Асфальтоукладальник колісний

березень – 3.3 м/с;

квітень – 3.1 м/с;

 травень – 3.0 м/с;

 червень – 2.6 м/с;

 липень – 2.4 м/с;

 серпень – 2.3 м/с;

 вересень – 2.3 м/с;

 жовтень – 2.6.

Приймаємо  V_в = 3,0 м/с для травня місяця;

ν_в – в’язкість повітря (м²/с), наведено в таблиці 1.3

 

Таблиця 1.3 Теплофізичні якості повітря

Температура повітря, ˚С	Теплопровідність αв,Вт/(м·к)	В’язкість νв, м2/с
0 +10 +20	2.44·10-2 2.51·10-2 2.59·10-2	13.28·10-6 14.16·10-6 15.06·19-6

 

Отже приймаємо ν_в=14.16·10^-6 м²/с,  α_в=2.51·10^-2 при температурі +10˚С.

Підставляємо значення:

α_В = 0,032 ∙

α_в= 8.786 Вт/(м²·к)

Приведений коефіцієнт теплопередачі  для підошви плити α_n визначається рівнянням:

де   δ_n – товщина підошви плити, приймається δ_n= 0,012…0,02 м;

λ_n – теплопровідність матеріалу плити, для сталі λ_n = 57…63 Вт/(м·к)

Отримаємо:

= 8,767 Вт/(м²·к)

Приведений  коефіцієнт теплопередачі для теплоізольованої поверхні α визначають, тепловим опором зовнішньої і внутрішньої обшивки:

де   δu – товщина теплоізоляційного шару, δu = 0,01…0,02 м;

λ_u – коефіцієнт теплопровідності теплоізоляції, для скловати λ_u=0,038…0,048 Вт/(м·к)

Після всіх допоміжних розрахунків  теплота, яка необхідна  буде дорівнювати:

Q = 0,15 ∙ 2240 ∙ ( 333 – 283 ) + 4,714 ∙ 1,5 ∙ ( 333 – 283 ) ∙ 0,3 + 9,64 ∙10^-2 ∙ 2,8 ∙

∙ ( 308 – 283) ∙ 0,3

                                                            Q = 14568,1 Дж

Теплова продуктивність визначається рівнянням, Вт:

q_m =

Підставляємо  значення:

q_m =

q_m=48560,3 Вт.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Тяговий розрахунок асфальтоукладальника і баланс потужності.

 

4.1 Визначення  опору переміщення робочих органів  асфальтоукладальника

Розрахунок  ведеться із умови встановленого  руху. При заданій товщині вкладаємого шару h_max на вигладжуючу плиту діє: нормальна сила, дотична F, яка виникає від дії тертя підошви плити об асфальтобетонну суміш, опір переміщення призми волочіння W_n.в .

Із  рівняння рівноваги визначаємо нормальну  реакцію суміші на плиту, Н:

де  m_p – маса робочих органів (кг), приймаємо m_p=2900 кг;

α – кут, що залежить від фізико-механічних якостей  асфальтобетонної суміші, α=0.8…1.2 град;

l₁, Н, Н₁, l₂ – беруть з конструкції аналога чи задають в залежності від проектованої конструкції. l₁=3.175 м;   l₂=3.475 м;   Н₁=0.255 м; Н=0.4 м;  γ=1 град.

Підставляємо  значення:

N_P=25.816 кН.

Виконуємо перевірку вірності вибору маси робочих  органів по типу на вкладуючу суміш, мПа:

Де В_n – ширина вигладжуючої плити, В_n=1 м.

В результаті маємо:

Р=5.7 мПа.

Середній  тиск під плитою приймається в  межах Р_ор=0.01…0.02 мПа. Визначення опору переміщення призми волочіння суміші описано вище, а опір сил тертя робочих органів по суміші визначається:

Де  m_р – маса робочих органів m_р=2900 кг;

µ₁ - коефіцієнт тертя суміші по плиті, µ₁=0.5…0.6.

Отримаємо:

W_тр=14224.5 м.

 

4.2 Тяговий баланс асфальтоукладальника.

