электрогенератора мощностью 25–35 кВт. Несмотря на несколько большую тепловую инерционность, только эта система позволяет c помощью встроенных ТЭНов обогревать не только подошву выглаживающей плиты, но и башмак трамбующего бруса [48].

Сегодня большинство укладчиков в мире оснащены газовой или электрической системами обогрева. Правда, есть приверженцы дизельных форсунок. В частности, в Финляндии, славящейся своим строгим отношением к экологической безопасности, предпочитают использовать дизельный обогрев вместо газового, полагая последний достаточно опасным, особенно в городских условиях.

5.3. Основные параметры трамбующего бруса

Задача выбора основных параметров трамбующих, а также вибрационных машин с ударным характером колебаний сводится к определению массырабочего органа, скорости в момент удара, а также его размеров в плане. Эти параметры должны обеспечивать получение требуемой плотности в слое смеси заданной толщины. При этом необходимо стремиться к тому, чтобы достижение требуемой плотности происходило при минимальном числе ударов или проходов машины по одному месту. Это условно обеспечивается выбором контактных давлений, возможно более близких к пределам прочности.

Основными параметрами трамбующего бруса являются следующие:

–ширина трамбующего бруса, м;

–амплитуда колебаний, мм;

–частота воздействий, мин–1;

–масса, кг.

Первый параметр являетсягеометрическим, следующиедва–ре- жимными.

В зависимости от слоя заданной толщины производится выбор поперечного размера трамбующего органа. Для наибольшей эффективности уплотнения ширина трамбующего бруса должна

где Bтр – ширина трамбующего бруса, м; hсл – толщина уплотняемого слоя, м.

Однако поперечный размер не должен быть излишне большим. Если Bтр будет намного превышать значение, которое определяется

90

выражением (5.4), то эффективность ударного воздействия из-за влияния более жесткого основания может снизиться.

Установленный на валу с эксцентриситетом е брус совершает колебания с амплитудой А=2е. Амплитуда колебаний современных трамбующих брусьевсоставляет1,6–7,0мм.Большеезначение амплитуды необходимо для уплотнения крупнозернистых, многощебенистых смесей и слоёв повышенной толщины [27].

При выборе контактных давлений необходимо максимально приблизиться к пределу прочности асфальтобетонной смеси. Предел прочности зависит от состава смеси и её состояния.

Частота колебаний трамбующего бруса определяет скорость рабочего органа после удара. Согласно исследованиям, проведённым в СибАДИ [39], для эффективного уплотнения асфальтобетонных смесей трамбованием частота колебаний рабочего органа должна находиться в диапазоне 400 – 900 мин–1. Рекомендуемые частоты колебания трамбующего бруса и виброплиты приведены в табл. 5.2.

Согласно исследованиям [41] при одном и том же удельном импульсе тяжелыетрамбовки смалойвысотой падения посравнению с легкимитрамбовками,имеющимибольшую высотупадения, обладают преимуществами, обусловленными менее интенсивным затуханием волны напряжений. Ввиду большого затухания волны напряжений легкими трамбовками часто не удается получить требуемую плотность.

С точки зрения затраты механической работы наиболее выгодным является такой режим, при котором толщина слоя уплотняемого материала близка к оптимальной толщине слоя, соответствующейразвивающемуся при ударе амплитудномузначению контактного давления.

91

Масса трамбующего органа и его скорость в момент удара должны быть подобраны таким образом, чтобы развивающиеся при ударах амплитудные значения контактных давлений в течение всего процесса уплотнения не превосходили пределов прочности материала и вместе с тем не были ниже тех минимальных значений, которые необходимы для достижения требуемой плотности. При этом следует отдать предпочтение таким значениям контактных давлений, которые возможно более близки к пределам прочности.

5.4.Основные параметры вибрационных плит

Косновным параметрам вибрационных плит относятся:

1)геометрические размеры плиты – длина и ширина плиты;

2)весовые – контактные давления;

3)режимные – скорость перемещения виброплиты и количество проходов;

4)весовые параметры вибровозбудителя – возмущающее усилие, коэффициент усиления;

5)режимные параметры вибровозбудителя – частота и амплитуда колебаний.

