4.Добронравов с.С., Добронравов м.С. Строительные машины и оборудование . Справочник. 2-e изд., перераб. И доп. М.: Высш. Шк. , 2006г. -445с.

Уплотняющая техника-катки статического действия

Лабораторная работа №7 "Выбор рационального типа катка статического действия на эвм"

Уплотнение грунта представляет собой важную составную часть технологии строительного процесса. Целью уплотнения является увеличение стабильности слоя грунта для придания ему необходимой несущей способности. Катки применяют в различных сегментах строительного производства: авто- и железнодорожном, ж, промышленном, городском, гидротехническом и аэродромном.

 

Рис.7.1 Общий вид катков статического действия с гладкими металлическими вальцами (уплотнение покрытия и насыпи)

Выбор типа уплотняющей техники определяется следующими основными показателями: характеристиками грунта и характеристиками материала покрытия дорог; геометрическими размерами уплотняемой поверхности (объемом работ); толщиной уплотняемого слоя и заданной плотностью (или степенью уплотнения); климатическими особенностями места проведения работ.

По принципу действия дорожные катки делятся на статические и вибрационные (вибрационные и трамбовочные машины), по способу перемещения – на самоходные и прицепные. Рабочие органы дорожного катка – стальные вальцы могут быть гладкими, решетчатыми или иметь на своей поверхности кулачки (шипы). В некоторых конструкциях стальные вальцы заменены пневматическими шинами.

Катки статического действия применяются для уплотнения суглинков, супесей и других связных грунтов. Несвязные грунты (песчаные, гравелистые и т. п.) уплотняют трамбованием ударами плит или грузов, падающих свободно или принудительно, а также с применением виброкатков и виброплит.

Самоходные катки с гладкими вальцами применяют для уплотнения насыпных грунтов, черных, гравийно-щебеночных дорожных оснований и асфальтобетонных покрытий. По рыхлым поверхностям такие катки перемещаются плохо, невелика и толщина уплотняемого грунта: 10...15 см. Кулачковые катки, у которых на поверхности вальцов закреплены стальные кулачки в форме усеченного конуса, оказывают большее удельное давление на грунт; толщина уплотняемого слоя – 30 см. 

Для повышения рабочих скоростей при уплотнении грунтов дорожных насыпей применяют пневмоколесные катки, уплотняют грунт слоями толщиной до 30 см за 8...12 проходов.

Рис.7.2. Общий вид тротуарного катка с гладкими металлическими вальцами

Основным эксплуатационным недостатком всех катков статического действия является необходимость многократных проходов по одному следу для достижения требуемой плотности. Согласно проектной документации (ППР и ПОС) необходимо обеспечить конкретную степень уплотнения грунта, что в технологическом процессе осуществляется контролем, используя стандартное оборудование (динамический плотномер ДорНИИ). Производительность современных землеройных машин составляет 400 и даже 600 м³/ч. В связи с этим приходится повышать производительность уплотняющих машин за счет увеличения либо их количества, либо скорости рабочего движения. Первый путь не всегда возможен ввиду перенасыщения строительной площадки техникой. Второй путь применяют во многих странах, однако увеличение рабочей скорости до 12—15 км/ч сопровождается снижением глубины уплотнения (по данным М. Т. Костелькова) на 30—40 %. Значит требуются дополнительные затраты и работы по разравниванию и планировке грунта более тонкими слоями. Повысить производительность катков можно увеличением толщины уплотняемого слоя, скорости их движения и ширины уплотняемой полосы. Число проходов уплотняющей машины для каждого вида и состояния грунта обусловлено соотношением между контактным давлением машин и пределом прочности грунта. Увеличение толщины уплотняемого слоя и ширины уплотняемой полосы требует повышения массы машины, что сопровождается увеличением мощности ее двигателя. Но повышение массы уплотняющей машины ухудшает ее маневренность и проходимость на земляном полотне, особенно при увеличении ширины уплотняемой полосы (повышаются габариты машины и соответственно радиус ее разворота). В соответствии с этим ширина уплотняемой полосы, установленная строительной практикой, не превышает 2,5—3 м. От скорости движения зависит качество уплотнения и производительность уплотняющей машины. Ее изменение в пределах до 3—4 км/ч практически мало отражается на качестве и глубине уплотнения грунта. Повышение скорости больше указанных пределов вызывает ухудшение физико-механических свойств уплотняемого грунта (прежде всего его деформативной способности) и снижение глубины, на которой нужно достичь требуемой плотности. Поэтому Ленфилиал Союздорнии рекомендует повышать скорость движения уплотняющих машин до 12—15 км/ч только на промежуточных проходах. Два первых и два последних прохода следует совершать при малой скорости движения (до 3—4 км/ч). Такой режим позволяет увеличить производительность уплотнения грунта на 35—40 % без существенного снижения качества и глубины уплотнения. Наибольшие возможности в повышении производительности машин заключаются в увеличении толщины уплотняемого слоя. Однако у каждого типа и вида уплотняющих машин технико-экономическая возможность увеличения толщины уплотняемого слоя различна.

Цель работы: ознакомиться с методикой выбора рационального типажа катка и расчета его производительности для уплотнения грунта.

Содержание: определить максимально допустимое давление на грунт, по которому выбрать каток; определить глубину активной зоны уплотнения; определить эксплуатационную производительность катка.

Методическая последовательность проведения расчета заключается в следующем:

1. В соответствии с вариантом задания по справочникам (указанным в списке используемой литературы) найти требуемые для расчета параметры рабочего оборудования катка статического действия с гладкими металлическими вальцами.

