Обзор конструкции катка с ВБУ




Введение

 

Среди дорожно-строительной техники, применяемой на строительстве дорог, важное значение имеют машины для уплотнения оснований и покрытий.

Уплотнение является обязательной частью технологического процесса возведения земляного полотна и устройства покрытий. Оно может достигаться трамбованием, вибрацией и укаткой. В соответствии с этим машины разбиваются на три группы: трамбующие, вибрационные и катки.

Несмотря на то, что в строительстве дорог уплотнение вибрацией находит все большее распространение, укатка, т.е. уплотнение земляных масс и покрытий несколькими проходами катка по одному месту, по-прежнему остается основным способом благодаря высокой надёжности в работе, получению нормированных показателей качества уплотнения практически на всех составах асфальтобетонной смеси.

В зависимости от способа передвижения все катки делятся на прицепные и самоходные. Самоходные катки имеют металлические вальцы или колеса на пневматических шинах.

Моторные катки осуществляют укатку оснований и различных дорожных покрытий: гравийных, щебеночных, мостовых, черных и асфальтобетонных.

Укатка того или иного вида покрытия осуществляется определенным типом катка, который характеризуется общим весом и величиной удельного давления вальцов.

Моторные катки изготавливаются следующих трех типов:

легкие катки – весом 3-5 т с минимальным удельным давлением

20-40 кг/пог.см;

средние катки – весом 6-9 т с минимальным удельным давлением

40-60 кг/пог.см;

тяжелые катки – весом 10-15 т с минимальным удельным давлением

60-80 кг/пог.см;

Легкие катки изготавливаются с двумя или тремя вальцами (двухосные) и предназначены для уплотнения облегченных черных и асфальтобетонных покрытий (тротуаров, парковых дорожек, заводских цехов и т.д.).

Средние катки изготавливаются с двумя или тремя вальцами (двухосные) и предназначены для уплотнения гравийно-щебеночных, черных и асфальтобетонных покрытий.

Тяжелые катки изготавливаются с двумя или тремя вальцами (двухосные или трехосные) и предназначаются для окончательного уплотнения гравийно-щебеночных, черных и асфальтобетонных покрытий.

Для получения требуемого качества асфальтобетонного покрытия в кратчайшие сроки целесообразно вести процесс уплотнения так, чтобы контактные напряжения под вальцом катка изменялись в соответствии с изменением прочности асфальтобетона. Это обуславливает необходимость регулирования силового воздействия катков на покрытия в процессе укатки.

 

Регулирование сил вальцов катка на покрытие достигается различными конструкциями катков, в частности оснащённые балластными устройствами.

Для расширения диапазона силового воздействия катков на слой уплотняемого материала, а так же для уменьшения числа их в комплекте. Катки балластируют. Для этого они оснащаются устройствами, позволяющими изменять балластную нагрузку.

Все балластные устройства делятся на два класса: нерегулируемые; регулируемые. Нерегулируемые балластные устройства позволяют увеличить массу катка ступенчато на определённую величину. Применение их обусловлено конструктивной простотой и надёжностью в работе, так как в качестве балласта используют воду, грунт, железобетонные плиты, и другой недефицитный материал.

Регулируемые балластные устройства обеспечивают без ступенчатое изменение балластной нагрузки на вальцы катка. К регулируемым балластным устройствам относятся вакуумно-балластные устройства.

 

Обзор конструкции катка с ВБУ

 

Дорожный каток (рисунок 1) состоит: Самоходное шасси 1 на базе катка ДУ – 47А на котором смонтированы все узлы балластного устройства, к последним относятся рабочая камера и источник разряжения 4, в качестве которого использован вакуумный насос. Насос приводится в действие от силовой установки катка т.е. двигателя 5 [ 2,3] Рабочая камера балластного устройства представляет собой чашу, обращённую открытой частью к уплотняемой поверхности. Камера состоит из корпуса 2, камера соединена с рамой тягами. Контакт камеры с покрытием осуществляется через эластичное уплотнение 3. Камера соединена с вакуумным насосом воздухопроводом 6.

Работа катка с ВБУ состоит в следующем. При движении шасси, камера перемещается по уплотняемому покрытию. При необходимости создать дополнительную нагрузку на вальцы включается вакуумный насос, который откачивает воздух из полости камеры, создавая там разряжение. Регулируя степень разряжения в камере посредством изменения производительности насоса, можно в широком диапазоне и по необходимым законам изменять балластное усилие, так при площади камеры 1 м2 и при разряжении в ней 30 КПА, можно создать дополнительное усилие 30кг.

