Асфальтоукладчики. Конструкция и расчет

Частота вращения шнека, об/мин 

           ,               (5.1)

где К_пр - коэффициент снижения производительности из-за проскальзывания и прессования материала, К_пр= 0,9...0,95; К_з - коэффициент заполнения сечения,  К_з= 0,7.

В существующих конструкциях асфальтоукладчиков скорость вращения шнеков регулируется в пределах от 30 до 142 об/мин.

Важными с точки  зрения нормальной работы шнека являются координаты расположения шнека в  шнековой камере (рис.5.2).

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

Рис.5.2. Координаты расположения шнека

в шнековой камере

 

Расстояние  от шнека до основания дороги H_ш находится в пределах 210...375 мм, для большинства моделей составляет в среднем около 300 мм.

Расстояние от шнека до отражательного щита рабочего органа A_ш, назначаемое в пределах 200...300 мм, составляет в среднем 270 мм.

Расстояние от шнека до переднего щита С_ш находится в пределах 200...270 мм, в среднем составляет 240 мм.

Расстояние от шнека до нижней кромки рабочего органа S_ш для большинства моделей составляет около 400 мм.

 

6. РАБОЧИЕ ОРГАНЫ

 

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

Рабочие органы самоходных асфальтоукладчиков включают отражательный и торцовые щиты, трамбующий брус и выглаживающую плиту (рис.6.1).

Основной сборочной единицей рабочих органов является выглаживающая плита 3, лонжеронами 1 и 10 шарнирно прикрепленная к нижней раме машины. Выглаживающая плита состоит из левой и правой половин, шарнирно соединенных между собой осью 6, что позволяет поворачивать их в вертикальной плоскости.

К лонжеронам крепятся гидроцилиндры 11, предназначенные для подъема рабочего органа в транспортное положение, и гидроцилиндры 12 системы автоматического регулирования ровности укладываемого покрытия.

По краям  плиты находятся регуляторы толщины  укладываемого слоя 2, в средней части расположены механизм обогрева 4 плиты и регулятор поперечного профиля 5. К торцам выглаживающей плиты болтами крепятся уширители 9, а к ним - торцевые щиты 13, служащие для удержания асфальтобетонной смеси в пределах ширины рабочих органов и способствующие формированию боковых кромок покрытия.

На выглаживающей  плите на кронштейнах 24 закреплен привод 8 трамбующего бруса с гидромотором 14, закрытый шумозащитной облицовкой 7. Сзади к плите на консоли 16 крепится настил, по которому обслуживающие асфальтоукладчик рабочие могут переходить с одного края машины на другой.

 

Рис.6.1. Рабочий  орган асфальтоукладчика

 

Трамбующий  брус 17 жестко соединен с шатунами 18 привода, вследствие чего нож 19 совершает возвратно-поступательные вертикальные движения.

К трамбующему  брусу примыкает отражательный  щит 15, защищающий брус от налипания асфальтобетонной смеси. Отражательный щит с помощью оси 21, втулки 22 и гаек 20 и 23 ограничивает горизонтальные перемещения ножа.

 

6.1. Трамбующий  брус

 

Трамбующий  брус предназначен для предварительного уплотнения покрытия и его профилирования с помощью нижней кромки. Привод трамбующего бруса (рис.6.2) состоит из валов 3 и 8, соединенных между собой карданным валом 4. Валы, получающие вращение от гидромотора 9 через ведущий 13 и ведомый 11 шкивы и ремень 12, опираются на подшипниковые опоры 1. Эксцентриковые втулки 7, на шпонках посаженные на валы 3 и 8, сообщают шатунам 2 вращательное движение с заданным эксцентриситетом r. С шатунами связан трамбующий брус 5, вследствие чего он совершает возвратно-поступательные вертикальные движения с размахом 2r.

Рис. 6.2. Привод трамбующего бруса

 

Смазка шатунного  узла производится через масленку 10,а натяжение ремня - с помощью тяги 6.

Трамбующий  брус имеет сменный нож (рис.6.3), выполненный из износостойкой стали. Нижняя кромка ножа специального профиля, позволяющего лучше уплотнять укладываемую смесь [4].

Масса трамбующего  бруса, кг:

          

,                 (6.1)               

где l_бр - толщина трамбующего бруса (по оси движения  машины), рекомендуется принимать l_бр=0,024...0,035 м.

Эксцентриситет  вала трамбующего бруса, м:

                 .  

Ход трамбующего бруса  для большинства асфальтоукладчиков от 1,6 до 7,0 мм.

Рис.6.3. Трамбующий нож

 

Скорость вращения эксцентрикового вала трамбующего бруса, об/мин:

           .                   (6.3)

Обычно частота колебаний  трамбующего бруса находится в пределах от 1 200 до 2 000 в минуту.

Проведенные исследования [9] позволили установить взаимосвязь между числом уплотняющих воздействий уплотняющего бруса и коэффициентом уплотнения асфальтобетонного покрытия:

           ,                 (6.4)                     

где n_бр - скорость вращения эксцентрикового вала трамбующего бруса, об/мин; l_пл - ширина выглаживающей плиты (по оси движения машины),м; v - скорость передвижения укладчика, м/мин.

 

6.2. Выглаживающая  плита

 

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

Плита состоит  из двух половин 3 (рис.6.1), соединенных между собой шарниром 6 и механизмом регулировки поперечного профиля 5.

Раму 1 плиты (рис.6.4) современных асфальтоукладчиков обычно делают сварной из специальных гнутых профилей.

