Дор маш Практ раб НТТК теория 23 09 2013

Сила трения трамбующего бруса о смесь при его возвратнопоступательном движении:

F //		= W		f .	(1.19)
тр			3 1
Суммарное сопротивление силам трения
F	= F		/	+ F // .	(1.20)
тр		тр		тр

При движении бруса вниз удельное сопротивление со стороны смеси при малой ширине бруса можно принять постоянным и равным р1. Тогда суммарная сила давления бруса на смесь при движении вниз:

	Fbp = р1 Aбр ,	(1.21)
где А	– площадь контакта трамбующего бруса со смесью, м2,
бр
	Абр = Вmax bб,	(1.22)
где bб –	ширина кромки бруса (bб = 0,013 …0,015),	м.

Для горячего асфальтобетона в начале уплотнения р1 = 10 кПа.

Работа суммарной силы трения при уплотнении материала, кДж, за один оборот вала привода

	А = Атр + Аупл = 4е( Fтр + Fbp ),		(1.23)
где е –	эксцентриситет вала привода бруса (е = 0,003 … 0,005		м), м.
Мощность привода трамбующего бруса, кВт
	N =	β Ап ,	(1.24)
	бр	ηбр
где п –	частота колебаний трамбующего бруса (п = 25 … 30		Гц), Гц;
ηбр –	КПД трансмиссии привода (ηбр ≈ 0,87);

β – коэффициент, учитывающий неравномерность нагрузки вследствие сил инерции и собственного веса бруса (β = 1, 3…1,4).

Мощность привода вспомогательных механизмов (топливного насоса, воздуходувки, мешалки и пр.) составляет Nвсп = 2,0…2,5 кВт.

Общая мощность двигателя асфальтоукладчика равна сумме мощностей, расходуемых на передвижение машины и работу его рабочих органов

N = Nпер + Nn + Nш + Nбр + Nвсп .

(1.25)

11

Общая расчетная мощность двигателя N должна быть не меньше мощности установленного двигателя Nдв

Nдв ³ N.

(1.26)

После проверки мощности двигателя на рабочем режиме проверяют возможность перемещения укладчика с максимальной транспортной скоростью vтр (м/мин) на горизонтальном участке

Nдв	³	mм g fкvтр	.	(1.27)
		60 ηТ

1.3.Порядок выполнения работы

Всоответствии с данными технической характеристики афальтоукладчика (табл. П.1.1), указанного преподавателем, необходимо определить его основные технологические параметры (ф-лы 1.1 … 1.5),

провести тяговый расчет по формулам 1.6 …1.15 и проверить мощностной баланс по формулам 1.16 … 1.27.

Контрольные вопросы

1.Назначение асфальтоукладчиков.

2.Классификация асфальтоукладчиков.

3.Принцип работы самоходных асфальтоукладчиков.

4.Из каких условий определяется необходимое количество смеси, загружаемой в приемный бункер укладчика?

5.Как соотносятся производительности асфальтоукладчика, скребкового питателя, распределительного шнека?

6.В чем заключается тяговый расчет асфальтоукладчика?

7.Какие сопротивления возникают при работе асфальтоукладчика?

8.В чем заключается проверка мощностного баланса асфальтоукладчика?

9.От каких параметров и как зависит величина мощности привода скребкового питателя?

10.Какова частота колебаний трамбующего бруса?

11.Какая мощность расходуется на привод вспомогательных механизмов?

12

2. РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ АГРЕГАТОВ МАШИН ДЛЯ ПОСТРОЙКИ ПОКРЫТИЙ МЕТОДОМ СМЕШЕНИЯ НА МЕСТЕ 2.1. Назначение. Классификация. Принцип работы

Машины для постройки покрытий методом смешения на месте предназначены для сооружения дорожных оснований и покрытий из грунта, гравийных и щебеночных материалов, укрепленных органическими или неорганическими вяжущими материалами.

Постройка дорожных покрытий смешиванием материалов на месте осуществляется измельчением и укреплением, т.е. стабилизацией местных (или частично привозных) грунтов, находящихся на трассе дороги. Их перемешивают с органическими (дегти, битумы, эмульсии) либо неорганическими (цемент, известь) вяжущими материалами.

Для измельчения грунта, распределения вяжущего материала и перемешивания его с грунтом применяются специальные машины и установки. В результате перемешивания должна быть получена однородная по своему составу смесь.

В соответствии с технологией производства работ, эти машины по назначению классифицируют на машины для приготовления смеси на дороге и машины для приготовления смеси в стационарных смесительных установках.

Машины для приготовления смесей на дороге разделяют на многопроходные и однопроходные. Многопроходные машины выполняют необходимый комплекс технологических операций по приготовлению смесей за несколько проходов по одному следу. К машинам этой группы относят ножевые смесители и фрезы.

