Современные научные исследования в дорожном и строительном производс

ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ВАЛКОВЫХ ДРОБИЛОК

В.А. Ким, Г.А. Гурьянов

Восточно-Казахстанский государственный технический университет им. Д. Серикбаева, г. Усть-Каменогорск, Казахстан

Валковые дробилки [1, 2, 3] применяются для измельчения различных пород и материалов во многих отраслях промышленности, в том числе

ив строительно-дорожной отрасли для получения дорожного щебня. Рабочими органами валковой дробилки являются вращающиеся на горизонтальной оси валки, количество которых может быть самым разным – от одного до четырех

иболее. В настоящее время созданы и успешно эксплуатируются валковые дробилки различных конструкций, однако практикой установлены некоторые их недостатки [4, 5]: ограниченные угол захвата и максимальный размер захватываемых кусков материала, низкая степень измельчения, относительно невысокие дробящие усилия и производительность, большие относительные размеры и масса, низкое качество готового продукта по гранулометрическому составу и форме зерен, что снижает эффективность их использования.

При этом анализом установлены следующие основные недостатки, на уст-

ранение которых следует направить усилия в первую очередь: во-первых, это ограниченный угол захвата являющийся, в свою очередь, причиной проявления других вышеперечисленных недостатков, а во-вторых, низкое качество готового продукта по гранулометрическому составу и форме зерен.

На решение задачи повышения усилия дробления и обеспечения качества готового продукта направлена дробилка, конструкция которой приведена на рис. 1. Новшеством здесь является добавление вибрационного раздавливающего воздействия. Данная дробилка дает возможность для дробления материала по принципу межчастичного измельчения. Этот принцип заключается в том, что на частицу оказывается давление со всех сторон. Чтобы достигнуть этой цели объем материала, подаваемого в зазор между валками в единицу времени, должен превышать производительность дробилки, т.е. дробилка должна набирать больше материала из его столба, расположенного над зазором валков. Осуществляется принцип межчастичного измельчения путем торможения материала снизу при помощи плиты, выполненной с криволинейными боковыми поверхностями, радиус дуг окружностей которых был установлен экспериментально. Использование данной валковой дробилки позволяет повысить степень измельчения и несколько улучшить качество го-

91

тового продукта, но не решает основной проблемы валковых дробилок – ограниченного захвата кусков материала, т.е. не позволяет дробить исходные куски среднего и большого размера.

Рис. 1. Валковая дробилка: 1 – бункер; 2 – валки; 3 – виброплита; 4 – опора; 5 – пружина; 6 – дебалансный вал; 7 – подъемный механизм; 8 – корпус; 9 – разгрузочный патрубок

Чтобы улучшить захват кусков материала, нужно увеличить угол захвата дробилки. Из простого анализа схемы захвата кусков валковой дробилкой [4, 5] видно, что угол захвата увеличивается при увеличении диаметра валка. Однако это увеличивает размеры, массу и металлоемкость дробилки. Поэтому надо искать иные способы увеличения угла захвата, а именно – способы уменьшения кривизны поверхности валков при сохранении или даже уменьшении их размеров. Иными словами, на основании проведенного простого анализа можно сделать вывод, что перспективным для дальнейшего развития и повышения эффективности валковых дробилок может стать совершенствование профиля дробящих валков, так как именно размеры и форма валков оказывают решающее влияние на захват кусков материала и качество готового продукта. С этих позиций эффективным может стать применение формы валков, отличной от цилиндриче-

92

ской (окружности в сечении), например, в виде правильного многоугольника, образованного пересечением окружностей дуг большого радиуса и малой кривизны.

Схема двухвалковой дробилки по авторскому свидетельству СССР

№880466, имеющая равноосный контур в поперечном сечении в виде равностороннего треугольника с выпуклыми гранями и скругленными вершинами, приведена на рис. 2. Применение такой формы валков позволяет повысить угол захвата валковой дробилки и надежность захвата кусков материала, уменьшить истирающий эффект и износ рабочей поверхности валков повысить срок службы валков, улучшить качество измельчения материала и повысить производительность валковой дробилки.

Рис. 2. Валковая дробилка по авторскому свидетельству №880466: 1 – корпус; 2, 3 – валки; 4, 11 – пружины; 5 – разгрузочная воронка; 6 – загрузочная воронка; 7, 10 – шиберы; 8 – толкателй; 9 – направляющие

Уменьшения габаритов и массы дробилки также можно достичь с помощью применения нового планетарно-роторного движения (ПРД) валков (рис. 3), как это сделано в дробилке, разработанной доктором технических наук С.В. Ли в Казахской академии транспорта и коммуникаций. В дробилке с ПРД валков применяются валки, выполненные в виде правильного многогранника. Благодаря планетарной передаче простое вращательное движение вала преобразуется в сложное движение наружных поверхностей плит валка, обеспечивая постоянный зазор между поверхностями обоих валков. Криволинейная форма дробящих плит и планетарное движение валков позволяют улучшить захват, создать значительные удельные давления на куски материала, обеспечить постоянный зазор между поверхностями обоих валков, уменьшить размеры поперечного сечения валков.

