду секції за рахунок підвіски на шатунах мають 
можливість переміщатися відносно один одного. Пружини повертають секції у 
вихідне положення. Це дозволяє безпечно та плавно долати перешкоди, не 
ушкоджуючи снігоочисник. Упори з поліуретану поглинають пусковий удар та 
знижують рівень шуму. 
У робочому положенні і швидкісний і стандартний відвал опускається на 
поверхню, що очищається, і котиться по ній на пневматичних колесах або 
спеціальних опорах (лижах). 
Підйом та опускання відвалу здійснюється за допомогою гідроциліндра, 
керування яким здійснюється з сенсорного пульта з кабіни водія. Докладніше 
порядок керування переднім відвалом описаний у посібнику з експлуатації 
системи керування. 
З'єднання гідроциліндра з гідросистемою машини здійснюється 
шлангами, на кінцях яких встановлені швидкороз'ємні з'єднання. 
У нижній частині відвалу закріплені змінні ножі для зрізання ущільненого 
снігу та льоду. 
Фронтальний відвал, має у своєму складі опорні колеса регульованого 
типу (два колеса) для зміни висоти установки щодо поверхні, що очищається, а 
також обладнується ножами, що виготовляються з полімерних матеріалів, з 
метою зниження ймовірності пошкодження дорожнього або аеродромного 
покриття. Поворот на праву та ліву сторони, підйом та опускання відвалу, 
встановлення плаваючого положення виконуються за допомогою 
гідроциліндрів гідравлічної системи. 
Підйом та опускання відвалу на 150 мм та встановлення плаваючого 
положення виконуються за допомогою двостороннього гідроциліндра. 
Переведення відвалу в транспортне положення на висоту до 200 мм від рівня 
дорожнього покриття та назад у робоче виконується також за допомогою 
гідравлічного приводу. 
Моделі основних елементів установки фронтального відвалу автомобіля 
спеціального призначення представлені у табл. 3.2. 
 62 
 
Таблиця 3.2 – Моделі основних елементів встановлення фронтального відвалу 
автомобіля спеціального призначення 
№ п/п Модель елемента Найменування 
  
 
  
1 Загальний вигляд гідроциліндрів 
установки відвалу у складі підвіски 
 
  
  
2 Загальний вигляд рами установки 
відвалу 
 
  
  
3 Загальний вигляд опорного колеса 
 
  
  
4 Загальний вигляд секції а) низької,  
б) високої 
а) б) 
  
  
5 Загальний вид рами з напрямними 
 
 
  
 63 
Продовження таблиці 3.2. 
 
№ п/п Модель елемента Найменування 
  
  
6 Загальний вигляд плити з роликами 
 
  
  
7 Загальний вигляд опорного ролика з 
цапфою 
 
  
  
8 Загальний вигляд а) кронштейна; б) 
підвіски. 
а)  б) 
 
