Дор маш Практ раб НТТК теория 23 09 2013

ωw R = 2 vm,

где Кр	– коэффициент, учитывающий равномерность размещения ворса на
сердечнике, К = 2…2,5;
Rb –	радиус барабана цилиндрической щетки, м;
R – радиус щетки в свободном состоянии, м;
dv –	радиус прутка ворса, м;
ωw –	угловая скорость щетки, рад/с;	и поверхностью дороги, м,
yк –	расстояние между ободом барабана
yк = Lb –	h (Lb – свободная длина ворса, Lb = R –	Rb; h – радиальная деформация

ворса, зависящая от состояния дорожного покрытия и степени его

загрязнения, h = 1,5…2,5	см (0,015…0,025	м)).
При использовании ворса из стальной проволоки dv = 0,4…0,6			мм
(4·10–4 …6 ·10–4 м), а из	капронового	моноволокна – dv = 1,5…3,5	мм
(1,5·10–3 …3,5 ·10–3 м).

Для эффективной работы щетки необходимо соблюдать соотношение а при обратном забросе смёта ωw R = 4,5 vm.

При расчете минимального количества ворса с максимальным значением его радиальной деформации h, требуемое количество ворса для обеспечения нормальной работы щетки в различных условиях необходимо увеличить примерно в два раза (iвц ≈ 2 iвцм).

Суммарная вертикальная реакция, действующая на цилиндрическую

щетку, кН
P = 0,17 ×10	3		L6		y		k	- R
		E J	b	i	arccos			b	,	(4.4)
			yk8
щц				вц				R

где Е – модуль упругости ворса (для стальной проволоки Е = 2,1·105 МПа, для синтетического ворса Е = (7,1…8) ·103 МПа), МПа;

J – момент инерции поперечного сечения прутка относительно оси, перпендикулярной к плоскости вращения, м4.

	Для ворса круглого сечения J =	π d 4
		v , где dv – радиус поперечного сечения
		64
	прутка ворса, м; для ворса прямоугольного сечения J =		b h3
			v v	, где bv и hv –
			12

соответственно длина и высота сечения ворса, м.

Мощность привода цилиндрической щетки с достаточной точностью определяется по формуле, кВт

Nщц =	Рщц	fb (R − h)ωw K3			,	(4.5)
		ηw
где fb – коэффициент трения		ворса	о	дорожное		покрытие (для
высокоуглеродистой стальной проволоки fb			=	0,34, для малоуглеродистой

31

fb = 0,4, для синтетического ворса fb = 0,41);

К3 – коэффициент запаса мощности (К3 = 1,1);

ηw – КПД привода цилиндрической щетки (ηw ≈ 0,87)

Лотковые щетки производят очистку края убираемой полосы. Они выполняются в виде усеченного конуса.

Необходимое количество ворса наружного ряда ворса лотковой щетки определяется из условия перекрытия следов ворса на дорожном покрытии, шт

i =	2π vm K pk		,	(4.6)
vkn	ωk	dv
где Kpk – коэффициент, учитывающий		равномерность размещения		рядов
ворса на диске, К = 3…4;

ωk – угловая скорость лотковой щетки, рад/с.

Для эффективной работы лотковой щетки необходимо соблюдать

соотношение ωk Rkn ³ 2 vm.

Из геометрии лотковой (конической) щетки (рис. 4.3) радиус вращения

ворсинки среднего ряда ворса равен, м
	Rkcp = 0,25(Dn + Dv )+ Lvk sin γ ,	(4.7)
где Dn –	наружный диаметр диска основания лотковой щетки, м;
Dv –	внутренний диаметр диска основания лотковой щетки, м;
Lvk –	свободная длина ворса лотковой щетки, м;

γ – угол наклона ворса щетки (γ = (30…45) 0; sin γ = (0,5…0,707)).

Рис. 4.3. Схема лотковой (конической) щетки

32

Lvk,

Общее количество ворса лотковой щетки ivk, с учетом расположения его на диске основания, обычно, в три ряда, равно, шт

ivk = 3ivkn ,

(4.8)

Интегральное значение вертикальной реакции лотковой щетки, с достаточной для инженерных расчетов точностью, можно определить по формуле, кН

	Pkv = 5 E J π ivk	L5		L E J
		vk		vk	,	(4.9)
		ykk9		qcp
где yк	– расстояние между диском	основания			лотковой	щетки и
поверхностью дороги (yк = Lvk – h), м;
qcp –	приведенная распределенная центробежная сила инерции, Н/м.

Расстояние между диском основания лотковой щетки и поверхностью дороги yк определяется аналогично расстоянию между ободом барабана и поверхностью дороги цилиндрической щетки (пояснения к формуле 4.3).

Приведенная, распределенная вдоль прутка ворса длиной центробежная сила инерции принимается постоянной, Н/м

q	cp	= 103 S	v	ρ	v	ω 2	R ,	(4.10)
						k	cp

где Sv – площадь поперечного сечения ворса, м2;

ρv – плотность материала ворса (для стали ρv = 7,8, для полипропилена

ρv = 0,93), т/м3;

Rcp – средний радиус вращения прутка ворса, равный, м

Rcp =	0,5 (Dn		+ Dv )+ Lvk	sin γ
						.	(4.11)
			2
Мощность привода лотковой щетки с достаточной точностью
определяется по формуле, кВт
Nkv =		Рkv	fb Rkcp ωk K3k		,		(4.12)
			ηk

где К3k – коэффициент запаса мощности (К3k = 1,1…1,2); ηk – КПД привода лотковой щетки (ηk ≈ 0,87).

Определение основных параметров и режимов работы

транспортирующих устройств.

Определение основных параметров и режимов работы машин,

33

снабженных транспортирующими устройствами различной конструкции, рассматриваются раздельно.

Наиболее распространенной схемой с механическим транспортированием смета в бункер является перемещение его конвейером с подающим шнеком (см. рис. 4.2 д). Стенка подборщика, обычно имеющего большую ширину, чем конвейер, направляет поданный на неё цилиндрической щеткой смет на шнек, который сдвигает его к оси машины в место расположения конвейера.

Мощность привода такого устройства для транспортирования смета с помощью скребкового конвейера и шнека равна, кВт

Nmp = Nck + Nwn ,

(4.13)

где Nck – мощность, необходимая для привода скребкового конвейера, кВт; Nwn – мощность, необходимая для привода шнека, кВт.

Мощность привода скребкового конвейера, кВт

Nck =

0,9 ×10−6 K

c3

g B v

m

q H

m

(1+ w ctg α

c

)

0

,

(4.13)

ηck

где Ксз – коэффициент запаса производительности (Ксз = 1,15…1,2);

Hm – габаритная высота машины, м;

w0 –

обобщенный коэффициент сопротивления конвейера (w0 = 1,8…2,0);

αс –

угол наклона скребкового конвейера (у большинства машин αс = 55…65 0,

ctg αс ≈ 0,58);

ηck –

КПД передачи от двигателя к конвейеру (ηck ≈ 0,85).

Мощность, необходимая для привода шнека, кВт

Nwn =

0,5×10−6 K

c3

g B2 v

m

q w

w

,

(4.14)

ηсk

где ww – обобщенный коэффициент сопротивления шнека (ww = 1,8…2,0). Мощность привода насоса системы увлажнения (влажного

обеспыливания), кВт		1,2×10−3 B v
	N y =		m	q	y	p	v	,	(4.15)
		ρb η y η yo
где рv –	давление воды в системе обеспыливания (рv = 0,25…0,3								МПа), МПа;
ρb –	плотность воды (ρb = 1 т/м3), т/м3;
ηy – КПД привода насоса системы увлажнения (ηy ≈ 0,95);
ηyо –	объемный КПД водяного насоса системы увлажнения (ηyо ≈ 0,65…0,75).

