Operational Lifetime of Snowplow Blades

Abstract

Slitestål er forbruksvarer under snøbrøyting og blir byttet ut flere ganger i løpet av en vintersesong på grunn av slitasje. I et økonomisk perspektiv er det ønskelig med en sliteståltype med lang operasjonell levetid og høy utnyttelsesgrad, men for mye slitasje på slitestålet kan føre til skader på selve plogen og dermed dyre reparasjoner. Ved å sammenligne observert slitasje og maksimum teoretisk slitasje, er utnyttelsesgraden av slitestålet beregnet. Et estimat på operasjonell levetid på slitestålet beregnes fra utnyttelsesgraden og sliteraten gitt i mm/km. Dette kan være til hjelp når entreprenører skal vurdere ulike typer slitestål i en kost nytte analyse.

Denne oppgaven er gjennomført i samarbeid med den norske entreprenøren Mesta As Trondheim og følger en av brøytebilene deres på E6 i Trondheim, gjennom vintersesongen 2019/2020. Underveis måles slitasjen på to typer slitestål (Nordic Combi Double og Steel/polyurethane). Totalt 6800 km brøytes, som resulterer i at fem slitestålsett slites ut, eller må skiftes.

Operasjonell levetid for slitestålet gitt i plog kilometer er funnet til 1803 km for Nordic Combi Double og 788 km for Steel/polyurethane. Sliterater på 0,034 mm/km for Nordic Combi Double og 0,054 mm/km for Steel/polyurethane ble regnet ut. Noe som gir et større potensiale for Nordic Combi Double sammenlignet med Steel/polyurethane. Det ble også funnet at utnyttelsesgraden av et slitestålsett mellom 70-90 % er mulig, avhengig av sliteståltype.

Rundt 25 faktorer som kan begrense forventet levetid er identifisert. Basert på disse identifiserte faktorene, er syv operasjonelle faktorer som påvirker slitasjen og som må kontrolleres under testing av slitestål presentert. Oppgaven inneholder også et litteratursøk som inkluderer studier og litteratur som inneholder: faktorer som påvirker slitasjen på slitestål, beskrivelser av testmetoder for slitestål, både i felt og laboratorier, samt publiserte resultater av slitasje på slitestål. Litteratur om tribologi og slitemekanismer er også inkludert i litteratursøket.

Snowplow blades are consumables in snow plowing operations and replaced several times during a winter season due to wear. In an economic perspective, a blade type with long operational lifetime and high utilization degree is preferable. However, too much wear on the blades may cause damages to the plow, resulting in costly repairs. By comparing observed wear and maximum theoretical wear the utilization degree of snowplow blades is estimated. An estimation of operational lifetime for the snowplow blade is found from utilization degree and wear rate in mm/km. This may help contractors and operators evaluate different types of snowplow blades in a cost-benefit analysis.

This project is carried out in collaboration with the Norwegian contractor Mesta AS Trondheim. Following one of their snowplow trucks on the highway E6 during the 2019/2020 winter season. Wear is measured on two types of snowplow blades (Nordic Combi Double and Steel/polyurethane). A total of 6800 km was plowed, resulting in five worn out, or for some other reason replaced snowplow blade sets.

Operational lifetime for blades given in plowing distance is found to be 1803 km for Nordic Combi Double blades and 788 km for Steel/polyurethane blades. Wear rates of 0.034 mm/km for Nordic Combi Double and 0.054 mm/km for Steel/polyurethane are calculated, resulting in a greater potential for Nordic Combi compared to Steel/polyurethane. It is also found that a utilization degree of a set of 70-90 % is possible depending on blade type . Around 25 factors which influence expected lifetime are identified. Based on these identified factors, seven operational factors that effects wear and needs to be controlled in snowplow blade testing are presented. A literature review is also included, searching for studies and literature which contains factors influencing snowplow blade wear, descriptions of test methods on snowplow blades in the field and laboratory, and published results on snowplow blade wear. Literature on tribology and wear mechanisms are also included.

Keywords: Snowplow blades, wear, winter maintenance