93

Рис. 3. Валковая дробилка с ПРД валков

Форма валков описанных выше дробилок в целом повышает угол захвата, улучшает захват кусков и устраняет прочие, связанные с этим, недостатки, но не обеспечивает качества готового продукта по гранулометрическому составу

иформе зерен, так как профиль их валков не образует зону параллельности и кусок материала находится с рабочими поверхностями валков в точечном контакте.

Базируясь на анализе конструкций валковых дробилок и форм их валков, с целью устранения недостатков валковых дробилок авторами разработана базовая конструкция валковой дробилки, представленная на рис. 4, в которой для качественного измельчения и улучшения захвата материала реализован выпукловогнутый профиль валков (предварительный патент РК №19801).

Валковая дробилка состоит из рамы 1, на которой установлены электропривод 2, содержащий электродвигатель, редуктор, муфты и зубчатую передачу – синхронизатор неподвижного 3 и подвижного 4 валков. При этом валки установлены так, что выпуклый участок одного валка находится напротив вогнутого участка другого валка. Для предохранения от попадания недробимого материала

иобеспечения продольного перемещения валка 4 предусмотрены пружины 5. Валковая дробилка работает следующим образом. Исходный материал по-

ступает в дробилку и попадает в пространство между валками 3 и 4. Валки приводятся во вращение электроприводом 2 и вращаются навстречу друг другу. Материал, попадая между валками, захватывается ими при их встречном вращении и увлекается в зазор между ними за счет сил трения между валками и кусками материала, а сочетание выпукло-вогнутых поверхностей валков способствует лучшему захвату и втягиванию кусков материала в зазор между валками, предотвращает их выталкивание из зазора. Втягиваясь в минимальный зазор между валками, материал измельчается, а при прохождении зоны параллельности поверхностей валков 3 и 4 с кусков материала дополнительно скалываются острые грани и выступы, что придает материалу равномерность по гранулометрическому составу и форме зерен, повышая содержание в нем кубообразных кусков. После прохождения между валками раздробленный материал (готовый продукт) выпадает из дробилки и подвергается дальнейшей переработке.

94

Рис. 4. Валковая дробилка с выпукло-вогнутой формой валков: 1 – рама; 2 – электропривод; 3, 4 – выпукло-вогнутые валки; 5 – предохранительные пружины

Предлагаемая валковая дробилка за счет применения выпукло-вогнутой формы валков позволяет повысить максимальный размер захватываемых кусков измельчаемого материала при том же значении коэффициента трения и минимального размера выходной щели, что и у аналогов стандартной конструкции, что увеличивает степень измельчения, снижает соотношение между размером валка и максимальным размером куска исходного материала и позволяет уменьшить габариты, массу и металлоемкость дробилки, а создание в зазоре между валками зоны параллельности обеспечивает равномерность готового продукта по гранулометрическому составу и придает зернам готового материала кубообразную форму, что позволит получать при его использовании качественные строительные материалы (бетоны и асфальтобетоны).

В настоящее время авторами ведется работа по получению методики расчета основных параметров и дальнейшему совершенствованию предложенной конструкции дробилки с выпукло-вогнутой формой валков, а также на основе базового принципа разрабатываются конструкции машин для помола материалов.

Список литературы

1.Дорожно-строительные машины и комплексы: учебник для вузов по спец. «Строительные и дорожные машины и оборудование» / В.И. Баловнев [и др.]; под общ. ред. В.И. Баловнева. – М.: Машиностроение, 1988. – 384 с.

2.Строительные машины и монтажное оборудование: учебник для студентов вузов по спец. «Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование» / В.Д. Мартынов [и др.]. – М.: Машиностроение, 1990. – 352 с.

3.Строительные машины: справочник в 2 т. / под общ. ред. Э.Н. Кузина. – 5-е изд., перераб. – М.: Машиностроение, 1991. – 496 с.

4.Клушанцев Б.В., Косарев А.И., Муйземнек Ю.А. Дробилки: конструкция, расчет, особенности эксплуатации. – М., 1990.

5.Гурьянов Г.А. Машины и оборудование для измельчения и сортировки

строительных материалов: учеб. пособие. – Усть-Каменогорск: Изд-во ВКГТУ, 2006. – 190 с.