Рама є зварною конструкцією. Використовуються профілі квадратного та 
прямокутного перерізу. Кронштейни виготовлені з листового матеріалу. 
профілі та листи зі сталі 09Г2С. 
На рамі відвалу розташовані кронштейни шатунів, кронштейни кріплення 
опорних коліс, кронштейни сигнальних прапорців, кронштейни кріплення 
телескопічних циліндрів, кронштейни кріплення пружин. Рама відвалу 
приєднується до підвіски болтовим з'єднанням. Клас міцності болтового 
з'єднання не нижче 10.9 
Колеса опорні являють собою ступовий вузол з колесом типорозміру 
18x7-8 (180/70-8) з механізмом регулювання положення колеса щодо рами 
відвалу. До корпусу механізму регулювання приварені кронштейни для 
кріплення опорного колеса до рами відвалу. 
Низька секція представляє зварену конструкцію з листового матеріалу, в 
нижній частині якої кріпиться поліуретановий ніж. Матеріал листів 09Г2С. 
Секція низька кріпиться до рами відвалу через чотири шатуни та дві пружини. 
У конструкції встановлений ніж ПУ 800х280х50 із поліуретану марки 
 64 
Elasturan 6025/85. 
Секція висока (ліва і права) є звареною конструкцією з листового 
матеріалу, в нижній частині якої кріпиться поліуретановий ніж. Матеріал листів 
09Г2С. Секція низька кріпиться до рами відвалу через чотири шатуни та три 
пружини. 
Рама є звареною конструкцією. Використовуються профілі квадратного 
та прямокутного перерізу. Кронштейни виготовлені з листового матеріалу. 
Профілі та листи зі сталі 09Г2С. 
На рамі розташовані напрямні роликів, кронштейн циліндра 
підйому/опускання, кронштейни кріплення телескопічних циліндрів. 
На раму встановлюються два кронштейни. Клас міцності болтового 
з'єднання не нижче 10.9 
Плита є звареною конструкцією. Використовуються профілі 
прямокутного перерізу, сортовий прокат. Кронштейни роликів виготовлені з 
листового матеріалу. Прокат та листи зі сталі 09Г2С. 
У кронштейни встановлені опорні ролики із цапфою фірми SKF. По дві 
на кожен кронштейн. Усього роликів 6 шт. 
Опорні ролики з цапфою KR комплектуються голчастими роликами 
(виготовлені з повним комплектом голкових роликів без сепаратора). На таке 
виконання вказує буква V наприкінці базового позначення. Зовнішнє кільце 
фіксується в осьовому напрямку головкою цапфи, що має інтегрований 
напрямний борт, та напресованим на цапфу фланцевим кільцем. 
В опорні ролики з цапфою типу KR встановлені кільця, що ковзають, з 
поліаміду 66 з обох сторін. Це вказує суфікс PPA. 
У радіальному напрямку ковзне кільце утворює вузьке лабіринтне 
ущільнення з поверхнею зовнішнього кільця, яке забезпечує захист від 
проникнення забруднюючих частинок. В осьовому напрямку ковзне кільце 
служить контактним ущільненням для надійного утримання пластичного 
мастила в підшипнику. Це покращує умови змащування в підшипнику, 
підтримує низький рівень тертя та тепловиділення та збільшує термін служби 
пластичного мастила. Опорні ролики з цапфою з кільцями, що ковзають, 
 65 
можуть витримувати більш важкі осьові навантаження, ніж без ковзних кілець. 
Осьові навантаження виникають під час роботи роликів за умов перекосу щодо 
опорної поверхні. Опорні ролики з цапфою типу KR мають один паз у головці 
цапфи, який дозволяє при встановленні утримувати цапфу на місці за 
допомогою інструмента. У центрі цього паза знаходиться отвір для повторного 
змащування з можливістю встановлення в нього прес-маслянки. 
На звороті приварені елементи для кріплення плити з роликами до 
монтажної плити EN 15432 F1(/C). 
Також на плиті з роликами встановлений кронштейн для кріплення 
гідроциліндра механізму підйому/опускання. 
Кронштейн представляє зварювальну конструкцію з листового матеріалу. 
Матеріал 09Г2С. Кронштейни кріпляться болтами до рами з напрямними. 
Кронштейн з'єднує підвіску з рамою із напрямними. 
Підвіска є звареною конструкцією з листового матеріалу. У нижній 
частині підвіски встановлені напрямні із круглого прокату. У напрямні 
упираються пружини, що демпфують удар при повороті відвалу в робоче 
положення. Матеріал елементів підвіски 09Г2С. Підвіска з'єднує раму відвалу з 
рамою з напрямними через кронштейни. 
Загальний вид установки фронтального відвалу у зборі представлений на 
рис. 3.1. 
До кронштейнів, закріплених на базовому шасі за допомогою спеціальних 
зачепів та двох відкидних болтів М30, прикріплюється монтажна плита, 
спроектована за стандартом EN 15432 F1(/С). 
Кріплення відвалу, представлене на рисунку 3.2, складається з двох 
основних частин: каретки, прикріпленої до монтажної плити та звареної рамної 
конструкції з прямокутних сталевих труб із швелерними напрямними, 
встановленими вертикально на колеса каретки. Завдяки такому пристрою 
частини підвіски можуть зміщуватися відносно один одного у вертикальному 
напрямку. 
 
  
 66 
 
 
Рисунок 3.1 – Встановлення фронтального відвалу у зборі: а) вид ззаду; 
б) вид спереду 
 
Також на підвісці відвалу передбачені обмежувачі повороту, у які 
упирається відвал у крайньому кутовому положенні, що знімає надмірне 
 67 
навантаження з гідравлічних циліндрів повороту під час прибирання. 
 
Рисунок 3.2 – Кріплення фронтального відвалу 
 
Рама кріпиться підвісці відвалу в центрі через двоточковий циліндричний 
шарнір, завдяки чому має можливість повороту для регулювання робочого кута. 
Рама є зварною конструкцією з прямокутних сталевих труб і листових гнутих 
кронштейнів. Два ряди кронштейнів (у верхній та нижній частинах) необхідні 
для встановлення на них шатунів (по дві пари на секцію відвалу) для 
забезпечення рухливості та компенсації наїзду на жорсткі перепони. Шатуни 
кріпляться шарнірно з одного боку до рами, з іншого боку до секцій відвалу.  
Фронтальний відвал у складі автомобіля спеціального призначення 
представлений на рис. 3.3. 
Робочий кут орієнтації відвалу в робочому положенні може регулюватися 
від 0 до 35 ° і визначається залежно від оптимального режиму роботи. 
 
 68 
 
 
Рисунок 3.3 – Фронтальний відвал у складі автомобіля спеціального 
призначення 
 
 
3.2. Моделювання навантаженого стану рами фронтального відвалу з 
направляючими в зборі з кронштейнами та підвіскою автомобіля 
спеціального призначення 
 
Для моделювання навантаженого стану кронштейна фронтального 
відвалу було обрано модель, виконану з урахуванням еквівалентної схеми 
навантаження відвалу під час роботи, вона представлена на рис. 3.4. 
Підвіска відвалу повернута на кут 35 градуса вліво щодо осі руху 
автомобіля, що відповідає робочому положенню відвалу. Зусилля розподілені 
між підвіскою, лівим упором рами з напрямними та кронштейнами правого 
телескопічного гідроциліндра повороту. 
Зусилля на рамі відвалу розподілені між верхніми та нижніми 
кронштейнами, на яких кріпляться секції відвалу. 
 
 69 
 
Рисунок 3.4 – Рама з направляючими у зборі з кронштейнами та підвіскою 
 
Розрахунок рами з напрямними у зборі з кронштейнами та підвіскою 
проводиться на підставі вибраних параметрів навантаження, еквівалентних 
найбільш навантаженому стану конструкції у процесі розробки снігового 
покриву. Інформація про навантаження подана у табл. 3.3. 
 
