V id de plogförsök, för v ilk a redogörelse lämnats i det föregående, har kast vidder och kraftbehov bestämts vid några olika hastigheter för plogar med olika utformning. H ärvid har det visat sig, att flertalet plogar, som utformats med ledning av de teoretiskt härledda sambanden mellan plogform och kastvidd, har avsevärt bättre kastförm åga än de plogar, som tidigare använts inom v ä g väsendet. Dessa förstnämnda plogar har dock också större kraftbehov.
V id användning av de nya plogarna inom vägväsendet för normal plogning av vägar har, såsom tidigare nämnts, den bättre kastförm ågan bekräftats i många fall. Em ellertid påverkas kastvidden vid plogning av bl a plogbilens egenskaper. Om bilen har så stor dragkraft, att föraren kan hålla den hastighet, som vägens beskaffenhet medger, bör rim ligtvis, vid plogning av vägar med
mm
Fig 27. Samband mellan medelkastvidd och kraftbehov för modellplogar vid bortplogning av 8,5 kg/m2 material. Plogarna D, E, F och G, konstruerade av olika plogtillverkare.
Fig. 2 j. Correlated values o f the mean throw and the requisite force o f model ploughs clearing 8.5 kg/m2 o f substitute snow. Ploughs D , E, F , and G designed by differen t
plough manufacturers.
samma beskaffenhet, de vid plogförsök vunna resultaten i fråga om kastvidd för olika plogar bekräftas. Om bilens dragkraft däremot är mindre, så att plogarnas kraftbehov begränsar körhastigheten, kan andra resultat erhållas. A pproxim ativt kan dragkraften vid körning på samma växel anses vara obe roende av hastigheten. Kastvidden för olika plogar bestäms då av kurvor, som anger sambandet mellan kastvidd och kraftbehov för de olika plogarna. Fig 27 och 28 visar sådana kurvor enligt modellförsöken för några av de provade plog typerna. P å grund av de stora variationerna i bortplogad snömängd vid full skaleförsök och emedan sambandet mellan kraftbehov och bortplogad snömängd inte kunnat fastställas, kan kurvor av nyssnämnda art inte anges fö r fullskale- plogar.
Enligt fig 27 och 28 är det ganska stora skillnader i kastvidd mellan olika plogar vid konstant kraftbehov. Väginstitutets plogtyper C I, K I och K IV skall teoretiskt v ara likvärdiga och har också praktiskt taget sammanfallande kurvor för sambandet mellan kastvidd och kraftbehov. K urvan för plogtyp C V I I I skall teoretiskt ge större kastvidd vid konstant kraftbehov än de nyss nämnda plogarna. M odellförsöken ger också detta resultat. Plogtypen C V I I I
mm
Fig 28. Samband mellan medelkastvidd och kraftbehov fö r modellplogar vid bortplogning av 8,5 kg/m2 material. Plogarna C l , C V I I I , K l och K IV , konstruerade vid väginstitutet.
Fig. 28. Correlated values o f the mean throw and the requisite force of model ploughs clearing 8.5 kglm 2 o f substitute snow. Ploughs C I, C V I I I , K /, and K I V designed by the
R oad Research Institute.
är ungefär likvärdig med de hittills använda plogtyper, som enligt fig 27 ger största kastvidd vid konstant kraftbehov.
A v denna diskussion fram går således, att de nya plogtyperna, för att deras bättre kastegenskaper skall komma helt till sin rätt, kräver bilar med så stor m otorstyrka, att vägens beskaffenhet och inte kraftbehovets storlek bestämmer körhastigheten.
Sammanfattning
Statens väginstitut har sedan år 1947 bedrivit undersökningar rörande snö plogar. Dessa undersökningar har om fattat teoretiska studier, försök i modell skala, försök i full skala samt utprovning i praktisk drift av nya snöplogstyper. De teoretiska studierna har genomförts med ytterst förenklade betraktelsesätt och om fattar endast sådana plogytor, som kan utbredas i ett plan. Speciellt har förhållandena vid cylindriska och koniska plogytor undersökts. U ttryck har uppställts för snöns hastighet och rörelseriktning i en godtycklig punkt på en plogyta. V idare har uttryck uppställts för en plogs kastvidd samt effekt- och
kraftbehov. I samband härmed har införts två dimensionslösa storheter, »rela tiv kastvidd» och »dynamisk verkningsgrad», vilk a har diskuterats närmare. Dessa två storheter kan inte samtidigt anta sina maxim ivärden, vilket innebär, att en plog inte kan ha både bästa kastegenskaper och bästa verkningsgrad. En plogkonstruktion måste därför alltid bli en kompromiss mellan önskemålen i fråga om dessa båda egenskaper. Slutligen har visats, hur plogar med cylindriska respektive koniska ytor beräknas med utgångspunkt från vald a värden på rela tiv kastvidd och dynamisk verkningsgrad.
