Введение в инженерное образование

Машину над реконструируемым участком покрытия дороги букси­ руют тягачом на малой скорости. Мелкие частицы раздробленного материала обычно располагаются в нижних его слоях. При необхо­ димости раздробленный материал перемешивают, а остающиеся на поверхности крупные частицы дробят снова на повторном подходе машины. Количество проходов и скорость движения машины зави­ сят от крупности и твердости материала, а также от требуемой крупности щебня.

Наиболее прогрессивным, эффективным и производительным способом ямочного ремонта в настоящее время является техноло­ гия, при выполнении которой непрерывно осуществляются опера­ ции по приготовлению, укладке в ремонтируемую яму и уплотне­ нию эмульсионно-минеральной смеси потоком воздуха, выполняе­ мые рабочим органом универсальной машины. Такую технику, отличающуюся по конструкции, но одинаково выполняющую ос­ новные операции технологического процесса, вьшускает ряд пред­ приятий в Европе, России и Республике Беларусь.

ЗАО «Бецема» (г. Красногорск) [7], ЗАО «Химлегмаш-Псков» (г. Псков) [8] и ОАО "Завод «Дормаш>>'(г. Верхний Уфалей) выпус­ кают соответственно установки для ямочного ремонта БЦМ-24, УДР-1 и УДМ-1 типа RA-2000 SPRAY PATCHER фирмы ROSCO (США), конструктивно идентичные, отличающиеся только ком­ плектующими изделиями, которые агрегатируются с автомобилемсамосвалом, на задний борт которого навешивается приемный бун­ кер, оборудованный шнековым питателем, из которого щебень транспортируется по гибкому щебнепроводу в рабочий орган под действием потока воздуха, создаваемого воздуходувкой. Привод воз­ духодувки осуществляется от дизельного двигателя, смонтированно­ го на раме установки. Подача бшумной эмульсии производится на­ сосом из теплоизолированного бака, имеющего систему подогрева, к рабочему органу установки - соплу, где происходят смешивание щебня с бшумной эмульсией и непрерьшная укладка получаемой эмульсионно-минеральной смеси в ремонтируемую яму. Рабочий орган имеет возможность менять свое положение в пространстве, охватывая определенную площадь покрьггия автодороги.

Недостатками данных машин являются; возможность агрегатиро­ вания только с определенной моделью автомобиля-самосвала, для зад­ него борта которого изготовлен приемный бункер; невозможность

250

работы в условиях ограниченного габарита по высоте из-за поднятого кузова автомобиля-самосвала; относительно невысокое качество ямочного ремонта вследстаие отсутствия в технологическом процессе, выполняемом установкой, операций по промывке щебня от пьши, об­ разующейся при его транспортировке, и ямы от грязи и засорителей.

Фирма SAVALCO (Швеция) [9] (рис.4.95) для ямочного ремонта асфальтобетонных покрытий автодорог выпускает машину моделей SR 800 и SR 1500, отличающихся большой грузоподъемностью. Оборудование данных машин состоит из конического бункера для щебня; отдельного бака для битумной эмульсии, имеющего систему подогрева; дизельной силовой установки, приводящей насос гидрав­ лической системы привода шнека подачи щебня и воздуходувку, соз­ дающую поток воздуха, увлекающего щебень из шнекового питателя в щебнепровод и далее в рабочий орган (сопло), а также насос, по­ дающий битумную эмульсию из бака в рабочий орган, где она сме­ шивается со щебнем. Получаемая в результате эмульсионно-мине­ ральная смесь непрерывно укладывается в ремонтируемую яму. Ра­ бочий орган (сопло) смонтирован на стреле гидроманипулятора и управляется водителем автомобиля непосредственно из кабины.

Рис. 4.95. Машина дляямочного ремонта асфальтобетонных покрытий автодорог SR 800 фирмы SAVALCO (Швеция)

Недостатком данной машины является относительно невысокое ка­ чество ямочного ремонта вследствие отсутствия в выполняемом техно­ логическом процессе операций по промывке щебня от пыли и ямы от грязи и засорителей; металлоемкость и энергонасыщенность, опреде­ ляющие высокую стоимость изготовления и эксплуатации машины.