Таблиця 3.3 - Величина силових факторів при розрахунку рами з 
направляючими у зборі з кронштейнами та підвіскою 
Найменування Навантаження, Н 
Розподілена сила 1 19725.31584 H 
Розподілена сила 2 17102.026839 H 
Розподілена сила 3 27534.42429 H 
 
Інформація про характеристики матеріалу подана у табл. 3.4. 
 
 
 
 
 70 
Таблиця 3.4 - Характеристики матеріалу рами з направляючими у зборі з 
кронштейнами та підвіскою 
Найменування Параметри 
 
Межа плинності [МПа] 235 
Модуль пружності нормальний [МПа] 200000 
Коефіцієнт Пуассона 0.3 
Щільність [кг/м3] 7800 
Температурний коефіцієнт лінійного розширення [1/С] 0.000012 
Теплопровідність [Вт/(м*C)] 1 
Межа міцності при стисканні [МПа] 410 
Межа витривалості при розтягуванні [МПа] 209 
Межа витривалості при крученні [МПа] 139 
Інформація про параметри і результати нанесення сітки на тривимірну 
модель представлено у табл. 3.5. 
 
Таблиця 3.5 – Характеристики звичайно-елементної моделі рами з 
направляючими у зборі з кронштейнами та підвіскою 
Найменування Значення 
 
Тип елементів 10-вузлові тетраедри 
Максимальна довжина сторони елемента [мм] 5 
Максимальний коефіцієнт згущення на 
поверхні 1 
Коефіцієнт розрідження обсягом 1.5 
Кількість кінцевих елементів 1459234 
Кількість вузлів 2688962 
 
Маса кінцево-елементної моделі рами з направляючими у зборі та 
кронштейнами з підвіскою становить 238,7 кг. 
Результати розрахунку за еквівалентною напругою представлені на 
рис. 3.5. 
 71 
Рисунок 3.5 – Результати розрахунку напруг рами з направляючими у зборі з 
кронштейнами та підвіскою 
Найбільш навантаженим місцем є ребра упору. Напруга у місці контакту 
ребер із профілем упору становить 160,46 МПа. 
Результати розрахунку по сумарному лінійному переміщенню 
представлені на рис. 3.6. 
 
Рисунок 3.6 – Сумарні лінійні переміщення при розрахунку рами з 
направляючими у зборі з кронштейнами та підвіскою 
 72 
Найбільше переміщення з'являються у нижній частині швелера підвіски. 
Переміщення становлять 0,12 мм. 
Результати розрахунку коефіцієнта запасу міцності представлені на 
рис. 3.7. 
 
 
Рисунок 3.7 – Коефіцієнт запасу міцності при розрахунку рами з 
направляючими у зборі з кронштейнами та підвіскою 
 
Коефіцієнт запасу міцності (рис. 3.7) у навантаженому місці становить 
2,56. 
З отриманих результатів можна дійти висновку, що металоконструкція 
рами з напрямними з кронштейнами і підвіскою відповідає вимогам міцності 
всім видів навантаження (для сталі 09Г2С). 
 
3.3. Моделювання навантаженого стану рами установки 
фронтального відвалу автомобіля спеціального призначення 
 
Для моделювання навантаженого стану рами установки відвалу була 
обрана модель, виконана на основі еквівалентної схеми навантаження відвалу 
під час роботи, представлена на рис. 3.8. 
 73 
 
Рисунок 3.8 – Рама установки відвалу 
Розмір силових чинників, використовуваних під час розрахунку рами 
установки фронтального відвалу представлено у табл. 3.6. 
 
Таблиця 3.6 - Величина силових факторів при розрахунку рами встановлення 
фронтального відвалу 
Найменування Навантаження, Н 
Розподілена сила 1 1055.814851 
Розподілена сила 2 1514.352997 
 
Характеристики матеріалу аналогічні поданим у табл. 3.4. 
Інформація про параметри та результати розбиття представлена у табл. 
3.7. 
 
Таблиця 3.7 – Параметри та результати розбиття тривимірної моделі рами 
встановлення фронтального відвалу на сітку 
Найменування Значення 
Тип елементів 4-вузлові тетраедри 
Максимальна довжина сторони елемента [мм] 5 
Максимальний коефіцієнт згущення на поверхні 2 
Коефіцієнт розрідження обсягом 1.5 
Кількість кінцевих елементів 3849763 
Кількість вузлів 1164823 
 
 74 
Інформація про основних інерційних характеристиках моделі 
представлена у табл. 3.8. 
 
Таблиця 3.8 - Основні інерційні характеристики моделі 
 
Найменування Значення 
Маса моделі [кг] 533,19 
Абсолютне значення реакції [Н] 2557,49 
Абсолютне значення моменту [Н*м] 3887,79 
 
Результати розрахунку по еквівалентному напрузі рами установки 
фронтального відвалу представлені на рис. 3.9. 
 
 
Рисунок 3.9 – Результати розрахунку напруги рами установки 
фронтального відвалу 
 
Найбільш навантаженим місцем є верхній крайній кронштейн, на місці 
його з'єднання з прямокутним профілем. Напруга у місці контакту кронштейна 
з профілем становить 52,95 МПа. 
 75 
Результати розрахунку сумарного лінійного переміщення представлені на 
рис. 3.10. 
 