 Снизу к  раме 1 крепят подошву 2, имеющую гладкую поверхность и обеспечивающую выглаживание верхнего слоя укладываемой смеси. К раме на консоли 3 крепится настил, по которому рабочие перемещаются поперек укладчика.

Для увеличения ширины укладываемой полосы к рамам 1 жестко крепятся уширители 4.

Выглаживающие плиты бывают статического действия и вибрационные.

На каждую половину виброплиты устанавливаются по два вибратора, которые крепят к ее раме. Вибраторы  соединяются между собой карданными валами и имеют гидравлический привод, аналогичный трамбующему брусу.

 

Рис.6.4. Выглаживающая плита

 

Регулятор толщины 2 (рис.6.1) служит для обеспечения заданной толщины укладываемого слоя. Он представляет собой талрепную стяжку (рис.6.5 а), состоящую из винтов 2, 4 и муфты 3. С помощью оси 6 регулятор толщины кронштейном 1 присоединен к лонжерону, а проушиной 5 - к выглаживающей плите. 

При изменении  расстояния между концами плиты  и лонжерона регулятором толщины (рис.6.5 б, в, г) происходит изменение угла наклона плиты. С увеличением этого расстояния толщина укладываемого слоя увеличивается, и наоборот.

 

Рис.6.5. Регулирование  толщины укладываемого   слоя асфальтоукладчиком:

а - регулятор толщины; б - постоянная толщина слоя; в - уменьшение толщины слоя; г - увеличение толщины слоя

 

Регулятор поперечного профиля 5 (рис.6.1) предназначен для установления соответствующего поперечному профилю покрытия угла между правой и левой половинами выглаживающей плиты. Он состоит из двух талрепных стяжек, аналогичных по конструкции регулятору толщины. Оба талрепа соединены цепной передачей для их синхронного вращения при регулировании поперечного профиля.

Механизм  обогрева выглаживающей плиты (рис.6.6) имеет топливный насос 1, приводимый во вращение электродвигателем 2, и подающий топливо по трубопроводу 8 к электромагнитному клапану 3.

Рис.6.6. Механизм обогрева выглаживающей плиты

 

При открытом электромагнитном клапане топливо через форсунку 4 под давлением поступает во внутренний цилиндр 5 горелки, где топливо смешивается с воздухом, нагнетаемым вентилятором 10 через патрубок 9 и воспламеняется от свечи 6. Продукты сгорания через тройник 7 нагнетаются в лабиринтные камеры выглаживающей плиты и нагревают ее.

Основные  параметры выглаживающей плиты определяются следующим образом.

Как уже отмечалось, если рабочая скорость движения асфальтоукладчика менее 5,5 м/мин, то можно применять статическую выглаживающую плиту. При превышении этой скорости, во избежание разрывов на поверхности асфальтобетонного покрытия, следует использовать виброплиту.

 

Массу статической  выглаживающей плиты определяют из выражения, кг [10]:

              ,                  (6.5) где F - площадь поверхности контакта с уплотняемой поверхностью выглаживающей плиты, м:

              ,                       (6.6)

где l_пл - ширина плиты (по оси движения машины),             м; t - предельно допустимое напряжение сдвига асфальтобетонной смеси (табл.6.1), Па; с - внутреннее сцепление уплотняемого материала, с=50 000 Па; j  - угол внутреннего трения смеси, j=35°; l - коэффициент, определяемый по формуле

              ,                   (6.7)

где ,                       (6.8)

              ,                 (6.9)

где z - относительная координата, z=0,995; m- коэффициент Пуассона асфальтобетонной смеси, m=0,2; f_р - коэффициент трения плиты о рабочую смесь (табл.6.2).

Таблица 6.1

                                                                

     Значения  предела прочности мелкозернистой 

     асфальтобетонной  смеси на сдвиг t, МПа

                        

Относительная плотность	Температура асфальтобетонной смеси, °С
	120	105	90	75	60
0,97	0,48	0,52	0,65	0,85	1,05
0,94	0,42	0,50	0,61	0,77	0,94
0,90	0,30	0,50	0,51	0,65	0,82
0,85	0,15	0,30	0,45	0,60	0,75

 

Массу вибрационной плиты находят из выражения, кг,

              ,                (6.10) где l_пл - ширина плиты (по оси движения машины), l_пл=0,5 м; g - объемная масса уложенной смеси,

g=2 000 кг/м³; h - толщина уплотняемого слоя, м.

Статический момент дебалансов равен, Н м:

              ,                  (6.11) где - масса дебаланса, кг; - радиус вращения дебаланса, м; - количество дебалансов.

С другой стороны, величина статического момента может  быть определена, кг м,

              ,             (6.12)

 

Таблица 6.2

Условные коэффициенты трения мелкозернистой

       асфальтобетонной смеси по стали   

                    

Температура смеси, °С	Коэффициенты  трения
	без вибрации	при вибрации с  частотой, Гц
		17	30	50	57	67
60...66	0,675	0,510	0,015	0,015	0,015	0,015
70...79	0,465	0,510	0,115	0,115	0,115	0,115
90...103	0,500	0,500	0,210	0,065	0,015	0,040
115...120	0,460	0,265	0,090	0,090	0,065	0,040
147...159	0,480	0,340	0,110	0,014	0,037	0,014

 

Вычислив необходимую  для уплотнения асфальтобетонной смеси величину статического момента по формуле (6.12), можно определить параметры одного дебаланса (рис.6.7) из зависимости

         ,        (6.13) где g_ст - объемная масса стали, g_ст=7 800 кг/м ; b_д - толщина дебаланса, м; R и r - соответственно наружный и внутренний радиусы дебаланса, м; b - угол сектора дебаланса.