Машины по содержанию и ремонту автомобильных дорог и аэродромов

к необходимости частой загрузки, и, как следствие, – невысокая производительность – до 50 м2 в смену. Стоимость установки составляет 7800 USD.

Установка «COMBI PATCHER» немецкой фирмы «SCHAEFER» (рис. 4.38) выполняет технологический процесс ямочного ремонта аналогично установке УДВ–2000 и представляет собой прицепное шасси с установленным на нем двухсекционным бункером для щебня общим объемом 4,5 м3; обогреваемой емкостью для битумной эмульсии вместимостью 3500 л; автономной дизельной силовой установкой, приводящей компрессор пневмосистемы. Обработка ямы битумной эмульсией и пропитка щебня, уложенного в яму, осуществляется посредством форсунки на гибком шланге, закрепленном на поворотной стреле, что дает возможность оператору охватывать площадь покрытия автодороги в радиусе до шести метров от установки. Укладка щебня в яму производится вручную из подающего короба.

266

нормализации, закалке и отпуску. Закалке подвергают концы хвостовика и режущей части на длине 30-40 мм.

Пневматический лом. Для ударного разрушения каменных, бетонных фундаментов сооружений, дорожных покрытий, полускальных пород и разработки мерзлого грунта применяют пневмолом ИП-4604, в котором по сравнению с аналогичным оборудованием резко снижены вибрации и усилие нажатия. Он обладает большой ударной мощностью до 1,18 кВт при энергии удара 90 Н м. Пневмолом (рис. 4.40) состоит из ствола и подвижно размещенного в нем ударника.

Рис. 4.40. Пневматический лом ИП-4604:

1 - ствол; 2 - ударник; 3 - стакан; 4 - воздухораспределительное устройство; 5 - подпружиненный шарик; 6 - рукоятка; 7 - амортизационная пружина; 8 - клин; 9 - толкатель; 10 - глушитель; 11 - колпак

На верхнем торце ствола при помощи стакана закреплено воздухораспределительное устройство. На стакан надета рукоятка с амортизационной пружиной между ними. Пусковое устройство, состоящее из подпружиненного шарика, толкателя и клина, размещено в стакане и рукоятке. На ствол надет глушитель шума. Пневмолом укомплектован сменным рабочим инструментом – ломом и лопаткой, которые закрепляют с помощью колпака.

При нажатии на рукоятку с помощью клина и толкателя шарик открывает доступ сжатому воздуху в воздухораспределительное устройство, направляющее сжатый воздух попеременно в нижнюю и верхнюю полости. Под действием сжатого воздуха ударник наносит удар по рабочему инструменту. Отработанный воздух удаляется

268

через радиальные отверстия в стволе и глушитель. Наличие глушителя позволило значительно уменьшить шум. Часть отработанного воздуха из глушителя направляется вниз на разрушаемый материал для уменьшения запыленности рабочего места. Принятая схема выхлопа позволила, кроме того, ликвидировать обмерзание, возникающее из-за расширения воздуха.

При выполнении работ по ремонту дорог широко применяют специализированные машины для разрушения дорожных покрытий ударом. В качестве рабочего оборудования они имеют мощные пневматические или гидравлические ударные молоты, которые навешивают на экскаваторы или на специальные машины.

Фирма «Фрема» (ФРГ) выпускает машины для разрушения дорожного покрытия толщиной до 25 см. На балке передвижной машины смонтированы один или несколько отбойных пневматических молотков. Высоту балки над уровнем покрытия устанавливают с помощью пневмоцилиндров. Ширина разрушаемой полосы при прокладке траншей под коммуникации 0,8-2,8 м. Производительность зависит от толщины разрушаемого слоя и достигает при разрушении асфальтобетонных покрытий 20 м/ч.

Во Франции разработан гидромолот «Арров-DSOO». Молот пред-назначен для разрушения любых дорожных покрытий, уплотнений щебня и обочин. Установлен он на двухосном автомобильном шасси. Частота ударов до 120 в минуту. Мощность двигателя 45 кВт (61 л.с.), рабочая скорость 12,5 м/мин, транспортная – 35 км/ч. Га-

баритные размеры машины 3,91 (4,16)?2 (4,24)?2,29 м.

Фирма «Браун и Таус» (Англия) выпустила гидроагрегат, состоящий из двух гидромолотков, шестеренного насоса и двигателя. Оборудование смонтировано на двухколесном шасси. Отмечают высокую износостойкость инструмента и низкий уровень шума (до 75 дБ), что является следствием применения капота со звукоизолирующей обкладкой из полиуретана. Размеры установки

2,66?1,14?1,27 м, общая масса 635 кг.