Принципиальная схема натёка воздуха в вакуумную камеру (рисунок 2)

Использование катка с ВБУ позволяет не только интенсифицировать процесс уплотнения асфальтобетонных

смесей за счет без ступенчатого регулирования давления катка в широких пределах, но и путём вакуумирования асфальтобетона, поднять на более высокий уровень качество готового покрытия.

 
 

 

 


1 4 5

 

 


Н Д 6

7

 


2 3

 

Рис. 1.

Принципиальная схема катка с вакуумным балластным устройством.

(1- каток; 2 – корпус вакуумной камеры; 3 - уплотнительные элементы; 4 – вакуумный насос; 5 – двигатель; 6 –воздухопровод; 7 – тяги)

 

 

К НАСОСУ

 

 


1

 

2

3

 
 


4

 
 


5

 
 


 

 

Рис. 2.

 

Схема натекания воздуха в вакуумную камеру.

(1 – уплотняемый слой; 2 – биндер; 3 – щебень; 4 – песок;

Грунт)

Расчет механизма укатки

Расчет двигателя

 

Мощность двигателя должна обеспечивать нормальную работу катка в более тяжёлых условиях, на предельном подъёме первых проходах по асфальтобетону.

 

Мощность двигателя рассчитывается:

 

N = 0,277 Т V/ﻞ,

где:

Т – сила тяги на ободе ведущих вальцов катка;

V – скорость движения катка;

ﻞ - КПД трансмиссии от двигателя к ведущим вальцам равна 0,65…..0,85

Сила тяги должна быть равна или больше суммы всех сопротивлений, возникающих при движении катка т.е.

 

Т ≥ ∑W

∑W = W1+W2+W3+W4,

где:

W1 – сопротивление перекатывающего катка с учётом преодолевания уклонов.

W2 – сопротивление сил инерции при трогании с места.

W3- дополнительное сопротивление возникающее на криволинейных у4частках

W4 – сопротивление сил затрачиваемых в гидросистеме ВБУ.

 

Сопротивление перекатыванию катка по дороге:

 

W1= G (f + j)

 

где:

f – коэффициент сопротивления перекатыванию = 0,15 – 0,12;

j – уклон, принимаемый в пределах 0,05 – 0,08.

 

W1 = 60 (0,08 + 0,12) = 13,8 км.

 

Сопротивление от сил инерции при трогании с места:

 

W2 = m × V / tr × Х

где:

m –масса катка;

V –скорость движения катка;

tr – время разгона = 2,0….2,5 часа;

 

Х –коэффициент учитывающий инерцию вращающихся масс трансмиссии двигателя и вальцов катка равна 1,1 – 1,15.

 

W2 = 6 × 2,52 / 2,3 × 1,15 = 7,5 км.

 

Дополнительное сопротивление, возникающее при движении катка по криволинейным участкам

 

W3 = k' × G'

где:

k' – коэффициент сопротивления = 0,2;

G – сила тяжести катка, приходящаяся на направляющийся валец.

W3 = 0,2×20 = 40 км.

 

Сопротивление сил затрачиваемых на ВБУ

 

W4 = ∆p×Qв / η

 

где:

η – коэффициент полезного действия = 0,6-0,7;

∆p – разряжение в камере 20 Кпа;

Qв – расход воздуха.

 

W4 = 20×0,065 / 0,65 = 2,0 км.

 

∑W = 13,8 + 7,5 + 4 + 2,1 = 27,4 = Т

 

N = (0,277 ×27,4 × 2,55) / 0,6 = 31,6 квт

 

Выбираем двигатель Д – 37 Е.

2.2. Расчёт шпонки на валу гидромотора

 

 

в

k

С С h

 

       
   
 
 

 

 


d

 

Рис. 8.

 

 

Призматическую шпонку вала гидромотора, её рабочие грани проверяют на снятие, а сечение С-С на срез.

 

Условие прочности на снятие:

 

[ М кр max ] = 0,75 d k L [ 6 см ] кг / см.

 

где:

0,75 – поправочный коэффициент;

d –диаметр вала;

k –высота шпонки от шпоночного вала;

L –рабочая длинна шпонки;

[ 6 см ] – допустимое напряжение на сжатии.

