dorozhnostroit
.pdfми закрепляют на У-образных пружинных рычагах к состоящей из двух частей трубе, которая поворачивается вокруг оси горизонтальным гидроцилиндром. Частота вибрации глубинных вибраторов 180 Гц.
w, |
Wi |
|
|
|
У |
7 |
|
|
; |
|
|
I Щ |
|
3 4 |
|
|
|||
|
|
|
5 |
6 |
|
|
7 |
||
Рис. |
13.3. |
Схема |
действующих |
сил |
на рабочие |
органы |
бетоноук- |
||
ладчика: 1 - шнек; |
2 — отвал |
шнека; |
3 — глубинный |
вибратор; 4 - |
|||||
вибробрус-дозатор; |
5 - |
первичный |
качающийся |
брус; |
|
6 - вторич- |
|||
|
ный |
качающийся |
брус; |
7 - выглаживающая |
|
плита. |
|||
Вибробрус-дозатор вторично распределяет и выравнивает смесь после ее проработки глубинными вибраторами.
Два качающихся бруса предназначены для придания покрытию требуемого профиля и отделки по поверхности. Брусья состоят из двух частей коробчатого сечения. Возвратно-поступательное движение брусьев в поперечном направлении относительно укладываемого покрытия осуществляется четырьмя гидромоторами. Окончательная отделка поверхности производится плавающей плитой, состоящей из двух частей. Боковые скользящие формы формируют боковые поверхности бетонного покрытия.
Рис. 13.4. |
Схема |
уплотняющего |
рабочего |
органа |
с поверхностным |
(а) |
|||
и глубинным |
(б) |
вибратором: |
1 — дозирующая |
заслонка; |
2 - |
вибро- |
|||
брус; |
3 - |
глубинный |
вибратор; 4 - |
профилирующая |
заслонка. |
||||
350
Бетоноотделочная машина предназначена для окончательной отделки поверхности покрытия и придания ей требуемой текстуры бетона. Машина многопроходная и смонтирована на четырехколесном базовом шасси. Снизу к раме на вертикальной поворотной и подъемной цапфе подвешены две дюралевые трубы. Над ними установлены два трубопровода с запираемыми соплами для смачивания труб. Трубы перекрывают одна другую и передают на бетон только свой вес. Сзади к раме кронштейнами прикреплена тканевая драга, которая орошается водой и передвигается по поверхности цементобетонного слоя.
Распределитель пленкообразующих материалов служит для их нанесения и создания на покрытии шероховатой поверхности. Машина выполнена однопроходной на самоходном четырехопорном колесном базовом шасси. К основной раме прикреплены две поперечные траверсы, по которым перемещается относительно покрытия щетка, создающая шероховатость поверхности покрытия. К передней части рамы подвешен барабан для пленки. Сзади к раме подвешены распределительная труба для распределения жидких пленкообразующих материалов и два выносных сопла для обработки боковых поверхностей покрытия.
13.1.2. Расчет основных параметров рабочих органов машин для строительства цементобетонных покрытий
Профилировщик с фрезерным рабочим органом преодолевает силы сопротивления: Wt - перемещению машины; W2 - резанию грунта фре-
зой; W3 - перемещению призмы материала перед |
отвалом; W4 - |
от |
преодоления сил инерции машины. |
|
|
Силу сопротивления перемещению машины определяют так, как |
||
указано выше. Сила сопротивления резанию грунта фрезой (Н) |
|
|
W2 = kpsbZji> |
(13.1) |
|
где kp - удельное сопротивление фрезерованию фунта, k |
= 0,7^2,5 Н/мг ; s |
- |
толщина срезаемой стружки, м; b - ширина лопасти, м; гл - |
число лопастей, одно- |
|
временно участвующих в процессе фрезерования, гл = га/360 (г - число лопастей на роторе; а ~ угол контакта лопасти с материалом, град; а = arctg(h/г); г - радиус ротора, м; h[ - толщина срезаемого слоя, м).
Сила сопротивления перемещению призмы (Н) |
|
^ " V H V |
( 1 3 - 2 ) |
где тпр - масса призмы материала перед отвалом, кг; g - ускорение свободного падения; /лг - коэффициент трения материала основания.
351
Силу сопротивления при преодолении сил инерции во время трогания с места определяют так же, как было рассмотрено выше.
