Современные методы уплотнения грунтов. Выбор и расчет оборудования
.pdfПРИЛОЖЕНИЕ 4
ОБРАЗЕЦ ВЫПОЛНЕНИЯ ПОЯСНИТЕЛЬНОЙ ЗАПИСКИ КУРСОВОГО ПРОЕКТА ПО ТЕМЕ
«Дорожный каток с дополнительным навесным устройством»
Министерство образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Пермский национальный исследовательский политехнический университет»
Кафедра «Автомобили и технологические машины»
Курсовой проект
по дисциплине «Машины для земляных работ»
Тема: «Дорожный каток с дополнительным навесным устройством»
Выполнил: |
студент гр. АТМ11-1 |
Принял: |
преподаватель |
Пермь 2011
91
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1.Выбор и обоснование основных параметров
2.Тяговый расчет
3.Расчет производительности
4.Расчет навесного устройства
5.Расчет рамы на прочность
6.Безопасность труда при эксплуатации дорожных катков Список литературы Приложение
92
Введение
Строительное, дорожное и коммунальное машиностроение является важной отраслью промышленности. Продукция отрасли составляет основу комплексной механизации, автоматизации и роботизации технологии гражданского, дорожного
иаэродромного строительства. Развитие страны тесно связано с расширением сети автомобильных дорог, увеличением объема работ по содержанию, ремонту и реконструкции действующих магистралей, сооружению, ремонту и реконструкции аэродромов. Выполнение этих мероприятий на базе высокоэффективной дорожно-строительной техники и оборудования обеспечивает существенную экономию материальных, энергетических и трудовых ресурсов в экономике страны.
Вдорожном строительстве особое место занимает уплотнение дорожно-строительных материалов, так как от качества уплотнения зависит долговечность и другие эксплуатационные показатели автомобильных дорог.
Один из наиболее эффективных и дешевых способов уплотнения земляного полотна и материалов дорожных одежд – их укатка. К наиболее распространенным уплотняющим машинам, реализующим этот способ, относятся полуприцепные
исамоходные дорожные катки.
Внастоящее время обновляется практически весь парк дорожных катков путем создания и освоения новых конструкций или модернизации выпускаемых машин. Высокая культура эффективного использования полуприцепных и самоходных дорожных катков требует подготовки в профессионально-тех- нических училищах квалифицированных рабочих с хорошими теоретическими знаниями и прочными практическими навыками.
Вданном курсовом проекте рассматривается самоходный каток комбинированного действия ДУ-52.
93
Комбинированными катками, согласно ГОСТ 21994–76, называют катки с различным видом рабочих органов. Используя возможности каждого рабочего органа, в комбинированных катках достигают высокой степени унификации агрегатов и узлов.
Основным видом комбинированных катков является двухосная машина с гладким металлическим вальцом на одной оси и несколькими пневмошинами на другой. Кроме этого существуют следующие комбинации рабочих органов: кулачковый вибровалец и две пневмошины; один вибровалец и одна шина; несколько пневмошин на двух осях со статическим или вибрационным вальцом на третьей оси; сдвоенные вибровальцы и шины и др.
Различные комбинации рабочих органов катка вызваны необходимостью повысить качество уплотнения или улучшить управляемость и маневренность основного вибрационного агрегата.
По способу поворота катки выполняют с шарнирной рамой, с одной или двумя поворотными осями. Количество ведущих осей на катках – одна или две.
Вибрационные катки на базе одноосного пневмоколесного катка обеспечивают перекрытие следов шин после очередного прохода. Так же как и пневмоколесные катки, комбинированные имеют специальные шины высокого давления. Шины обеспечивают уплотнение материала у поверхности, а вибровалец – на глубине, превышающей зону действия шин. Валец с гладкой поверхностью создает ровную поверхность материала, что требуется при строительстве покрытий.
Комбинированные катки имеют в основном независимое нагружение каждого пневмоколеса. Это обеспечивает в отличие от катков с гладкими вальцами более равномерное уплотнение поверхности материала, имеющей выступы.
С пневмоколесным агрегатом катка, в котором все шины являются ведущими, может быть использован специальный
94
агрегат с вибрационным вальцом или прицепной вибрационный каток. Агрегатирование с прицепным катком увеличивает базу машины.