Рисунок 3.10 – Сумарні лінійні переміщення під час розрахунку рами 
установки фронтального відвалу 
Найбільші переміщення відбуваються в кронштейні для кріплення 
сигнального прапорця. Переміщення становлять 1,43 мм. Це пов’язано з тим, 
що це найбільш віддалена точка конструкції від осі підвішування. Переміщення 
вуха крайнього верхнього кронштейна становить 1,25 мм. 
Результати розрахунку коефіцієнта запасу міцності рами установки 
фронтального відвалу представлені на рис. 3.11. 
Коефіцієнт запасу міцності в навантаженому місці становить 7,9. 
Виходячи з отриманих результатів можна дійти висновку, що 
металоконструкція рами відвалу відповідає вимогам міцності всім видів 
навантаження (для сталі 09Г2С). 
 
 76 
 
Рисунок 3.11 – Коефіцієнт запасу міцності під час розрахунку рами установки 
фронтального відвалу 
 
3.4. Висновки з третього розділу 
 
Для проведення віртуальних випробувань міцності елементів установки 
фронтального відвалу проведена розробка тривимірної, а також кінцево-
елементної імітаційної моделі. 
За результатами моделювання роботи автомобіля спеціального 
призначення із встановленням фронтального відвалу визначено такі параметри: 
1. При випробуванні направляючої у зборі з кронштейнами та підвіскою  
величина максимальних значень напруги у місці контакту ребер із профілем 
упору, що становить 160,46 МПа. Найбільше значення лінійних переміщень 
визначено в нижній частині швелера підвіски і становлять 0,12 мм. Коефіцієнт 
запасу міцності в навантаженому місці (ребра упору) становить 2,56. 
2. При випробуванні установки рами фронтального відвалу напруга у 
місці контакту кронштейна з профілем становила 52,95 МПа. Найбільші 
значення лінійних переміщень утворені в кронштейні для кріплення 
 77 
сигнального прапорця і склали 1,43 мм (найбільш віддалена точка конструкції 
від осі підвішування). Величина лінійних переміщень вуха крайнього верхнього 
кронштейна склала 1,25 мм. Коефіцієнт запасу міцності в навантаженому місці 
(верхній крайній кронштейн, в місці його з'єднання з прямокутним профілем) 
склав 7,9. 
За результатами моделювання навантаженого стану основних елементів 
установки фронтального відвалу підтверджено їх відповідність вимогам 
міцності всім видів навантаження. 
 
78 
РОЗДІЛ 4. ВИЗНАЧЕННЯ ТЕХНІКО-ЕКСПЛУАТАЦІЙНИХ 
ПОКАЗНИКІВ АВТОМОБІЛЯ СПЕЦІАЛЬНОГО ПРИЗНАЧЕННЯ З 
ВСТАНОВЛЕННЯМ ФРОНТАЛЬНОГО ВІДВАЛУ 
 
4.1. Визначення економічної ефективності застосування удосконаленої 
установки фронтального відвалу автомобіля спеціального призначення порівняно 
з аналогами 
 
Собівартість установки відвалу включає вартість матеріалів 
виготовлення, вартість які входять у її склад комплектуючих, закуповуваних у 
профільних постачальників, і витрати на оплату робітників, які здійснюють 
виготовлення і складання, і навіть накладних витрат. 
Вартість матеріалів, необхідних виготовлення установки фронтального 
відвалу становить близько 141 300 гривень. 
Вартість комплектуючих установки фронтального відвалу: 
- колеса – 32 500 гривень; 
- елементи гідросистеми установки відвалу – 30 000 гривень. 
Витрати оплату виробничих робочих становитимуть 114711 гривень, 
накладні витрати – 344132 гривень. 
Основним критерієм оцінки ефективності роботи автомобіля 
спеціального призначення є його продуктивність. Вона залежить від багатьох 
факторів як постійних (конструктивні особливості), так і змінних (швидкісний 
режим руху, ступінь використання, виробничо-організаційні умови, 
кваліфікація водія та обслуговуючого персоналу). 
У свою чергу, основним критерієм продуктивності автомобілів 
спеціального призначення є питома продуктивність прибирання, яка залежить 
від продуктивності операцій зсуву, що виконується, відвалом, змітання 
центральною щіткою і здування продувною установкою. 
Продуктивність автомобіля спеціального призначення із встановленням 
фронтального відвалу для виконання робіт з розробки снігу може бути 
 
79 
забезпечена при досягненні наступних технічних параметрах конструкції: 
- передній відвал (ширина відвалу - не менше 5700 мм. Кут повороту +/- 
35 градусів щодо симетричного положення), 
Попередній розрахунок собівартості автомобіля спеціального 
призначення з удосконаленою установкою фронтального відвалу 
представлений у табл. 4.1: 
 
Таблиця 4.1 – Попередній розрахунок собівартості автомобіля спеціального 
призначення із встановленням фронтального відвалу 
№ Агрегати у складі автомобіля Вартість, грн. 
спеціального призначення 
1. Базове шасі 6500000 
Фронтальний поворотний 
2. 1 770 000 
багатосекційний відвал 
Разом розрахункова собівартість 8 270 000 
 
