Конструкции Дорожн машин 14 12 2013

Рис. 1.7. Гидравлическая схема битумощебнераспределителя ДС-180, обозначения:

АК – пневмогидроаккумулятор АРХ-04/32; Б1 – гидробак; ДР1, ДР2 – дроссели; ЗМ1...ЗМ5 – гидрозамки; КП1, КП2 – гидроклапаны;

КР1, КР2 – гидроклапаны редукционные; ГМ1, ГМЗ – гидромоторы регулируемые; ГМ2 – гидромотор нерегулируемый; МБ1...МБ5 — быстросоединяемая муфта; МШ...МН4 – манометры; ГН1, ГН2 – гидронасосы; Р1...Р9 – гидрораспределители; РВ1 – рукав высокого давления РВД12-850; РВ20, РВ21 – рукава высокого давления РВД16-0; РВ22...РВ27 – рукава высокого давления РВД16-1650; РВ3О – рукав высокого давления РВД20-1650; РВ31, РВ32 – РВД20-1850; Ф1, Ф2 – фильтры линейные;

ФЗ – фильтр воздушный; Ц...Ц9 – гидроцилиндр; ЭМ1...ЭМ20 – электромагнит управления гидрораспределителем

11

Рабочая жидкость подводится к крышке и по фасонному отверстию поступает в отстойник, где проходит через фильтрующий элемент. Предохранение фильтрующего элемента от повреждения осуществляется предохранительным клапаном. Последний срабатывает при возрастании перепада давления до 0,31 МПа (3,3 кгс/см2) и перепускает всю рабочую жидкость в гидробак, минуя фильтрующий элемент. Воздушный фильтр очищает воздух от механических загрязнений перед поступлением его в бак. Предохранительный гидроклапан предназначен для поддержания в гидросистеме заданного давления, предохранения гидросистемы от превышения давления и разгрузки гидросистемы от давления. Гидропанели служат для распределения потоков рабочей жидкости между рабочими органами (гидроцилиндрами и гидромоторами гудронатора, щебнераспределителя, уплотняющих вальцов, погрузчика). Гидропанели установлены на площадке оператора.

Гидроцилиндры Ц8 и Ц9 управляют краном битума Кр2 и работой форсунок распределителя битума РБ (см. рис. 1.7). Они имеют отставание в срабатывании относительно друг друга. Для этого в контуры маслопроводов установлены дроссели, замедляющие поток рабочей жидкости в одном направлении, чтобы не было одновременного закрытия крана битума и форсунок на распределителе битума, что может вызвать и гидроудар в битумной коммуникации. Дроссель пропускает поток жидкости в двух направлениях по-разному: в обратном направлении – полным сечением отверстия; в прямом – уменьшенным. Гидроцилиндры Ц7 осуществляют подъем и опускание распределителя битума, гидроцилиндры Ц3 – подъем и опускание щебнераспределителя. Односторонний гидрозамок, установленный в контуре магистрали гидроцилиндров подъема и опускания распределителя битума, подъема и опускания щебнераспределителя, пропускает рабочую жидкость только в одном направлении, предохраняет от самопроизвольного опускания распределителей битума и щебнераспределителя.

Гидроцилиндры Ц1 и Ц2 обеспечивают подъем и опускание уплотняющих вальцов. В контуре магистрали они имеют гидроклапаны давления, которые предназначены для регулирования давления в поршневой полости гидроцилиндров. Это позволяет изменить давление уплотняющих вальцов на поверхность дороги. Гидроцилиндры Ц4 обеспечивают подъем и опускание погрузчика, Ц5, Ц6 – подъем и опускание створок приемного бункера транспортера. Регулируемые гидромоторы ГМ1 и ГМЗ обеспечивают соответственно привод ротора щебнераспределителя и битумного насоса. Нерегулируемым гидромотором ГМ2 осуществляется привод транспортера погрузчика. Управление гидроцилиндрами и гидромоторами осуществляется с пульта управления.

12

1.3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ И КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ МАШИН

ДЛЯ ПОВЕРХНОСТНОЙ ОБРАБОТКИ ДОРОЖНЫХ ПОКРЫТИЙ

Эксплуатационная производительность, м2/ч, щебнераспределителя определяется по формуле

	Π wy = 1000 Bo vp kb ,	(1.1)
где ВО –	ширина обрабатываемой полосы, м;
vp –	рабочая скорость машины, км/ч;
kb –	коэффициент использования машины по времени (kb ≈ 0,5).
Для обеспечения такой производительности щебнераспределителя
производительность, м3/ч, его питателя должна быть равна
	Π ny = Π wy qw ,	(1.2)

где qw – норма россыпи щебня, м3/м2.