[ 6 см ] = 1500 кг / см2, для стали

 

[ М кр max ] = 0,75 × 0,45 × 5 × 1500 = 11390 кг/см.

 

Условия прочности сечения С-С на срез:

 

[ М кр max ] = 0,75 × (d+k) × в × L [ jср ]

 

где:

в –ширина шпонки;

[ jср ] – 1050

 

[ М кр max ] = 0,75 ×(4,5+0,45) ×1,4 ×5 ×1050 = 272,86 кг/см.

 

Клиномерная передача

 

Угол охвата

Yл = 180 – 57 (d2 – d1)/а

 

 

где:

d1 – диаметр ведомого шкива;

d2 – диаметр ведущего шкива;

а – межосевое расстояние.

 

Y1 = 180 – 57 × (240 –120)/ 480 = 165,75˚

 

Длина ремня:

 

L = 2а + 0,5 П (d1 +d2) + (d2-d1)² =

2 ×480 + 0,5 × 3,14 (360) + 120²/ 4а =

960 +565,2 = 14400/1920 = 1532,7 =1600

 

Межосевое расстояние находим:

 

А = 0,25 [ (Lr – W) + √ (Lr – W)² - 2 У] =

0,25 [(1532,7 – 665,2) +√(1532,7 – 565,2)² -28800] =

0,25 [967,5 + 952,5] = 480 см.

 

 

Pо – 9,8 квт

Сγ – 0,93

Ср – 1,2

Сλ – 0,96

 

Рассчитываем количество ремней:

 

Z = P×Ср / Ро×Сγ×Сλ = 15,7 ×1,2 / 9,8×0,93×0,96 = 2,9 = 3

 

Z = 3 принимаем количество решений

 

Расчёт каната

 

Максимальное усилие в канате определяется по формуле

 

Sб = Q / m η

где:

Sб – усилие в канате Н;

Q – усилие на конце каната Н;

m – кратность полиспаста;

η – КПД полиспаста = 0,97.

 

Sб = 0,25 / 1 × 0,97 = 0,25

 

Разрыв усилия в канате определяется по формуле:

S раз = К × Sб

 

Где

К –коэффициент запаса прочности каната при разрыве, принимаем =5

 

S раз = 5×0,25 = 1,25

 

Примем канат марки ЛКР 6×19 1 ос ГОСТ 2688 – 80.

 

Расчёт на прочность вала компрессора

 

Материал вала – сталь 45, термическая обработка улучшенный диаметр d =40мм..

 

Определяем запас прочности:

S = Sδ ×Sτ / √ Sδ² +Sτ²

 

Предел выносливости при симметричном цикле изгиба:

 

δ – 1 = 0,43 δв = 0,43× 780 = 335 Мпа

 

δв = 780 Мпа

 

Предел выносливости при симметричном цикле касательных напряжений:

 

τ – 1 = 0,58 (δ – 1) = 0,58×335 = 193 Мпа

 

δ – 1 предел выносливости при симметричном цикле изгиба = 335 Мпа

 

Коэффициент запаса прочности:

 

Sδ = (δ – 1) / [(Кδ / Еδ) × δv],

где

δ-1 предел выносливости при симметричном цикле изгиба

равен 335 Мпа;

Кδ-эффективный коэффициент концентрации нормальных напряжений равен 1,8;

Еδ масштабный фактор равен 0,87;

δv амплитуда цикла нормальных напряжений равен 9,7.

 

Коэффициент запаса прочности по кабельным напряжениям:

 

Sτ = (τ – 1) / [(Кτ/Еτ) ×τv +чτ +τm],

где

τ – 1 предел выносливости по касательным напряжениям равен 193;

Кτ эффективный коэффициент касательных напряжений

равен 1,68;

Еτ –масштабный фактор касательных напряжений раен 0,1;

Τv- амплитуда касательных напряжений равен 10,6;

τm -среднее напряжение касательных напряжений;

 

Sτ = 193 / [(1,68/0,76)×10,06 + 0,1 + 10,6] = 7,85

 

S = 16,6 ×7,85 / √ (16,6² +7,85²)= 7,1 > [ S ] =2,5

 

Расчётное значение коэффициента запаса прочности получилось больше допустимого значения [ S ] = 2,5.



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2016-08-08 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: