Машины для транспортирования битумных материалов

07.06.2016

Транспортирование органических вяжущих компонентов АБ смесей производят при помощи автобитумовозов. Автобитумовоз (АБВ) представляет собой транспортное средство на пневмоколесном ходу, предназначенное для транспортирования разогретых вяжущих материалов к месту потребления. Его конструкция обеспечивает забор битумного материала из нагревателей битума и битумохранилищ, поддержание его рабочей температуры при транспортировании без подогрева, подогрев материала до температуры 160-180 °С, возможность транспортирования на большие расстояния, перекачивание из цистерны.
АБВ (рисунок 2.37) состоит из автомобильного тягача 1 и полуприцепа-цистерны, шарнирно связанных между собой через седельно-сцепное шкворневое устройство.
Машины для транспортирования битумных материалов

Цистерна представляет собой теплоизолированную емкость, снабженную воздушными клапанами, контрольно-измерительной аппаратурой, включая указатель уровня 2 и термометр 4, системой отопления, включая горелку 6, и насос для закачки и выдачи битума. Теплоизоляция состоит из матов нетканого стекловолокна, проложенных между стальными стенками цистерны и кожухом для предохранения битумного материала от остывания. Внутри цистерна имеет перегородки-волнорезы для уменьшения гидравлических ударов при резком торможении машины. К волнорезам прикреплены жаровые трубы, проходящие по всей длине цистерны. Сверху цистерна имеет заливной люк 5 с откидной крышкой и сетчатыми фильтрами.
Машины для транспортирования битумных материалов

На рисунке 2.38 представлена типичная схема автобитумовоза с огневой системой обогрева. Битумный насос 19 обеспечивает циркуляцию битума в цистерне 2, способствуя равномерному разогреву битума при помощи жаровых труб. Привод битумного насоса осуществляют от коробки отбора мощности тягача или от автономного двигателя.
В таблице 2.5 представлены технические характеристики некоторых АБВ российского производства на базе грузовых автомобилей КамАЗ и МАЗ. Как видно из таблицы, в основном используют систему тягач - полуприцеп-цистерна. В зависимости от мощности базового тягача вместимость цистерны изменяется в пределах от 10000 до 33000 д. Помимо АБВ, для транспортирования битумных материалов можно использовать автогудронаторы, которые снабжены циркуляционно-распределительной системой, обеспечивающей равномерное распределение битумного материала на обрабатываемую поверхность дорожного полотна.
Машины для транспортирования битумных материалов
Машины для транспортирования битумных материалов

Расчеты автобитумовоза включают определение основных параметров технологического оборудования; тепловой расчет; баланс мощности; расчет гидросистемы управления агрегатами и рабочими органами.
Производительность (л/ч) автобитумовоза определяют по формуле
Машины для транспортирования битумных материалов

Где кв - коэффициент использования машины по времени, кв = 0,85;
Vц - полезный объем цистерны, л;
Т - продолжительность (с) одного цикла (рейса)
Машины для транспортирования битумных материалов

tн - время заполнения цистерны битумом, tн = 600...900 с;
L - расстояние транспортирования битума, м;
vг - скорость движения груженого битумовоза, м/с;
vп - скорость порожнего битумовоза, м/с;
tм - время маневрирования битумовоза на базе и на объекте строительства, tм = 240...360 с;
tп - время на подготовку битумовоза к сливу битума, tп = 300...360 с.
Мощность привода (кВт) битумного насоса
Машины для транспортирования битумных материалов

где Пт - теоретическая (расчетная) подача насоса, м3/с;
pp - расчетное суммарное давление, создаваемое насосом, Па;
ηн - КПД трансмиссии от двигателя до насоса.
Суммарное давление находят по формуле
Машины для транспортирования битумных материалов

где рп - потери давления по длине трубопровода, МПа;
Σрм - местные потери давления на отводах, кранах, вентилях и др., МПа;
ррб - давление при розливе битума, ррб = 0,5...0,6 МПа.
Габариты цистерны устанавливают, исходя из заданного объема. Ширина цистерны не должна превышать поперечных размеров транспортного средства, а ее высоту выбирают минимально возможной.
Для перевозки битумных материалов на достаточно большие расстояния необходимо поддерживать рабочую температуру или подогревать битум в цистерне до этой температуры.
Тепловой расчет автобитумовоза состоит из расчета толщины теплоизоляции цистерны (т.е. толщины стекловолокнистого материала) и расчета ее отопительной системы.
При расчете теплоизоляции цистерны количество теплоты, теряемой битумом при остывании, приравнивают к потере теплоты через наружную поверхность цистерны.
Количество теплоты (кДж), выделяемое битумом за один час,
Машины для транспортирования битумных материалов

где mб - масса битума, кг;
сб - удельная теплоемкость битума, сб = 2,1 кДж (кг*град);
t1 - начальная температура битума, t1 = 180 С;
t2 - температура битума через час транспортирования, t2 = 170...175 °С. Количество теплоты (кДж), теряемое через наружную поверхность цистерны
Машины для транспортирования битумных материалов

где кт - коэффициент теплопередачи, кВт/(м2*град);
Fц - площадь поверхности цистерны, м2;
tб - средняя температура битума в цистерне, град;
tв - температура окружающей среды (воздуха), град.
Площадь поверхности (м2) цистерны состоит из площадей боковой поверхности и двух днищ:
Машины для транспортирования битумных материалов

Площадь боковой поверхности (м2) при эллиптической форме цистерны
Машины для транспортирования битумных материалов

где Lц - длина цистерны, м;
а, b - полуоси эллипса, м.
Площадь днища
Машины для транспортирования битумных материалов

Коэффициент теплопередачи кт, кВт/(м2 град), через трехслойную теплоизоляцию (стальная внутренняя стенка, теплоизоляционный слой и наружный стальной кожух) от битума к воздуху
Машины для транспортирования битумных материалов

где α1 - коэффициент теплоотдачи от битума к внутренней стенке цистерны, α1 = 0,097 кВт/(м2*град);
α2 - коэффициент теплоотдачи от стального кожуха к воздуху, кВт/(м2*град);
δ1 - толщина стальной стенки цистерны, δ1 = 0,004 м;
δ2 - толщина теплоизоляционного слоя стекловолокнистого материала, м;
δ3 - толщина стенки наружного стального кожуха, δ3 = 0,001...0,002м;
λ1 - коэффициент теплопроводности стали, λ1 = 4,6...5,8*10в-2 кВт/(м*град);
λ2 - коэффициент теплопроводности стекловолокнистого материала, λ2 = 4,4*10в-5 кВт (м*град).
Коэффициент теплоотдачи α2 определяют по формуле
Машины для транспортирования битумных материалов

где vц - скорость движения машины, vц = 4...5 м/с;
Dц - средний диаметр цистерны, м.
Толщина теплоизоляционного стекловолокнистого материала
Машины для транспортирования битумных материалов

При расчете отопительной системы автобитумовоза используют методику, которая будет рассмотрена далее при расчете автогудронатора.