Техніко-економічні показники машини визначають її ефективність за 
основними технічними та вартісними показниками. До них відносять 
продуктивність машини, її потужність та енергоємність, масу та 
матеріаломісткість, вартість самої машини та собівартість виконуваних робіт. 
У межах розрахунку економічної ефективності запропонованого у цій 
роботі рішення проведено оцінку вартісних показників шляхом порівняння 
вартості зарубіжних аналогів (табл. 4.2). Вибрані аналоги за своїми технічними 
характеристиками дозволяють забезпечувати максимальну продуктивність. 
Таблиця 4.2 – Орієнтовна ринкова вартість автомобілів спеціального 
призначення із встановленням фронтального відвалу 
Автомобілі спеціального призначення із Вартість, тис. грн. 
встановленням фронтального відвалу 
(аналоги) 
BUCHER JETBROOM 10000-A (L/М) 32 000,00 
Schmidt CJS 22 400,00 
МКДУ-2 (ТОМЕЗ-4000ТМ) 12 200,00 
 
 
80 
За даними табл. 4.2, середня вартість аналогів становить 17,87 млн. грн. 
За таких розрахунків удосконалена установка фронтального відвалу у 
складі автомобіля спеціального призначення забезпечуватиме конкурентну 
перевагу не лише за технічними характеристиками, а й за ринковою вартістю. 
При постійному зростанні долара та євро економічний ефект буде значно 
вищим, оскільки передбачається використовувати переважно комплектуючі 
вітчизняного виробництва. 
Порівняльна вартість базових шасі та установок відвалу представлені у 
таблиці 4.3. 
 
Таблиця 4.3 - Порівняння вартості функціонального обладнання 
  
 Вартість, грн. 
 GILLETTA OVERASSEN SCHMITD 
Функціональне обладнання 3TASK RSC-250 CJS на базі BUCHER 
(Італія), грн (Норвегія), Mersedes JETBROOM 
грн Actros 10000-A на базі 
(Німеччина спецшасі 
), грн (Німеччина), грн 
Шасі (в т.ч. надрамник) 10 050 000 5 990 000 22 400 000 32 000 000 
- Фронтальний     
поворотний 1 770 000 300 000 4100000 7 200 000 
багатосекційний відвал 
Підсумкова вартість 11 820 000 6,290,000 26 500 000 39200000 
Вартість базових шасі та додаткового обладнання, що мають схожі 
характеристики, і представлені в асортименті іноземних компаній SCHMITD і 
BUCHER, значно перевищує вартість аналогічного компонування. У випадку з 
аналогом компанії SCHMITD (CJS на базі Mersedes Actros) його вартість у 2,24 
разу перевищує вартість запропонованого рішення, а порівняно з автомобілем 
спеціального призначення на базі спеціального шасі від компанії BUCHER у 
3,31 рази. Основну частину вартості автомобіля спеціального призначення 
займає безпосередньо силова установка, елементи електрообладнання та 
гідравлічних систем. 
Навіть при використанні зарубіжних вузлів і агрегатів: двигунів, 
гідравлічного обладнання, мостів, можливо на виробничих площах 
вітчизняного виробника створити функціональне обладнання, яке за 
 
81 
собівартістю виготовлення дозволить досягти конкурентної цільової вартості. 
Необхідно також враховувати, що комплектуючі вітчизняного 
виробництва забезпечуватимуть конкурентну перевагу при постійному 
зростанні долара та євро, внаслідок чого економічний ефект від їх купівлі та 
експлуатації буде значно вищим, ніж використання зарубіжних аналогів. 
 
4.2. Оцінка економічної ефективності застосування розробленої методики 
при зимовому утриманні автомобільних шляхів 
 
Для розрахунку економічної ефективності використання представленої у 
другому розділі методики підвищення експлуатаційних показників автомобіля 
спеціального призначення за рахунок збільшення швидкості руху та 
вдосконаленої установки фронтального відвалу необхідно визначити кількість 
автомобілів для патрульного очищення, що визначається згідно з виразом: 
 
N i ⋅ L ⋅ B
= сн
ρ ⋅ h ⋅V ⋅ K ⋅ (b − 0,25)      (4.1) 
доп роб b
де iсн  – інтенсивність накопичення снігу на покритті; 
hдоп - допустима товщина шару снігу на покритті, мм; 
L- довжина ділянки дороги, км; 
B- ширина поверхні, що очищається, м; 
Vроб - швидкість снігоочисника, км/год; 
Kb - коефіцієнт використання робочого часу (0,9); 
b- ширина захвату снігоочисника, м. 
Тому й витрати на патрульне снігоочищення найбільше залежать від 
допустимої товщини шару пухкого снігу на покритті під час снігопаду та 
інтенсивності снігопаду (рис. 4.1). При допустимій товщині шару снігу менше 
30-20 мм витрати на снігоочищення стрімко зростають. 
 
82 
 
Рисунок 4.1 – Залежність витрат на патрульне снігоочищення від товщини 
шару рихлого снігу, що допускається 
 
У методичних рекомендаціях щодо захисту та очищення автомобільних 
доріг від снігу визначено середню кількість добових снігових опадів у зимовий 
період для Київської області рівну 80 мм/добу. Таким чином, інтенсивність 
накопичення снігу на покритті iсн = 3,33 мм/год. 
Кількість проходів автомобілів спеціального призначення з установкою 
фронтального відвалу в залежності від інтенсивності снігопаду і товщини шару 
пухкого снігу, що допускається, на поверхні дорожнього покриття можна 
визначити згідно з виразом (4.2) складе 10. 
i ⋅ t
n = сн пр
ρ ⋅ h       (4.2) 
доп
За вищий рівень зимового утримання можна прийняти забезпечення 
чистої сухої поверхні дороги, при якому товщина шару снігу на покритті під 
час хуртовин та снігопадів не перевищує 5 мм, а термін його видалення так само 
як видалення ожеледиці та зимової слизькості не перевищує 1 год після 
закінчення снігопаду, хуртовини, ожеледиці. 
 
