Асфальтоукладальник колісний

Для забезпечення рівного покриття при укладанні асфальтобетонної суміші на основу з нерівностями, а  також для витримування заданого профілю покриття на асфальтоукладальнику застосовують автоматичну систему  регулювання "Стабилослой-10".

Система автоматичного регулювання "Стабилослой-10" забезпечує стабілізацію положення виглажувальної плити щодо заданих орієнтирів і дотримання заданого повздовжнього і поперечного профілів покриття.

Датчик повздовжнього профілю  з підйомними механізмами встановлений на тягових брусах робочого органа, датчик кута - на балці, яка з'єднує  передні шарніри тягових брусів. Пульт керування і гідрозолотники встановлені на верхній рамі асфальтоукладальника.

Піднімальний механізм використовують для встановлення датчика повздовжнього  профілю за висотою при налагодженні системи автоматики. Цей датчик призначений  для автоматичного додержання заданого подовжнього профілю. При русі асфальтоукладальника щуп датчика переміщується по опорній базі, яка представляє необхідний подовжній профіль покриття.

Також в наш час широко застосовуються асфальтоукладальники іноземного виробництва такі як AMMANN, Сaterpillar та інші. Дані

  машини  мають значні переваги  перед вітчизняними. Вони мають  високу продуктивність, надійність, не потребують частих технічних  обслуговувань та ремонтів. Конструкції та будова даних іноземних асфальтоукладальників є досить різноманітною, в залежності від того які масштаби  роботи потрібно виконувати. Корпорації по випуску даних машин з кожним роком вдосконалюють свої машини, що призводить до стрімкого розвитку даної галузі.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Визначення основних параметрів асфальтоукладальника.

 

2.1 Визначення робочої швидкості.

Мінімальна  робоча швидкість встановлюється із умови, що при максимальній ширині укладаємої полоси Bmax і найбільші товщині вкладаємого шару hmax була забезпечена задана конструктивна продуктивність П асфальтоукладальника, м/хв:

V_min =

 

де  ρ- щільність укладеної суміші, ρ=2.0…2.3 т/м³, приймаємо ρ=2.0 т/м³;

Bmax = 4,5 м (беремо з технічної характеристики укладальника);

hmax = 0,2 м (беремо з технічної характеристики укладальника);

П=100 т/год.

Підставляємо  значення:

V_min = м/год

V_min = м/хв

 

2.2 Визначення  місткості приймального бункера.

Місткість бункера визначається із умови безперервної роботи асфальтоукладальника на протязі  часу, який затрачаємо на від’їзд розвантаженого самоскида до початку наступного завантаженого самоскида.

q =

 

де  τ- період часу від розвантаження  одного до розвантаження іншого самоскида, τ=2…2.5 хв; приймаємо τ=2.0 хв.

К_н – коефіцієнт наповнення бункера, К_н =0.6…0.7, приймаємо К_н =0.6:

Підставляємо  значення:

q= т

 

Місткість бункера згідно завдання і в відповідності  до вантажопідйомності самоскидів і  приймаємо q = 8 т.

 

 

2.3 Розрахунок  параметрів пластинчастих живильників. 

При продуктивності асфальтоукладальників 100 т/год і більше, встановлюють паралельно два живильника з механічним приводом. В зв’язку з тим, що живильники працюють в пульсуючому режимі і їх сумарна продуктивність приймаємо на 50% більше продуктивності асфальтоукладальника. Як правило живильники скребкового типу.

 

2.3.1 Визначаємо  найбільшу товщину шару матеріалу  на скребковому живильнику, м:

h_ж =

 

де  Vл – швидкість руху ланцюга, м/с згідно ГОСТ 222 81-76; Vл=0.2; 0.315; 0.4; 0.5; 0.63; 0.8; 1.0 м/с. Приймаємо Vл = 0,8 м/с;

Ψ_ж – коефіцієнт поповнення живильника, Ψ_ж =0.7…0.8, приймаємо Ψ_ж=0,75;

Кn – коефіцієнт який враховує відношення ширини живильника і висоти шару матеріалу, для дволанцюгових скребкових живильників,  К_n=3,5…4,0, приймаємо К_n= 3,8;

і – кількість живильників, і = 2.

Підставляємо  значення:

h_ж = = 0,055 м

 

2.3.2 Визначаємо ширину живильника.

В₁ = Кп ∙ h_ж

 

Значення  В₁ округлюють до стандартного розміру. В = 400; 500; 650; 800; 1000; 1200; 1400; 1600 мм.

В₁ = 3,8 ∙ 0,055 = 0,209 м

 

Після розрахунку приймаємо значення B = 400 мм.

 

 

 

 

2.3.3 Визначаємо  найбільший опір переміщенню  суміші одним живильником. 