Дорожные фрезы подразделяются на прицепные и навесные. Применяются они при небольших объемах работ. Распределители цемента устанавливают на тех же базовых машинах, что и фрезы. Однороторные дорожные фрезы рыхлят, измельчают и перемешивают грунт с вяжущими материалами за несколько проходов по одному следу. Однопроходные грунтосмесители на гусеничном или пневматическом ходу, выполняющие большие объемы работ применяются довольно редко.

Дорожная грунтовая фреза является навесным оборудованием к базовому трактору. Дорожная фреза имеет следующие основные узлы: ходоуменьшитель, ротор, раму ротора, кожух, главный, бортовой редуктор, систему дозирования вяжущих материалов и воды, гидравлическую систему управления рабочим органом и вспомогательными системами.

Принцип работы дорожной фрезы заключается в следующем: фрезерный рабочий орган, вращающийся с большой окружной скоростью, срезает тонкую стружку грунта и отбрасывает ее к задней стенке кожуха

13

фрезы, измельчая грунт. После измельчения, при последнем проходе, в распыленный грунт подается вяжущий материал, который перемешивается, образуя смесь, укладываемую в основание или покрытие дороги. Толщина стружки, срезаемой фрезой, зависит от окружной скорости рабочего органа и скорости его подачи; изменение этих параметров влияет на изменение мощности, потребляемой для работы фрезы. Измельчение грунта фрезой тем интенсивнее, чем меньше скорость движения машины. Поступательную скорость фрезы назначают в зависимости от состава грунта; при обработке тяжелых суглинков она должна быть в пределах 0,1… 0,2 км/ч, легких суглинков 0,2 ... 0,3 км/ч, супесей 0,3 ... 0,6 км/ч.

Рабочим органом дорожной грунтовой фрезы состоит из ротора, на котором устанавливают жесткие, упругие и шарнирно подвешенные режущие лопатки (лопасти), кожуха и рамы ротора. В поперечном сечении ротора (в каждом ряду) может находиться две, три или четыре лопатки. Лопатки каждого последующего поперечного ряда смещены относительно предыдущего на 12 ... 14°. Лопатки расположены по правой и левой винтовым линиям, сходящимися в осевой плоскости ротора, что обеспечивает равномерную нагрузку на опоры ротора. Режущие ножи лопаток изготовляют из полосовой стали или поковок, наплавляя режущую кромку твердым сплавом толщиной 5 ... 10 мм или устанавливают съемные из специальных твердых сплавов.

Таблица 2.1 Значения основных технических показателей роторов дорожных фрез

Показатель	Значение		Показатель	Значение
Диаметр ротора, м	0,6	… 1350	Ширина лопатки, мм	40	… 125
Длина ротора, м	1,6	…2,5	Число рядов лопаток	12	… 30
Частота вращения,			Угол между соседними
мин–1	150 …500		лопатками, град	12	…40
Количество лопаток	24 …60		Число лопаток в ряду	2, 3, 4

Роторы дорожных фрез могут обрабатывать грунт сверху вниз снизу вверх (рис. 2.1). в зависимости от направления вращения применяют различные формы кожуха и места установки распределителей вяжущих материалов и воды.

Роторы могут иметь жесткие, упругие и шарнирные лопасти с режущими ножами. Для повышения износостойкости режущую часть ножей наплавляют твердым сплавом толщиной 5 … 10 мм или устанавливают сменные твердосплавные резцы. У роторов с упругими и шарнирными лопастями отсутствует жесткая связь вала ротора с режущими элементами. Кожух ротора (см. рис. 2.1) образует рабочую камеру, в которой происходит измельчение грунта и перемешивание его с вяжущими материалами.

14

Рис. 2.1. Схемы резания грунта дорожной фрезой: а) – сверху вниз; б) – снизу вверх

Система дозирования и распределения, предназначенная для введения в измельченный грунт необходимого количества вяжущих и воды состоит из насосов, расположенных на базовом тягаче, трубопроводов и распределительных труб с соплами, устанавливаемых в кожухе ротора или передним.

2.2. Основы расчета дорожной грунтовой фрезы

Мощность, необходимая для работы фрезы затрачивается на резание грунта, отбрасывание его в сторону, на передвижение фрезы, на подталкивание фрезы и на преодоление сил трения.

Основная часть мощности расходуется на резание грунта, кВт

	N1 =	k0b h s z np	,	(2.1)
	60
где b –	ширина фрезеруемой полосы, м;
h –	глубина рыхления, м;
s –	толщина стружки, м;
z –	количество лопастей на роторе;
nр –	частота вращения ротора, мин–1 ;
k0 –	удельное сопротивление грунта резанию в кПа.

