Введение в инженерное образование

SCHAFER, SAVALCO и др.; в России аналогичные машины вы­ пускаются ОАО «Дороги России» (г. Вышний Волочек Тверской области) и ФГУП «Росдортех» (г. Саратов).

Наиболее широкую гамму данной техники, изображенную на рис. 4.97, предлагает французская фирма SECMAIR. Конструктивно данные машины выполнены по одной схеме и по своему назначе­ нию делятся на следующие гругиы:

-машины типа «Чипсилер» для производства поверхностной обработки;

-машины типа «Стоппер» для ремонта мелких трещин устрой­ ством поверхностной обработки;

-машины типа «Би-мажор» для производства поверхностных обработок при движении передним и задним ходом и для устройст­

ва многослойных поверхностных обработок с двойным распределе­ нием вяжущего.

11Сп>гт«р19

*xelhgaacks* Рш ш пртнн

■ Cranny %

eCtwnep32

Я Бй-мв>1^ 19

TMfif rtqunujjiffiantw

Дпойнвягребенк»

Рис. 4.97. Техника фирмы SECMAIR для производства поверхностной обработки

260

Рабочее оборудование данных машин монтируется на шасси гру­ зового автомобиля или на прицепе или полуприцепе. В зависимости от грузоподъемности базового шасси, а следовательно, и полной массы каждая группа машин фирмы SECMAIR делится на модели, которые обозначаются индексом, указывающим полную массу ма­ шины в тоннах.

Рабочее оборудование машин состоит из теплоизолированного бака для вяжущего, оснащенного системой подогрева, кузова для щебня, системы распределения вяжущего и щебня, площадки опе­ ратора с пультом управления рабочими органами машины и про­ цессом производства поверхностной обработки.

Кузов для щебня разделен поперечными перегородками, позво­ ляющими расходовать щебень частями. Система распределения вя­ жущего состоит из плоскоструйных форсунок, расположенных на од­ ной поперечной балке (рампе) в виде гребенки на расстоянии 100 мм друг от друга, обеспечивая общую ширину распределения вяжуще­ го 4 м. В машинах типа «Би-мажор» имеются две поперечные балки для распределеипия вяжущего. Каждая форсунка имеет возможность автономного включения и выключения, что обеспечивает гибкое регулирование ширины распределения битума или битумной эмуль­ сии. Система распределения щебня (щебнераспределигель) позволяет распределять фракции от 2 до 20 мм на ширину до 3,5 м с шагом изме­ нения ширины 0,25 м, достигаемой путем закрьггия заслонок. Таким образом имеется возможность гибко регулировать ширину распреде­ ления вяжущего и щебня в процессе работы машины. Для обеспечения рабочих органов и системы управления машины электроэнергией и сжатым воздухом она имеет автономную силовую установку, а тягач используется только для передвижения. Сменная производительность машины при устройстве одиночной поверхностной обработки состав­ ляет от 7000 до 15000 м^ в зависимости от организации работки в пер­ вую очередь от обеспечения машины вяжущим и щебнем.

Производство машин «Чипсилер» моделей 19,26 и 40 освоено фе­ деральным государственным унитарным предприятием «Росдортех» (г. Саратов). Данные машины изготавливаются с максимальным применением отечественных комплектующих изделий и базируются на шасси автомобилей МАЗ, КаМАЗ и полуприцепах российского производства. Машины «Чипсилер» производства «Росдортех» и SECMAIR имеют одинаковые технические характеристики.