Возможность передвижения профилировщика массой без пробуксовки следует проверить по выражению:
|
|
|
|
|
|
|
(13.3) |
где (рш~ коэффициент сцепления гусенице основанием; |
W£= Wf |
± |
W2 + |
||||
+ W3 + Wy, |
Ws |
- горизонтальная |
составляющая |
резания |
грунтов, |
||
W^p |
= W2 vn/vo |
(здесь vn - поступательная скорость машины, |
м / с ; |
||||
ио - |
окружная |
скорость ротора, м / с ) ; |
W2 имеет знак "плюс" |
при реза- |
|||
нии материала |
снизу вверх и знак "минус" при резании сверху вниз. |
||||||
|
Мощность двигателя (Вт), установленного на профилировщике, |
расхо- |
|||||
дуется на резание (N,) и отбрасывание (N2) материала фрезой и на преодо-
ление сопротивления при перемещении машины |
в процессе |
работы |
(N3): |
|||||||||
|
|
N£=N, |
+ N2 |
+ N3. |
|
|
|
|
|
(13.4) |
||
Мощность (Вт), расходуемая на резание материала основания лопа- |
||||||||||||
стями |
фрезы: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Nt |
= kbshzn |
, |
|
|
|
|
|
(13.5) |
||
где z - |
число лопастей на роторе; п |
- частота |
вращения |
фрезы, с'1. |
|
|||||||
Мощность, расходуемая на отбрасывание |
грунта: |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(13.6) |
|
где m |
- |
масса грунта, |
отбрасываемого фрезой |
за 1 с, |
кг, т |
- |
bhvnp |
|||||
(р — плотность материала основания, кг/м 3 ); ио |
- окружная скорость на |
|||||||||||
концах резцов фрезы, м / с ; |
ko m 6 ~ коэффициент |
отбрасывания, |
принима- |
|||||||||
ем для узких лопастей kom6 = 0,75, для широких |
- kon6= |
1. |
|
|
||||||||
Мощность, расходуемая на перемещение |
профилировщика: |
|
||||||||||
|
|
N=W,v3 |
2. max'/ |
г],1' |
|
|
|
|
|
v(13.7)' |
||
где v |
- |
максимальная рабочая скорость |
профилировщика, |
м / с ; |
Г] - |
|||||||
кпд трансмиссии ходового механизма. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Производительность профилировщика |
( м 3 / ч ) |
|
|
|
|
|||||||
|
|
n |
= 3600Bkv в |
п ', |
|
|
|
|
|
х(13.8)' |
||
где кв |
- |
коэффициент |
использования рабочего |
времени; |
В - |
ширина |
||||||
обрабатываемой полосы за один проход профилировщика, |
м. |
|
|
|||||||||
Усилие (Н), необходимое для перемещения распределительного бункера:
352
W6 = Р, + Р2 + Р3 , |
(13.9) |
где Pj ~ сила сопротивления перерезыванию |
столба бетонной смеси, Н; |
р - сила сопротивления перемещению бункера по |
рельсам, Н; Р3 |
- сила |
||||
сопротивления сил инерции при трогании |
с места, |
Н. |
|
|||
Сила сопротивления |
перерезыванию |
столба бетонной смеси |
(Н) |
|||
P=k |
р.см |
b, |
' |
|
|
4(13.10) |
/ |
|
|
|
|
||
где k см - удельная сила сопротивления перерезыванию столба смеси, зависящая от консистенции, k = 6-^9 к Н / м .
Сила сопротивления перемещению бункера по рельсам (Н)
|
|
P! = g(ms+mJ[, |
|
|
(13.11) |
|
где g - |
ускорение свободного падения, g = 9,81 м / с 2 ; ш6 - |
масса бунке- |
|
|||
ра, кг; |
m |
- масса смеси, находящейся в бункере, кг; f - |
приведенный |
|
||
коэффициент сопротивления перемещению бункера по рельсам, f = 0,05. |
|
|||||
Сила сопротивления сил инерции при трогании бункера с места (Н) |
|
|||||
|
|
^ К + и О т " |
, |
|
(13.12) |
|
|
|
|
р |
|
, |
|
где ve _ |
скорость передвижения бункера при распределении смеси, м / с ; |
|
||||
t - время разгона машины, tp = 0,5-И,5 с. |
|
|
|
|||
Мощность, необходимая на перемещение бункера (Вт); |
|
|
||||
|
|
W.v. |
|
|
(13.13) |
|
|
|
Чб |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где т]6 - |
кпд механизма привода перемещения бункера. |
|
|
|
||
Силы сопротивления при перемещении самого распределителя скла- |
|
|||||
дываются из сил сопротивления передвижению всей машины с преодо- |
|
|||||
лением уклона и сил сопротивления сил инерции при трогании |
машины |
|
||||
с места. Определяют их так, как указано выше. |
|
|
|
|||
По суммарной силе сопротивления определяют мощность, необхо- |
|
|||||
димую для перемещения распределителя. |
|
|
|
|||
Мощность двигателя распределителя выбирают из условия одно- |
|
|||||
временного выполнения рабочих операций по перемешиванию |
распреде- |
|
||||
лительного бункера и подъема загрузочного ковша. |
|
|
|
|||
Производительность бункерных распределителей с непосредственной |
|
|||||
загрузкой |
бункера ( м 3 / ч ) |
|
|
|
|
|
|
|
Я = 3600V/U, |
+ t2+ t3), |
|
(13.14) |
|
12 Зак. 211 |
|
|
|
353 |
• |
|
где V — полезная вместимость бункера, м3; t |
- время загрузки бункера, с; |
|||
t2 - |
время распределения бетонной смеси и возврат бункера под загруз- |
|||
ку, |
с; t3 - время, затрачиваемое на |
переход |
распределителя на |
следую- |
щую рабочую позицию, с. |
|
|
|
|
|
Производительность распределителя с загрузочным ковшом |
( м 3 / ч ) |
||
|
П = 3600V/U, |
+ t2+ |
t3 + t j , |
(13.15) |
где t - время на перегрузку смеси из загрузочного ковша в распределительный бункер, с.
