21.06.2017
Гидроизоляция в комнате, где будет устанавливаться ванна или душ, должна быть качественной, ведь именно здесь возможны постоянные...


21.06.2017
Мрамор появляется в результате соединения известняка и доломита под воздействием перекристаллизации различных осадочных пород в...


21.06.2017
Трактор - это техника, без которой сложно представить выполнение дорожно-строительных, землеройных и других работ. Именно поэтому...


20.06.2017
При монтаже пластиковых окон немаловажным пунктом является оформление ее откосов. Для отделки проемов используется материал, из...


20.06.2017
Первые недели жизни малышу требуется на сон не менее 18 часов в сутки. Поэтому очень важно правильно организовать место для сна....


20.06.2017
Утепление или же преобразование лоджии собственными силами, как и при работе профессионалов, всегда начинается с робот по ее...


Расчеты основных параметров асфальтовых катков

07.06.2016

При конструировании катков основными расчетами являются тяговый расчет, который приведен в первой части данного пособия, и баланс мощности. Как правило, в основе различных методик лежат эмпирические соотношения, которые используют как для катков статического действия, так и для катков вибрационного действия, но с учетом их конструктивных особенностей
При проектировании катков статического действия с гладкими металлическими вальцами к основным параметрам относят силу тяжести катка, а также диаметр и ширину вальцов.
Для двухосных двухвальцовых катков независимо от количества ведущих вальцов силу тяжести катка распределяют по 50 % на ось; для двухосных трехвальцовых на ведущие вальцы приходится не менее 67 % силы тяжести катка.
Для обеспечения устойчивости катков и эффективной укатки смеси их основные размеры должны быть взаимосвязаны. Для тандемных катков имеются следующие рекомендации:
а) если оба вальца являются ведущими, то они имеют одинаковые размеры;
б) если один валец является ведущим, то его диаметр должен быть больше, чем у ведомого вальца.
Для трехосных трехвальцовых катков эти рекомендации также применимы. Диаметр ведущих вальцов двухосных трехвальцовых катков принимают в 1,4-1,6 раз больше диаметра ведомого вальца. Так, для двухосных двухвальцовых и трехосных трехвальцовых катков желательно, чтобы выполнялось соотношение
Расчеты основных параметров асфальтовых катков

Диаметр вальца (см) можно рассчитать по формуле
Расчеты основных параметров асфальтовых катков

где qл - линейное давление, Н/м,
Расчеты основных параметров асфальтовых катков

В свою очередь, линейное давление зависит от силы тяжести катка - это распределенная нагрузка, приходящаяся на единицу ширины вальца, т.е.
Расчеты основных параметров асфальтовых катков

где Gв - сила тяжести катка, приходящаяся на валец, Н,
Вв - ширина вальца, м.
Величина линейного давления должна быть ограничена предельными значениями, зависящими от прочностных характеристик укатываемой смеси, а также от параметров катков. Как отмечалось, в процессе уплотнения происходит постоянный рост прочности и жесткости (модуля упругости) уплотняемого материала. Контактные давления вальца и прочностные характеристики уплотняемой смеси связаны соотношением
Расчеты основных параметров асфальтовых катков

где σmax - максимальное контактное давление на материал, МПа;
σсж - предел прочности материала при сжатии, МПа.
Для проверки расчета диаметра вальца можно использовать соотношение, связывающее параметры уплотнения с характеристиками уплотняемого материала,
Расчеты основных параметров асфальтовых катков

где Еo - модуль упругости уплотняемого материала, Eo = 80 МПа для АБ смеси.
Максимальное контактное давление зависит от свойств уплотняемого материала и стадии уплотнения (таблица 4.5).
Расчеты основных параметров асфальтовых катков

Мощность (кВт) силовой установки катка с жесткими гладкими вальцами
Расчеты основных параметров асфальтовых катков

где W - общее сопротивление передвижению катка, Н;
v - скорость катка, м/с;
ко - коэффициент отбора мощности на привод других агрегатов катка, ко = 0,7...08;
ηход - КПД ходовой трансмиссии катка, ηход = 0,80...0,85 для гидрообъемной трансмиссии.
Общее сопротивление включает три наиболее значимых составляющих: сопротивление перемещению катка, сопротивление инерционных сил и сопротивление преодолению криволинейных участков.
Сопротивление (Н) перемещению катка как тележки определяют из выражения
Расчеты основных параметров асфальтовых катков