Rж = В₁ ∙ hж ∙ L ∙ ρ1 ∙ μ_ж ∙

 

де L – довжина транспортера, м; вибирається в відповідності до схеми укладальника, L = 3,7 м;

µж – коефіцієнт опору транспортування суміші, залежить від типу суміші і величини щілини під заслінкою µ_ж=1,6…2,1, приймаємо µ_ж = 2;

ρ1 - щільність суміші в розрихленому стані. ρ1=1,8…2,0 т/м³, приймаємо ρ1 = 2,0 т/м³.

Підставляємо  значення:

Rж = 0,4 ∙ 0,055 ∙ 3,7 ∙ 2 ∙ 2 ∙ = 3256 Н

 

 

2.3.4 Потужність необхідна для  приводу живильника 

Nж =

Де  ηж – ККД привода живильника, приймаємо ηж=0.6.

Підставляємо  значення:

Nж = = 8682,6 Вт

 

4.  Визначення основних параметрів робочих органів.

 

2.4.1 Розрахунок основних параметрів  розподільчих шнеків.

Розрахунок  параметрів розподільчих шнеків ведеться із умови, що продуктивність шнека визначається продуктивністю зблокованим з ним  по приводу живильником.

 

2. Продуктивність шнеків .

Пш = П ∙

 

де Вж – загальна ширина живильника, м; Вж = 0,8 м.

Підставляємо  значення:

Пш = 100 ∙ = 50 т/год

 

3.  Діаметр шнека.

Дш = 0,28 ∙

 

Де  Е- коефіцієнт, який враховує відношення кроку шнека до його діаметру,

Е =

Е = 0,8…1,0

Приймаємо Е = 1,0

n_ш– частота обертання шнека, n_ш=80…120 хв^-1; приймаємо n_ш=100 хв^-1;

Ψ_Ш – коефіцієнт заповнення поперечного перерізу в зоні загрузки шнеків, Ψ_Ш= 0,125…0,2, приймаємо Ψ_Ш = 0,2;

К_ш – коефіцієнт, який враховує ущільнення і проковзування суміші, К_ш=0,9…0,95, приймаємо К_ш = 0,9.

Підставляємо  значення:

Дш = 0,28 ∙ = 0,23 м

 

Значення  діаметра шнека округлюємо до ближнього  стандартного значення, Д_ш=100; 125; 150; 200; 250; 300; 400; 500; 600 мм.

 Приймаємо  Д_ш= 250 мм.

Крок шнеку 

t_ш = Е ∙ Дш

Отримаємо

t_ш = 1 ∙ 0,25 = 0,25

 

4.   Питомий крутний момент, який припадає на 1м довжини шнека.

М₁ = ρ₁ ∙ (ω_ш)² ∙ (Дш)⁵ ∙ (0,272 + 2,9 ∙ 10^-4 ∙ τ ∙ ω_ш) ∙ Кз

 

де  ω_ш – кутова швидкість шнека, рад/с;

ω_ш = = = 10,5 рад/с

 

 

Кз – коефіцієнт запасу, Кз = 1,2…1,5, приймаємо Кз = 1,4;

τ – час  заповнення шнекової камери, с:

τ =

 

де Н₁ – найбільша висота матеріалу в шнековій камері, приймаємо H₁ ≈ Дш, Н₁ = 0,3 м;

В₁ – ширина шнекової камери, м;

В₁ = 2 ∙ 0,3 = 0,6 м

Час заповнення шнекової камери буде:

τ = = 14,6 с

 

Отже питомий  крутний момент буде:

М₁ = 2 ∙ 10,5² ∙ 0,25⁵ ∙ (0,272 + 2,9 ∙ 10^-4 ∙ 14,6 ∙ 10,5) ∙ 1,4 = 95,4 Н м

 

5.   Потужність потрібна для приводу шнеків.

Nш =

 

де  L_ш – довжина шнеку, м;

L_ш = В_max - B

L_ш= 4,5 – 0,6 = 3,9 м

η_ш – ККД приводу шнека, приймаємо η_ш=0.86;

Підставляємо  значення:

Nш = = 15,3 кВт

 

2.5 Визначення параметрів трамбуючого бруса.

Трамбуючий брус встановлюється перед вигладжуючою плитою і виконує зворотно-поступальний в вертикальні площині рух.

 

2.5.1 Ширина ударної частини трамбую чого бруса вибирається із умови, що в межах робочих швидкостей асфальтоукладальника на шляху “в” приходиться n_y=4…10 ударів. Частоту ударів трамбую чого бруса вибирають в межах n_б=20…30 ударів за секунду. Робочий хід бруса S = 2.5…4 мм.

 

2.5.2 Найбільші затрати потужності на ущільнення асфальтобетонної суміші трамбуючим брусом.

Ny = Gст ∙ Vр ∙ Вmax ∙ S ∙ 10³

 

де Gст – найбільше напруження стиснення для асфальтобетонних сумішей. Для гарячих і теплих асфальтобетонних сумішей значення Gст в залежності від температури знаходимо зрівняння:

Gст = 4,27 ∙ е^{-0,029 ∙ t}

t – температура укладаємої суміші. Для гарячих сумішей t≥100˚C, отже Gст = 0,42 мПа;

Підставляємо  значення:

Nу = 0,42 ∙ 0,16 ∙ 4,5 ∙ 0,025 ∙ 10³ = 7,6 кВт

 

2.5.3  Потужність, яку витрачаємо на подолання сил тертя трамбувального бруса по вигладжувальні плиті.