34

При использовании вакуумной системы обеспыливания и транспортированием смета мощность привода вентилятора вакуумной системы равна, кВт

=

10−3

Q

p

vp

Nvc

vc

,

(4.16)

ηvc ηvo

где Qvc –

расход воздуха, обеспечиваемый вентилятором, м3/с;

pvp –

разряжение воздуха на входе в вентилятор (pvp = 5..7 кПа), кПа;

ηvc –

КПД привода вентилятора (ηvc ≈ 0,9);

ηvo –

статический КПД вентилятора (ηvо ≈ 0,7…0,8).

Расход воздуха, обеспечиваемый вентилятором, м3/с

Qvc =

10−3 K

v3

B v

m

q

,

(4.17)

μ k

ρvn

где Kv3 – коэффициент подсоса воздуха (Kv3 = 1,1…1,25);

μk – коэффициент, характеризующий допустимую массовую концентрацию твердых частиц, транспортируемых потоком воздуха

(μk = 0,05…0,1);

ρvn – плотность воздуха во всасывающей магистрали вакуумного подборщика, кг/м3.

Плотность воздуха во всасывающей магистрали вакуумного подборщика, кг/м3

	ρ		=	ρv (pa − pvp )		,	(4.18)
		vn		pa

где ρv – плотность атмосферного воздуха (ρv ≈ 1,2 кг/м3), кг/м3; ра – нормальное атмосферное давление (ра ≈ 101,3 кПа), кПа.

Скорость воздушного потока на входе во всасывающий трубопровод vv определяется из условия равновесия частицы смета под действием противоположно направленных сил тяжести и аэродинамической силы. Для подметально-уборочных машин vv ≈ 50 м/с.

Чтобы обеспечить такую скорость воздушного потока диаметр всасывающей трубы подборщика смета должна быть не более, м

D ≤	4 Qvc	,	(4.19)
mn	π vv

а средний зазор между резиновой кромкой трубы и поверхность дороги не более, м

35

	hcp £	Qvc	.	(4.20)
		π Dmn vv

Рекомендуется устанавливать передний зазор hр ≈ 10 мм (0,01 м) и задний hз ≈ 40 мм (0,04 м).

Мощностной баланс подметально-уборочных машин.

Мощность, необходимая для работы машины, снабженной одной или двумя лотковыми щетками, цилиндрической щеткой-подборщиком и транспортирующим устройством механического типа, кВт

	Nmm = Nd + Nщц + iL Nkv + Nmp + N y ,	(4.21)
где iL –	количество лотковых щёток;
Nd –	мощность на передвижение машины в рабочем режиме, кВт.

Мощность, необходимая для работы машины, снабженной одной или двумя лотковыми щетками, цилиндрической щеткой-подборщиком и транспортирующим устройством пневматического (вакуумного) типа, кВт

Nmv = Nd + Nщц + iL Nkv + Nvc + N y .

(4.22)

Мощность на передвижение машины в рабочем режиме, кВт

Nd =

Wpc vm

,

(4.23)

ηmp

где ηmp –

КПД трансмиссии базовой машины (ηmp ≈ 0,85);

Wpc – сопротивление движению при подметании дорожных покрытий, кН

W

pc

= 9,8×10−3 М

m

( f

d

+ i

y

)+ (P

+ P ) f

b

,

(4.24)

щс

kv

где Мm –

полная масса машины, кг;

fd – коэффициент сопротивления качению колес машины (fd ≈ 0,02);

iy – уклон дороги (iy = 0,07…0,09).

Полученные значения мощностей (Nmm и Nmv) необходимо сравнить с мощностью основного или основного и дополнительного двигателей машины

(табл. П4.1… П4.4)

Производительность подметально-уборочных машин.