251

производственно-торговой фирмой «РАСТОМ» (г. Москва) вы­ пускается с применением импортных комплектующих машина для ямочного ремонта Turbo Jet Т-250 АЕ типа CRAFCO (США), уста­ навливаемая на шасси автомобиля ЗИЛ-133 Г42 грузоподъемностью 12,5 т, конструкция которой состоит из конического бункера объе­ мом 5 м для щебня, опускаемого под действием силы тяжести в ш- татель и увлекаемого потоком воздуха, создаваемого воздуходув­ кой, по гибкому щебнепроводу в ремонтируемую яму. На конце гибкого щебнепровода, проложенного по стреле, управляемой опе­ ратором вручную, установлено сопло, в котором происходит обра­ ботка щебня битумной эмульсией, подаваемой под давлением из обогреваемого бака вместимостью 946 л. Привод воздуходувки осуществляется от дизельного двигателя мощностью 80 л.с.

Недостатком данной машины, аналогично машине SAVALCO (Швеция), является относительно невысокое качество ямочного ре­ монта вследствие отсутствия в вьшолняемом технологическом про­ цессе операций по промывке щебня от пыли и ямы от грязи и засо­ рителей, высокая металлоемкость.

Фирмой SCHAFER (Германия) [10] выпускается установка BLOW-PATCHER для ямочного ремонта асфальтобетонных покры­ тий автодорог, состоящая из установленных на прицепном шасси двухсекционного бункера для щебня, отдельных баков для воды и битумной эмульсии; дизельной силовой установки, приводящей гидросистему шнеков подачи щебня из бункера в щебнепровод, компрессора пневмосистемы и воздуходувки, создающей поток возду­ ха, посредством которого материал подается по щебнепроводу в рабо­ чий орган (сопло), где смешивается с бшумной эмульсией, подавае­ мой из бака диафрагменным насосом. Получаемая в результате эмуль­ сионно-минеральная смесь непрерьюно укладывается в ремонтируе­ мую яму, предв^ительно промываемую водой от грязи и засорителей. Рабочий орган имеет возможность менять свое положение в простран­ стве, охватывая определенную площадь покрытия автодороги.

Недостатком данной машины является относительно невысокое сцепление вяжущего (битумной эмульсии) с минеральным материа­ лом (щебнем), если щебень имеет повышенное содержание пьши, и, как следствие, - относительно недостаточная долговечность ямоч­ ного ремонта; металлоемкость, определяющая высокую стоимость изготовления машины.

252

Фирмой КОВГГ (Чехия) выпускаются машины для ямочного ремонта асфальтобетонных покрытий автодорог модификаций Т1ШВО-СО;^Ш1-3000, 4000, 5000, 7000, отличающиеся вместимо­ стью бункера (соответственно 3000, 4000, 5000, 7000 кг), устанав­ ливаемые на автомобильные шасси соответствующей грузоподъем­ ности, за исключением TURBO-COMBI-3000, устанавливаемой на прицепном шасси. Конструкция данных машин аналогична конст­ рукции машины BLOW-PATCHER немецкой фирмы SCHAFER и отличается конструктивным исполнением отдельных узлов и агре­ гатов (так, бункер машин TURBO-COMBI имеет только одну сек­ цию, что позволяет использовать при производстве ямочного ремонта только одну фракцию щебня; привод воздуходувки, насоса подачи би­ тумной эмульсии-гидравлический; гибкий щебнепровод с рабочим органом установлен на поворотной стреле, закрепленной к нижней раме бункера, что в отличие от машины BLOW-PATCHER снижает металлоемкость конструкции и облегчает работу оператора). В то же время машина TURBO-COMBI имеет возможность распределения песчано-соляной смеси в зимний период, которая загружается в бун­ кер вместо щебня и, подаваемая через рабочий орган, разбрасывается диском, приводимым гидромотором. Параметры посьшки (ширина россьши, плотность посыпки) изменяются путем изменения частоты вращения шнека подачи материала и разбрасывающего диска.