Nтр = f ∙ (Wпв + Рпр) ∙ S ∙ n_б

де  f – коефіціент тертя трамбувального бруса по вигладжу вальній плиті і відображаючий щит, f = 0,2…0,3, приймаємо f = 0,2;   

Wпв – опір переміщенню призми волочіння перед трамбуючим брусом;

Wпв = μ₂ ∙ В₁ ∙ Дш ∙ Вmax ∙ ρ₁ ∙ q₁

де   µ₂ – коефіцієнт внутрішнього тертя асфальтобетонної суміші, µ₂=0,7…0,8, приймаємо µ₂=0,7;

q = 9,81 – прискорення вільного падіння,  м/с²;

Рпр – сила притискання відображаючого щита до трамбуючого бруса за допомогою пружини, Рпр = 900 Н.

Отже, опір буде дорівнювати:

Wпв = 0,7 ∙ 0,6 ∙ 0,25 ∙ 4,5 ∙ 2 ∙ 9,81 = 9,27 кН

 

Підставляємо всі розраховані  і вибрані значення;

Nтр = 0,2 ∙ ( 9,27 + 0,9) ∙ 0,025 ∙ 25 = 1,27 кВт

 

 

 

 

 

2.5.4 Загальна  потужність приводу трамбуючого бруса.

 

Nтб =

 

де  η_тр – ККД привода трамбую чого бруса, η_тр=0.86;

Підставляємо  значення:

Nтб = = 10,3 кВт

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Тепловий розрахунок системи підігріву вигладжувальної плити.

Тепловий розрахунок системи підігріву  вигладжувальної плити ведеться з метою визначення затрат теплоти і теплової продуктивності теплогенератора.

При виконанні розрахунків передбачається, що система підігріву забезпечує попередній підігрів плити. В подальшому робоча температура підошви плити  піддержується в заданих межах  завдяки нагріву її вкладаючої асфальтобетонної сумішші.

Теплота яка отримується від  теплогенератора, витрачається на підвищення температури плити в навколишнє середовище, Дж;

Q = С ∙ m_n ∙ ( t₂ – t₀ ) +α_т ∙ F₁ ∙ ( t_КР – t₀ ) ∙ τ_М + α_n ∙ F₂ ∙ ( t_1CP – t₀ ) ∙ τ_M

де:  С – теплоємність матеріалу вигладжувальної плити, для сталі

С = 0,127…0,156 Дж(кг/к), приймаємо С = 0,15 Дж(кг/к):

m_n – розрахункова маса плити (кг), при розрахунках приймаємо m_n=(800…1000) ∙ F₂, де F₂ – площа підошви плити, F₂ = 2,8 м².

Підставляємо і отримаємо:

m_n = 800 ∙ 2,8

m_n = 2240 кг,

t₂ – робоча температура вигладжувальної плити (К), приймаємо з рекомендації, що для гарячих сумішей t₂=100…120˚С, для теплих t₂≥80˚С. Із умов безпеки приймаємо t₂=333 К (+60˚С);

t₀ – температура навколишнього середовища, t₀=283 К (+10˚С);

α_т,  α_n – коефіцієнт теплопередачі відповідно від теплоізольованих стінок вигладжувальної плити, Вт/(м²·к);

F₁ – теплоізольована поверхня вигладжувальної плити (м²), при попередніх розрахунках F₁= (1,3…1,6), приймаємо F₁= 1,5 м²;

t_1ср, t_2ср – середнє значення температури відповідно зовнішньої обшивки теплоізольованої частини вигладжувальної плити і її підошви.

При попередніх розрахунках приймаємо  середнє арифметичне її  значення:

t_2СР = ∙ ( t₂ + t₀ )

t_2СР = ∙ ( 333+ 283)

t_2СР = 308 К;

   t₂=333 К (60˚С).

τ_н – найбільший допустимий час нагріву вигладжувальної плити (год), τ_н= 0,20…0,33 год, приймаємо τ_н = 0,3 год.

Коефіцієнт теплопередачі від  стінок вигладжувальної плити в навколишнє середовище, Вт/(м² к):

 

де  α_в – теплопровідність повітря, Вт/(м·к);

В_екв – еквівалентний розмір для підошви плити В_екв = 1,25 ∙ В_max  Для теплоізольованої обшивки:

В_екв = 1,25 ∙ 4,5

В_екв= 5,63

V_в – швидкість вітру (м/с), приймаємо в відповідності з кліматом району, де будуть експлуатувати машину. Середня швидкість вітру (м/с) в      м. Києві на протязі дня (з 7 до 19 год):