Асфальтоукладчики. Конструкция и расчет

"Строительные  нормами и правилами" дороги, в зависимости от их значения, подразделяют на пять категорий. Кроме того, приняты две категории для подъездных дорог промышленных предприятий. Ширина проезжей части дорог составляет 4,5; 6,0; 7,0; 8,0; 9,0; 10,0; 11,0; 11,25; 15,0 м и более.

Асфальтоукладчики оборудуются рабочим органом, ширина которого от минимальной до максимальной может принимать значения, кратные ширине проезжей части.

По данным, полученным от проектных организаций [6], наибольшие объемы работ приходятся на укладчик с шириной рабочего органа 4,5 м (рис. 1.2). Поэтому целесообразность создания такой машины не вызывает сомнений. С целью повышения производительности необходим также выпуск машин с шириной рабочего органа до 7 и 9 м. Создание более мощных машин с шириной рабочего органа до 11...12 м нецелесообразно из-за малых объемов работ при этих значениях ширины.

Эти выводы подтверждаются данными о потребности дорожно-строительных организаций в гусеничных и колесных укладчиках (рис.1.3), свидетельствующими о том, что основная потребность приходится на гусеничные укладчики с шириной рабочего органа 6...7 м.

 

Рис.1.2. Относительные  объемы работ К,

приходящиеся  на асфальтоукладчик с условной

                шириной В рабочего органа

 

Рис.1.3. Потребность N дорожно-строительных

организаций в  асфальтоукладчиках с различной  шириной В рабочего органа:

колесный ход; - - - гусеничный ход.

 

Анализ показывает [6], что для удовлетворения потребностей дорожно-строительных организаций и выполнения планируемых объемов работ парк асфальтоукладчиков должен состоять из 32 % гусеничных машин с шириной рабочего органа до 4,5 м; 50 % колесных машин с рабочим органом шириной до 7 м и 18 % гусеничных машин  с шириной рабочего органа до 9 м.

 

2.УСТРОЙСТВО  И РАБОТА АСФАЛЬТОУКЛАДЧИКА

 

Асфальтоукладчики предназначены для приема асфальтобетонной смеси из транспортных средств, распределения по дорожному основанию и предварительного уплотнения. Смесь нужно не только распределить слоем заданной толщины, но обязательно выдержать поперечный и продольный профили дорожного покрытия.

Самоходный  гусеничный асфальтоукладчик состоит из ходового оборудования и рабочего органа. Гусеничное оборудование обеспечивает передвижение машины, прием и распределение асфальтобетонной смеси. Рабочий орган представляет собой группу уплотняющих и выглаживающих механизмов.

Все агрегаты и  механизмы асфальтоукладчика собраны на верхней и нижней рамах (рис.2.1).

К нижней раме 13 шарнирно навешены гусеничные тележки 11.

На верхней  раме 5 расположены: двигатель 23, коробка передач 21, гидромуфты 22, система управления 4, гидросистема 10, пульт управления 6, пульт поворотный 3, электрооборудование 7, сиденье 2 и тент 8.

На нижней раме расположены: бункер 12, питатели 24, шнеки 19 и промежуточные валы приводов хода, питателей и шнеков.

 Все агрегаты  и механизмы закрыты шумоизоляционными капотами 9, облицовками и настилами 20.

Рабочий орган  с помощью лонжеронов  шарнирно соединен с нижней рамой 4 и состоит из выглаживающей плиты 15, трамбующего бруса 17 с приводом 18, регулятора толщины укладываемого слоя смеси 1, регулятора профиля 16 и механизма обогрева плиты 14.

 

Рис.2.1. Асфальтоукладчик гусеничный

 

Работает асфальтоукладчик следующим образом (рис.2.2). Асфальтобетонная смесь из кузова автосамосвала 1, перемещаемого во время выгрузки толкающим усилием роликов 2 укладчика, выгружается в приемный бункер 3. Из бункера смесь через регулируемое разгрузочное отверстие 5 у дна бункера подается скребковыми питателями 4 на дорожное полотно. Количество поступающей из бункера смеси регулируется положением заслонки 11, устанавливаемой на различной высоте регулировочными винтами 10.

 

Рис.2.2. Технологическая схема асфальтоукладчика

 

Смесь на дорожном полотне распределяется по всей ширине винтовыми конвейерами 6, уплотняется и выравнивается трамбующим брусом 7 и выглаживающей плитой 8. Для получения заданного поперечного профиля (плоского горизонтального, одно- или двухскатного) выглаживающая плита по длине разделена на две части, соединенные внизу шарниром, а сверху - винтовой стяжкой.

Толщину укладываемого  слоя смеси по всей ширине регулируют, поднимая или опуская края выглаживающей плиты с помощью винтов регулятора толщины 9.

Для изменения  ширины укладываемой полосы предусмотрены уширители распределительных шнеков, трамбующего бруса и выглаживающей плиты.

Асфальтоукладчики оборудованы системой автоматического регулирования, которая обеспечивает контроль и регулирование продольного профиля и поперечного уклона поверхности укладываемого покрытия. Ровность покрытия создается с помощью натянутого стального каната или бордюра, а также поверхности основания или покрытия соседней полосы.

 

3.РАСЧЕТ  ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ МАШИНЫ

 

Задание на проектирование асфальтоукладчика включает следующие  исходные данные: тип движителя; конструктивно-расчетную  производительность  П_а, т/ч; ширину укладки В, м; толщину укладываемого слоя h, см; наибольшую транспортную скорость машины  v_max, км/ч; температуру укладываемой смеси t₀; коэффициент уплотнения смеси К_у; дальность возки смеси самосвалами L, км; тип дороги, по которой транспортируется смесь от смесительной установки.