Оборудование ударного действия – ударник с гидропневматическим аккумулятором – может быть навешено на экскаваторы ЭО-2621 или ЭО-3323.

269

Известно предложение по созданию рыхлителей барабанного типа с зубьями. Такие машины предназначаются для разрушения асфальтобетонных покрытий на глубину 152 мм. Два барабана машины с зубьями подвешены к раме двухосного тягача при помощи рычагов и гидроцилиндров. Барабаны взаимно перекрывают полосу разрушения друг друга. За ними размещены отвалы пружинного типа, которые собирают куски материала в виде валика по оси машины. Ленточным погрузчиком, смонтированным в задней части машины, материал грузится в транспортные средства или в отвал.

Большой интерес представляют механизмы, в которых для разрушения покрытий применяют струю воды, вытекающую из сопла под большим давлением. Машина, которая разрушает покрытие вертикальной струей воды, состоит из импульсных насосов высокого давления с инжекторами. Оборудование опирается резиновыми подушками на поверхность покрытия. После разрушения одного участка оборудование поднимают, а машина перемещается на новое место.

Анализ работ, доложенных на симпозиуме по струйной резке в 1974 г., показывает, что специалисты в области струйной резки твердых тел считают использование высокоскоростных жидких струй одним из перспективных направлений интенсификации некоторых работ по содержанию и ремонту автомобильных дорог и аэродромов. Достижения в технике струйной резки позволяют использовать инструменты для резки бетона, нарезки швов, нанесения бороздок шероховатости, заменяя дорогостоящие алмазные инструменты. Струйная резка была с успехом использована при подготовке к подъему подводного крейсера «Курск».

Высокоскоростные струи жидкости можно также использовать для очистки поверхностей покрытий от грязи и удаления продуктов загрязнения.

Каменные материалы и куски бетона, находящиеся на поверхности покрытия, можно дробить специальными машинами-дробилка- ми, рабочим органом которых чаще всего является ротор с дробящими молотками. Такие дробилки могут оказаться эффективными при реконструкции дорог с каменным покрытием.

270

Машины для дробления могут быть прицепными, навесными на стандартные двухосные и одноосные тягачи и на специальном шасси. Независимо от этого их дробящее устройство в основном одинаково. Оборудование такого типа монтируют на прицепе. Оно состоит из рамы, рабочего оборудования – дробящего ротора, двигателя, трансмиссии, ходовой части и механизмов управления. Рама прицепа опирается на ось через две балки, имеющие шарнирное крепление на концах рамы и на оси. Положение рамы относительно поверхности земли и дробимого материала регулируют посредством гидроцилиндров, укрепленных на балках и раме. При подъеме и опускании рамы изменяется положение ротора с дробящими молотками. Ротор имеет вид вала с дисками, на которых шарнирно закреплены молотки. Молотки на смежных дисках смещены относительно друг друга на 45°. Ротор с молотками закрыт кожухом. Материал, подлежащий дроблению, рассыпается в виде валика на дороге. При реконструкции дорог старое покрытие предварительно разрыхляют. Машину над реконструируемым участком покрытия дороги буксируют тягачом на малой скорости. Мелкие частицы раздробленного материала обычно располагаются в нижних его слоях. При необходимости раздробленный материал перемешивают, а остающиеся на поверхности крупные частицы дробят снова на повторном подходе машины. Количество проходов и скорость движения машины зависят от крупности и твердости материала, а также от требуемой крупности щебня.

Расчет машин для разрушения покрытий заключается в определении размеров рабочих элементов, определении тягового усилия, мощности, потребной для привода в действие оборудования, и производительности. Затем рассчитывают основные элементы машины на прочность и на усталость.

Расчет параметров и режима работы оборудования для ударного разрушения асфальтобетонных покрытий. Эффективность применения машин ударного действия для механизации работы по ремонту дорожных покрытий зависит от правильно выбранных параметров рабочего органа и режимов его работы.

При разрушении асфальтобетонных покрытий глубина внедрения инструмента для каждой температуры бывает наибольшей, со-

271

ответствующей оптимальной скорости удара. Наибольшая оптимальная скорость (5,5, м/с) соответствует температуре асфальтобетона 15 С, наименьшая (3,5 м/с) – температуре 45 С, т.е. с увеличением температуры покрытия в 3 раза оптимальная скорость удара уменьшается в 1,55 раза. Зависимость h от v при разных температурах покрытия приведена на рис. 4.41.