261

Технические решения, заложенные в машинах фирмы SECMAIR, несколько иначе реализованы в битумощебнераспределителе РД-701 производства ОАО «Дороги России» (г. Вышний Во­ лочек Тверской области). Рабочее оборудование данной машины агрегатируется с трактором Т-150 К производства Харьковского трак­ торного завода и включает в себя бункер для щебня объемом 6 м^ со щебнераспределителем, теплоизолированную емкость с системой подогрева для вяжущего объемом 6000 л, систему распределения вяжущего и прикатывающие катки, осуществляющие предвари­ тельное уплотнение поверхностной обработки. Привод шнекового питателя и вала щебнераспределителя, а также насоса подачи вя- жущего-гидравлический, от гидросистемы трактора. Для изменения ширины распределения щебня в бункере установлены четырнадцап. шиберных заслонок, управление которыми осуществляет оператор с рабочей площадки. Бункер опирается на три металлических прикаты­ вающих катка, которые оснащены скребками и системой орошения для очистки от налипающего материала. В транспортном положении бункер опирается на два колеса, которые поднимаются и опускаются гидроцилиндрами. Ширина распределения материалов при производ­ стве поверхностной обработки составляет 3500 мм с шагом изменения 250 мм; рабочая скорость - 3,33...8,0 км/ч; эксплуатащюнная произ­ водительность - 1250 м^/ч или 4375 метров поверхностной обработ­ ки; стоимость без трактора - 22000 долларов США.

Наиболее сложную технику для поверхностной обработки - ремонт­ ные поезда - вьшускают фирмы SAVALCO (Швещи) и SCHAFER (Германия). Данная техника представляет собой автопоезд, на тяга­ че которого смонтирована емкость для вяжущего с системой рас­ пределения, и прицепную часть, металлоконструкция которой обра­ зует бункер для щебня, в котором установлен щебнераспределитель. Для механизированной загрузки щебня в бункер на объектах произ­ водства работ он оборудован ленточным элеватором, подающим ма­ териал через приемный бункер, загружаемый самосвалами. Модифи­ кации данных машин могут бьпъ оборудованы системой автоматиче­ ского дозирования и распределения материалов, выполняющей технологический процесс поверхностной обработки по заранее со­ ставленной технологической карте, введенной в компьютер.

Шведская фирма SAVALCO выпускает ремонтный поезд модели ННПОТ COMBI TELESPRAY 480. Данная машина базируется на

262

шасси трехосного грузового автомобиля, на раме которого установ­ лена теплоизолированная емкость для вяжущего объемом 11000 лит­ ров, оборудованная системой подогрева, а также насос и коммуни­ кации подачи вяжущего в распределительное устройство. С базовой машиной агрегатируется прицепная часть, представляющая собой бункер для щебня объемом 10 м^; на прицепной части смонтирова­ ны устройства для распределения щебня и вяжущего, позволяющие распределять материалы на ширину до 4,8 м с шагом 0,3 м. Система распределения материалов может телескопически изменять ширину с помощью гидроцилиндров от 2,5 м в транспортном положении до 4,8 м в рабочем. Для механизированной загрузки щебнем на объек­ те производства работ прицепная часть оборудована ленточным элеватором, загружающим бункер через приемный лоток, в который материал выгружается автомобилями-самосвалами. Данное реше­ ние позволяет загружать 10 м^ щебня за 12... 15 минут, что значи­ тельно снижает простои техники и повышает производительность ремонтного поезда, которая составляет до 28800 м^ в смену или до 6000 метров поверхностной обработки при максимальной ширине распределения материалов.

Привод ленточного элеватора, вала щебнераспределителя, питателя и насоса подачи вяжущего осуществляется гидромоторами; шиберных заслонок щебнераспределителя и кранов управления подачей вяжуще­ го в секции форсунок-пневмоцилиндрами. Привод насоса гидросисте­ мы и компрессора пневмосистемы осуществляется от автономной си­ ловой установки, смонтированной на прицепной части. Управление ремонтным поездом осуществляется водителем тягача.