Норма россыпи черненого щебня (черненый щебень: фракционированный щебень, обработанный битумом, находящийся в несвязанном состоянии и предназначенный для создания поверхностного шероховатого слоя – ГОСТ Р 54401-2011) устанавливается в соответствии с требованиями Пособия по устройству поверхностных обработок на автомобильных дорогах к СНиП 3.06.03-85 «Автомобильные дороги», приведенными в табл. 1.1.

Таблица 1.1

Нормы расхода щебня и вяжущих при устройстве одиночной поверхностной обработки

Размер зерен					Норма расход
щебня, мм		щебня		битума,			эмульсий, л/м2
						при концентрации битума, %
		м3/м2		л/м2
						60		50
5...	10	0,009...	0,011	0,7...	1,0	1,3	...1,5	1,5...	1,8
10...	15	0,011...	0,012	0,9...	1,0	1,5...	1,7	1,8...	2,0
15...	20	0,012...	0,014	1,1...	1,3	1,7...	2,0	2,0...	2,4

Россыпь щебня по заданной норме достигается регулированием скорости вращения барабана, выдающего материал, и скорости передвижения распределителя на первом пробном участке россыпи за 1...2 попытки.

13

Время работы на одной загрузке бункера, ч:

Tpw	=	Qw	,	(1.3)
		Π ny

где Qw – вместимость бункера, м3.

Эксплуатационные производительности, м2/ч, гудронатора (распределительной гребенки) и щебнераспределителя должны быть равны:

Пbp = Пwy. Тогда расход битума, л/ч, через распределительную гребенку должен составлять

Π bn = Π bp qb ,

(1.4)

где qb – норма розлива битума, л/м2.

Норма розлива битума (расход вяжущего на 1 м2 обрабатываемой поверхности) приведен в табл. 1.1. Такого количества вяжущего достаточно, чтобы заполнить щебеночное пространство на высоту, равную примерно 2/3 диаметра щебенок, обеспечивающую надежное сцепление с покрытием и исключающую выпотевание битума в период высоких летних температур. Температура битума во время розлива, в зависимости от его марки, должна быть 100...160 ° С.

Время работы на одной заправке цистерны, ч:

	Tpb =	Qb	,	(1.5)
		Π bn

где Qb – вместимость цистерны, л.

Расчет теплоизоляции цистерны

При расчете теплоизоляции цистерны автогудронатора определяют количество тепла, теряемое битумом при его остывании за час не более чем на 5...10 ° С; количество тепла, которое может пройти от битума через наружную поверхность цистерны при заданных условиях. Затем, приравнивая количество тепла, теряемое битумом и проходящее через стенку цистерны, определяют неизвестную величину – толщину слоя изоляции.

Требуемая толщина слоя теплоизоляции, м:

l2 = λ

Sц

tv

−

1

−

l

−

l

−

1

2

1

3

,

(1.6)

m с

t

α

α

1

λ

1

λ

1

2

b b

b

где Sц – площадь поверхности цистерны, м2;

∆tv – разность средней температура битума и температуры наружного

14

воздуха, ∆tv = 170...175 ° С;
∆tb –		разность температур битума через час работы (транспортирования),
∆tb = 5...10 ° С/ч;
mb –	масса битума, кг;
сb	–	удельная теплоемкость			битума, при		температуре 150...180 ° С
сb ≈ 0,45 ккал/(кг·° С);
α1	–	коэффициент теплоотдачи от битума					к металлической			стенке
цистерны, α1 = 83,5 ккал/(м2 ·ч·° С);
l1 –	толщина стенки цистерны, l1 = 0,004 м;
λ1 – коэффициент теплопроводности стали, λ1 = 40...50 ккал/(м·ч·° С);
λ2 –		коэффициент теплопроводности теплоизоляции, для стекловолокна
λ2 ≈ 0,035 ккал/(м·ч·° С);
l3 –	толщина стенки кожуха (облицовки) цистерны, l3 = 0,001 м;
α2 –	коэффициент теплоотдачи от кожуха цистерны наружному воздуху,
при транспортировке со скоростью 50 км/ч α2 ≈ 26 ккал/(м2 ·ч·° С).
Площадь поверхности, м2, эллиптической цистерны равна
				Sц = 2 Sm + Sb ,						(1.7)
где Sb –	боковая площадь цистерны, м2;						Sт = π a b , м2,
Sm –	площадь эллиптических торцов цистерны,
где а и b – полуоси эллипса торцовых днищ (рис. 1.8), м.
Боковая площадь цистерны, м2:
		S		= π L		2(a2 + b2 ) −	(a − b)2	,		(1.8)
			б
				ц			4

где Lц – длина цистерны, м.