Недостатком данной машины является относительно невысокое качество ямочного ремонта вследствие отсутствия в выполняемом технологическом процессе операций по промывке щебня от пыли и ямы от грязи и засорителей.

С учетом опыта эксплуатации установки для ямочного ремонта BLOW-PATCHER немецкой фирмы SCHAFER ПРСО «Гомельоблдорстрой» совместно с Гомельскими заводами «Стромавтолиния» и ОН НПО РУП «Гомсельмаш» бьша разработана конструкторская документация на изготовление универсальной машины для ямочно­ го ремонта асфальтобетонных покрытий автомобильных дорог типа BLOW-PATCHER немецкой фирмы SCHAFER. При изготовлении данной машины в ее конструкцию бьши внесены доработки, позво­ ляющие применить максимум отечественных комплектующих, таких как шасси, узлы пневмо- и гидросистемы, но оставить оригинальны­ ми (производства ведущих немецких фирм) те узлы и агрегаты, кото­ рые определяют надежность и производительность работы машины

253

(дюельный двигатель фирмы HATZ модели 3L41C, воздуходувку фирмы ZM, мембранные насосы фщ)мы ALFA LAVAL модели DL 25). Эксплуатация в строительных сезонах 1998-2002 годов в ДЭУ, ДРСУ ПРСО «Гомельоблдорстрой» изготовленных на заводе «Стромавтолиния» десяти машин заводского обозначения ФСИТ-42 и трех машин, изготовленных в ОП НПО РУП «Гомсельмаш», показала, что мапшна отечественного производства не уступает немецкой. Конструк­ цию машины BLOW-PATCHER немецкой фирмы SCHAFER в каче­ стве прототипа использовал также Радицкий машиностроительный завод (г. Брянск), входящий в холдинг «Строительные машины и механизмы», специалисты которого в 2002 г. разработали и изгото­ вили машину для ямочного ремонта модели Р-310 с максимальным применением комплектующих производства стран СНГ. Примене­ ние дизельного двигателя производства Владимирского тракторно­ го завода, воздуходувки производства ООО «Мелком» (Мелито­ польский компрессорный завод, Украина) позволило снизить стои­ мость, но в то же время возросли масса и габаритные размеры машины по сравнению с немецким аналогом.

На основе опыта эксплуатации рассмотренных выше конструк­ ций машин и проведенного анализа специалистами КПРСУП «Го­ мельоблдорстрой» совместно с кафедрой «ДМ и ПТМ» БелГУТа разработана новая конструкция универсальной машины для теку­ щего ремонта и содержания асфальтобетонных покрытий автомо­ бильных дорог (рис. 4.96), состоящей из каркаса, объединяющего бункер для щебня, баки для воды и битумной эмульсии, устанавли­ ваемого на шасси или в кузове транспортного средства, удовлетво­ ряющего соответствующей модификации данной машины. В ниж­ ней части бункера, имеющего в поперечном сечении коническую форму, установлен шнек, приводимый в действие посредством гид­ ромеханической передачи и транспортирующий щебень из бункера в приемный лоток, из которого он, увлекаемый потоком воздуха, по гибкому щебнепроводу подается в рабочий орган (сопло). Поток воз­ духа создается воздуходувкой производительностью 12... 15 м’/мин, приводимой в действие от силовой установки машины или базового шасси. В сопле происходит смешивание щебня с битумной эмульси­ ей, подаваемой из бака под давлением. Для повышения адгезии би­ тумной эмульсии к минеральному материалу (щебню), особенно при повышенном содержании в нем пыли и, как следствие, повышения

254

качества ямочного ремонта, снижения расхода материалов в бунке­ ре машины установлен смеситель, в котором щебень перемешива­ ется с адгезионной добавкой, подаваемой под давлением из отдель­ ного бачка посредством форсунок. Получаемая эмульсионно­ минеральная смесь непрерывно укладывается в ремонтируемую яму и уплотняется благодаря подаче под давлением. Предварительно яма промывается от грязи водой, также подаваемой под давлением.