В состав комбинированного катка может входить агрегат самоходного вибрационного катка, имеющий привод вальца и вибровозбудителя.
На комбинированных катках для изменения давления воздуха в шинах установлена централизованная пневмосистема с компрессором.
Применяются также конструкции комбинированных катков, в которых базой является вибрационный самоходный двухосный двухвальцовый каток или пневмоколесный самоходный двухосный каток. Агрегаты этих катков смонтированы на общей раме. Если базой является двухосный двухвальцовый каток, то замена одного вальца на пневмошины приводит к жесткому креплению колес к раме.
Рыбинским заводом дорожных машин выпускается самоходный каток комбинированного действия ДУ-52. Он предназначен для уплотнения отсыпанных и предварительно спланированных слоев грунта и материалов дорожных оснований.
Каток состоит из четырех пневмоколес, рам, силового агрегата и вибрационного вальца. Металлический валец, в котором смонтирован вибровозбудитель, является рабочим органом вибрационного действия.
Рама вибровальца сварной конструкции. На ней установлен гидромотор для привода вибровозбудителя через клиноременную передачу. Натяжение ремней производится перемещением гидромотора вместе с промежуточной плитой, на которой он жестко смонтирован. Вибровозбудитель имеет два соосных вала, каждый из которых монтируется на двух роликовых подшипниках. Для улучшения температурных условий работы подшипников вибровозбудителя предусмотрена циркуляция воздуха внутри замкнутой полости вальца с принудительным прохождением воздуха через полый вал, на котором смонтиро-
95
ваны внутренние кольца. Циркуляция воздуха осуществляется за счет установки на валу вентиляционных трубок и отверстий в опорах. Валец монтируется на раме с помощью подшипников и резинометаллических амортизаторов.
Силовая установка катка включает в себя дизельный двигатель ЯАЗ-М206А, раздаточный редуктор, два аксиально-порш- невых реверсируемых насоса регулируемой производительности, три шестеренных насоса и механизм управления насосами.
Управление реверсируемыми гидронасосами механическое, осуществляется двумя рычагами, расположенными в кабине (рычагом управления перемещением катка и рычагом управления вибровозбудителем).
Рамы силового агрегата и вибровальца сочленены между собой шарниром с вертикальной осью, расположенной посередине между двумя осями пневмоколес и вибровальца. Такое размещение шарнира сочленения позволяет уменьшить радиус поворота по сравнению с машиной, снабженной осью поворота, расположенной в вертикальной плоскости одного из рабочих органов (при одинаковой базе). Кроме того, такое размещение шарнира сочленения обеспечивает на криволинейных участках дороги проход обоих рабочих органов «след в след».
Шарнир имеет вертикальную и горизонтальную оси качения.
Горизонтальная является осью, относительно которой происходит качение рамы силового агрегата и рамы вибровальца при наезде на неровности. Угол качения, равный 8°, ограничивается упорами.
Четыре пневмоколеса катка являются уплотнительными рабочими органами статического действия. Привод осуществляется от мотор-колес. Мотор-колесо включает в себя редуктор с гидромотором и два колеса; редуктор трехступенчатый. Входной вал приводится через зубчатую муфту от гидромотора. На этом же валу имеется шкив стояночного тормоза. На концах выходного вала смонтированы ступицы пневмоко-
96
лес. Тормоз катка ленточный. Торможение происходит под действием пружины, а растормаживание с помощью гидроцилиндра, подключенного к напорной линии насоса подпитки гидросистемы.
Последовательное воздействие на уплотняемый материал вибрационным и статическим способом увеличивает эффективность уплотнения. Благодаря небольшому (3,1 м) расстоянию между осями пневмоколес и вибровальца рабочие органы статического действия оказываются в зоне, находящейся под воздействием вибрационного рабочего органа, что также увеличивает эффективность работы катка.
Гидросистема катка представляет собой два контура с замкнутой циркуляцией жидкости. Применение регулируемых гидронасосов позволяет обеспечить бесступенчатое изменение скорости движения катка и его плавное реверсирование.
Система электрооборудования катка однопроводная. Пневматическая система катка служит для централизо-
ванного регулирования давления в шинах и привода в действие стеклоочистителей.
