Проектирование гусеничного асфальтоукладчика производительностью 270т/ч

Натяжное устройство питателя 3 состоит из специальных  винтов с гайками, общий ход натяжного винта составляет до 1,5 шага цепи.

Скребки 4 питателя вставляются  между звеньями тяговых цепей  и по концам закрепляются шплинтами  или крепятся болтами с потайными  головками.

Скребки и наконечники  скребков изготавливаются из кованой  стали с повышенной износостойкостью.

Днище питателя делают из листовой износоустойчивой стали толщиной 8...12 мм.

На всем протяжении питателя тяговые цепи имеют козырьки, ограждающие  их от попадания асфальтобетонной смеси. В бункере козырьки крепят на шарнирах для облегчения доступа к тяговым цепям.

Основным параметром скребкового питателя является производительность. Суммарная производительность питателей  должна быть 1,5·П_а. то есть 1,5·270=405 т/ч.

Анализ существующих моделей асфальтоукладчиков показывает, что длина скребков l_c (рисунок 2.5) находится в пределах 450...760 мм и зависит от ширины днища бункера.

 

Рисунок 2.6 – Схема к определению основных параметров скребкового питателя: а – схема питателя; б – схема скребка 

Учитывая, что высота подъема заслонки не должна превышать h_з≤0,3l_п, можно определить скорость движения скребков, м/мин:

 

, (2.1)

 

где l_с = 0,76 м – длина скребков;

h_з = 0,3· h_п = 0,3·0,85=0,255 м – высота подъема заслонки;

т/м ³ –насыпная объёмная масса асфальтобетонной смеси;

К_v – коэффициент скорости, К_v=0,8;

К_уп – коэффициент, учитывающий уплотнение смеси скребками питателя, К_уп=1,05.

м/мин.

Шаг тяговой цепи t_ц принимаем 80 мм, шаг скребков t_с=3·80=240 мм, высота скребков h_с=20 мм, ширина b_с=60мм.

Длина питателя равна L_п=1,5·l_б=1,5·2=3 м, а длина заборной части питателя, находящейся в бункере – L_п.б.=0,4·L_п=0,4·3=1,2 м.

 

 

3. РАСПРЕДЕЛИТЕЛИ АСФАЛЬТОБОТОННОЙ СМЕСИ

 

Для распределения асфальтобетонной смеси по ширине укладываемой полосы применяют шнековые распределители.

Основным параметром шнекового  распределителя является производительность П_ш , определяемая по формуле (1.4) и численно равная 203 т/ч.

Для шнеков асфальтоукладчика  принимается диаметр шнека D_ш равный шагу шнека t_ш=0,35 м.

Частота вращения шнека /1/ равна

 

, (3.1)

 

где: D_ш =0,35 м – диаметр шнека;

t_ш =0,35 м – шаг шнека;

К_пр – коэффициент снижения производительности из-за проскальзывания и прессования материала, К_пр = 0,95;

К_з – коэффициент заполнения сечения, К_з = 0,7.

 об/мин.

Важным с точки зрения нормальной работы шнека являются координаты расположения шнека в шнековой камере (рисунок 2.6).

Анализ конструкции  показывает, что координаты расположения шнека в шнековой камере практически не зависят от диаметра шнека D_ш.

 

 

Рисунок 3.1 – Координаты расположения шнека в шнековой камере

 

Расстояние от шнека  до дороги H_ш=300 мм. Расстояние от шнека до отражательного щита рабочего органа А_ш=270 мм. Расстояние от шнека до переднего щита С_ш=240 мм. Расстояние от шнека до нижней кромки рабочего органа S_ш=400 мм.

 

 

4. РАБОЧИЕ ОРГАНЫ

 

Рабочие органы асфальтоукладчика  предназначены для профилировки, предварительного уплотнения укладываемого слоя и отделки его поверхности.

 

4.1 Трамбующий брус

 

Масса трамбующего бруса /1/ определяется по формуле:

 

, (4.1)

 

где: l_бр = 0,03 м – толщина трамбующего бруса (по оси движения машины);

В=9 м – ширина укладываемой полосы;

h=0,15 м – толщина укладываемого слоя;

кг/м ³ – объёмная масса уложенной смеси.