Эксплуатационная производительность подметально-уборочных машин сильно зависит от многих факторов: дальности мест разгрузки смёта и заправки водой, засоренности, скорости подметания, зависящей от количества и расположения транспортных средств и других фактических условий производства работ. Эти обстоятельства учитываются различными

36

поправочными коэффициентами к формуле теоретической производительности.

Теоретическая производительность подметально-уборочных машин при подметании проезжей части улицы, м2/ч

Пт = 3600 B vm kn ,

(4.25)

где kn – коэффициент, учитывающий перекрытие полос подметания (kn ≈ 0,9).

4.3.Порядок выполнения работы

4.3.1.В соответствии с заданием преподавателя по данным, приведенным в табл. П.4.1… П.4.6 выбираем значения основных технических характеристик подметально-уборочной машины: массу Мm, ширину подметания В, рабочую скорость движения vт, диаметр

цилиндрической щетки D, количество iL и диаметр лотковых щеток Dn, габаритную высоту машины Hm и др.

4.3.2.Определяем вместимости бункера для смета Vc (ф-ла 4.1) и бака для воды Vv (ф-ла 4.2).

4.3.3.Определяем основные параметры и режимы работы щеточных устройств (ф-лы 4.3…4.12) .

4.3.4.Определяем основные параметры и режимы работы транспортирующих устройств (ф-лы 4.13…4.20) .

4.3.5.Проверяем мощностной баланс подметально-уборочной машины (ф-лы

4.21…4.24) .

4.3.6.Определяем теоретическую производительность подметальноуборочной машины (ф-ла 4.25).

Контрольные вопросы

1.Назначение подметально-уборочных машин.

2.Классификация подметально-уборочных машин.

3.Принцип действия подметально-уборочных машин.

4.Какие операции включает рабочий цикл подметально-уборочных машин?

5.Типы и назначение щёток подметально-уборочных машин.

6.Способы транспортирования смёта в бункер. Их преимущества и недостатки.

7.Способы обеспыливания. Их преимущества и недостатки.

8.Как определяется вместимость бункера для смета?

9.Как определяется вместимость резервуара для воды?

10.Из какого условия определяется минимальное число ворса щеток? 11.Как определяется суммарная вертикальная реакция, действующая

на цилиндрическую щетку?

37

12.Как определяется суммарная вертикальная реакция, действующая на лотковую щетку?

13.Как определяется мощность привода цилиндрической щетки?

14.Как определяется мощность привода лотковой щетки?

15.Какие составляющие входят в мощность привода с механическим транспортированием смета в бункер?

16.Какие составляющие входят в мощностной баланс подметальноуборочных машин с транспортирующим устройством механического типа?

17.Какие составляющие входят в мощностной баланс подметальноуборочных машин с транспортирующим устройством пневматического (вакуумного) типа?

18.Как определяется мощность на передвижение машины в рабочем режиме?

19.Какие факторы влияют на величину эксплуатационной производительности подметально-уборочных машин?

5.РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ МЕХАНИЗМОВ

ИАГРЕГАТОВ МАШИН ДЛЯ РЕМОНТА АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ ПОКРЫТИЙ МЕТОДОМ РЕГЕНЕРАЦИИ

5.1. Назначение. Классификация. Принцип работы

Индустриальные технологии ремонта и восстановления дорожных одежд нежёсткого типа основываются на методах выполнения всего набора технологических операций по ремонту за один рабочий ход одной машиной или комплектом специализированных машин. К таким технологиям можно отнести технологии «сларри сил», методы горячей регенерации, холодного ресайклинга. Классификация машин для индустриальных технологий ремонта и восстановления покрытий приведена на рис. 5.1.

Машины для регенерации дорожных покрытий обеспечивают значительное улучшение ровности и состава материала асфальтобетонной смеси восстанавливаемого покрытия, позволяют ликвидировать трещинообразование и восстановить свойства асфальтобетонного покрытия. При этом ремонт дорожного покрытия может производиться как с разогревом поверхности старого покрытия (горячий метод), так и без разогрева (холодный метод).