Кабина катка двухместная. Каждое рабочее место смещено к боковой панели для лучшей обзорности кромки уплотняемой полосы.
В качестве базовой машины для выполнения проекта выбираем каток ДУ-52.
Техническая характеристика
Масса, т |
16 |
Ширина уплотняемой полосы, мм |
2000 |
Вибровалец: |
|
диаметр, мм |
1600 |
ширина, мм |
2000 |
наибольшая вынуждающая сила, Н |
150·103 |
Пневмоколеса: |
|
число |
4 |
97
размер шин |
12,00…20 |
давление в шинах, МПа |
0,3…0,5 |
Двигатель: |
|
тип |
ЯАЗ-М206А |
мощность, кВт |
117,7 |
Трансмиссия |
гидрообъемная |
Скорость движения, км/ч: |
|
с включенным вибровозбудителем |
0…5,4 |
с выключенным вибровозбудителем |
0…10,8 |
Радиус поворота по внутреннему следу, м |
3,9 |
База, мм |
3100 |
Дорожный просвет, мм |
300 |
Габаритные размеры, мм |
5700×2400×3400 |
1. Выбор и обоснование основных параметров
Основными параметрами катков с жесткими вальцами являются диаметр вальца Dв , ширина вальца Bв , вес катка Gк . На
рис. 1 представлена схема взаимодействия гладкого |
вальца |
с деформированным грунтом. |
|
Исходя из условий поперечной устойчивости |
катка |
и обеспечения равномерного уплотнения грунта по ширине следа получим ширину вальца
Bв = (1,0…1,2) Dв = 1,2 · 1,6 = 1,92 м.
Принимаем Bв = 2 м.
Вес катка должен рассчитываться из условий эффективного уплотнения грунта, согласно которым максимальное напря-
жение на поверхности грунта σmax |
не должно превышать пре- |
||||
дел его прочности σp , т.е. |
|
|
|
|
|
|
σmax ≤ σp. |
|
|||
σmax = |
C |
3G R |
2 |
||
1 |
3 |
|
к в |
. |
|
2Rв |
|
BС1 |
|||
|
|
|
|||
98
Рис. 1
Находим коэффициент полной деформации грунта
C = |
E1 |
, |
|
|
|
||
1 |
Dш |
|
|
|
|
||
где E1 – статический модуль полной деформации |
грунта, |
||
кг/см (для связного грунта E1 = 150…200 кг/см2, для несвязного |
|||
E1 = 100…150 кг/см2); |
|
|
|
Dш – диаметр штампа, см. |
|
|
|
Форма поверхности контакта жесткого вальца |
катка |
||
с грунтом представляет собой прямоугольник, большая сторона которого равна ширине вальца, а меньшая – длине хорды, стягивающей дугу контакта вальца с грунтом. Поскольку ширина контакта значительно меньше длины, то величина коэффициента полной деформации грунта будет зависеть главным образом от величины a1. Для катков данного вида можно при-
нять Dш = 15…20 см.
С1 = 20020 =10 кг/см2.
Задаемся весом катка и определяем значение максимального напряжения
99
σmax = |
10 |
3 |
|
3 20 000 80 2 |
=11,2 кг/см |
2 |
= 1,12 МПа. |
||
|
|
|
200 10 |
|
|
||||
160 |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||
Сравниваем полученное значение с пределом прочности грунта:
σmax = 1,12 < σр = 1,25,
таким образом, условие выполняется (для связных грунтов), следовательно, основные параметры катка выбраны верно.
Оптимальная глубина уплотнения, см,
ho = W 3 3GкRв , Wo BвC1
где W и Wо – соответственно действительная и оптимальная влажность уплотняемого грунта, %.
ho = 2 3 20 000 80 = 26,78 см. 200 10
2. Тяговый расчет
Возможность преодоления возникающих сопротивлений определяется максимальным значением окружной силы на ве-
дущих колесах (Tокрmax ), величина которой ограничивается усилием сцепления шины с грунтом
Gсц = 0,7Gк,
где Gк – вес катка, кН;
Gсц = 0,7 · 200 = 140 кН,
Gсц φсц ≥ Tокрmax > ∑WR ,
где φсц – коэффициент сцепления;
100