где f - коэффициент сопротивления перемещению,
Расчеты основных параметров асфальтовых катков

i - индекс уклона, i = 0,10;
Gк - сила тяжести катка, Н.
Сопротивление (Н) инерции покоя при трогании с места катка
Расчеты основных параметров асфальтовых катков

где g - ускорение свободного падения, м/с2;
χвр - коэффициент учета вращающихся масс (деталей трансмиссии, двигателя, вальцов), χвр = 1,10...1,15;
v - фактическая скорость катка, м/с;
tраз - время разгона до скорости v, tраз= 1,0... 1,3 с.
Сопротивление (Н) преодоления криволинейных участков
Расчеты основных параметров асфальтовых катков

где кс - коэффициент сопротивления при преодолении криволинейных участков, кс = 0,2;
Gн - сила тяжести, приходящаяся на направляющий валец, Н.
При проектировании пневмоколесных катков к их основным параметрам относят силу тяжести катка, размер и количество шин, давление воздуха в шинах, ширину уплотняемой полосы. Кроме того, следует учитывать вид уплотняемого материала и толщину уплотняемого сдоя.
Пневмокатки характеризуют максимальной нагрузкой на колесо и числом колес. Зная эти показатели и общую силу тяжести катка, можно сопоставить различные типы пневмокатков по эффективности их воздействия на АБ смесь.
В зависимости от глубины уплотнения выбирают типоразмер шины, исходя из следующих соображений:
Расчеты основных параметров асфальтовых катков

где В - ширина шины, м;
Н - толщина уплотняемого слоя, м;
Расчеты основных параметров асфальтовых катков

где σ - среднее давление на площади контакта шины, Па;
рш - давление воздуха в шине, Па;
е - коэффициент, зависящий от давления в шине, е = 0,15...0,60.
Точность выбора среднего давления можно проверить, зная технологические характеристики уплотняемого материала:
Расчеты основных параметров асфальтовых катков

где С - прочность сцепления (когезионная прочность) материала, МПа,
Расчеты основных параметров асфальтовых катков

ρ - угол внутреннего трения материала, град,
Расчеты основных параметров асфальтовых катков

Нагрузка на одну шину
Расчеты основных параметров асфальтовых катков

где F - площадь контакта шины (отпечатка) с уплотняемым материалом, м2.
В свою очередь, площадь отпечатка (м2)
Расчеты основных параметров асфальтовых катков

где Вд - ширина беговой дорожки, м;
δ - прогиб шины, δ = 0,15Во;
Dн - наружный диаметр шины, м.
Точность выбора площади отпечатка проверяют, зная деформацию шины под нагрузкой:
Расчеты основных параметров асфальтовых катков

где ψ - коэффициент деформации, ψ = 0,00...0,15 ;
Во - ширина профиля шины, м.
Исходя из требований равномерного уплотнения, расстояние между соседними на одной оси пневмовальцами выбирают по формуле
Расчеты основных параметров асфальтовых катков

где кш - коэффициент расстояния между шинами.
Общее число пневмовальцов зависит от ширины укатываемой полосы:
Расчеты основных параметров асфальтовых катков

где zос - число пневмовальцов на одной оси;
Впол - ширина укатываемой полосы (за один проход), м.
Как правило, количество вальцов на осях должно различаться на единицу, чтобы перекрывать следы вальцов и устранять следы зазора между ними.
Общая сила тяжести катка
Расчеты основных параметров асфальтовых катков

Для того чтобы определить мощность силовой установки катка с пневмовальцами, можно использовать формулу (4.44), принимая во внимание особенности взаимодействия пневмовальцов с уплотняемым материалом. Проверку правильности расчетов проводят с учетом уравнения тягового баланса, приравняв тяговую характеристику катка Тк и общую силу сопротивления передвижению W и сопоставив Тк с силой сцепления вальцов с асфальтобетоном Рсц:
Расчеты основных параметров асфальтовых катков

или
Расчеты основных параметров асфальтовых катков

где φсц - коэффициент сцепления;
Gсц - сцепная сила тяжести, т.е. сила тяжести катка, приходящаяся на ведущий валец, Н;
tраз - время разгона, tраз = 2...3 с.
При проектировании вибрационных катков в балансе мощности силовой установки следует учитывать энергозатраты на привод вибровозбудителя. Мощность (кВт) привода вибровозбудителя гладкого вибровальца
Расчеты основных параметров асфальтовых катков