Производными параметрами, определяющими размеры и конструкцию вибровозбудителя, являются:

–статический момент дебаланса, Н м;

–коэффициент усиления.

На рис. 5.17 приведён чертёж вибровозбудителя.

Поверхность контакта вибрационных плит с асфальтобетонной смесью представляет собой плоскость.

Для наибольшей эффективности уплотнения длина вибрационной плиты также должна больше или равна глубине уплотнения: Ввп hсл [44].

Ширина вибрационной плиты асфальтоукладчика определяется шириной укладки. Возмущающее усилие виброплит определяется аналогично вибровозбудителям общего назначения.

В принципе возмущающую силу следует выбирать возможно большего значения, однако верхний ее предел, как правило, ограничивается теми конструктивными трудностями, которые возникают ввиду необходимости обеспечить достаточные прочность и надежность машины.

92

Время воздействия вибрационной плиты tд, с, на асфальтобетонную смесь можно определить по формуле

a

где L – длина вибрационной плиты, м; а – скорость асфальтоукладчика, м/с.

Определим по формуле (5.5) время действия на смесь при различной длине плиты и скорости асфальтоукладчика. Результаты расчётов представлены на рис. 5.18.

Сопротивление перемещению вибрационной плиты на горизонтальной площадке может быть определено как

[46]

малых скоростях движения плиты сопротивления близки к нулю. При скоростях движения более 4 – 5 м/мин коэффициент сопротивления практически стабилизируется. Это стабильное значение и следует принимать за расчетное. Оно меньше коэффициента трения примерно на 20 % и может быть принято равным 0,5.

93

Ту часть тягового усилия, которое необходимо для преодоления уклонов и перемещения образовавшейся перед вибрационной плитой призмы волочения, рассчитывают общепринятыми методами.

У плиты направленного действия развивающаяся при ее работе сила тяги Т при прочих равных условиях определяется по офрмуле [46]

наклона оси виброэлемента направленного действия к горизонту, град. Тогда

где m – масса, кгс с2/см; G – вес дебаланса, кгс; r – радиус вращения центра тяжести дебаланса, см; n – частота вращения, мин–1; g – ускорение свободного падения, см/с2.

Из формулы (5.7) видно, что тяговое усилие во времени периодически изменяется от нуля до его амплитудного значения, которое равно [46]

где Ta – максимальное значение тягового усилия, кгс.

Вертикальная составляющая возмущающей силы, которая определяет амплитуду вертикальных колебаний вибрационной плиты, определяется как

94

Амплитудное значение этой составляющей

Из формул (5.10) и (5.11) видно, что повышение скорости движения машины, т. е. снижение угла , приводит к понижению интенсивности вертикальных колебаний, а следовательно, к уменьшению толщины уплотняемого слоя и увеличению необходимого времени вибрирования, т.е. числа проходов. Поэтому у современных вибрационных плит скорости движения ограничиваются.

Рис. 5.19. Средние статистические зависимости относительной возмущающей силы P/Q и статического давления от веса виброплиты Q

При движении перед передней кромкой плиты образовывается призма волочения, которая оказывает сопротивление движению плиты тем больше, чем выше скорость. Поэтому каждому значению силы тяги плиты, или углу наклона виброэлемента, соответствует своя предельная скорость движения, которая автоматически устанавливается при работе.

5.5. Тяговый расчёт

При работе асфальтоукладчиков возникают следующие сопротивления: W – сопротивление перемещению асфальтоукладчика и призмы смеси, груженого автосамосвала, сопротивление сил трения рабочих органов поповерхности смеси, сопротивление от сил инерции автосамосвалаиасфальтоукладчикапридвижениипослеих остановок,

95

сопротивления перерезыванию потока смеси [6]. Сопротивление перемещению асфальтоукладчика, Н,

где my –масса укладчика,кг;mсм –масса смесив бункере укладчика,кг; f1 – коэффициент сопротивления перекатыванию по основанию или нижнему слою асфальтобетона, f1= 0,03 и 0,07; g = 9,81 м/с2; i – наибольший продольный уклон покрытия, i = 0,03 ... 0,07.