Plogförsöken i modellskala har utförts med längdskalan i : 5 och med ett ersättningsmaterial för snö, bestående av sand, sågspån och p araffin . Plogför söken i full skala har däremot utförts med riktig snö. För båda typerna av för sök har speciella försöksanläggningar byggts upp, där plogen fästs på en släde, som dras längs en bana med hjälp av ett av elektriska motorer drivet spel. I dessa försöksanläggningar har försök utförts med dels ett antal plogtyper, som konstruerats av olika plogtillverkare och som använts inom vägväsendet, dels ett antal plogtyper, som konstruerats vid väginstitutet med ledning av resul taten av de teoretiska studierna. V id försöken uppmättes dels fördelningen av det bortplogade materialet, dels kraftbehovet. Flertalet av de vid väginstitutet konstruerade plogtyperna visade sig vid samma hastighet ge större kastvidd än de hittills använda plogtyperna, men deras kraftbehov var också större. K ast- vid d och kraftbehov har ställts i relation till varand ra genom beräkning av kvo ten transportarbete/m ekaniskt arbete, där transportarbete betecknar produkten av bortplogad snömängd och m edelkastvidd, och där mekaniskt arbete beteck nar produkten av m otsvarande kraftbehov och vägsträcka. Denna kvot är ett m ått på hur det mekaniska arbetet utnyttjas, alltså en sorts verkningsgrad.
D å snöplogsförsöken i såväl m odellskala som full skala visade, att bättre kast egenskaper än hos hittills använda plogar vid samma hastighet kan erhållas genom annan utformning av plogytan, tillverkades fem plogar med cylindrisk plogyta och fem plogar med konisk plogyta för utprovning i praktisk drift. I samband med denna utprovning prövades olika uppslag till förbättring av plogarna, vilket ledde till en om byggnad av samtliga plogar. Flertalet vägför- valtningar, som haft de nya plogarna för utprovning, har uppgivit, att dessa har god kastförm åga, och många har dessutom ansett, att kastförm ågan är bättre än hos tidigare använda plogtyper. D etta gäller i synnerhet den typ som har konisk plogyta.
Undersökningarna visar såsom vän tat stora skiljaktigheter mellan teoretiska och experimentellt erhållna värden på kastvidd och plogkraft. D et oaktat ger dock teorien en viss vägledning för bedömning av plogars egenskaper.
V id jäm förelse av m odellförsök och fullskaleförsök erhålls inte någon exakt överensstämmelse mellan resultaten. A p p roxim ativt kan dock en omräkning av kastvidder och kraftbehov utföras enligt experimentellt bestämda omräknings- faktorer.
V id plogning i praktiken påverkas kastvidden av bl a plogbilens egenskaper. Om bilen har så stor dragkraft, att föraren kan hålla den hastighet, som vägens beskaffenhet medger, bör vid plogning av vägar med samma beskaffenhet de
vid plogförsök vunna resultaten i fråga om kastvidd för olika plogar bekräftas. Om bilens dragkraft däremot är mindre, så att plogarnas kraftbehov begränsar körhastigheten, kan andra resultat erhållas. A p proxim ativt kan dragkraften vid körning på samma växel anses vara oberoende av hastigheten. Kastvidden för olika plogar bestäms då av kurvor, som anger sambandet mellan kastvidd och kraftbehov för de olika plogarna. D etta samband är ungefär lika för väginsti- tutets plogtyp C V I I I med cylindrisk plogyta och de hittills använda plogtyper, som ger största kastvidd vid samma kraftbehov. Väginstitutets övriga plogtyper ger däremot mindre kastvidd vid samma kraftbehov. För att de nya plogtyper nas bättre kastegenskaper skall komma helt till sin rätt, erfordras således bilar med så stor m otorstyrka, att vägens beskaffenhet och inte kraftbehovets storlek bestämmer körhastigheten.
Summary
Since 1947 the N ational Swedish R oad Research Institute has made investi gations concerning snow ploughs. These investigations included theoretical studies, tests on model scale, tests on full scale, and practical trials o f snow ploughs of new types.
The theoretical studies were carried out on extremely simplified assumptions and included only developable plough surfaces. In particular, these studies dealt w ith the conditions in the case o f cylindrical and conical plough surfaces. Formulas were deduced for the speed and for the direction o f motion o f snow at an arbitrary point of a plough surface. Furthermore, formulas were deduced for the throw as well as for the power and force requirements of ploughs. In this connection, two dimensionless quantities were introduced, viz., “ relative throw ” and “ dynamic efficiency” . These two quantities were discussed at some length, and this discussion demonstrated that they cannot simultaneously reach their maximum values. Consequently, a plough cannot combine a maximum efficiency and maximum throw characteristics. Thus, a plough design must alw ays be a compromise between the requirements concerning these two proper ties. Fin ally, it was shown how to design ploughs o f cylindrical or conical shape on the basis o f selected values o f the dynamic efficiency and of the relative throw.