При виконанні  тягового розрахунку необхідно визначити:

• Опір підштовхування самоскида .
• Опір переміщенню призми асфальтобетонної суміші перед робочими органами.
• Опір розгону асфальтоукладальника.
• Опір сил тертя робочих органів по асфальтобетону.

Опір  переміщенню асфальтоукладальника визначається при заповненні бункеру  на 70% для найбільших тяжких умов руху. Для колісних асфальтоукладальників  приймати рух по укріплені основі.

Опір  переміщення асфальтоукладальника визначається за рівнянням, (Н):

Де   m_a – маса асфальтоукладальника (кг),  m_a=13500 кг;

m_c – маса асфальтобетонної суміші в бункері асфальтоукладальника (кг), m_c=8000 кг;

f_k – коефіцієнт опору кочення асфальтоукладальника, для колісних  f_k=0.02…0.03;

і – найбільш допустимий продовжний уклін для доріг ІІІ категорії, і=0.07;

Підставляємо  значення:

 

W_a= 9,81(7400+8000) (0,02+0,07)

W_a=18982,35 H

Опір підштовхування самоскида визначається із умови, що автомобіль завантажений:

W_ac=9.81·m_оc (±i)

Де  m_ас – повна маса самоскида (кг), m_ос= m_а+g_a,

m_а – маса порожнього автомобіля (кг), m_а=7400 кг;

g_a – вантажопідйомність автомобіля (кг), g_a=8000 кг;

m_ас=7400+8000

m_ас=15400 кг.

Отже в  результаті отримаємо:

W_ac=9.81·15400 (±0.07)

W_ac=10575,18 Н.

Розрахунок  ведемо для самоскида КаМАЗ.

Опір  розгону асфальтоукладальника визначається для випадку непередбачуваної зупинки  асфальтоукладальника при умовах вказаних вище:

Де V_р – робоча швидкість асфальтоукладальника (м/с), V_р=1…3 м/с;

t_p - час розгону,  t_p=1…2 с.

 

W_p=(7400+8000+15400) 1/2

W_p=61600 H.

Загальний опір руху асфальтоукладальника в робочому положенні буде:

∑W=W_a+W_ac+W_nв+W_тр+W_p

∑W=18982,35+10575,18+11.12+14224.5+61600

∑W=105393,15 Н.

 

4.3 Розрахунок балансу потужності асфальтоукладальника

Баланс  потужності асфальтоукладальника складається  із суми потужностей які витрачаються на його переміщення в робочому положенні  на забезпечення працездатності всіх робочих органів:

N_заг=N_пер+N_n+N_ш+N_тб+N_віб+N_під

де N_пер – потужність, яку витрачено на переміщення, Вт:

де η_т – ККД трансмісії приводу рушія (Вт), η_т=0.8;

N_n – потужність живильника;

N_ш – потужність шнеків;

N_тб – потужність трамбую чого бруса;

N_віб – потужність вібратора;

N_під – потужність яка витрачається на підігрів вигладжуючої плит, на цю операцію вона не перевищує 0.3…0.7 кВт:

 

N_пер=105393,15 · 3/0,8

N_пер=395224,3 Вт.

Загальна  потужність буде:

N_заг=395224,3+8682,6+15300+1270+700

N_заг=421176,9 Вт.

З номенклатури підбираємо дизельний двигун американського виробництва марки Steiger MF450, потужністю 450 кВт.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Розрахунок  деталей на міцність

5.1. Розрахунок на міцність валу приводу трамбую чого бруса.

При розрахунку вала на міцність приймаємо те, що поперечна сила рівномірно розподілена по довжині вала.

 

Розрахунок діючих сил на вал:     

Розрахуємо  крутний момент:

Де N_ш – потужність для приводу шнека, N_ш=10,3 кВт;

n_ш – частота обертання, n_ш=100 хв^-1.

Підставляємо  значення:

 

М_кр = (30·10,3)/3,14·100 

М_кр=1,46 кН·м.

 

Осьова сила визначається за формулою:

Де α – кут підіймання ексцентрикової частини вала;

β – кут  тертя асфальтобетонної суміші, β=30…35˚.

Знайдемо кут піднімання ексцентрикової частини за формулою:

Де L – радіус вала, L=0.05 м;

Н_ш – крок, Н_ш=0.3 м.

Отже шуканий  кут буде дорівнювати:

α=17.7˚.