Рис. 1.8. Схема цистерны гудронатора

В случае невозможности измерить фактические размеры цистерны для учебных целей можно воспользоваться следующими соотношениями.

Большая полуось эллипса а = (0,8...0,9) ширины машины. Меньшая полуось эллипса b ≈ 0,7 а.

Боковая площадь цистерны, м2:

π Qb

Sб

=

2(a

2

+ b

2

) −

(a − b)2

,(1.9)

103 Sm k n

4

где kn – коэффициент наполнения цистерны, kn ≈ 0,8.

15

1.4. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1.4.1.Изучить принцип работы, устройство и особенности конструкции основных агрегатов, систем и механизмов машин для поверхностной обработки дорожных покрытий, используя их натурные образцы, плакаты, описания и электронные ресурсы.

1.4.2.Определить основные технологические параметры щебнераспределителя и гудронатора, минимальную толщину теплоизоляции цистерны гудронатора для моделей машин, указанных преподавателем. Сравнить полученные значения с техническими характеристиками этих машин (табл. П.1.1).

1.4.3.Составить отчет о проделанной работе, в котором представить: краткое описание и составные части принципиальной схемы размещения основного технологического оборудования битумощебнераспределителя, его распределителя битума и устройства для распределения щебня; данные, полученные в результате измерений и расчетов основных технологических параметров и теплоизоляции цистерны; выводы.

Контрольные вопросы

1.Для чего используется и что представляет собой поверхностная обработка дорожных покрытий?

2.Какие машины применяются для поверхностной обработки дорожных покрытий?

3.Как должно производиться распределение вяжущего и щебня при поверхностной обработке дорожных покрытий?

4.Что представляет собой битумощебнераспределитель?

5.Какое технологическое оборудование включает битумощебнераспределитель?

6.Назначение и устройство битумной цистерны.

7.Назначение и устройство системы подогрева битума в цистерне.

8.Назначение и устройство битумопровода с распределительной гребенкой.

9.Назначение и устройство накопителя щебня.

10.Назначение и устройство щебнераспределителя.

11.Назначение и устройство уплотнителя щебня.

12.Назначение и устройство механизма загрузки.

13.Что является источником энергии для работы всех механизмов битумощебнераспределителя?

14.Какие основные элементы включает в себя гидравлическая схема битумощебнераспределителя?

15.Как устанавливается и каким образом регулируется норма россыпи черненого щебня?

16.Что представляет собой черненый щебень?

17.Из каких условий устанавливается норма розлива битума?

18.Из какого условия определяется требуемая толщина слоя теплоизоляции?

16

Лабораторная работа № 2

ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ, ПРИНЦИПА РАБОТЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ АСФАЛЬТОСМЕСИТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК

2.1.ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Изучение особенностей конструкции, принципа работы и определение основных конструктивных и технологических параметров сушильных барабанов и смесителей для приготовления асфальтобетонных смесей.

2.2.ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Современные асфальтосмесительные установки представляют собой сложившийся технологический комплекс оборудования и агрегатов, работающих в единой технологической цепи. Обычно они состоят из следующих агрегатов: питания, сушильного, топливного, пылеотделительного, смесительного, минерального порошка, бункера готовой смеси, расходных емкостей для битума, нагревателя битума, кабины управления. Основными из них, определяющими качество получаемой асфальтобетонной смеси, являются сушильный и смесительный агрегаты.

Сушильный агрегат, основным компонентом которого является сушильный барабан, предназначен для сушки и нагрева до рабочей температуры минеральных материалов (песка и щебня). Смесительный агрегат обеспечивает сортировку горячих минеральных материалов, их дозирование и перемешивание, а также выдачу смеси.

Сушильный агрегат (рис. 2.1) состоит из цилиндрического сушильного барабана, вращающегося на опорных роликах, привода вращения сушильного барабана, топки с форсункой.

Сушка, т.е. выпаривание поверхностной и гигроскопической влаги и нагревание песка и щебня до температуры 160…250 ° С, происходит вследствие радиационного излучения факела пламени сжигаемого топлива, конвективного переноса тепла от горячих газов к ссыпающемуся с лопастей материалу и частично от соприкосновения с горячими деталями сушильного барабана.

Высокая эффективность сушки достигается при непосредственном контакте поверхности минеральных материалов с потоками горячих газов. Для этой цели лопасти многократно поднимают минеральный материал и сбрасывают его в поток горячих газов.

Чем равномернее распределен ссыпающийся материал по поперечному сечению барабана, тем лучше он омывается потоком горячих газов и тем полнее и быстрее идет передача тепла от газов материалу.