Рис. 4.41. Зависимость глубины h внедрения инструмента от скорости v удара: 1 - при t = 15 С; 2 - при t = 25 С; 3 - при t = 35 С; 4 - при t = 45 С

Зависимость между оптимальной скоростью удара (в м/с) и температурой (в °С) асфальтобетонного покрытия для исследованного диапазона удовлетворительно описывается выражением

v ?t 0,32 ,

где - коэффициент, характеризующий асфальтобетон, для сред-

незернистого асфальтобетона 12,5 ;

t - температура асфальтобетонного покрытия в °С.

Для энергии удара, равной 400 Н м, оптимальная ширина лезвия инструмента составляет 2 см, или энергия удара, приходящаяся на 1 см ширины лезвия инструмента, равняется 200 Н м. С увеличением энергии единичного удара 400…1200 Н м удельная энергоемкость уменьшается при относительном увеличении удельной энергии удара на 1 см лезвия инструмента.

Ниже приведена зависимость удельной энергии удара, объема отделяемого материала и удельной энергоемкости (среднестатистические данные):

272

Таким образом, каждой энергии единичного удара соответствует оптимальная энергия удара на 1 см ширины лезвия инструмента, при которой асфальтобетонные покрытия разрушаются с минимальными удельными энергозатратами и с отделением от покрытия наибольших по размерам кусков материала.

Результаты экспериментов по установлению удельной энергоемкости разрушения при энергии удара 400 Н м и температуре покрытия 15 С для трех форм инструмента показали, что наименьшая удельная энергоемкость при наибольшем расстоянии от места нанесения удара до края уступа соответствует воздействию на покрытие инструмента в виде шестигранной пики и составляет 0,72 кВт ч/м3. При разрушении асфальтобетона симметричной пикой и пикой в виде усеченной пирамиды удельная энергоемкость повышается соответственно до 0,76 и 0,85 кВт ч/м3.

Уменьшение удельной энергоемкости при разрушении асфальтобетонных покрытий шестигранной пикой объясняется концентрацией напряжений у боковых граней инструмента и созданием направленного скола.

С увеличением температуры покрытия наблюдается другая картина. При увеличении температуры покрытия до 45 С наименьшая удельная энергоемкость соответствует пирамидальной пике и составляет 0,47 кВт ч/м3. Для шестигранной и симметричной четырехугольной пик удельная энергоемкость равна соответственно 0,57 и 0,70 кВт ч/м3.

Установлено, что для разрушения асфальтобетонных покрытий ударом существует оптимальная форма инструмента, которая с увеличением температуры асфальтобетона изменяется: при разрушении асфальтобетонных покрытий температурой до 35°С целесообразно применять шестигранную пику, при температуре 45°С и выше – пирамидальную пику.

273

Для каждой температуры покрытия существует оптимальный угол заострения инструмента, при котором удельная энергоемкость наименьшая (рис. 4.42).

Рис. 4.42. Зависимость энергоемкости H от угла заострения инструмента:

1 - при t = 15°С; 2 - при t = 25°С; 3 - при t = 35°С

При температуре покрытия 35°С с уменьшением угла заострения от 40 до 20°С удельная энергоемкость уменьшается от 0,80 до 0,61 кВт ч/м3, или в 1,3 раза, т.е. при относительно высоких температурах асфальтобетона (35-45°С) наименьшие удельные затраты энергии бывают при малых углах заострения. Уменьшение температуры покрытия, когда снижается влияние упруговязких свойств асфальтобетона и материал становится более хрупким, приводит к увеличению оптимальных углов заострения инструмента.

При относительно высоких температурах асфальтобетонных покрытий (порядка 35-45°С) целесообразно применять инструмент с углом заострения 20°. При более низких температурах оптимальный угол заострения увеличивается до 30°.

С увеличением энергии единичного удара и применением оптимальной ширины лезвия инструмента удельная энергоемкость уменьшается до наименьшего значения, после чего наблюдается некоторый ее рост. Оптимальная удельная энергоемкость (0,11 кВт ч/м3) получена для энергии удара 4000 Н м (400 кгс м) и ширины лезвия инструмента 105 мм.

274

Потребная работа (в Дж) единичного удара с учетом оптимальной ширины B лезвия инструмента, скорости приложения ударной нагрузки и свойств асфальтобетона

Aопт 9,8 ξB1,6Rсж ,

?t 0,32

где - коэффициент, учитывающий форму инструмента (для сим-

метричной шестигранной пики ξ 0,016 );

Rсж - прочность асфальтобетона на сжатие (бар, 0,1 МПа).

Энергоемкость и объем отделяемого материала во многом зависят от расстояния l , от места нанесения удара до края уступа; уменьшение или увеличение этого расстояния приводит к увеличению удельной энергоемкости (рис. 4.43).

Оптимальное расстояние (в см) рекомендуют определять из выражения

275