83 
Цей рівень може бути досягнутий за повної оснащеності дорожньої 
служби до нормативної потреби автомобілями спеціального призначення, 
обладнанням та матеріально-технічними ресурсами на ділянках доріг, 
спроектованих з дотриманням усіх вимог щодо захисту від снігових заметів та 
не завжди економічно доцільний (табл. 4.4). Тому зазначені технічні вимоги 
можуть бути скориговані техніко-економічними розрахунками з урахуванням 
фактичної інтенсивності руху та витрат на утримання дороги відповідно до 
існуючих вимог у реальних кліматичних умовах. 
Таблиця 4.4 – Вимоги до автомобілів спеціального призначення із 
встановленням відвалу при зимовому утриманні автомобільних доріг різних 
категорій 
  Мінімально необхідна 
Найменування  кількість (на 100 км.) 
засобів Основні параметри Категорія дороги 
механізації I II III IV V 
Одновідвальні плужно- Ширина відвалу 3 м; 9 5 4 7 2 
щіткові снігоочисники робоча швидкість – 25-60 
км/год 
 
Допустимі рівні та вимоги до зимового утримання доріг. За рівнем 
зимового утримання всі дороги поділяються на три групи: 
Група А – дороги з чистою на всю ширину проїжджою частиною;  
Група Б - дороги із чистою серединою проїжджої частини;  
Група В – дороги з ущільненим снігом на проїжджій частині. 
Директивні вимоги до показників рівня зимового утримання кожної 
дороги повинні встановлюватися на основі техніко-економічних розрахунків з 
урахуванням оснащеності дорожньо-експлуатаційної служби машинами та 
обладнанням для зимового утримання доріг. Гранично допустимі значення 
зазначених вимог наведено у табл. 4.5. 
  
 
84 
 
Таблиця 4.5 - Вимоги до зимового утримання автомобільних шляхів. 
 
 Показники стану 
   
   Максимально  Допустима Максимальний 
товщина термін 
  Мінімальна допустима Допустима 
Інтенсивність ширина товщина шару товщина ущільнено проведення 
Характерист го шару робіт з 
ики доріг руху, авт. очищеної пухкого снігу ущільненого 
поверхні та на проїжджій шару снігу снігу на снігоочищення 
частині, мм на узбіччях (у та ліквідації 
проїжджої проїжджій брівки зимової 
частини, м частині, мм земляного слизькості, 
полотна), година 
мм 
Автомобіль Більше 3000 На всю 20 - 50 4 
ні дороги ширину 
1000-3000 теж 25 - 60 5 
Менш 1000 теж 30 50* 70 6 
Територіальн Більше 3000 теж 30 - 60 4 
і дороги з 1000-3000 теж 40 - 70 5 
регулярним 
автобусним Менш 1000 теж 60 50* 80 6 
рухом 
Дороги Менш 1000 теж 70 50* 120 6 
місцевого 
значення з 
регулярним 
автобусним 
рухом 
Дороги Рух не - - 50 200 24-48 
місцевого регулярний 
значення з 
допустимою 
перервою 
руху 
 
Таким чином, для швидкісної автомобільної дороги Київ — Одеса М-05  
можна визначити мінімально необхідну кількість автомобілів спеціального 
призначення із встановленням фронтального відвалу для виконання робіт із 
зимового утримання дорожнього покриття. Характеристики автомобільної 
дороги М-05  представлені у табл. 4.6. 
 
  
 
85 
Таблиця 4.6 - Характеристики траси М-05   
 
Параметр Значення 
Загальна протяжність 684 км 
Технічна категорія Автомагістраль (ІА) 
Кількість смуг руху: 2, 4, 6 
Ширина смуги руху: 3,75 м 7,5 м 
Параметр Значення 
Ширина розділової смуги: 5 м 6 м 
Ширина узбіччя: 3,5 м 3,5 м 
Розрахункова швидкість руху 
транспортних засобів: 140 км/год 
 
Для розрахунку витрат при зимовому утриманні автомагістралі М-05  
обрано ділянку траси з 208 по 543 км. Таким чином, загальна довжина ділянки 
становить 335 км. 
На даній ділянці рух автомобільного транспорту здійснюється по 4 смугах 
– 2-м попутним та 2-м зустрічним. Таким чином, загальна ширина поверхні, що 
очищається (B) з урахуванням ширини узбіччя становить 22 м. Порівняльні 
характеристики автомобілів спеціального призначення з установкою 
фронтального відвалу наведені в табл. 4.7. 
 