Сопротивление сил трения рабочих органов по поверхности

где mp – масса рабочих органов, кг; 1 – коэффициент трения скольжения рабочих органов по смеси, 1 = 0,5–0,6.

Сопротивление перемещению призмы смеси, увлекаемой

где mпр – масса призмы смеси, кг; 2 – коэффициент внутреннего трения смеси, 2= 0,7–0,8.

Сопротивление перемещению груженого автосамосвала, Н,

где mас – масса автосамосвала, кг; mсм – масса смеси в кузове автосамосвала, кг.

Сопротивление от сил груженого автосамосвала и асфальтоукладчика при возобновлении движения после вынужденных

где р – рабочая скоростьпередвижения машин, м/с;tр – время разгона, tр =1–2 с.

Сопротивление перерезыванию потока смеси при использовании асфальтоукладчиков с бездонным бункером, Н,

W6 kc F , (5.17)

где kс – удельное сопротивление перерезыванию потока асфальтобе-

тонной смеси, Н/м2; kс=75000; F – площадь выходного сечения бункера, м2.

Для обеспечения нормальной работы асфальтоукладчика без пробуксовки должно выполняться следующее условие [6]:

где сц – коэффициент сцепления движителя машины с опорной поверхностью, сц= 0,3...0,5; W – сумма всех сопротивлений, возникающих при работе укладчика.

Мощность, затрачиваемая на перемещение асфальтоукладчика,

Н,

где т – КПД трансмиссии привода движителя.

При определении мощности двигателя асфальтоукладчика необходимо учитывать мощность для привода питателя, шнека, уплотняющего бруса, вспомогательных механизмов и механизмов управления.

Мощность привода питателя Nп, кВт, расходуется на перемещениеиподъемматериала,преодолениесил трения,возникающихмежду слоем смеси, находящейся на питателе и в бункере. При горизонтальном расположении питателя мощность

где Пау – производительность асфальтоукладчика, т/ч; L – максимальный путь перемещения смеси, м; k – коэффициент, учитывающий расход смеси через распределитель (для скребкового питателя k = 1); w – коэффициент, характеризующий свойства смеси (для асфальтобетонной смеси w = 2...3); т – КПД привода питателя; g = 9,81 м/с2 .

Уточненное значение мощности привода питателя можно определить по наибольшему сопротивлению на приводной звездочке. Мощность привода распределительного шнека Nш подсчитывают по формуле (5.20). При этом принимают k = 0,6; L = 0,5В (здесь В – ширина укладываемой полосы), w = 5. Мощность привода трамбующего бруса Nтр расходуется на преодоление сил трения бруса о выглаживающую плиту под действием давления, называемого пружиной Sпр, и сопротивлением перемещению призмы смеси W3, а также на преодоление сил сопротивления среды Р при ее уплотнении

(рис. 5.20).

Сила трения трамбующего бруса о выглаживающую плиту [6]

где Sпр – усилие поджатия пружины, Н; W3 – сопротивление перемещению призмы смеси перед трамбующим брусом, определяемое по формуле (5.14); f2 – коэффициент трения трамбующего бруса о плиту, f2 = 0,2 – 0,3.

97

и равным p1. Тогда суммарная сила давления бруса на смесь при движении вниз

где Fбр – площадь контакта трамбующего бруса со смесью, м2. Работа суммарной силы трения при уплотнении материала, Дж,

за один оборот вала привода [6]

где n – частота вращения вала привода бруса, с-1; бр – КПД трансмиссии привода; – коэффициент, учитывающий неравномерность нагрузки вследствие сил инерции и собственного веса бруса; =1,3– 1,4.

Мощность привода вспомогательных механизмов (топливного насоса, воздуходувки и пр.) составляет Твсп = 1500 – 2000 Вт.

Общая мощность двигателя асфальтоукладчика равна сумме мощностей, расходуемых на передвижение машины и работу его рабочих органов:

5.6. Способы повышения производительности асфальтоукладчика

Сменная эксплуатационная производительность асфальтоукладчика, т/смену, определяется по формуле [41]