Фирмой SCHAFER (Германия) выпускается несколько моделей ремонтных поездов для производства поверхностной обработки. Модель RZA-4000 включает в себя емкость для вяжущего объемом 8000 литров, оборудованную теплоизоляцией и системой подогрева, которая смонтирована на шасси грузового автомобиля, и прицепную часть, имеющую бункер для щебня объемом 5,5 м^, для загрузки кото­ рого смонтирован ленточный элеватор производительностью 1 т/мин. Щебнераспределительное устройство имеет рабочую ширину распре­ деления материала 2,4 м, который подается распределительным валом через заслонки. Привод вала - гидравлический, от гидромотора. Ши­ рина заслонки - 400 мм, количество заслонок - 6 шт. Управление за­ слонками осуществляется пневмоцилиндрами. В бункере установлены

263

шнековые питатели для равномерного распределения материала, приводимые гидромоторами. Щебнераспределительное устройство оснащено прикатьюающими валками для равномерного распреде­ ления по поверхности автодороги и предварительной укатки мате­ риала. Опускание и прижим валков осуществляется пневмощшицдрами. Устройство распределения вяжущего обеспечивает рабочую ши­ рину розлива 2,4 м и разделено на восемь групп форсунок, имеющих возможность независимого включения и выключения, позволяющая изменять ширину розлива с шагом 400 мм. Вяжущее подается в фор­ сунки под давлением в 6 атм посредством центробежного насоса, ус­ тановленного на емкости. На шасси автомобиля установлена силовая установка - дизель HATZ 1D81C, приводящий в действие генератор и масляный насос гидросистемы. Питание сжатым воздухом узлов ма­ шины осуществляется от пневмосистемы тягача. Производительность ремонтного поезда R21A-4000 фирмы SCHAFER достигает 14400 м^в смену или 6000 метров поверхностной обработки.

Для агрегатирования с данным ремонтным поездом необходим грузовой автомобиль, обеспечивающий устойчивую скорость дви­ жения при вьшолнении технологического процесса поверхностной обработки в пределах 40...60 м/мин (24...3,6 км/ч), Гомельским облдорстроем, эксплуатирующим данный ремонтный поезд, было разработано техническое задание Минскому автомобильному заво­ ду, в соответствии с которым изготовлен автомобиль МАЗ-63038 с двигателем ЯМЗ-238М2 мощностью 176 кВт (240 л.с.), коробкой передач МАЗ-54325, обеспечивающий все требования технологиче­ ского процесса при работе с RZA-4000.

Фирмой ЗСНАРЕК вьтускаются также ремонтные поезда моде­ лей R ^-5500, RZA-8000 и RZA-14000, имеющие большую вмести­ мость емкости для вяжущего и бункера для щебня, а также различную ширину распределения материалов. Ремонтный поезд RZA-14000 от­ личается от остальных тем, что все его оборудование смонтировано на полуприцепе большой грузоподъемности, агрегатируемым с се­ дельным тягачом.

Сравнительный анализ производства поверхностной обработки автомобильных дорог с применением битумной эмульсии и кубо­ видного щебня фракции 10...15 мм показывает, что наибольшая эф­ фективность достигается при использовании ремонтного поезда RZA-4000 фирмы SCHAPER.

264

Машины и оборудование для капитального ремонта покрытий автомобильных дорог с применением технологий рециклинга при­ меняют для восстановления покрытий автомобильньос дорог с це­ лью возвращения и улучшения их первоначальных свойств (прочно­ сти, ровности, несущей способности) и достижения определенных, заданных проектным решением технических параметров, таких как толщина верхнего и нижнего слоя, степень уплотнения, ширина, продольный и поперечный уклон и т.д.

Для производства данных работ существует традгащонная техноло­ гия укладки и уплотнения горячей асфальтобетонной смеси, основным недостатком которой являются значительная материало- и энергоем­ кость, транспортные расходы и, как следствие, - высокая стоимость; в то же время объективная необходимость ограничения расходов на производство дорожно-строитеяьных работ, а также рост сознания людей в вопросах охраны окружающей среды являются причиной воз­ растания роли новых прогрессивных технологий капитальных ремон­ тов, одной из которых являетсярециклинг илирегенерация.

Технология рециклинга может быть представлена двумя основ­ ными направлениями; горячий рециклинг и холодный рециклинг, которые, в свою очередь, подразделяются на различные методы.