Сила сопротивления (Н) при передвижении шнекового распределителя складывается из силы сопротивления передвижению машины Wt и силы сопротивления перемещению призмы бетонной смеси перед профилирующими заслонками F .
|
|
|
Wm=Wl |
+ Fl, |
(13.16) |
где F, = тг g цсм\ |
- коэффициент |
внутреннего трения бетонной сме- |
|||
си, /л |
см |
= 0?5 - 0,6.СМ |
|
|
|
~ |
|
|
|
|
|
|
Мощность двигателя, необходимую для перемещения машины, опре- |
||||
деляют так, как описано выше. |
|
|
|||
|
Мощность (Вт), необходимая для обеспечения работы распре- |
||||
делительных шнеков: |
|
|
|
||
|
|
|
Nm = аПВсо/г]ш, |
(13.17) |
|
где а - коэффициент, учитывающий долю смеси, перемещаемую непосредственно шнеком, а < 1; П - производительность шнека, к г / с ; В - ширина полосы распределителя, м; ft) - коэффициент, характеризующий сопротивление движению материалов, для бетонной смеси или липких абразивных
материалов со = 4, для гравия, песка, цемента (0= |
3,2, для асфальтобетона |
|||||
О) = 5; Г)ш - кпд трансмиссии |
привода лопастного |
распределителя. |
||||
Сила сопротивления поперечному перемещению бетонной смеси |
||||||
перед распределительной |
лопастью |
(Н) |
|
|
|
|
р 2 |
= ёрУП с м , |
|
|
|
(13.18) |
|
где V — объем смеси перед лопастью или ковшом, м3; р - |
плотность |
|||||
смеси, кг/м3 . |
|
|
|
|
|
|
Сила сопротивления |
передвижению каретки с рабочим органом (Н) |
|||||
F |
M |
O . F |
^ f l |
Р , |
(13.19) |
|
354
где G ~ сила тяжести каретки с рабочим органом, Н; k - |
коэффициент |
|
трения качения катков каретки по направляющим, k = |
(6+8) 104 м; |
|
D - диаметр ходовых колес каретки, м; / - |
приведенный |
коэффициент |
трения подшипников катков, / = 0,05; d - |
диаметр цапф |
ходовых кат- |
ков каретки, м; /3 - коэффициент, учитывающий внецентренное по отношению к опорным каткам приложение внешних сил G и F2, а также перекосы, загрязнения и защемление в направляющих [3 = 1,8+2,5.
Силу сопротивления передвижению распределителя определяют по
формулам, рассмотренным выше. |
|
Производительность распределителей непрерывного действия |
(м 3 /ч) |
П = hBv р k в', |
(13.20) |
где h - толщина укладываемого слоя, м; В - ширина слоя, м; vp - рабочая скорость, м / ч ; ke - коэффициент использования рабочего времени машины.
Бетоноотделочная машина преодолевает следующие силы сопротивления: передвижению машины, перемещению призмы бетонной смеси и трению рабочих органов по бетонной смеси, инерционное сопротивление.