Для распределения противогололедных материалов рабочий ор­ ган (сопло), смонтированный на гибком щебнепроводе, заменяется на разбрасывающий диск, приводимый в действие гидромотором. Привод воздуходувки также отключается, так как песчано-соляная смесь, загружаемая в бункер вместо щебня и транспортируемая шнеком в приемный лоток, подается на разбрасывающий диск под действием силы тяжести.

А

Рис. 4.96. Конструктивная схема универсальной машины для текущего ремонта и содержания асфальтобетонных покрытий автомобильных дорог:

I - бункер для щебня; 2 - бак для воды; 3 - бак для битумной эмульсии; 4 - ш^сси транспортного средства; 5 - шнек; 6 - силовая установка;

7 - приемный лоток; 8 - гибкий щебнепровод; 9 - рабочий орган (сопло); 10 - трубопровод подачи битумной эмульсии; 11 - трубопровод подачи воды; 12 - бачок для адгезионной добавки; 13 - форсунки;

14 - смеситель адгезионной добавки; 15 - трубопровод подачи адгезионной добавки

Данная машина может быть представлена в различных модифи­ кациях, отличающихся:

255

-по грузоподъемности;

-по отбору мощности для привода узлов и агрегатов (с авто­ номной силовой установкой и с приводом от базового шасси);

-по способу загрузки минеральных материалов (с самозагруз­ кой посредством элеватора или гидроманипулятора, оснащенного грейфером и без самозагрузки).

Данные модификащш вьщвигают следующие требования к базо­ вому шасси :

1.Грузоподъемность не менее 8,0 т;

2.Возможность длительного отбора мош^юсти в размере 38,0 кВт при 2500 об/мин как на стоянке, так и в движении;

3.Наличие насоса НШ-50, приводимого в действие независимо от вала отбора мощности;

4.Наличие компрессора производительностью 500 л/мин и раз­ вивающего давление 8,0 атм;

5.Транспортная скорость не ниже 60 км/час.

Сучетом данных требований наиболее подходящим из отечест­ венных шасси является шасси МАЗ-53373, имеющее редуктор от­ бора мощности, или шасси МАЗ-5337, оборудованное коробкой пе­ ремены передач ЯМЗ-236 ПО.

Альтернативой автомобильному является прицепное шасси, агрегатируемое с трактором тягового класса 1.4. В этом случае так­ же возможно несколько модификащш машины, отличающихся;

- по грузоподъемности; - по отбору моыщосш для привода узлов и агрегатов (с автономной

силовой установкой и с приводом от вала отбора мощности трактора); - по способу загрузки минеральных материалов (с самозагруз­

кой посредством элеватора или гидроманипулятора, оснащенного грейфером и без самозагрузки).

Выбор той или иной модификащш в конечном итоге может оп­ ределяться конкретными требованиями эксплуатации, в соответст­ вии с которыми в конструкцию машины могут быть внесены необ­ ходимые изменения.

Для выполнения технологического процесса поверхностной об­ работки автомобильных дорог в зависимости от ее вида при раз­ дельном способе распределения вяжущего и щебня применяются различные комплексы дорожной техники, основными машинами в которых являются автогудронатор и щебнераспределитель.

256

Автогудронатор предназначен для распределения вяжущих ма­ териалов (битум, битумная эмульсия) по поверхности дорожного покрьггия, обеспечивая при этом заданные в технологическом про­ цессе параметры дозировки и температуры вяжущего.

Для вьшолнения поставленных задач конструющя автогудронатора в общем виде включает в себя термоизолированную Щ1стерну с системой обогрева горячими газами, образующимися при сгорании топлива в го­ релках и проходящими по жаровым трубам, и распределительную сис­ тему для вяжущего, которое посредством насоса подается в форсунки.