 кг.

Эксцентриситет вала трамбующего бруса /1/, м:

 

r=0,05·h, (4.2)

 

r=0,05·0,15=0,008 м.

Ход трамбующего бруса  равен 5 мм.

Скорость вращения эксцентрикового  вала трамбующего бруса определяется из выражения;

 

, (4.3) 

 об/мин.

Проведенные исследования /1/ позволили установить взаимосвязь между числом уплотняющих воздействий уплотняющего бруса и коэффициентом уплотнения асфальтобетонного покрытия;

 

, (4.4)

 

где: = 0,5 м – ширина выглаживающей плиты (от оси движения машины);

V = 1,7 м/мин – скорость передвижения укладчика.

 

4.2 Выглаживающая плита

 

Выглаживающая плита  служит опорой рабочего органа и формирует поперечный профиль, уплотняет укладываемое покрытие и отделывает его поверхность.

Основные параметры  выглаживающей плиты определяются следующим образом.

При рабочей скорости движения асфальтоукладчика менее 5,5 м/мин, применяется статическая  выглаживающая плита.

 

, (4.5)

 

где: F – площадь поверхности контакта с уплотняемой поверхностью выглаживающей плиты

 

F=l_пл·B, (4.6)

 

F=0,5·9=4,5 м ²;

=419·10 ³ Па - предельно допустимое напряжение сдвига асфальтобетонной смеси/1/;

с=50·10 ³ Па – внутреннее сцепление уплотняемого материала/1/;

j=35^о – угол внутреннего трения смеси (tgj=0,7);

l - коэффициент, определяемый по формуле:

 

, (4.7)

где: , (4.8)

, (4.9)

 

где: x=0,995 – относительна координата;

m=0,2 – коэффициент Пуассона асфальтобетонной смеси;

=0,477 – коэффициент трения плиты о рабочую поверхность/1/.

;

;

;

 кг.

 

 

5. ТЯГОВЫЙ РАСЧЕТ

 

Общее сопротивление, возникающее  при передвижении асфальтоукладчика, складывается из следующих составляющих: сопротивления перемещению ходовой  части укладчика и призмы смеси  груженого автосамосвала, сопротивления  сил трения рабочих органов по укладываемой смеси и сопротивления от сил инерции автосамосвала и укладчика при движении после их остановок.

Сопротивление перемещению  ходовой части как тележки  равно

 

W₁=g·(m_a+m_см)·( + ), (5.1)

 

где: g=9,8 м/с ² – ускорение свободного падения;

m_а – масса асфальтоукладчика.

При проектировании массу асфальтоукладчика  можно определить по зависимости  m_а=56·П_а+4600, то есть m_а=56·270+4600=19720 кг.

m_см=10000 кг – масса смеси в бункере;

=0,01 – коэффициент сопротивления перекатыванию гусеничного хода по основанию или по нижнему слою асфальтобетона;

=0,07 – наибольший продольный  уклон асфальтобетонных покрытий.

 

W₁=9,8·(19720+10000)·(0,01+0,07)=23300 Н. (5.2)

 

Сопротивление от перемещения призмы смеси, укладываемой уплотняющим брусом равно:

 

W₂=g·m_пр· , (5.3)

 

где: m_пр – масса призмы смеси, определяется по формуле:

 

,

 

где: Н_пр – высота призмы волочения. Принимается равной высоте установки шнека, то есть Н_пр=D_ш+h=0,35+0,15=0,5 м.

 кг,

=0,8 – коэффициент трения смеси по смеси.

W₂=9,8·1350·0,8=10584 Н

Сопротивление перемещению при  толкании груженого автосамосвала;

 

W₃=g·(m_c+m'_см)·( +i), (5.4)

 

где m_c=8850 кг – масса заправленного порожнего автосамосвала /1/;

m'_см=10000 кг – масса асфальтобетонной смеси в кузове автосамосвала (соответствует его грузоподъемности);

=0,06 – коэффициент сопротивления  перекатыванию колёс автосамосвала с жесткими шинами по щебеночному основанию;

W₃=9,8·(8850+10000)·(0,06+0,07)=24015 Н.