17

		Рис. 2.1. Сушильный агрегат:
1 –	загрузочная и дымовая коробки; 2 –				сушильный	барабан; 3 – рама;
4, 11 – бандажи сушильного барабана; 5 –					компенсатор;	6 – упорный ролик;
7 –	привод; 8 – зубчатый венец; 9 –		защитный кожух; 10 – опорный ролик;
12 –		кожух охлаждения барабана; 13 –		разгрузочная коробка;			14 – топка;
15 –		запальная форсунка; 16 – датчик		горения топлива; 17 –			форсунка;
18 –	регулировка подачи топлива;		19 – топливопровод;			20 – разгрузочный

(ссыпной) лоток; 21 – вентилятор охлаждения барабана и распыла топлива

По способу сушки различают барабаны с противоточной и поточной сушкой. При поточной сушке горячие газы и высушенный материал движутся в одном направлении, при противоточной сушке материалы и газы движутся в противоположных направлениях. Коэффициент использования тепла горячих газов в барабанах с противоточной сушкой выше, чем в барабанах с поточной сушкой. Поэтому сушильные барабаны с противоточной сушкой получили широкое распространение.

Цилиндрический сушильный барабан, опирающийся на опорные ролики, через бандажи, выполнен из котловой стали, термоизолирован и покрыт листами из «нержавейки». Цилиндрические обечайки барабанов изготовляют сварными из вальцованных стальных листов или труб соответствующего диаметра. Торцевые стенки имеют дополнительные лабиринтные уплотнения. Стальные бандажи прикреплены к наружной поверхности барабана при помощи компенсаторов для компенсации разных температурных деформаций барабана и бандажей. Каждый бандаж барабана опирается на два опорных ролика. Для снижения контактных напряжений ролики устанавливают попарно на балансирных опорах. Один из бандажей снабжают также двумя упорными роликами в виде дисков, закрепленных на осях, которые расположены с обеих сторон бандажа. Это предотвращает смещение барабана вдоль оси.

Компенсаторы сушильных барабанов показаны на рис. 2.2. Упругие

18

эллиптические компенсаторы (рис. 2.2, а) хорошо зарекомендовали себя на сушильных барабанах малых диаметров и только со стороны дымовой коробки. Упругие тангенциальные компенсаторы (рис. 2.2, б) широко применяют на сушильных барабанах любых диаметров. Эти компенсаторы крепят к обечайке сваркой или болтами. Болтовое крепление компенсаторов является более надежным. Жесткие регулируемые компенсаторы (рис. 2.2, в) широко распространены, хотя регулирование их теплового зазора является трудоемким процессом. На сушильных барабанах больших диаметров во избежание деформации обечайки шаг установки компенсаторов l должен быть не более 2...2,5 ширины компенсатора; подбандажную плиту (пояс обечайки в зоне крепления компенсаторов) изготовляют шириной (4...5) b и толщиной (1,5...2) δ (здесь b – ширина бандажа; δ – толщина стенки барабана). Шарнирные тангенциальные компенсаторы (рис. 2.2, г) применяют на сверхмощных сушильных барабанах и обжиговых печах при производстве керамзита и цементного клинкера.

Рис. 2.2. Типы компенсаторов: 1 – бандаж; 2 – эллиптический компенсатор; 3 – обечайка барабана; 4 – подбандажная плита; 5 – тангенциальный компенсатор; 6 – опорный башмак;

7 – регулировочные прокладки;

8 – шарнирный компенсатор

Со стороны загрузки сушильные барабаны имеют торцовую стенку с

19

отверстием для ввода материала и удаления дымовых газов, к которой примыкают загрузочное устройство и дымовая коробка.

Наиболее часто загрузочное устройство состоит из лотка, проходящего через дымовую коробку и установленного к горизонтальной оси под углом 60... 70 ° С для устранения зависания влажного материал (рис. 2.3, а).

При такой конструкции загрузочного устройства создаются неблагоприятные условия движения дымовых газов (живое сечение резко уменьшается, скорость движения дымовых газов возрастает), в результате чего увеличивается вынос мелких частиц. Для улучшения условий выхода газов из сушильных барабанов иногда применяют подачу материала в нижнюю часть барабана ленточным конвейером или виброжёлобом (рис. 2.3, б, в). При подаче материала конвейером привод ленты переносят на задний барабан, а в зоне разгрузки устанавливают защитный кожух. Однако лента конвейера подвергается воздействию высоких температур и быстро выходит из строя.

Рис. 2.3. Загрузочные устройства: а – ссыпной лоток;

б – ленточный конвейер; в – виброжелоб;

1 – сушильный барабан;

2 – дымовая коробка

Внутреннее устройство сушильного барабана разделяют на три конструктивные зоны (рис. 2.4). В первой зоне расположены винтовые

20