Парк автогудронаторов, эксплуатируемых дорожными организа- Щ1ЯМИ Республики Беларусь, включает в себя в основном следую­ щие модели: ДС-39 на шасси автомобиля ЗИЛ-431412 (ЗИЛ-130), ДС-142 на шасси КаМАЗ-53213, выпущенные в 1980-1990 годы. В рамках технического перевооружения, связанного с внедрением технологий ремонта автодорог с применением битумных эмульсий, дорожными организациями Республики Беларусь начали эксплуа­ тироваться автогудронаторы АРБ-7 на шасси МАЗ-5337 производ­ ства Фанипольского опытно-механического завода, а также в незна­ чительном количестве автогудронаторы производства ведущих ев­ ропейских фирм: SECMAIR, BREINING и др.

Основные преимущества автогудронаторов АРБ-7 над эксплуати­ руемыми ранее заключаются в достижении более высокой равномер­ ности распределения и более точном соблюдении нормы розлива вя- я^тцего по поверхности покрьпия ремонтируемой автодороги, регла­ ментируемых требованиями технологического процесса, что является основным 1фитерием при использовании битумной эмульсии.

В настоящее время Фанипольский опытно-механический завод внедрил в производство новую модель автогудронатора - АРБ-8, базирующуюся на шасси автомобиля МАЗ-53366-040 вместимостью цистерны 8000 л, позволяющей распределять вяжущие дорожно - строительные материалы шириной розлива до 4,3 м. Применение в конструкции данного автогудроиатора импортных комплектующих изделий позволило достигнуть высокой надежности работы и каче­ ства распределения вяжущих дорожно-строительных материалов, соответствующего современным требованиям.

Щебнераспределитель, работающий в комплексе с автогудрона­ тором, предназначен для равномерного распределения минерально­ го материала, обеспечивая при этом заданные в технологическом процессе параметры дозировки.

257

МАЗ-5551, позволяет выполнять технологический процесс поверх­ ностной обработки автодорог с применением битумной эмульсии в соответствии с требованиями действующих в Республике Беларусь и России нормативных документов [9, 10], регламентирующих тре­ бования к качеству данного вида работ. С учетом того, что стоимость автогудронатора АРБ-7, смонтированного на шасси МАЗ-5337, со­ ставляет около 23600 долларов США, а стоимость щебнераспреде­ лителя ЩРД-3.5 составляет около 5500 долларов США, что значи­ тельно ниже стоимости аналогов, данный комплекс можно считать оптимальным по соотношению цена / качество выполняемых работ.

Уплотнение свежеуложенного слоя поверхностной обработки производится непосредственно за проходом щебнераспределителя 5-6 проходами самоходного или прицепного катка на пневмоколесном ходу с нагрузкой на колесо не менее 1,5 т и давлением в шинах 0,7...0,8М Па[9,10].

В качестве альтернативы щебнераспределителям, навесным на самосвалы, в технологическом процессе поверхностной обработки с раздельным распределением материалов могут применяться само­ ходные. Так, фирмой BOMAG (Германия) выпускается самоходный щебнераспределитель BS 450 V, представляющий собой бункер для щебня объемом 2 м^, смонтированный на раме тележки, оснащен­ ной двигателем мощностью 27,5 кВт, приводящим в движение все узлы (рабочие органы с возможностью вибрационного распределе­ ния материалов, механизм передвижения) машины.

Ширина распределения материалов изменяется от 2500 до 4500 мм при рабочей скорости 6 км/ч. Аналогичная машина марки Т-224, агрегатируемая с трактором МТЗ-80/82, выпускалась Мамонтовским опытно-экспериментальным заводом (Московская область); данный щебнераспределитель имеет бункер для щебня грузоподъ­ емностью 5000 кг, в котором установлены шнековый питатель и распределительный вал, приводимые в действие от гидросистемы трактора. Ширина полосы укладки постоянна и составляет 3500 мм; скорость вьшолнения технологического процесса распределения щебня 1,55...5,6 км/ч. Загрузка щебня в щебнераспределители про­ изводится самосвалами на объекте производства работ.

Совместить работу автогудронатора и щебнераспределителя в одной машине, тем самым реализовав идею синхронного распреде­ ления материалов, предлагает ряд европейских фирм: SECMAIR,

259