The plough tests on model scale were carried out on a scale o f 1 : 5 w ith sub stitute snow, which consisted o f sand, saw dust and p araffin w ax. On the other hand, the plough tests on full scale were made with natural snow. Special test set-ups were built for both types o f tests. The ploughs were attached to sledges drawn along tracks by the aid o f windlasses, which were driven by electric motors. Tests were carried out on some types of ploughs which had been de signed by different plough manufacturers, and which had been used by the R oad Maintenance Authorities. Tests were also carried out on some types o f ploughs which had been designed by the R oad Research Institute on the basis o f the results of the theoretical studies. The distribution o f the cleared natural snow or substitute snow and the requisite force were measured in these tests. Most ploughs designed by the R oad Research Institute had— at the same velo
city— a longer throw than the ordinary ploughs but the requisite force was also greater. The throw and the requisite force were brought into relation w ith each other by calculating the ratio of clearing w ork to mechanical w ork. The term “ clearing w ork55 designates the product o f the cleared quantity o f snow and the mean throw. The term “ mechanical w ork55 denotes the product o f the requisite force and the distance through which the plough moves. This ratio shows how the mechanical w ork is utilised, and hence expresses a kind of efficiency.
The snow plough tests— both on model scale and on full scale— indicated that the throw characteristics can be improved by changing the shape o f the plough surface. Accordingly, five ploughs o f cylindrical shape and five ploughs o f conical shape were made for tests under practical conditions. D ifferen t proposals for im proving the ploughs were tried out in connection with these tests, with the result that all the ploughs were altered. The new ploughs have been used in trials by the R oad Maintenance Authorities, and most o f them have stated that these ploughs have good throw characteristics. M oreover, many o f the Author ities considered the throw characteristics o f these new ploughs to be even better than those o f the ordinary ploughs. This opinion concerns particularly ploughs of the conical type.
As was to be expected, the investigations show great differences between the theoretical and the experimental values o f the requisite force and the throw. A ll the same, the theory m ay to a certain extent serve as a guide in estimating the properties of ploughs.
The results o f the model tests and the full scale tests are not exactly in agree ment. H ow ever, the values of the requisite force and the throw obtained from model tests can approxim ately be converted into full-scale values b y means of experim entally determined factors.
In practical ploughing the throw is influenced by the characteristics o f the plough lorry, among other factors. I f the tractive force o f the plough lorry is so great that the driver can keep the speed which is permitted by the character o f the road, then the results relating to the throw of different ploughs obtained from the plough tests should be confirmed in ploughing on roads o f the same character. On the other hand, if the tractive force is smaller than that mentioned in the above, so that the driving speed is restricted by the force required for the ploughs, then other results can be obtained. The tractive force o f a plough lorry driving in the same gear m ay be regarded as approxim ately independent o f the speed. Then the actual throw o f different ploughs is determined by curves which represent the relation between the throw and the force required for these ploughs. This relation is approxim ately the same for the cylindrical plough C V I I I o f the R oad Research Institute and for those ordinary ploughs which have the longest throw at the same requisite force. On the other hand, the types of ploughs of the R oad Research Institute have a shorter throw at the same requisite force. Consequently, in order that the better throw characteristics of the new ploughs m ay be utilised to the full, it is necessary to use lorries equipped w ith engines which are so pow erful that the character o f the road, and not the force required for the plough, determines the driving speed.