Машины и оборудование для капитального ремонта покрытий автомобильных дорог с применением технологии горячего рецик­

линга применяют тогда, когда Босстановление свойств покрытия производится с использованием различных методов разогрева.

По месту производства различают два метода горячего рецик­ линга: рециклинг на заводе и рециклинг на дороге.

Технологический процесс рециклинга на заводе (рис. 4.98) включает в себя следующие операции [12];

-снятие старого покрытия холодным или горячим фрезерованием;

-доставка автотранспортом сфрезерованного материала (гранулята) на передвижной или стационарный асфальтобетонный завод;

-приготовление из материала старого покрытия (гранулята) с добавлением минеральных материалов и битума в соответствии с требованиями рецептуры новой асфальтобетонной смеси;

-доставка полученной асфальтобетонной смеси автотранспор­ том на ремонтируемый участок;

-укладка горячей асфальтобетонной смеси;

-уплотнение.

265

, /Ictpeuttaoifldidb^

,д>реф>. ,

Рис. 4.98. Схема технологического процесса горячего рециклинга на заводе

Основным достоинством технологии горячего рециклинга явля­ ется повторное использование материалов покрытия автомобильной дороги, что позволяет снизить стоимость ее ремонта, а также сохра­ нение толщины покрьггия (так как укладка новых слоев производится вместо сфрезерованных старых), что важно при ограничении габари­ та по высоте (под путепроводами, проводами троллейбусных линий и Т.Д.), на мостах и путепроводах (так как не происходит увеличения нагрузки на пролетные строения из-за з^еличения толщины и, как следствие, - массы покрытая).

Недостатками данной технологии являются значительные транс­ портные расходы, возрастающие пропорционально увеличению расстояния от асфальтобетонного завода до объекта производства работ, энергозатраты на производство горячей асфальтобетонной смеси и разогрев минерального материала.

Технологический процесс рециклинга на дороге производится спе­ циальной машиной - ремиксером, за один рабочий ход которой мате­ риал старого покрытия разогревается, перерабатъшается с добавлением или без добавления нового материала, распределяется и уплотняется.

Для выполнения технологических операций горячего рециклинга конструкция ремиксера включает в себя следующие рабочие органы (рис. 4.99) [12]: нагреватель для репластификации асфальтобетонных

266

покрытий; приемный бункер с механизмом подачи горячей асфаль­ тобетонной смеси; емкость для вяжущего с системой распределе­ ния; рыхлитель для фрезерования и подачи материала в смеситель; укладочный орган, предварительно уплотняющий получаемую смесь; систему контроля и управления.

Рис. 4.99. Конструктивная схема ремиксера для вьшолнения технологии горячего рециклинга:

1 - приемный бункер дая новой смеси; 2, 6 - газовые горелки; 3 - рыхлитель; 4 - шнековый распределитель;

5 - профилирующий орган; 7 - укладочный орган

Энергозатраты на разогрев асфальтобетонного покрытия зависят от его состояния: температуры, содержания воды, влажности по­ верхности, а также скорости и направления ветра [12]. Для обеспе­ чения эффективного разогрева покрытия с учетом вышеперечис­ ленных факторов нагреватели представляют собой систему газовых горелок инфракрасного излучения, установленных на специальном шасси или непосредственно перед рыхлителем ремиксера, осна­ щенную устройствами, позволяющими:

-регулировать мощность излучения изменяя давление газа, по­ даваемого к горелкам;

-изменять температуру покрытия, а также отводить водяной пар при разогреве влажного асфальтобетона регулируя высоту бло­ ков горелок;

-разделять разогреваемую площадь на отдельные участки для предотвращения влияния ветра.

Дня разрыхления и снятия разофетого слоя покрытия ремиксер оборудован одним ипи несколькими (для бесступенчатой регулировки

267

ширины фрезерования) фрезерными барабанами, на которых по винтовой линии установлены резцы, что позволяет одновременно с разрыхлением производить перемешивание смеси, добиваясь ее од­ нородности. Вращение фрезерного барабана осуществляется с по­ мощью гидропривода, который также изменяет глубину фрезерова­ ния. Система управления рыхлителем позволяет обходить люки, колодцы и островки безопасности.