95

ВЫБОР ТЕХНОЛОГИИ ВОССТАНОВЛЕНИЯ АВТОМОБИЛЬНЫХ ШИН ГРУЗОВЫХ АВТОМОБИЛЕЙ НА ПРЕДПРИЯТИИ «УРАЛЭНЕРГОТРАНС»

С.Н. Кожев, И.А. Коновалов

Пермский государственный технический университет, Россия

Смомента появления первого автомобиля прошло уже больше 100 лет,

итеперь их число примерно равно 1 млрд. И это число постоянно изменяется в большую сторону. На протяжении всего срока существования автомобилей существует множество экологических проблем, связанных с ними:

–при эксплуатации;

–при ремонте и обслуживании;

–при утилизации.

Больше всего проблем связано с утилизацией автомобиля, так как необходимо распределить все его части на группы (из резины, железа, пластика, стекла, тканей и других материалов).

Наибольший вред окружающей среде наносят части автомобиля, изготовленные из резины, а больше всего этого материала содержится в автомобильных шинах. За год в мире выкидывается около 7–8 тыс. т покрышек – часть из них отправляется на переработку, часть на восстановление, а третья часть остается на свалках, что создает экологическую опасность.

Вразвитых странах уже на протяжении нескольких десятков лет используют старые покрышки, пригодные к повторному использованию отправляют на восстановление. Например, в Шанхае восстанавливается 8 из 10 шин, пригодных для восстановления, в Пекине – 9 из 10. Более 55 % покрышек, продаваемых

вФинляндии, были как минимум один раз восстановлены. В США соотношение на рынке новых и восстановленных шин 1:1. Треть потребности европейского рынка покрышек для грузовых автомобилей и автобусов удовлетворяется за счет восстановленных покрышек.

Вмировой практике существуют две технологии восстановления шин:

–горячая наварка;

–холодная наварка.

Первый способ – более традиционный и требует больших капиталовложений. Производства, восстанавливающие шины горячим методом, на сегодняшний день почти все закрыты по нескольким причинам:

– дорогостоящее оборудование;

96

– низкое качество восстановленных шин (средний пробег составлял

2–3 тыс. км);

– отсутствие возможности многократного восстановления.

Методика восстановления автомобильных шин по холодному методу наварки начала стремительно развиваться в станах Европы и США пару десятилетий назад, а последние 10–15 лет – и в странах Азии. Сегодня в зарубежных странах работают тысячи предприятий по холодному восстановлению шин. Их продукция иногда попадает на рынок России. Принцип практически остается тот же самый, что и при «горячей наварке». Холодное восстановление можно делать 3–4 раза при условии, что каркас автомобильной шины не имеет серьезных повреждений. Температура, при которой происходит вулканизация, t = +95…+115 °С. Это допустимый нагрев для шины. При горячем восстановлении температура достигает более +150 °С.

Износившийся протектор составляет чуть более 20 % от веса и стоимости шины. Остальные почти 80 % могут служить еще несколько лет. Восстановление шины является экономичным способом, при котором повышается срок службы шины, что ведет к уменьшению количества отходов и существенной экономии денежных средств и природных ресурсов. Холодный способ восстановления шины не приносит вред экологии, так как нет выбросов в грунт и атмосферу.

Россия стремительно перенимает опыт работы по восстановлению автомобильных шин у других стран. С каждым годом появляется все больше предприятий, работающих по холодной технологии восстановления шин. Однако до сих пор рынок нашей страны не насыщен даже на 1/10 от возможного объема.

Наиболее подходящие для восстановления шины:

–размерность от 15 до 24 дюймов в посадочном диаметре;

–предназначенные для внедорожников;

–некоторые шины для легковых автомобилей (с цельнометаллическим кордом).

Предпосылок для быстрого развития этого сегмента рынка предостаточно: 1) большое количество поступающих на рынок России зарубежных каче-

ственных шин, пригодных для многократного восстановления; 2) динамичное увеличение объема качественных шин российских произ-

водителей.

Восстановление и переработка изношенных шин – две сопряженные отрасли. Эти два направления идеально дополняют друг друга. На данный момент

вг. Перми существуют предприятия, которые занимаются переработкой старых автомобильных шин, но нет такой фирмы или предприятия, которое смогло бы не только восстанавливать автомобильные шины, но и давать гарантию качества выполненных работ.

Объектом исследования стало одно из крупнейших предприятий Пермского края ООО «Уралэнерготранс», где планируется открыть участок по восстановлению автомобильных шин. Данное предприятие имеет 8 автоколонн, распо-

97

ложенных в разных городах края. Списочный состав транспортных средств составляет около 750 машин: из них примерно 500 единиц грузовых автомобилей, автобусов и спецтранспорта. Ежегодно предприятие тратит большие деньги на замену изношенных и вышедших из строя покрышек. К тому же за сдачу старых покрышек на утилизацию тоже необходимо отдавать некоторую сумму денег.