Рис.3.1. Схема для расчета основных параметров

асфальтоукладчика

 

1. Расчет основных технологических

параметров

 

В технологическом  расчете в первую очередь определяется количество асфальтобетонной смеси, которое должно загружаться в приемный бункер укладчика, т:

             ,                    (3.1)                              

где t_м - время от момента освобождения от смеси предыдущего автосамосвала до начала разгрузки следующего при "подпоре" самосвалов (при хорошей организации работ), t_м=2.0...2,5 мин.

     Геометрическая  емкость приемного бункера равна,  м  [12]:

             ,                     (3.2)                                    

где К_н  - коэффициент наполнения бункера, К_н = 0,6... 0,7 ;  ¡₁ - насыпная объемная масса асфальтобетонной смеси, ¡₁ =1.8 т/м³.

Рабочая скорость передвижения асфальтоукладчика при  непрерывном движении машины определяется, м/мин:

            ,                     (3.3)                                

где ¡ - объемная масса уложенной смеси, ¡=2,0  т/м³.

На асфальтоукладчиках выглаживающие плиты применяются статического действия и вибрационные. В случае работы трамбующего бруса с виброплитой воздействие плиты от установленного на ней вибратора практически не оказывает влияния на увеличение плотности асфальтобетонной смеси после воздействия трамбующего бруса, но способствует улучшению качества поверхности уплотненного покрытия. Было установлено [9], что при работе трамбующего бруса со статической плитой при скорости передвижения асфальтоукладчика более 5,5 м/мин появляются разрывы на поверхности покрытия. Применение виброплит позволяет увеличить скорость передвижения укладчика до 8 м/мин.

Для подачи асфальтобетонной смеси из приемного бункера к  распределительным шнекам обычно применяют два скребковых питателя. Скорости движения цепей питателей синхронизированы со скоростью передвижения укладчика. Суммарная производительность питателей должна быть равна 1,5 П_а. Для регулирования количества смеси, подаваемой питателями к шнекам, служат заслонки.

Питатели подают асфальтобетонную смесь к двум распределительным  шнекам, наибольшая производительность каждого из которых должна быть равна производительности скребкового питателя:

             .                    (3.4)                                    

 

2. Выбор грузоподъемности и необходимого

     количества автосамосвалов

 

Эффективность работы асфальтоукладчика в значительной степени зависит от правильной организации транспортирования асфальтобетонной смеси.

Количество асфальтобетонной смеси,  загружаемое в приемный бункер укладчика, определяется по формуле (3.1), в соответствии с которым  по табл.3.1. выбирается автосамосвал грузоподъемностью близкой или кратной этому количеству.

Число автосамосвалов для безостановочной работы асфальтоукладчика определится

              ,                      (3.5)      

где П_с  - производительность автосамосвала, подвозящего асфальтобетонную смесь со смесительной установки к укладчику, т/ч;

              ,                     (3.6)     

где  g_c - грузоподъемность самосвала, т; T_ц  - время цикла, мин.

                          (3.7)                     

где t_гр - время загрузки кузова автосамосвала асфальтобетонной смесью, мин;  t_м  - см. формулу (3.1).

Ориентировочно можно рассчитать

               ;

 t_в - длительность разгрузки кузова автосамосвала, мин, t_в=1.5...2,0 мин; L - дальность возки асфальтобетонной смеси, км; v_ср - средняя скорость движения автосамосвала, км/ч (табл.3.2).

Таблица 3.1.

Техническая характеристика автомобилей-самосвалов

 

Параметры	Марки    машин
	ГАЗ-3507	ЗИЛ-4505	МАЗ-5549	КамАЗ-5511	КрАЗ-25651	КрАЗ-6510
1	2	3	4	5	6	7
Грузоподъемность, т	4,0	6,0	8,0	10,0	12,5	13.5
Масса снаряженного автомобиля, т	3,84	4,91	7,23	8,85	10,85	11,1
Полная масса, т	7,99	11,13	15,37	19,00	23,51	24,68
Колесная  формула	4х2	4х2	4х2	6х4	6х4	6х4
База, мм	3700	3300	3400	2840+ 1320	4080+ 1400	4080+ 1400
Колея, мм:
передних колес	1630	1800	1970	2026	1970	2030
задних колес	1690	1790	1900	1856	1920	1825
Мощность  двигателя, кВт	77,2	110	132,4	154	176	176
Кузов:

Окончание таблицы 3.1.

1	2	3	4	5	6	7
вместимость, м3	5,0	3,8	5,1	6,6	6,0	8,0
Направление разгрузки	На три  стороны	Назад	Назад	Назад	Назад	Назад
Время опрокидывания, с	15	15	15	19	20	20
Габаритные  размеры. Мм:
Длина	6170	6980	5785	7140	8110	8290
ширина	2500	2500	2500	2500	2575	2472
высота	3086	2525	2785	2700	2835	2726

 

Таблица 3.2.                                                                

  Значения  скоростей движения автосамосвалов

     по  дорогам с разным видом покрытия 

 

Тип дороги	Класс дороги	Средняя расчетная  скорость движения, км/ч, при дальности возки
1	2	3	4	5	6	7
		0,5	1,0	2,0	3,0	5,0
Асфальтовые, бетонные	I	20	25	35	35	35
Щебеночные, гравийные	II	18	22	30	30	30
Булыжная мостовая	III	16	20	27	27	27
Грунтовые	IV	15	17	25	25	25