На кафедре наземных транспортно-технологических машин (НТТМ) СПбГАСУ ведутся исследования в области совершенствования устройств для транспортировки сыпучих материалов для коммунальных машин.

В настоящее время в России реализуются федеральные программы строительства дорог, в том числе в арктических регионах. При этом как строящиеся, так и уже запущенные в эксплуатацию объекты транспортной инфраструктуры требуют системного обслуживания. К технологиям, которые эффективно очищают поверхности от отложений (снежно-ледяной накат, смёрзшаяся или засохшая пыль и пр.) относятся технологии, использующие энергию пневматических или жидкостных высокоскоростных струй. При этом повышение производительности процессов очистки достигается внесением в струю твёрдых абразивных частиц.

Однако наряду с очевидными достоинствами при использовании такой техники возникает ряд проблем, наиболее критичных именно в условиях низких температур Арктики. Среди них – потеря подвижности сыпучего материала с высокой влажностью при низких температурах. Этого можно избежать путём использования пневмомеханического транспортёра, осуществляющего как пневмотранспортирование материала, так и его механическое перемешивание. Но широкое применение подобной техники сдерживается отсутствием математического аппарата, раскрывающего механизм работы такого устройства и позволяющего обосновать конструктивные параметры пневмомеханического транспортёра, а также режимы его работы, при которых процесс осуществляется с максимальной энергоэффективностью.

В рамках исследований по гранту для научно-педагогических работников СПбГАСУ выполнен обзор технического уровня устройств для подачи сыпучих материалов. Он показал, что такие устройства весьма чувствительны к свойствам используемого абразива, его влажности и фракционному составу, а также обладают значительными габаритами. Всё это существенно затрудняет их применение в конструкциях коммунальных машин, особенно при низких температурах. В то же время принятая к исследованию конструкция пневмомеханического транспортёра обеспечивает сокращение габаритов при одновременном улучшении захвата и подачи абразива.

В процессе работы проводился аналитический обзор методов расчёта и проектирования подобных устройств, который показал, что существующие методики расчёта не учитывают совместного воздействия механического шнека и скоростного потока воздуха на транспортируемый сыпучий материал. В результате исследования была предложена математическая модель движения механических частиц сыпучего материала в пневмомеханическом транспортёре под действием механического шнека и скоростного воздушного потока.

Экспериментальные исследования работы пневмомеханического транспортёра коммунальной машины позволили выявить основные закономерности процесса. По результатам экспериментальных исследований, представленных на рис. 1, определены эмпирические коэффициенты математической модели; установлены режимы работы устройства, при которых энергоэффективность транспортирования достигает максимальных значений.

Построенная регрессионная модель для расчёта производительности пневмомеханического транспортёра при транспортировании сыпучих материалов с задаваемым набором свойств: размер частиц, плотность материала, частота вращения механического шнека, позволяет произвести обоснованный выбор транспортирующего оборудования для оснащения коммунальных машин. Сравнение значений производительности, полученных расчётным путем Прасч, с результатами экспериментов Пэксп, представлено на рис. 2.

Обоснование конструктивных параметров и режимов работы пневмомеханического транспортёра сыпучих материалов коммунальной машины выполнена в рамках проведения научно-исследовательских работ научно-педагогическими работниками СПбГАСУ по внутренним грантам в 2025 г.