2. Получить у преподавателя задание и наименование программного обеспечения для выполнения тягового расчета катка статического действия с гладкими металлическими вальцами.

3.Подготовить ЭВМ для выполнения расчетов и ввести: дату, фамилию, имя, отчество, группу.\

4.Далее вводить данные для расчета в диалоговом режиме, используя подсказки базы данных программы.

5.Выполнить расчеты в соответствии с заданием на исследование влияния условий работы на производительность используемой машины.

6. Снять с принтера распечатку расчета.

7. Построить графики и дать краткий анализ проведенного исследования по установлению влияния условий производства работ на производительность катка статического действия с гладкими металлическими вальцами и различных типажей на обеспечение требуемой плотности грунта. Написать заключение по выполненному расчету, указать марку рационального типажа катка для заданного грунта.

Методика расчета

Рассматривая поле напряжений грунтового массива при уплотнении, выделяют активную зону, в пределах которой реализуется около 90% всей необходимой деформации грунта. Глубина активной зоны зависит от вида и состояния грунта, от геометрических характеристик уплотняющего элемента (рабочего органа) катка, а также от максимально допустимого давления на грунт.

1. Определить максимально допустимое давление на грунт:

=(0.8…0,9)

где -предел прочности грунта на сжатие ( табл. 7.2).

Максимально допустимое давление для рабочего органа катка в виде гладкого металлического вальца

где - линейное давление, Н/м :

p=(0.6…0.8)

Е - модуль деформации грунта, МПа; Е=15…20 МПа — для связных грунтов; Е=10...15 МПа - для несвязных грунтов; R — радиус вальца, м.

Пользуясь табл. 7.1, выбрать тип катка и выписать его характеристику по величине линейного давления.

2. Определить глубину активной зоны уплотнения:

H=0.3

где. W - влажность грунта (см. табл. 11.2); W_o = (0.3...0.5)*W -оптимальная влажность грунта.

Число проходов катка определяется соответственно по формуле

n=H/h

3. Эксплуатационная производительность катка статического действия с гладкими металлическими вальцами за смену при выбранной рабочей скорости передвижения (табл. 7.1), м³/смену составит:

П_экспл=

где В - ширина уплотняемой полосы (табл. 7.1), м; b =0.1 м ширина перекрытия смежных полос; - скорость движения машины, км/ч

=0.8...0.85 - коэффициент использования машины по времени; - время смены, ч.

Таблица 7.1.Технические характеристики самоходных вальцовых катков
Показатели	ДУ-108	ДУ-82 В	ДУ- -48А, ДУ-49	ДУ-9В	ДУ- -63-1
Ширина уплотняемой полосы, м	1.8	1.29	1. 85	1.29	1.29
Вальцы -количество	3	2	3	3	2
диаметр, м ведомого ведущего	1.0 1.3	1.3 1.6	l.0 1.6	1.3 1.6	1.3 1.6
Ширина, м ведомого ведущего давление линейное, даН/см	1.00 0.5x2 5	1.29 1.29 6	1.04 530x27.5	1.29 1.29 6	1.29 1.29 8
Радиус поворота по внутреннему следу, м	3.0	3.6	3. 6	4.3	4.5
Рабочая скорость передвиж., км/ч	2.73	3.2-8.0	1.9-4.32	3.2-8.0	2.3-8.0
Мощность двигателя, кВт	37.5	37.5	37.5	37.5	37.5
Трансмиссия	Механич.	Гидромеханическая		Механич.	Механич.
Габаритные размеры, . м
длина ширина высота	4.38 1.8 2.6	4.32 2.07 3.2	5.2 1.85 2.6	6.08 2.07 2.2	6.98 2.04 3.35
Масса,т балласт баз балласта	8 6	13 8	13 9.4	18 10	18 11

Таблица 7.2. Индивидуальные варианты заданий

N вар.	Грунт	Влажность W, %	Высота насыпи, Н, м	Предел прочности б ,МПа	Относит. деформация Е , мм	Радиус вальца R, м
1	Суглинок	22	1.2	0.23	0.082	0.4
2		25	1.4	0.25	0.085	0.5
3		26	1.2	0.26	0.088	0.6
4	Супесь	15	0.8	0.21	0.071	0.7
5		16	0.9	0.20	0.076	0.4
6		18	0.8	0.19	0.077	0.5
7		20	0.9	0.18	0.078	0.6
8		22	0.8	0.18	0.079	0.7
9	Песок	12	0.8	0.16	0.062	0.4
10		14	0.9	0.17	0.063	0.5
11		16	1.1	0.16	0.065	0.5
12		17	1.2	0.17	0.068	0.7

13		18	1.1	0.16	0.071	0.4
14		19	l.0	0.15	0.072	0.5
15	Глина	20	1.1	0.31	0.081	0.6
16		21	1.2	0.32	0.082	0.7
17		22	1.3	0.33	0.083	0.4
18		23	1.4	0.32	0.084	0.5
19		24	1.2	0.32	0.085	0.6
20		25	1.3	0.33	0.083	0.7
21		26	1.4	0.35	0.087	0.4
22		18	1.2	0.38	0.088	0.6
23		20	1.2	0.43	0.089	0.7
24	Песок	22	1.2	0.32	0.088	0.4
25		18	1.0	0.16	0.061	0.5
26		15	0.7	0.16	0.065	0.6
27		20	1.6	0.15	0.070	0.7
28		28	1.2	0.17	0.083	0.5
29		14	1.3	0.18	0.083	0.6
30		25	0.9	0.23	0.082	0.7