2.1.2Визначення необхідних контактних зусиль

Виходячи з виду матеріалу, що підлягає ущільненню, а найбільш поширені ґрунтові умови в Україні – це суглинок, визначимо необхідні контактні тиски для забезпечення необхідного коефіцієнта ущільнення матеріалу:

контактний тиск на шинах повинен бути

_к = _z ,

де _z – нормальні напруження в ущільнювальному матеріалі.

Визначення мінімальної величини _z аналітичним шляхом, при якому ще може бути досягнено потрібний коефіцієнт ущільнення К_ даного матеріалу, є досить складним завданням. В цьому зв’язку доцільно виявити залежність К_ = f(_z) експериментальним шляхом. При цьому матеріал ущільнюють в стандартному кільці приладу попереднього ущільнення ґрунту за методикою, запропонованою О. Т. Батраковим. Отримана за цією методикою залежність для суглинка представлена на рис. 23 (крива 1). Тут коефіцієнт ущільнення К_ підрахований за результатами ущільнення того ж ґрунту.

Отримана залежність не враховує бічного тертя ґрунту по стінкам стандартного кільця. Цей недолік можна усунути з врахуванням коефіцієнтів бічного тиску і тертя ґрунту зі сталлю, що визначається за формулою Ю. А. Вєтрова:

.

Після розрахунку кривої 1 отримана крива 2 залежності К_ = f(_z) (рис. 2.1, за допомогою якої легко визначається _z для потрібних щільностей. Наприклад, К_ = 1,00 забезпечується мінімальним значенням _z = 0,45 МПа.

Рис. 2.1. Залежність К_ = f(_z)

2.2Визначення параметрів вібровальця

2. 2.1. Визначення діаметра вальця

Діаметр вальця визначається типом і конструкцією котка і може бути визначений за формулою:

м (1)

де: q - лінійне навантаження. Лінійне навантаження можна прийняти для важких комбінованих двовісних катків 60…80 кН/м, q = 68 кН/м.

м, приймаємо 1600 мм

При виборі діаметра вальця віброкотка слід вважати, що зі збільшенням діаметра вальця котка ущільнююча здатність котка збільшується. Про це свідчить виведена Н.Я. Хархутою на основі теорії Герца–Беляєва залежність для визначення глибини активної зони ущільнення при укочуванні:

для середньо-зв'язних грунтів:

, м (3)

м

де: - вологість грунту, W = 10 %;

- оптимальна вологість грунту, W_o = 19 %;

- радіус вальця котка, R = 0,7 м.

Однак потрібно відмітити, що надмірне збільшення діаметра вальця недоцільне, так як воно веде до збільшення металоємкості котка і збільшення висоти центра маси, а звідси і погіршення його стійкості. З другої сторони, збільшення діаметра вальця призводить до зменшення контактних навантажень.

Максимальне контактне навантаження з точністю до 7…10 % можна визначити за формулою:

, (4)

де: - лінійне навантаження, яке повинно бути визначено з урахуванням дії збуджуючої сили, кгс/см²;

- модуль деформації грунтів, кгс/см²;

- радіус вальця катка, см.

2. 2.2. Максимальне контактне навантаження

Максимальне контактне навантаження не повинно перевищувати границю міцності, тому повинна виконуватись нерівність:

(5)

де: - границя міцності грунту, кгс/см².

Кращий ефект досягається, коли:

(6)

При розрахунках можна рахувати, що в кінці ущільнювання зв'язні грунти оптимальної вологості мають модуль = 150…200 кгс/см², а не зв'язних - 100…150 кгс/см².Приймаємо = 0,15 кН/см².

Лінійне навантаження може бути визначено:

Н/м (7)

де: P - амплітудне значення збуджуючої сили, P = 70000 H = 70 кН;

Q - сила ваги катка, що діє на валець, Q = 95000 Н = 95 кН;

В - ширина вальця;

- коефіцієнт перевищення.

кН/м

Максимальне контактне навантаження тоді буде:

кН/м² кгс/см²

Н.Л.Хархута рекомендує лінійний тиск вибирати рівним 15…30 кН/м при ущільненні піщаних ґрунтів і 50…70 кН/с при ущільненні суглинків.