Таблиця 4.7 – Порівняльні характеристики автомобілів спеціального 
призначення з установками фронтальних відвалів різних виробників 
Швидкість руху Робочий кут Ширина Ширина 
Автомобіль Vроб (швидкість фронтального відвалу, захоплення 
автомобіля), км/год відвалу, град м снігоочисника 
(b), м 
Автомобіль     
спеціального 
призначення з     
удосконаленою 60 32 5,6 4,60 
установкою 
фронтального відвалу 
SCHMIDT CJS 60 32 5,6 4,60 
BUCHER JETBROOM 
10000-A (L/М) 40 30 4,5 3,90 
OVERASSEN RSC-
250 40 35 4,0 3,28 
 
Результати розрахунку кількості автомобілів спеціального призначення із 
 
86 
встановленням фронтального відвалу, необхідних для усунення наслідків 
снігопаду, представлені в табл. 4.8. 
Таблиця 4.8 – Розрахункова кількість автомобілів для патрульного очищення 
дорожнього покриття від снігу. 
Найменування автомобіля Кількість автомобілів для Мінімально необхідна 
спеціального призначення патрульного очищення (N), кількість автомобілів для 
од. доріг І категорії, групи А 
(на 400 км) 
Автомобіль спеціального  
призначення з удосконаленою   
установкою фронтального 51  
відвалу  
SCHMIDT CJS 51 36 
BUCHER JETBROOM 10000-A 
(L/М) 94 
OVERASSEN RSC-250 113 
 
Для визначення впливу розробленої методики на величину витрати 
палива необхідно обчислити потужність, що витрачається на подолання 
сумарного опору руху автомобіля спеціального призначення з установкою 
фронтального відвалу, згідно з виразом: 
 
n W ⋅V
W = ,кВт      (4.3) 
1000
де W – величина сумарного опору руху Н; 
V – швидкість руху автомобіля спеціального призначення із 
встановленням фронтального відвалу, м/с. 
Величина витрати палива автомобіля спеціального призначення з 
установкою фронтального відвалу при куті його повороту рівному 32°  та 35°  
становить 42,08 та 39,99 л/100км відповідно. 
Залежність витрати пального від швидкості руху від 15 до 60 км/год 
з урахуванням сумарного опору руху автомобіля спеціального призначення 
представлена на рис. 4.2. 
 
 
87 
Витрата палива Qs, Витрата палива Qs1 (кут повороту відвалу 32 °) 
л/100км Витрата палива Qs2 (кут повороту відвалу 35 °) 
45 
40 
35 
30 
25 
20 
15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 
Швидкість руху автомобіля спеціального призначення із 
встановленням фронтального відвалу, км/год.  
Рисунок 4.2 – Залежність витрати пального від швидкості руху з урахуванням 
сумарного опору руху автомобіля спеціального призначення 
 
З проведених розрахунків можна дійти невтішного висновку, що вибір 
оптимального кута повороту фронтального відвалу рівного 35° дозволив 
забезпечити паливну економічність з допомогою зниження витрати палива на 
2,1 л/100 км (5 %) проти кута повороту фронтального відвалу у 32°. 
При утриманні ділянки швидкісної автомобільної дороги Київ - Одеса М-
05, що розглядається, протяжністю 335 км економія палива складе 7,03 літрів 
для одного автомобіля спеціального призначення з установкою фронтального 
відвалу. 
Згідно з розрахунковою кількістю автомобілів для патрульного очищення 
дорожнього покриття від снігу ділянки траси (N = 51 од.), за вартості одного 
літра дизельного палива рівною 66,36 грн. Зниження загальних витрат на 
паливо склало 5% (23 811,5 грн.). 
 
 
88 
4.3. Висновки з четвертого розділу 
 
На підставі визначення техніко-експлуатаційних показників автомобіля 
спеціального призначення з удосконаленою установкою фронтального відвалу 
визначено розрахункову кількість автомобілів для патрульного очищення 
дорожнього покриття ділянки швидкісної автомобільної дороги М-05 від снігу, 
яка склала 53 од. 
Вартість очищення ділянки дороги з використанням найближчого аналога 
склала 710,77 млн. грн. А при використанні пропонованого рішення - 602,82 
млн. грн. 
Таким чином, визначено межі застосування конструктивно-
технологічних рішень розробки фронтального відвалу автомобіля спеціального 
призначення для умов зимового утримання автомобільних доріг загального 
користування на прикладі ділянки швидкісної автомобільної дороги М-05. 
Зниження потенційних витрат на придбання автомобілів спеціального 
призначення становило 11,9%. 
Забезпечена паливна економічність автомобіля спеціального призначення 
з установкою фронтального відвалу при куті його повороту, що дорівнює 34,9° 
за рахунок зниження витрати палива на 2,1 л/100 км (5 %) порівняно з кутом 
повороту фронтального відвалу, що відповідає 32°. Зниження загальних витрат 
на паливо при експлуатації розрахункового числа автомобілів (N = 51 од.) для 
патрульного очищення дорожнього покриття від снігу ділянки траси, що 
розглядається, склало 5% (23 811,5 грн.). 
Методика підвищення експлуатаційних показників автомобіля 
спеціального призначення та вдосконалення встановлення фронтального 
відвалу дозволили підвищити максимально можливу швидкість руху, 
продуктивність, а також паливну економічність. 
 