Восстановление изношенных автомобильных шин методом холодной вулканизации протектора – интересное направление бизнеса. Потребитель получает качественную автомобильную «обувь», которая имеет ходимость, как и новая аналогичная шина. При этом ее цена для потребителя составляет 50–60 % от цены новой, а себестоимость восстановления шины – 15–25 % от цены новой аналогичной модели шины – за счет этого планируется снижение затрат предприятия на замену автомобильных шин.

Спрос на восстановленные шины обеспечивается следующими факторами:

– наличие большого количества грузовых автомобилей, автобусов

испецтехники, требующих периодической замены покрышек;

–стремление организаций и частных лиц сократить издержки.

Из опыта работы предприятий по восстановлению автомобильных шин в России и других странах следует, что брак составляет лишь 0,06 %, при этом все случаи возникли по причине разрушения каркаса и дефекта, который был пропущен при осмотре колеса.

Преимущества восстановления автомобильных шин:

1)ресурс восстановленной шины немногим меньше, чем у новой, что свидетельствует о хорошем качестве;

2)стоимость восстановленной шины в 2–3 раза меньше стоимости новой

шины;

3)протектор шины может быть неоднократно восстановлен;

4)появляется возможность выбора рисунка протектора;

5)многоуровневый контроль качества позволяет снизить количество брака до минимума.

Восстановление шин или холодная наварка протектора имеет огромные перспективы в России, а экономический кризис только стимулирует развитие отечественного производства по восстановлению автомобильных шин.

Восстановление шин холодным способом – это лучший способ рециклинга покрышек.

Список литературы

1. Восстановленные шины: завод по восстановлению грузовых шин, ремонт грузовых летних шин и колес в Санкт-Петербурге. – URL: http://

www.goodwheels.ru/repair.php

98

2. ЕВРОБАЛТШИНА: О восстановлении шин. – URL: http://www.

eurobaltshina.com/retreading.html

3. ЕВРОБАЛТШИНА: Технология восстановления шин. – URL: http:// www.eurobaltshina.com/tehnology.html

4.Maxis: Полезная информация. – URL: http://www.maxis2000.com/info.html

5.Maxis: Экономическое обоснование. – URL:http://www.maxis2000. com/

askqest.html

6. Maxis: Качество восстановленных шин. – URL: http://www. maxis2000. com/quality.html

99

МЕТОДИКА РАСЧЕТА СИЛОВЫХ ПАРАМЕТРОВ ДИСКОВЫХ ТОРМОЗОВ МЕХАНИЗМА ПОВОРОТА БУЛЬДОЗЕРА

С.Е. Козориз, Т.И. Третьякова

Инновационный Евразийский университет, г. Павлодар, Казахстан

Повышение технического уровня бульдозеров связано с увеличением рабочих скоростей и, как показывает практика, приводит к значительному увеличению динамических нагрузок в трансмиссии бульдозеров, особенно на переходных режимах разгона, торможения и поворота.

Работа гусеничного бульдозера характеризуется рядом особенностей: выраженной цикличностью технологических процессов; наличием в рабочем цикле стадии копания с резанием и накоплением грунта перед рабочим органом и стадии транспортирования; значительными усилиями, действующими на агрегат в вертикальной плоскости и изменяющими его сцепной вес; высокими амплитудами горизонтального сопротивления и вертикального усилия, связанными с необходимостью при копании периодически перераспределять вес агрегата на грунт через рабочий орган и обратно; разнообразием разрабатываемых грунтов.

Отсутствие теоретических основ анализа силовой нагруженности тормозов механизма поворота (МП) промышленных тракторов, на базе которых создаются бульдозеры, приводит к затягиванию процесса создания долговечной конструкции тормозов.

Разработка теоретических основ нагружения тормозов МП бульдозеров, оперативный и достоверный анализ нагрузок позволят обоснованно принять прогрессивные конструктивные и технологические решения для повышения их долговечности, гарантируя снижение затрат на поддержание работоспособности при эксплуатации.

Актуальность избранного направления обусловлена необходимостью значительного повышения, по сравнению с существующими машинами, долговечности тормозов новых перспективных, высокотехнологичных машин.

Методика расчета основных силовых параметров дисковых тормозов МП гусеничного бульдозера предназначена для определения величины и характера изменения момента, работы и мощности трения, характеризующих нагруженность тормоза поворота гусеничного бульдозера. Полученные данные используются при проектировании тормозных механизмов, для оценки долговечности тормозных механизмов бульдозеров, для подбора материала фрикционных накладок, на основании которых разрабатываются научно обоснованные рекомен-

100