Сила сопротивления (Н) перемещению призмы бетонной смеси, образующейся перед рабочим органом (лопастным валом, уплотняющим и выглаживающим брусьями):
где Vp, V |
Vв - |
объемы призм |
волочения |
перед разравнивающим, |
||
уплотняющим и выглаживающим |
рабочими органами, м3; р - плотность |
|||||
бетонной |
смеси, |
р = (1,8+2) |
10 3 кг/м°; р. - |
коэффициент внутреннего |
||
трения бетонной |
смеси. |
|
|
|
|
|
Сила сопротивления (Н) трения рабочих органов при их перемеще- |
||||||
нии по бетонной |
смеси |
|
|
|
|
|
|
|
F = (m |
+ |
т |
+ т )g, |
(13.22) |
|
|
5 |
р |
у |
в & |
' |
где тр, |
т^, тд - |
массы рабочих органов машины, кг; |
- |
коэффициент |
|
трения |
рабочего |
органа |
по бетонной смеси; р = 0,5. |
|
|
Сила инерционного сопротивления (Н), возникающего при трогании |
|||||
машины с места: |
|
|
|
||
|
|
F = m v / t , |
|
(13.23) |
|
|
|
6 |
р' р' |
|
|
где v - |
рабочая скорость перемещения машины, м / с ; t |
- |
время разгона |
||
машины, t = 1,5+2,0 с. |
|
' |
|
||
Общее сопротивление |
|
|
|||
355
Fz= W, + F4 + Fs + F6. |
(13.24) |
Тяговое усилие необходимо проверить на возможность его реализации по условиям сцепления.
Мощность двигателя бетоноотделочной машины складывается из мощности, расходуемой на передвижение машины, привод рабочих органов и вспомогательных механизмов.
Мощность N r расходуемая на передвижение машины, определяют, как указано выше.
Мощность (Вт) на привод вибробруса определяют по эмпирической
формуле |
|
N Пр.8 =kF, ' |
(13.25)' |
где k — удельный расход энергии, В т / м 2 , k = (1,0+1,3) 103; F - |
площадь |
вибробруса, м2. |
|
Мощность (Вт) привода трамбующего бруса расходуется на подъем |
|
бруса и преодоление сил сопротивлений трения в цапфах привода: |
|
N„p.o =(m6pga+nPd)^-i |
(13.26) |
где m6jj - масса бруса, кг; а - амплитуда колебаний бруса, м; / - коэффициент трения опор вибровала, / = 0,005+0,01; Р - возмущающая сила возбудителя бруса, Н; d - диаметр цапф возбудителя, м; п - частота колебаний бруса, о б / с ; г\6 - кпд привода бруса.
Суммарная сила сопротивления поперечным колебаниям
F7=(F4 |
+ mag)ppo. |
(13.27) |
Мощность (Вт), необходимая для работы бруса с поперечными колебаниями:
|
|
Nл |
|
= 4aF |
7 |
п |
кол |
к4/пя, |
'6 |
' |
|
(13.28) |
|
|
|
б.п |
|
|
|
' |
|
|
|||||
где а |
- амплитуда |
поперечных |
колебаний, |
м, а |
- 0,4-И),7; п - число |
||||||||
поперечных колебаний, |
1 / с ; з6 |
- |
КПД привода |
бруса. |
|
||||||||
|
Общая мощность (Вт) двигателя бетоноотделочной машины с учетом |
||||||||||||
мощности привода |
вспомогательных |
механизмов |
системы |
управления |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
+ |
|
|
. |
|
|
(13.29) |
|
где |
= Ni+Nnf)e |
+ N6ll |
|
; Ne - |
мощность привода вспомогательных ме- |
||||||||
ханизмов, Ne = (3-^-5) 103 |
Вт; |
Nn |
|
~ мощность |
привода |
гидросистемы |
|||||||
управления, Nn = (5+7) |
103 |
Вт. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
356
Производительность ( м / ч ) бетоноотделочной машины зависит от числа проходов, необходимых для отделки покрытия:
|
и - |
3600 1к, |
|
|
|
|
|
" |
/ V, + л/, /V, + « / > , „ „ |
' |
|
( 1 3 - 3 0 ) |
|
где / ~ длина обрабатываемого участка, м; 1о - |
длина пути одного хода, м, |
|||||
/ |
= I + ln + I (ln ~ длина |
перекрытия участка, 1п = |
/ м; 1р - расстояние |
|||
между первым и последним рабочими органами); и/ |
- скорость |
машины |
||||
при первом проходе, м / с ; |
п - число повторных |
проходов; v2 - |
скорость |
|||
машины при последующих |
проходах, м / с ; v |
- |
транспортная |
скорость |
||
заднего хода, м / с . |
|
|
|
|
|
|
|
Минимальная ширина бруса из условия равномерного уплотнения |
|||||
слоя по всей глубине должна быть больше или |
равна толщине |
слоя h, |
||||
т. |
е. - b . > h. |
|
|
|
|
|
|
mm |
|
|
|
|
|
Длина основания вибробруса определяется шириной укладываемой полосы. Поступательную скорость машины выбирают исходя из усло-
вия обеспечения минимально необходимого времени |
вибрирования: |
v = b/tmia, |
(13.31) |
где b - выбранная ширина вибробруса, м; t - |
минимально необходимое |
время вибрирования смеси, с. |
|
Для уплотнения пластичных бетонов время вибрирования должно |
|
быть не менее 15 с, жестких бетонных смесей - |
15-30. При вибрации от |
нескольких виброэлементов синхронность их работы обеспечивают применением жесткой кинематической связи между отдельными виброэлементами.