В результаті осьова сила буде мати таке значення:

Д=15.4 кН

 

5.2 Розрахунок  напружень.

G_изг=135 мПа.

W=5·10^-5 м³.

Де d – діаметр вала під вал;

d₀ - діаметр шнека вала.

G_изг=135 мПа.

G_ш=7.7 мПа.

Де F – площа перерізу;

F=2·10^-3 м².

Р=Д

Р=15.4 кН.

δ=25 мПа.

Де 

W₀=3.8·10^-5 м³.

Результуюча сила:

 

F_рез=149 мПа.

 

Отже, з даних  розрахунків ми бачимо, що спроектований вал заданих розмірів витримає  прикладене до нього навантаження. Вал ми виготовляємо зі сталі Сталь 40Х. та виготовляємо конструкцію необхідної міцності та жорсткості.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. Визначення техніко-економічних  показників

 

Для визначення техніко-економічних показників ми для порівняння з проектуючим асфальтоукладальником вибираємо асфальтоукладальник ДС-181.

Для висвітлення ефективності проектуючого асфальтоукладача визначаємо вартість річних робіт і порівняємо з вартістю, які витрачаються асфальтоукладачем ДС-181. В результаті визначень отримуємо реальний прибуток від різниці вартості річних робіт.

 

6.1. Виробність асфальтоукладальника ДС-181 без уширювачів, базова машина.

V_min=0,93 м/хв або V_min=55,8 м/год.

B_max=4,5 м.

h_max=0.2 м.

ρ=2.0 т/м³.

З формули  мінімальної швидкості вкладання  знайдемо виробність.

Звідси

П=55,8·4,5·0.2·2.0

П=100 м³/год.

 

6.2. Виробність  асфальтоукладальника з технічним  способом регулювання ширини  робочого органа, без уширювачів, нова машина.

V_min.т=0,93 м/хв. або V_min.т=55,8 м/год

В_max.т=4.5 м.

h_max.т=0.2 м.

Обсяг річних робіт нової машини становить:

V_м=100·1272

V_м=127200 м³.

Звідси  визначаємо вартість укладання 1м3 асфальтобетонної суміші за формулою:

де  Р_в - річні поточні витрати на обслуговування асфальтоукладальника Р_в=390504 грн. Цю цифру розраховано на ДСУ-41. Вартість укладання 1 м3 суміші базовим асфальтоукладальником становить.

Вартість  укладання 1м³ суміші базовим асфальтоукладальником становить:

С_б=5.2 грн/м³.

Вартість  укладання 1м³ суміші новим асфальтоукладальником, становить:

6.3.  Визначаємо обсяг річних  робіт базової машини і проектуємої нової за формулою:

V=П·1272

де  П- виробність машини м3/год. 1272- річний режим роботи асфальтоукладальника, м/год;

Дана  інформація взята в ДСУ-41.

Обсяг річних робіт базової машини становить:

V_б=58.9·1227

V_б=74920

(річні  та поточні витрати приймаємо  як для базової машини):

С_н = 390504/127200

С_н=3,07 м³.

Отже, ми бачимо, що вартість укладки одного метра  кубічного асфальтобетонної суміші буде знижена з 5,2грн до 3,07. Значить  ново впроваджена машина є економічно вигідною.

Звідси  підраховуємо вартість річних робіт, обсяг  яких для нової машини складає:

V_м=127200 м³.

С_∑=V·C

Вартість  робіт базової машини при такому обсязі робіт буде коштувати:

С_∑б=127200·5.2

С_∑б=1322880 грн.

для нової:

С_∑н=127200·3,07

С_∑н=390504 грн.

В результаті річний прибуток буде складати:

П_р= С_∑б - С_∑н

П_р=1322880 – 390504

П_р=932376 грн.

Отже, ми бачимо, що проектуємий асфальтоукладальник має переваги перед базовим. Кількість проходів асфальтоукладальника зменшується за рахунок зміни ширини робочого органу телескопічно. В асфальтоукладальнику ДС-181 також можна довести ширину укладання суміші до 6,5 м, але за допомогою стандартних уширювачів, які необхідно встановлювати, що приводить до зупинки робочого процесуі втрати часу.