F Ö R T E C K N I N G Ö V E R
RAPPORTER O CH SPECIALRAPPORTER
FRÅN STATENS V Ä G IN ST IT U T
R apporter i — 2 1. Se rapport 34.22. Bestämning av kornstorlek med hydrometer. Analysis of Particle Size with H yd ro meter, av R G andahl (Utgången) ... 1952 23. Försök med en beläggningssladd. A Multiple-blade-drag for Bituminous Retread
W ork, av S H allberg ... 1953 24. Some Research on Bituminous Materials at the Road Research Laboratory, Great
Britain. N ågra undersökningar av bituminösa material, utförda vid Road Research Laboratory i England, av A R Lee ... 1953 25. Vidhäftningen mellan bituminösa bindemedel och stenmaterial och dess betydelse för
vägbeläggningar. A short Treatise on the Adhesion of Bituminous Binders and Aggregates and its Importance to R oad Pavements, av S H allberg ... 1953 26. Undersökning av inverkan på asfaltbelagda banor av högt lufttryck i flygplan
ringar. Influence of H igh Tire Inflation Pressure on R unw ay Asphalt Pavem ents.. 1954 27. N ågra problem rörande fri sikt i vägkurvor. Some Problems Concerning Sight
Distance on H ighw ay Curves, av N v Matern och L -O A lm (U tg å n g e n )... 1954 28. Studier och försök med sandning och saltning på vinterväglag, utförda åren 19 53—
1956 av statens väginstitut. Sand and Salt Treatments of Snow-Covered and Icy Roads. Tests Carried Out by the State R oad Institute of Sweden during the years of 19 5 3— 1956 ... 1956 29. K ort redogörelse för oljebehandling av grusvägar. A B rief Account of Oil T reat
ment of G ravel Roads, av S H a llb e r g ... 1957 30. Bestämning av tjälgräns i mark med enkel typ av tjälgränsmätare. A Frost Depth
Indicator, av R G andahl ... 1957 3 1. Försök med bestrykning och lagning av ytskadad betongväg vid H ällekis. E xperi
ments with Protective Coatings and with Methods of Repairing a Scaled Concrete R oad at H ällekis, av N Odemark och S E n g m a n ... 1957 32. Procentvåg för siktanalys i fält. Per Cent Balance for Sieving Analysis in the Field 1958 33. Ytskador på svenska betongvägar 19 55— 1957. Extent of Concrete R oad Pavement
Scaling in Sweden 19 55—-1957, av N Odem ark och S Engman ... 1958 34. Berättelse över statens väginstituts verksamhet under budgetåret 1958— 1959 . . . 1959 35. Axeltrycksm ätningar. Axle Load Measurements, av S E d h o lm ... i960 36. Undersökning av vinterdäck och slirskydd ur friktionssynpunkt. Friction Properties
of W inter Tyres and Anti-Skid Devices, av G Kullberg och B K ih lg r e n ... i960 37. Berättelse över statens väginstituts verksamhet under budgetåret 1959— 1 9 6 0 ... i960 37 A . Annual Report o f the National Swedish R oad Research Institute (Statens väginstitut)
for the Financial Y e ar 1959— 1 9 6 0 ... i960 38. Undersökningar rörande snöplogar. Snow Plough Investigations, av B Kihlgren . . 1961
Specialrapporter
Statens väginstituts specialrapporter fram lägger forskningsresultat m m, som antingen är av intresse endast fö r en begränsad läsekrets eller är av preliminär natur. Innehållet bör ej publi ceras utan särskilt tillstånd. Specialrapporterna utges endast i mycket begränsat antal. Kopiering av utgångna specialrapporter betalas av beställaren.
1. Undersökning ang hastigheten hos m otortrafiken på v ä g a r n a ... 1953
2. Experim ental Study of T raffic on Tw o Lane Roads, av G K u llberg och S Edholm . . 1954
2. Supplement 1 — 4. Experimental Study of T ra ffic on T w o Lane Roads, av G K u ll berg och S E d h o lm ... 1955
3. Försök på provvägar 1953 och 1954 ... 1955
4. Vägräckesförsök utförda år 1954 ... 1955
4. Supplement 1. Vägräckesförsök utförda år 1955 ... 1956
4. Supplement 2. Vägräckesförsök utfört år 1957 ... 1958
5. M otorfordonstrafikens sidolägesfördelning på tvåfiliga vägar. I. V ägar med gräs- och grusvägren, av G K u llberg och S Edholm ... 1956
6. Om vägens konstruktion vid höga hjultryck. Construction of Roads for H igh Wheel Loads ... 1956
7. Trafikhastighetsstudier i Skillingaryd 1955 ... 1956
8. Försök på provvägar 1955 och 1956. Oljebehandling av g r u s v ä g a r ... 1957
9. Försök med cementstabiliserat bärlager på Nynäsvägen 1955, av L J a n s o n ... 1957
10. Försök på provvägar 1957 ... 1957
1 1 . Provningsmetoder för material till bituminösa vägbeläggningar ... 1959
12. Försök med beläggningar av cementbetong på riksväg 1 vid Törnevalla 1953. Försök med cementstabiliserat bärlager på Södertäljevägen 1956, av B L i l j a ... 1959
13. Försökssträckor med oljegrus 1958 och 1959. Försökssträckor med vidhäftningsmedel vid underhållsytbehandling 1959 ... i960
14. Förhandlingar i Stockholm den 15 och 16 juni 1959 med utskottet fö r bituminösa bindemedel och beläggningar inom Nordiska vägtekniska förbundet. Conference, held in Stockholm on the 15th and 16th of June 1959 with the Delegation fo r Bitu minous Binders and Surfacing of the Scandinavian Road Engineers’ Association . . i960
15. Försök med bituminösa blandningsbeläggningar på Bergslagsvägen i Stockholm 1957 och 1958. Road surfacing trials with asphaltic concrete on the Bergslagsvägen in Stockholm 1957 and 1958, av B Lilja ... i960
16. Försök till praktisk definition av begreppet framkomlighet, av S G r u n d e n ... 1961