Удельное сопротивление грунта резанию зависит от размеров стружки, скорости резания, а также от вида и состояния грунта. При расчетах можно принимать следующие значения этого сопротивления:

для грунтов I категории k0 = 70 ... 80 кПа; II категории k0 = 130 ... 140 кПа;

III категории k0 = 200 ... 220 кПа.

При фрезеровании предварительно разрыхленного грунта эти значения уменьшаются на 15 … 20 %.

15

Мощность, расходуемая на отбрасывание разрыхленного грунта, кВт

	N2 =	k		b h ρ v		v2
			от	mp		рез	,	(2.2)
				2 000
где kот –	коэффициент отбрасывания, принимаемый равным 0,75 для
узких лопаток и 1,0 – для широких;
ρ – плотность (объемная масса) грунта (ρ = 1400 …1800								кг/ м3), кг/ м3;
vтр –	скорость поступательного движения машины, м/с;
vpeз –	скорость резания, м/сек.
Скорость резания равна, м/сек
	vpeз = vокр ±				v mp,			(2.3)

где v окp – окружная скорость на концах лопастей, м/с (vокp = 10 ...14 м/с).

При фрезах, режущих сверху вниз, принимается знак минус. Мощность на передвижение фрезы, кВт

	N3 = Gм vтр (f + i),	(2.4)
где Gм – сила тяжести машины, кН;
¦ –	коэффициент сопротивления качению,	¦ ≈ 0,02;
i –	уклон пути, i ≈ 0,07...0,09;

Мощность, расходуемая на подталкивание фрезы находится по следующей эмпирической формуле:

	N		= ±	k1 (N1 + N2 )vтр	,
		4		vокр

где k1 – коэффициент, равный 0,15–0,20.

Знак минус – при резании сверху вниз и плюс – при резании снизу вверх.

Мощность на преодоление сил трения в передачах, кВт

N5 = (N1 + N2 )(1−ηmp ),

где ηтр – КПД передач трансмиссии (ηтр » 0,87). Полная мощность фрезерной машины равна, кВт

(2.5)

(2.6)

Nдв = N1 + N2 + N3 + N4 + N5,

(2.7)

Технологические параметры дорожной фрезы определяются по следующим зависимостям.

16

Ширина ротора фрезы, м

	b =	B / + (K / −1) b	,
		K /

где В/ – ширина обрабатываемой полосы дороги, м; К/ – количество полос обработки;

∆b – перекрытие полос, м. Частота вращения ротора, мин–1

np	=	60 vpe3	,
		π Dp

(2.8)

(2.9)

где DР – диаметр ротора, м.

Минимальная рабочая поступательная скорость фрезы, м/с

v =	s np z bl	,	(2.10)
mp	60b

где bl – ширина лопатки, м.

Для эффективного измельчения грунта толщина стружки, срезаемой каждой лопаткой, должна быть s = 2 …5 мм (0,002 …0,005 м). Меньшие значения толщины стружки принимают при резании связных грунтов.

На легких грунтах, за счет увеличения толщины стружки, рабочая скорсть фрезы может быть повышена.

Производительность фрезы определяется по следующей формуле, м2/ч

	П =	3 600 bvтр (1− a) kв	,	(2.11)
		nc
где а –	коэффициент перекрытия проходов, принимаемый равным 0,1;
кв –	коэффициент использования во времени; кв = 0,80 … 0,85;
пс –	число проходов по одному следу; обычно пс = 4 … 6.

Основным агрегатом дорожной фрезы, от надежности которого зависит ее работоспособность, является рабочий орган с приводом. Для расчета его элементов на прочность, необходимо определить величины крутящего момента на валу ротора и окружного усилия на лопатках.

Крутящий момент на валу ротора, кН·м

Tp	=	9,55 (N1 + N2 )	.	(2.12)
		np

17

Расчет элементов ротора и его привода производится на максимальный крутящий момент с учетом динамических перегрузок по формуле, кН·м

ТМр = kд Тр,

(2.13)

где kд = 1,5 …2 – коэффициент динамичности.

Окружное усилие, по величине которого рассчитывается прочность лопаток и других элементов ротора, равно, кН

F =	2TMp	.	(2.14)
Mop	Dp

2.3.Порядок выполнения работы

2.3.1.В соответствии с указаниями преподавателя задаемся значениями основных технических характеристик дорожной фрезы (табл. П.2.1, П.2.2): шириной фрезеруемой полосы b, глубиной рыхления h и скоростью поступательного движения машины vтр.

2.3.2.По данным, приведенным в табл. 2.1 задаемся величинами диаметра

ротора nр, количества рядов лопаток zp, числа лопаток в ряду zl, и их

ширины bl, проверив при этом условие проработки всей ширины рыхления b

bl z p zl > b .