Сопротивление сил трения рабочих  органов по поверхности укладываемой смеси определяется по зависимости;

W₄=g·m_р· , (5.5)

где: m_р – масса рабочих органов и механизмов, воздействующая на покрытие через выглаживающую плиту. Для расчетов принимается;

 

m_р=К_в·m_а ,

 

где: К_в – коэффициент, зависящий от ширины уплотняемой полосы,

К_в=0,029·В+0,07,

К_в=0,029·9+0,07=0,33;

m_р=0,33·19720=6508 кг,

W₄=9,8·6508·0,477=30422 Н.

Сопротивление от сил  инерции груженного автосамосвала  и асфальтоукладчика при возобновлении  движения после вынужденных остановок;

 

, (5.6)

 

где: =1 с – время разгона;

v=1,7 м/мин=0,03 м/сек – рабочая скорость передвижения машин.

 Н.

Общее сопротивление, возникающее  при передвижении асфальтоукладчика, равно;

 

, (5.7)

 

 Н.

Для обеспечения нормальной работы асфальтоукладчика без пробуксовки необходимо, чтобы тяговое усилие по сцеплению было достаточным для преодоления всех сопротивлений, возникающих при работе машины.

 

, (5.8)

 

где: j_сц=0,7 – коэффициент сцепления движителя асфальтоукладчика и основания;

9,8·19720·0,7=135279 Н > 89778 Н.

Условие выполняется. 

6. РАСЧЕТ МОЩНОСТИ ДВИГАТЕЛЯ

 

Необходимая мощность двигателя асфальтоукладчика  подсчитывается как сумма мощностей, затрачиваемых на работу механизмов машины: N₁ – мощность на передвижение укладчика; N₂ – мощность на работу скребковых конвейеров; N₃ – мощность на привод распределительных шнеков; N₄ – мощность на работу трамбующего бруса; N₅ – мощность привода вспомогательных механизмов

Мощность N₁ расходуемая на передвижение асфальтоукладчика, определяется в зависимости от суммы всех сопротивлений, возникающих при движении машины:

 

, (6.1)

 

где: h_m=0,8 – коэффициент полезного действия трансмиссии;

v=0,03 м/с – рабочая скорость передвижения машины.

 кВт.

Мощность N₂ расходуется на перемещение и подъем материала, на преодоление сил трения, возникающих между слоями смеси, находящейся на скребковом питателе и в бункере:

 

, (6.2)

 

где: W_c – сопротивление перемещению смеси и цепи со скребками, Н

 

W_с=20000·l_c·h_з·L_n·f_m·g₁ ,

 

где: l_с =0,76 м – длина скребков;

h₃ =0,255 м – высота подъёма заслонки;

L_п =3 м – длина транспортера;

f_m=0,2 – коэффициент сопротивления транспортированию смеси;

= 1,8 т/м ³ – насыпная объёмная масса асфальтобетонной смеси.

W_с=20000·0,76·0,255·3·0,2·1,8=4186 Н.

v_с=11,5 м/мин=0,192 м/с – скорость движения скребков;

h_с=0,9 – КПД привода питателя:

 кВт.

Мощность привода распределительных  шнеков N₃ определяется по формуле:

 

, (6.3)

 

где L_с – максимальный путь перемещения смеси. Для двух шнеков L_с=В=9 м;

w_см=5 – коэффициент, характеризующий свойства смеси;

К_зп=1,25 – коэффициент запаса;

К_ш=0,6 – коэффициент, учитывающий расход смеси через распределительные шнеки;

h_ш=0,9 – КПД привода шнека.

 кВт.

Мощность привода трамбующего  бруса N₄ расходуется на преодоление сил трения бруса об асфальтобетонную смесь и выглаживающую плиту, а так же на преодоление сил сопротивления смеси при ее уплотнении подошвой трамбующего бруса (рисунок 6.1)

 

Рисунок 6.1 – Схема сил, действующих на трамбующий брус

 

Сила трения трамбующего  бруса о выглаживающую плиту  равна:

 

,

 

где: W^’'₂ – сопротивление перемещению призмы перед брусом (без влияния части смеси, увлекаемой отражательным щитом);

S_пр – давление поджимной пружины.

Без большой погрешности  расчет можно упростить, не учитывая давление пружины, но подставить полное значение W₂=10584 Н