1.2.Обзор конструкции катка с вбу
Дорожный каток (рисунок 1) состоит: Самоходное шасси 1 на базе катка ДУ – 47А на котором смонтированы все узлы балластного устройства, к последним относятся рабочая камера и источник разряжения 4, в качестве которого использован вакуумный насос. Насос приводится в действие от силовой установки катка т.е. двигателя 5 [ 2,3] Рабочая камера балластного устройства представляет собой чашу, обращённую открытой частью к уплотняемой поверхности. Камера состоит из корпуса 2, камера соединена с рамой тягами. Контакт камеры с покрытием осуществляется через эластичное уплотнение 3. Камера соединена с вакуумным насосом воздухопроводом 6.
Работа катка с ВБУ состоит в следующем. При движении шасси, камера перемещается по уплотняемому покрытию. При необходимости создать дополнительную нагрузку на вальцы включается вакуумный насос, который откачивает воздух из полости камеры, создавая там разряжение. Регулируя степень разряжения в камере посредством изменения производительности насоса, можно в широком диапазоне и по необходимым законам изменять балластное усилие, так при площади камеры 1 м2 и при разряжении в ней 30 КПА, можно создать дополнительное усилие 30кг.
Принципиальная схема натёка воздуха в вакуумную камеру (рисунок 2)
Использование катка с ВБУ позволяет не только интенсифицировать процесс уплотнения асфальтобетонных
смесей за счет без
ступенчатого регулирования давления
катка в широких пределах, но и путём
вакуумирования асфальтобетона, поднять
на более высокий уровень качество
готового покрытия.
1 4
5
Н
Д 6
7
2
3
Рис. 1.
Принципиальная схема катка с вакуумным балластным устройством.
каток; 2 – корпус вакуумной камеры; 3 - уплотнительные элементы; 4 – вакуумный насос; 5 – двигатель; 6 –воздухопровод; 7 – тяги)
К НАСОСУ
1
2
3
4
5
Рис. 2.
Схема натекания воздуха в вакуумную камеру.
(1 – уплотняемый слой; 2 – биндер; 3 – щебень; 4 – песок;
5 – грунт)
2. Расчет механизма укатки
2.1.Расчет двигателя
Мощность двигателя должна обеспечивать нормальную работу катка в более тяжёлых условиях, на предельном подъёме первых проходах по асфальтобетону.
Мощность двигателя рассчитывается:
N = 0,277 Т V/ﻞ,
где:
Т – сила тяги на ободе ведущих вальцов катка;
V – скорость движения катка;
ﻞ - КПД трансмиссии от двигателя к ведущим вальцам равна 0,65…..0,85
Сила тяги должна быть равна или больше суммы всех сопротивлений, возникающих при движении катка т.е.
Т ≥ ∑W
∑W = W1+W2+W3+W4,
где:
W1 – сопротивление перекатывающего катка с учётом преодолевания уклонов.
W2 – сопротивление сил инерции при трогании с места.
W3- дополнительное сопротивление возникающее на криволинейных у4частках
W4 – сопротивление сил затрачиваемых в гидросистеме ВБУ.
Сопротивление перекатыванию катка по дороге:
W1=G(f+j)
где:
f – коэффициент сопротивления перекатыванию = 0,15 – 0,12;
j – уклон, принимаемый в пределах 0,05 – 0,08.
W1 = 60 (0,08 + 0,12) = 13,8 км.
Сопротивление от сил инерции при трогании с места:
W2 = m × V / tr × Х
где:
m –масса катка;
V –скорость движения катка;
tr – время разгона = 2,0….2,5 часа;
Х –коэффициент учитывающий инерцию вращающихся масс трансмиссии двигателя и вальцов катка равна 1,1 – 1,15.
W2 = 6 × 2,52 / 2,3 × 1,15 = 7,5 км.
Дополнительное сопротивление, возникающее при движении катка по криволинейным участкам
W3 = k' × G'
где:
k' – коэффициент сопротивления = 0,2;
G – сила тяжести катка, приходящаяся на направляющийся валец.
W3 = 0,2×20 = 40 км.
Сопротивление сил затрачиваемых на ВБУ
W4 = ∆p×Qв / η
где:
η – коэффициент полезного действия = 0,6-0,7;
∆p – разряжение в камере 20 Кпа;
Qв – расход воздуха.
W4 = 20×0,065 / 0,65 = 2,0 км.
∑W = 13,8 + 7,5 + 4 + 2,1 = 27,4 = Т
N = (0,277 ×27,4 × 2,55) / 0,6 = 31,6 квт
Выбираем двигатель Д – 37 Е.