13.2.Машины для постройки асфальтобетонных покрытий
13.2.1. Конструкции машин для постройки асфальтобетонных покрытий
Распределение, укладка и частичное или полное уплотнение асфальтобетонных смесей осуществляются асфальтоукладчиками. Укладчики разделяют по производительности, конструкции ходового устройства и рабочих органов (рис. 13.5). По производительности асфальтоукладчики бывают тяжелого и легкого типов. Тяжелые асфальтоукладчики производительностью 100-400 т / ч и более имеют массу 10-30 т. Они предназначены для выполнения больших объемов работ при ширине полосы до 15 м. Вместимость приемного бункера тяжелых асфальтоукладчиков может
357
достигать 10 м3. Они работают с автосамосвалами грузоподъемностью 25 т. Легкие асфальтоукладчики, производительностью 50 - 100 т / ч и массой 2 , 5 - 8 т предназначены для выполнения небольших объемов работ.
Рис. 13.5. Классификация |
|
машин |
для |
укладки |
асфальтобетонных |
||
смесей. |
Ширинах |
толщина |
укладки |
(по |
типоразмерам): |
||
I - 3000 |
х 100 мм; |
11 - |
6000 |
х 200 |
мм; |
111 - |
8000 х 300 мм; |
|
IV-12000 |
х 300 мм |
и |
более. |
|
||
358
Для строительства дорог местного значения, городских улиц и площадей созданы автоматизированные гусеничные асфальтоукладчики с переменной шириной укладки.
Асфальтоукладчики выполняют следующие операции: прием асфальтобетонной смеси в бункер из автосамосвалов на ходу, без остановки машины, транспортирование смеси к уплотняющим органам, дозирование, распределение смеси по ширине укладываемого покрытия и предварительное или окончательное уплотнение смеси.
Современные асфальтоукладчики имеют в качестве силовых установок дизельные двигатели. Ходовое устройство (рис. 13.6) включает в себя задний мост с одной парой ведущих пневматических колес и передний мост на управляемых колесах.
Колеса имеют постоянный контакт с грунтом благодаря качающейся оси впереди и равномерному распределению нагрузки на ось. Хорошему сцеплению с основанием способствует заполнение ведущих колес водой. При плохом состоянии основания и малом сцеплении включается блокировка дифференциала. Траки укладчиков с гусеничным ходовым устройством покрыты резиновыми плитами, обеспечивающими хорошее сцепление с грунтом. Машина может передвигаться по свежеуложенному дорожному покрытию.
Гидравлическая система служит для привода вибраторов уплотняющих рабочих органов, управления гидромуфтами и включения гидроцилиндров подъема боковых стенок бункера и рабочих органов, а также для управления гидроцилиндрами автоматики. Рабочие органы состоят из обогреваемой виброплиты и трамбующего бруса с отражательным щитом. Они имеют плавающую подвеску и с помощью тяговых брусьев шарнирно прикреплены к раме асфальтоукладчика. Контроль за количеством смеси в шнековой камере производится двумя датчиками, установленными у концов распределительных шнеков. По сигналам датчиков с помощью гидроцилиндров, работающих в автоматическом режиме, осуществляется подъем-опускание шиберных заслонок, соответственно увеличивающих или уменьшающих подачу питателей. Такое регулирование позволяет исключить переполнение шнековой камеры смесью и уменьшить налипание материала на элементы конструкции.
Автоматическая следящая система "Стабилослой" для обеспечения ровности покрытия работает по сигналам датчиков продольного и поперечного профиля. Асфальтоукладчиками управляет оператор с одного из двух постов, расположенных с левой и правой стороны машины. Они имеют дублированное ручное управление с гидромеханическими переда-
359