Подача вяжущего (битума) на рыхлитель осуществляется во время перемешивания посредством системы форсунок из обогре­ ваемой емкости. Дозировка вяжущего обеспечивается системой управления.

За рыхлителем, снимающим и перемешивающим материал ста­ рого покрытия, расположен планирующий отвал, который может выполнять несколько функций. При использовании методов Re­ shape (Refonn) и Repave он служит для планирования разрыхленно­ го материала, а при использовании метода Remix играет роль щита шнека, собирающего остатки материала в смеситель принудитель­ ного действия.

Принудительное перемешивание материала старого покрытия, нового материала и вяжущего (битума) осуществляется в смесителе, имеющем вращаюшдеся в противоположные стороны валы, лопа­ сти которых могут изменять свое положение относительно друг др)та для оптимизации процесса перемешивания. Для добавления вяжущего (битума) в перемешиваемую смесь смеситель оборудован системой форсунок.

Свежая асфальтобетонная смесь для устройства слоя износа за­ гружается в приемный бункер ремиксера, откуда посредством лен­ точных и цепных транспортеров через бункер дозатора, оборудо­ ванный шибером для дозирования, подается в смеситель. Скорость движения транспортеров, определяющая скорость подачи смеси, регулируется системой управления в зависимости от скорости дви­ жения ремиксера.

Далее укладьшаемая смесь в виде валика выходит из смесителя и распределительным шнеком равномерно распределяется по поверх­ ности переработанного и разровненного покрытия, которое при этом дополнительно прогревается с помощью инфракрасных излу­ чателей для обеспечения максимального сцепления, достигаемого только при укладке горячего материала на горячее основание.

268

Точность укладки обеспечивается укладочным брусом, позво­ ляющим формировать заданный поперечный профиль укладывае­ мого слоя, а также гибко регулировать ширину укладки, согласуя ее с шириной захвата рыхлителя. Наличие системы подогрева и виб­ робруса в конструкции укладочного органа позволяет достигать вы­ сокого качества укладки и степени предварительного уплотнения. Управление положением укладочного бруса для обеспечения за­ данного поперечного профиля может осуществляться как вручную, так и автоматикой нивелирования.

Система контроля и управления обеспечивает согласование операщ1Й технологического процесса горячего рециклинга (частоту вращения фрезерного барабана, дозировку битума и свежей асфаль­ тобетонной смеси) со скоростью движения ремиксера, управление укладочным брусом, а также функции контроля работы и диагно­ стики систем, узлов и агрегатов машины.

При использовании методов Repave с перемешиванием и Remix Plus перед укладочным брусом устанавливается дополнительный брус, разравнивающий по высоте разрыхленный материал или его смесь с новой асфальтобетонной смесью, подаваемой системой транспортеров из приемного бункера и распределяемой по ширине полосы вторым распределительным пшеком, после чего укладоч­ ным брусом оба слоя формируются и предварительно уплотняются.

Окончательное уплотнение осуществляется по традиционной технологии гладковальцовыми виброкатками и пневмоколесными катками статического действия.

Технология холодного рециклинга позволяет добиться повтор­ ного максимального использования материалов существующего покрьггия при капитальном ремонте автомобильных дорог.

Использование данной технологии исключает необходимость при­ готовления и транспортировки новой асфальтобетонной смеси, а также предварительного разогрева покрытая автомобильной дороги (позво­ ляя называть данную технологию холодной), что значительно снижает

ееэнергоемкость, уменьшает воздействие на окружающую среду. При ремонте покрытий автомобильных дорог возможно исполь­

зование двух вариантов холодного рециклинга (рис. 4.100): рециклинг укрепленного слоя дорожной одежды (покрытия) и рециклинг укрепленного и неукрепленного слоев дорожной одежды (покрьггия и основания).

269