Производство работ по методу повторного использования непосредственно на месте восстановления дорожного покрытия осуществляется за счет нескольких последовательно выполняемых рабочих операций за один проход специальной машины, обеспечивающей переработку и новую укладку асфальтобетонной смеси.

38

Рис. 5.1. Классификация машин для индустриальных технологий восстановления и ремонта покрытий

Производство работ по методу повторного использования непосредственно на месте восстановления дорожного покрытия осуществляется за счет нескольких последовательно выполняемых рабочих операций за один проход специальной машины, обеспечивающей переработку и новую укладку асфальтобетонной смеси.

Метод холодного ресайклинга основывается на объединении в одну нескольких рабочих операций: фрезерования (рыхления) ремонтируемого покрытия фрезой, добавки в разрыхленный материал вяжущих или других стабилизаторов, тщательного смешивания компонентов (гомогенизации), профилирования поверхности и уплотнения. Рабочий орган этой машины представляет фрезерно-смешивающий барабан с большим количеством специальных резцов. Вращаясь, барабан измельчает материал дорожной одежды и интенсивно перемешивает его. При фрезеровании в рабочую камеру ресайклера впрыскивается стабилизатор в жидком виде (вода, битумная эмульсия и др.), подаваемый из автоцистерны по гибкому шлангу.

39

Терморегенерация асфальтобетонных покрытий при ремонте осуществляется с помощью машин типа «репайвер» и «ремиксер». Существует несколько вариантов ремонта покрытий методом терморегенерации: фрезерование разогретого участка поврежденного покрытия с последующей укладкой нового материала; рыхление разогретого слоя материала с последующим перераспределением его по ширине покрытия и планированием для устранения волн, наплывов, сдвигов и прочих дефектов; то же, с добавлением свежей смеси.

Машины для обоих типов монтируют на специальных самоходных колесных шасси. Специальное оборудование машин типа «репайвер», обеспечивающее дополнительно нанесение второго тонкого слоя свежей смеси, состоит из трех нагревающих блоков, механического рабочего органа

– фрезы, приемного бункера для свежей асфальтобетонной смеси, питателя, распределительного устройства и рабочих органов для отделки поверхности покрытия, газового оборудования и гидросистемы.

Машина типа «ремиксер», улучшающая имеющуюся смесь путем добавки свежей смеси и битума или битума в старый материал без нанесения слоя свежей смеси, дополнительно оснащены лопастным смесителем. Привод машин осуществляется от автономного дизеля. Нагревающие блоки состоят из нескольких десятков горелок инфракрасного излучения с металлическими

излучателями и нескольких горелок открытого пламени.
Реализуемый	этими	машинами метод	терморегенерации

асфальтобетонных покрытий экономичен, не оказывает вредного влияния на окружающую среду, экономит строительный материал и сокращает сроки ремонта. На рис. 5.2 приведена технологическая схема работы машины для горячего восстановления асфальтобетонных покрытий с повторным использованием старого материала.

Ремонтируемый слой покрытия (рис. 5.2) прогревается установкой предварительного нагрева и ремиксера, и затем материал рыхлится фрезами. В имеющуюся смесь добавляют корректирующую смесь и битум. Готовая смесь снова укладывается в покрытие. Весь процесс восстановления осуществляется за один рабочий проход непосредственно на проезжей части дороги в процессе движения машины. Прогрев покрытия осуществляется до температуры 140…170 С0. Масса покрытия размягчается. Батареи инфракрасных излучателей, питаемых пропаном, передают необходимую для этого тепловую энергию. Нагреваемые элементы располагаются по заданной ширине участка дороги. Давление газа каждого из нагревательных элементов регулируют отдельно.

Рыхление до требуемой глубины размягченного покрытия осуществляют многозубчатым рыхлителем и (или) фрезой со спирально расположенными твердосплавными зубьями. Рабочая ширина регулируется бесступенчато и автоматически.

40