2.2. Расчёт шпонки на валу гидромотора
в
k
С
С h
d
Рис. 8.
Призматическую шпонку вала гидромотора, её рабочие грани проверяют на снятие, а сечение С-С на срез.
Условие прочности на снятие:
[ М кр max ] = 0,75 d k L [ 6 см ] кг / см.
где:
0,75 – поправочный коэффициент;
d –диаметр вала;
k –высота шпонки от шпоночного вала;
L –рабочая длинна шпонки;
[ 6 см ] – допустимое напряжение на сжатии.
[ 6 см ] = 1500 кг / см2, для стали
[ М кр max ] = 0,75 × 0,45 × 5 × 1500 = 11390 кг/см.
Условия прочности сечения С-С на срез :
[ М кр max ] = 0,75 × (d+k) × в × L [ jср ]
где :
в –ширина шпонки;
[ jср ] – 1050
[ М кр max ] = 0,75 ×(4,5+0,45) ×1,4 ×5 ×1050 = 272,86 кг/см.
Клиномерная передача
Угол охвата
Yл = 180 – 57 (d2 – d1)/а
где:
d1 – диаметр ведомого шкива;
d2 – диаметр ведущего шкива;
а – межосевое расстояние.
Y1 = 180 – 57 × (240 –120)/ 480 = 165,75˚
Длина ремня:
L = 2а + 0,5 П (d1 +d2) + (d2-d1)² =
2 ×480 + 0,5 × 3,14 (360) + 120²/ 4а =
960 +565,2 = 14400/1920 = 1532,7 =1600
Межосевое расстояние находим:
А = 0,25 [ (Lr – W) + √ (Lr – W)² - 2 У] =
0,25 [(1532,7 – 665,2) +√(1532,7 – 565,2)² -28800] =
0,25 [967,5 + 952,5] = 480 см.
Pо – 9,8 квт
Сγ – 0,93
Ср – 1,2
Сλ – 0,96
Рассчитываем количество ремней:
Z = P×Ср / Ро×Сγ×Сλ = 15,7 ×1,2 / 9,8×0,93×0,96 = 2,9 = 3
Z = 3 принимаем количество решений
Расчёт каната
Максимальное усилие в канате определяется по формуле
Sб = Q / m η
где:
Sб – усилие в канате Н;
Q – усилие на конце каната Н;
m – кратность полиспаста;
η – КПД полиспаста = 0,97.
Sб = 0,25 / 1 × 0,97 = 0,25
Разрыв усилия в канате определяется по формуле:
S раз = К × Sб
Где
К –коэффициент запаса прочности каната при разрыве, принимаем =5
S раз = 5×0,25 = 1,25
Примем канат марки ЛКР 6×19 1 ос ГОСТ 2688 – 80.
Расчёт на прочность вала компрессора
Материал вала – сталь 45, термическая обработка улучшенный диаметр d =40мм..
Определяем запас прочности:
S=Sδ×Sτ/ √Sδ² +Sτ²
Предел выносливости при симметричном цикле изгиба:
δ – 1 = 0,43 δв = 0,43× 780 = 335 Мпа
δв = 780 Мпа
Предел выносливости при симметричном цикле касательных напряжений:
τ – 1 = 0,58 (δ – 1) = 0,58×335 = 193 Мпа
δ – 1 предел выносливости при симметричном цикле изгиба = 335 Мпа
Коэффициент запаса прочности:
Sδ = (δ – 1) / [(Кδ / Еδ) × δv],
где
δ-1 предел выносливости при симметричном цикле изгиба
равен 335 Мпа;
Кδ-эффективный коэффициент концентрации нормальных напряжений равен 1,8;
Еδ масштабный фактор равен 0,87;
δv амплитуда цикла нормальных напряжений равен 9,7.
Коэффициент запаса прочности по кабельным напряжениям:
Sτ = (τ – 1) / [(Кτ/Еτ) ×τv +чτ +τm],
где
τ – 1 предел выносливости по касательным напряжениям равен 193;
Кτ эффективный коэффициент касательных напряжений
равен 1,68;
Еτ –масштабный фактор касательных напряжений раен 0,1;
Τv- амплитуда касательных напряжений равен 10,6;
τm -среднее напряжение касательных напряжений;
Sτ = 193 / [(1,68/0,76)×10,06 + 0,1 + 10,6] = 7,85
S= 16,6 ×7,85 / √ (16,6² +7,85² )= 7,1 > [S] =2,5
Расчётное значение коэффициента запаса прочности получилось больше допустимого значения [ S ] = 2,5.