(2.15)

2.3.3.Определяем необходимую частоту вращения ротора по ф-ле 2.9.

2.3.4.Определяем мощность. расходуемую на резание грунта по ф-ле 2.1 с учетом пояснений к ф-ле 2.10.

2.3.5.Определяем рабочую поступательную скорость фрезы по ф-ле 2.10.

2.3.6.Определяем мощность, расходуемую на отбрасывание разрыхленного грунта по ф-ле 2.2, мощность на передвижение фрезы по ф-ле 2.4, мощность, расходуемую на подталкивание фрезы по ф-ле 2.5, мощность на преодоление сил трения в передачах по ф-ле 2.6 и полную мощность фрезерной машины.

2.3.7.Определяем производительность фрезы по ф-ле 2.11.

2.3.8.Определяем максимальный крутящий момент на валу ротора по ф-лам 2.12, 2.13 и окружное усилие на лопатках по ф-ле 2.14.

Контрольные вопросы

1.Назначение машин для постройки покрытий методом смешения на месте.

2.Классификация машин для постройки покрытий методом смешения на месте.

3.Принцип работы машин для постройки покрытий методом

18

смешения на месте.

4.Назначение дорожных фрез.

5.Классификация дорожных фрез.

6.Принцип работы и основные элементы дорожных фрез.

7.Конструкции рабочего органа дорожных фрез.

8.Значения основных технических и технологических показателей роторов дорожных фрез.

9.Как соотносятся ширина лопаток, их количество и ширина фрезеруемой полосы ?

10.На что затрачивается мощность, необходимая для работы фрезы? 11.определяется частота вращения ротора?

12.Как определяется минимальная рабочая поступательная скорость фрезы?

13.Как определяется производительность фрезы?

14.Как определяются параметры необходимые для расчета на прочность элементов ротора?

3. РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ И ПРОЧНОСТИ ОСНОВНЫХ УЗЛОВ ДОРОЖНЫХ КАТКОВ

3.1. Назначение. Классификация. Принцип работы

Уплотнение грунтов и дорожно-строительных материалов относится к числу наиболее важных элементов технологического процесса возведения земляного полотна автомобильных и железных дорог, плотин и т. п. От качества выполнения этого процесса зависит дальнейшая их служба. Процесс уплотнения материалов сводится к приложению тем или иным способом к поверхности конструктивного слоя дороги нагрузки, под воздействием которой происходит сближение минеральных частиц, их более компактное расположение и сокращение пор.

Грунты и дорожно-строительные материалы уплотняются укаткой, трамбованием, вибрацией и вибро-трамбованием. Во всех случаях воздействие на материал рабочих органов машины связано с приложением к нему циклической нагрузки. Уплотнение грунтов и дорожно-строительных материалов должно производиться только специальными предназначенными для этой цели машинами.

Уплотнение материалов укаткой при устройстве дорожных оснований и покрытий осуществляется самоходными моторными катками с гладкими металлическими вальцами, вальцами в виде пневматических шин и комбинированными рабочими органами (пневмоколеса и гладкий вибровалец).

По числу осей и вальцов различают катки: одноосные одновальцовые с

19

поддерживающими вальцами или колесами или без них; двухосные двухвальцовые с одним или двумя ведущими вальцами; двухосные трехвальцовые; двухосные трехвальцовые с дополнительным вальцем малого диаметра; трехосные трехвальцовые с одним или тремя ведущими вальцами.

По удельному линейному давлению катки разделяют на легкие с линейным давлением менее 40 кН/м (масса до 5 т, мощность до 25 кВт), средние с линейным давлением 35 ... 60 кН/м (масса 6 ... 10 т, мощность 25 ...

30 кВт), тяжелые с линейным давлением 60 кН/м и более (масса 10 т, мощность более 35 кВт).

По принципу действия различают катки статические, уплотняющие материал только под действием собственного веса, и вибрационные, уплотняющие материал под действием собственного веса и периодическими колебаниями одного или нескольких рабочих органов (вальцов). Самоходные катки с гладкими вальцами классифицируют также по виду силовой установки (с двигателями внутреннего сгорания и комбинированной силовой установкой), по типу трансмиссии (механическая, гидромеханическая, гидробъемная), по системе управления (ручное, гидравлическое).

Основными дорожными моторными катками с гладкими вальцами, получившими наибольшее распространение при уплотнении дорожных оснований и покрытий, являются двухвальцовые (рис. 2.1) и трехвальцовые двухосные и трехосные катки статического действия и вибрационные.

Рис. 2.1. Двухвальцовый комбинированнный вибрационный каток ДУ-99 1– рама; 2 – кабина; 3 – скребки; 4 – пневмовалец;

5 – силовая установка; 6 – вибровалец; 7 – механизм обработки кромки асфальта

20