89 
ВИСНОВОК 
 
1. Вирішено актуальне науково-практичне завдання підвищення 
експлуатаційних показників автомобіля спеціального призначення із 
встановленням фронтального відвалу при виконанні робіт із зимового 
утримання автомобільних доріг, аеродромних покриттів та прилеглих до них 
територій за рахунок збільшення продуктивності, максимально можливої 
швидкості руху та підвищення паливної економічності. 
2. Аналіз експлуатаційних властивостей сучасних автомобілів 
спеціального призначення із встановленням фронтального відвалу, що 
експлуатуються для потреб зимового утримання дорожніх та аеродромних 
покриттів, показав, що максимальна швидкість руху при розробці снігового 
покриву не перевищує 55 км/год, а довжина відвалу 4,8 м. Також, виявлено , що 
товщина снігового покриву при швидкості руху понад 40 км/год обмежена 0,1 
м. 
3. На основі проведених досліджень щодо визначення силових 
факторів, що впливають на експлуатаційні показники автомобіля спеціального 
призначення з установкою фронтального відвалу, встановлено закономірність 
впливу товщини (h = 0,05…0,4 м) та щільності снігового покриву (ρ =100…300 
кг/м3) на режим руху та тягово-динамічну характеристику базового шасі з 
установкою фронтального відвалу за швидкості руху від 15 до 60 км/год. 
4. Розроблено методику підвищення експлуатаційних показників 
автомобіля спеціального призначення з установкою фронтального відвалу, що 
враховує масо-габаритні розміри навісного обладнання, що розглядається, 
силові фактори опору руху, а також кут повороту щодо поперечної осі руху. 
Згідно з розробленою методикою здійснено розрахунок і обрано оптимальний 
кут повороту фронтального відвалу рівний 35°, що дозволило знизити величину 
сумарного опору руху на 5% порівняно з кутом повороту відвалу, що становить 
32°. Підвищено максимально можливу швидкість руху автомобіля спеціального 
призначення при розробці снігового покриву товщиною 0,1 м до 60 км/год при 
 
90 
довжині відвалу, що дорівнює 5,6 м. 
5. Проведено оцінку експлуатаційних властивостей автомобіля 
спеціального призначення з удосконаленою установкою фронтального відвалу 
на основі моделювання навантаження при здійсненні робочого процесу з 
розробки снігового покриву. Підтверджено відповідність результатів 
навантаження моделі фронтального відвалу вимогам міцності всім видів 
навантаження. 
6. Визначено межі застосування конструктивно-технологічних рішень 
автомобіля спеціального призначення з установкою фронтального відвалу для 
умов зимового утримання автомобільних доріг загального користування на 
прикладі ділянки швидкісної автомобільної дороги Київ - Одеса М-05. 
Зниження потенційних витрат на придбання автомобілів спеціального 
призначення становило 11,9%. Зниження загальних витрат на паливо при 
експлуатації розрахункового числа автомобілів для патрульного очищення 
дорожнього покриття даної ділянки траси від снігу склало 5% (23 811,5 грн.). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
91 
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ 
 
1. Кизима С. С. Експлуатація автомобільних доріг. К. : МОНУ/НТУ, 2009. 272 с. 
2. Основи експлуатації автомобільних доріг і аеродромів : навч. посіб. / В. С. 
Степура, А. О. Бєлятинський, Н. В. Кужель. — К. : НАУ, 2013. — 204 с. 
3. ВБН В.2.3-218-544:2008 «Споруди транспорту. Матеріали геосинтетичні в 
дорожньому будівництві». 
4. Тамаргазін О.А., Білякович О.М., Варюхно В.В., Нікулін С.М. Технічна 
експлуатація авіаційної наземної техніки: Підручник / О.А.Тамаргазін, 
О.М.Білякович, В.В.Варюхно, С.М.Нікулін. – К.: ДП «Розвиток» МВС 
України, 2017. – 320 с. 
5. Автомобільні дороги. Застосування геосинтетичних матеріалів у дорожніх 
конструкціях: ГБН В.2.3-37641918-544:2014-[Чинний від 01.01.2015 р]-К: 
Міністерство інфраструктури України, 2014 р.- 147с 
6. Усов Б. І. Експлуатація автомобільних шляхів : навч. посіб. / Б. І. Усов, І. Г. 
Романський. — Л. : Львівська політехніка, 1998. — 95 с 
7. Карпушин С.О., Пантилієнко В.І. Бульдозерно-розпушувальне обладнання, як 
альтернатива двом машинам. Проблеми розвитку дорожньо-транспортного і 
будівельного комплексів: зб. тез і статей міжнар. наук.-практ. конф., 03–05 
жовтня 2013 року. Кіровоград, 2013. С.31-35. 
8. В. І. Личик. Аеродромні та аеродромобудівельні машини. Курс лекцій – К.: 
НАУ, 2010. -86 с. 
9. В.І. Пантелеєнко. Дослідження напруженого стану багатоцільового змінного 
бульдозерно-захватного робочого обладнання // Central Ukrainian Scientific 
Bulletin. Technical Sciences, 2021, Col.4(35). 
10. ANSYS Theory Reference [Text]. – Canonsburg: ANSYS Inc, 2012. – 1546 p. 
11. CAP 683 The Assessment of Runway Surface FrictionCharacteristics, CAA UK, 
2010. 
12. Об’ємні гідроприводи для машин технічного обслуговування аеродромів та 
літаків: монографія / Г. А. Аврунін, І. Г. Кириченко, І. Г. Пімонов, О. О. 
Резніков, В. О. Шевченко, О. В. Щербак. – Харків: ХНАДУ, 2022. – 305 с.
Репозиторій ЧДТУ
