Расчет основных параметров асфальтоукладчиков

07.06.2016

При проектировании АУ основными расчетами являются тяговый расчет и баланс мощности. Исходными параметрами для расчетов являются ширина и толщина укладываемого слоя АБ смеси, производительность технологического процесса. Расчеты предусматривают определение основных параметров машины и отдельных рабочих органов, выполнение тягового расчета в рабочем и транспортном положениях, расчеты гидравлической системы машины, в том числе привода рабочего хода и рабочих органов, а также гидрооборудования для управления рабочими органами.
Тяговый расчет. При работе АУ возникают следующие сопротивления:
1) перемещению АУ;
2) перемещению призмы волочения смеси;
3) перемещению груженого автосамосвала;
4) сил трения рабочих органов по поверхности смеси;
5) сил инерции АУ и автосамосвала при движении после их остановки.
Привод АУ должен развивать тяговое усилие Т, которое преодолевает общую силу сопротивления
Расчет основных параметров асфальтоукладчиков

Общая сила сопротивления W включает следующие составляющие:
1) сопротивление (Н) перемещению АУ как тележки
Расчет основных параметров асфальтоукладчиков

где Gу, Gсм - силы тяжести АУ и смеси в бункере, Н;
f1 - коэффициент сопротивления перемещению по основанию или нижнему слою асфальтобетона, f1 = 0,03...0,07;
i - наибольший продольный уклон, i = 0,03...0,07;
2) сопротивление (Н) перемещению призмы волочения перед рабочими органами укладчика
Расчет основных параметров асфальтоукладчиков

где μ2 - коэффициент внутреннего трения смеси, μ2 = 0,7...0,8;
Gпр - сила тяжести смеси в призме волочения, Н.
Сила тяжести призмы (кН)
Расчет основных параметров асфальтоукладчиков

где ρн - насыпная плотность укладываемой смеси, ρн = 1,8 т/м3;
В - ширина укладываемого слоя, м;
hпр - высота призмы, м;
3) сопротивление (Н) перемещению груженого автосамосвала
Расчет основных параметров асфальтоукладчиков

где Gc, Gcм - силы тяжести автосамосвала и смеси в самосвале, Н;
4) сопротивление (Н) силам трения рабочих органов по укладываемой смеси
Расчет основных параметров асфальтоукладчиков

где μ1 - коэффициент трения скольжения рабочих органов по смеси, μ1 = 0,5...0,6;
Ср - сила тяжести рабочих органов, Н;
5) сопротивление (Н) сил инерции АУ и автосамосвала при возобновлении движения после вынужденных остановок
Расчет основных параметров асфальтоукладчиков

где vр - рабочая скорость АУ, м/с;
tраз - время разгона до рабочей скорости, tраз = 1... 2 с.
Общее сопротивление
Расчет основных параметров асфальтоукладчиков

Для обеспечения работы АУ без пробуксовки необходимо проверить возможность его передвижения по условиям сцепления, используя уравнение тягового баланса. Должно выполняться условие
Расчет основных параметров асфальтоукладчиков

где φсц - коэффициент сцепления движителя с основанием, φсц = 0,3...0,5.
Производительность АУ можно оценить в двух вариантах:
Расчет основных параметров асфальтоукладчиков

или
Расчет основных параметров асфальтоукладчиков

где кв - коэффициент использования рабочего времени, кв = 0,85...0,90;
ру - плотность уплотненного материала, т/м3;
hсл - толщина укладываемого уплотненного слоя, м.
В расчетах эксплуатационных характеристик механизмов (вместимости бункера, производительности пластинчатого питателя, производительности шнека) следует учитывать необходимость согласованности их работы. Необходимая вместимость (м3) бункера
Расчет основных параметров асфальтоукладчиков

где tп - продолжительность паузы между разгрузками смеси из автосамосвала в бункер, tп = 2,0...2,5 мин;
кн - коэффициент наполнения бункера, кн = 0,6...0,7.
Производительность (т/ч) пластинчатого питателя
Расчет основных параметров асфальтоукладчиков

где bп - ширина питателя, м;
hщ - высота щели между питателем и заслонкой, м;
vп - скорость ленты питателя, м/мин.
Суммарная производительность двух питателей должна составлять 1,5 П1, тогда при выбранной скорости vп высота щели (м) питателя
Расчет основных параметров асфальтоукладчиков

где кп - скоростной коэффициент производительности, кп = 0,8;
i - число питателей, i = 2.
Производительность (т/ч) распределительного шнека
Расчет основных параметров асфальтоукладчиков

где кп - коэффициент снижения производительности из-за проскальзывания и прессования смеси, кп = 0,9;
кз - коэффициент заполнения сечения, кз = 0,7;
Dш - диаметр шнека,
Расчет основных параметров асфальтоукладчиков

tш - шаг шнека, tш=Dш;
nш - частота вращения шнека, nш = 70...80 об/с.
Производительность шнека должна быть не меньше производительности одного питателя:
Расчет основных параметров асфальтоукладчиков

Баланс мощности. При определении мощности силовой установки АУ следует учитывать мощность, идущую на преодоление сопротивлений перемещению, а также мощности приводов отдельных механизмов: пластинчатых питателей, шнеков, трамбующих брусьев, вибрационных плит и вспомогательных механизмов.
Общая мощность двигателя АУ является суммой мощностей, расходуемых на обеспечение необходимых тяговых характеристик, а также мощности, необходимой для привода всех механизмов,
Расчет основных параметров асфальтоукладчиков

где nп, nш, nб, nпл - число питателей, шнеков, трамбующих брусьев и вибрационных плит соответственно.
Транспортную скорость АУ определяют по выбранной мощности двигателя.
Мощность, затрачиваемую на передвижение АУ (кВт), определяют по формуле
Расчет основных параметров асфальтоукладчиков

где ηт - КПД трансмиссии АУ.
Мощность привода питателя расходуется на перемещение и подъем материала, а также на преодоление сил внутреннего трения, возникающих при перемещении смеси питателем в бункере.
При горизонтальном расположении питателя его мощность привода (кВт) находят из выражения
Расчет основных параметров асфальтоукладчиков

где кд - коэффициент динамичности, кд = 1,2...1,3;
Wп - сила сопротивления перемещению смеси и цепей со скребками, Н;
vц - скорость движения цепи питателя, vц = 0,5...0,6 м/с;
ηпп - КПД привода питателя, ηпп = 0,9.
Силу сопротивления (Н) перемещению определяют по формуле
Расчет основных параметров асфальтоукладчиков

где ωст - коэффициент сопротивления транспортированию смеси, ωст = 0,2...0,3;
L - длина транспортера-питателя, м.
Мощность привода (кВт) распределительного шнека
Расчет основных параметров асфальтоукладчиков

где кр - коэффициент, зачитывающий расход смеси, кр = 0,6;
ксм - коэффициент, учитывающий технологические характеристики смеси, ксм = 5;
кз - коэффициент запаса, учитывающий подпор смеси иод действием питателя, к3= 1,5;
Lш — максимальный путь перемещения смеси вдоль шнеков по ширине (для двух шнеков Lш = В), м;
ηпш - кпд привода шнека, ηпш = 0,9 .
Мощность привода трамбующего бруса расходуется на преодоление сил трения бруса о смесь и выглаживающую плиту, а также на преодоление сил сопротивления смеси при ее уплотнении трамбующим брусом.
Сила трения (Н) трамбующего бруса о смесь при его возвратно-поступательном движении
Расчет основных параметров асфальтоукладчиков

где μ1 - коэффициент трения бруса по смеси, μ1 = 0,5...0,6;
Wпр - сила сопротивления перемещению призмы смеси перед брусом, Н (для ее оценки используют формулу (4.3)).
Сила трения бруса (Н) о выглаживающую плиту
Расчет основных параметров асфальтоукладчиков

где fпл - коэффициент трения трамбующего бруса о плиту, fпл = 0,2...0,3;
Sпр - усилие поджимной пружины, Н.
Для упрощения расчета не учитывают давление пружины, т.е.
Расчет основных параметров асфальтоукладчиков

Таким образом, общая сила трения (Н) складывается из сил, выраженных формулами (4.22) и (4.24):
Расчет основных параметров асфальтоукладчиков

Работа (Дж) общей силы трения за один оборот дебалансного вала привода трамбующего бруса
Расчет основных параметров асфальтоукладчиков

где е - эксцентриситет дебалансного вала, е = 0,005...0,007 м.
Работу (Дж) но уплотнению брусом смеси (также за один оборот вращения дебалансного вала) находят из выражения
Расчет основных параметров асфальтоукладчиков

где Руп - вертикальная сила давления бруса на смесь при ее трамбовке, Н,
Расчет основных параметров асфальтоукладчиков

руп - удельное сопротивление смеси воздействию бруса при уплотнении, руп = 10 кПа;
Sбр - площадь контакта трамбующего бруса со смесью, м2;
Расчет основных параметров асфальтоукладчиков

В - длина бруса (ширина уплотняемой полосы), м;
tн - толщина ножа, равная ширине кромки борта бруса (поскольку смесь частично уплотняется скосом бруса), tн = 0,015 м.
Суммарная работа трамбующего бруса складывается из суммы работ по формулам (4.26) и (4.27):
Расчет основных параметров асфальтоукладчиков

С учетом (4.28) мощность (кВт), расходуемая на работу трамбующего бруса,
Расчет основных параметров асфальтоукладчиков

где βнн - коэффициент, учитывающий неравномерность нагрузки из-за сил инерции и силы тяжести бруса, βнн = 1,3... 1,4 ;
nб - частота вращения вала привода, nб = 25...35 об/с; ηпб - КПД привода бруса.
Мощность (кВт): привода вибрационной плиты
Расчет основных параметров асфальтоукладчиков

где куд - размерный коэффициент пропорциональности, куд = 1,2...1,6 кВт/м2;
Sпл - площадь контакта виброплиты с асфальтобетоном, м2;
lпл - длина плиты, м;
bпл - ширина плиты, м.
Мощность привода вспомогательных механизмов (топливного насоса, мешалки, воздуходувки системы обогрева выглаживающей плиты)
Расчет основных параметров асфальтоукладчиков

Для тяжелых и сверхтяжелых АУ целесообразно принять
Расчет основных параметров асфальтоукладчиков

Зная мощности, расходуемые на передвижение АУ и работу всех его механизмов, выбирают дизельный двигатель так, чтобы
Расчет основных параметров асфальтоукладчиков