где кт - коэффициент, учитывающий потери мощности на преодоление сил трения в уплотняемом материале, кт = 1,4...1,5;
Nпол - полезная мощность колебаний, кВт;
Nтв - мощность для преодоления сил трения в подшипниковых опорах вибровозбудителя, кВт;
ηпв - суммарный КПД привода вибратора.
Полезной мощностью в инженерных расчетах считают мощность вертикальных колебаний (кВт), поскольку учитывают только их влияние на уплотняемый материал. Ее определяют по формуле
Расчеты основных параметров асфальтовых катков

где а - вертикальная амплитуда колебаний, м;
ω - круговая частота вынужденных колебаний, с-1;
α - угол сдвига фаз (между амплитудой вынуждающей силы и вертикальной амплитудой вальца), град.
Вынуждающую силу (Н) находят из выражения
Расчеты основных параметров асфальтовых катков

где Мд - момент дебаланса, Нм;
Расчеты основных параметров асфальтовых катков

ωск - частота собственных колебаний. Гц;
ср - жесткость рамы катка;
см - жесткость уплотняемого материала;
mв - масса вибровальца, кг;
mм - масса уплотняемого материала, кг.
Жесткость уплотняемого материала
Расчеты основных параметров асфальтовых катков

где Ем - модуль упругости материала, МПа;
Sк - площадь контактной поверхности вибровальца, м2.
Масса уплотняемого материала (кг)
Расчеты основных параметров асфальтовых катков

где ωв - собственная угловая частота системы материал - вибровалец,
Расчеты основных параметров асфальтовых катков

mк - масса катка, кг;
mвв - масса вибровальца, кг.
Мощность (кВт), затрачиваемую на преодоление сил трения в подшипниковых опорах вибровозбудителя, определяют по формуле
Расчеты основных параметров асфальтовых катков

где μпк - коэффициент трения в подшипниках качения, μпк = 0,005.. .0,007;
dвн - внутренний диаметр подшипника, м.
В инженерных расчетах для предварительной оценки параметров виброкатка используют эмпирическое выражение, связывающее вынуждающую силу с одним из его основных параметров,
Расчеты основных параметров асфальтовых катков

где Gк - сила тяжести колеблющихся частей катка, Н.
Приведенное выражение (4.64) справедливо для вибраторов с круговыми колебаниями, которые в основном используют для уплотнения. Если соблюдается приведенное соотношение, амплитуда колебаний вибровальца составляет 0,3-0,7 мм. Как известно, до амплитуды 0,3-0,4 мм вибровалец работает в режиме вибровоздействия без отрыва от уплотняемого материала, при большей амплитуде наблюдается переход в режим вибротрамбования с отрывом от уплотняемой смеси. Это может привести к снижению тяговой способности и устойчивости катка.
Кроме того, для предварительной оценки параметров виброкатка или их проверки можно воспользоваться формулой, которая характеризует вынуждающую силу дебалансного вала как проекцию центробежной силы на вертикальную ось в каждый момент времени:
Расчеты основных параметров асфальтовых катков

где mд - масса дебаланса, кг;
l - эксцентриситет, м;
ω - угловая скорость вращения вала, об/с.
При проектировании целесообразно обеспечить возможность регулирования частоты колебаний и вынуждающей (возмущающей) силы, что расширяет их технологические возможности. Как правило, для самоходных виброкатков рекомендуют частоты в пределах 20-70 Гц.
Независимо от режима воздействия виброкатка на уплотняемую смесь, на эффективность уплотнения влияет мощность вибрации: с ее увеличением растет плотность материала. Величина мощности вибрации (кВт)
Расчеты основных параметров асфальтовых катков

где Gв - сила тяжести, приходящаяся на ось вибровальца, Н
amax - максимальная вертикальная амплитуда колебаний, м;
f - частота вибраций (g = ω/2п), Гц.
Мощность (кВт), необходимую для уплотнения, приближенно определяют по формуле
Расчеты основных параметров асфальтовых катков

Формулы (4.57)-(4.67) используют для определения параметров виброкатков, снабженных вибровозбудителем круговых колебаний.
Производительность асфальтовых катков определяют в зависимости от поставленной задачи.
Во-первых, можно определить производительность (м2/ч) по площади уплотняемого участка поверхности:
Расчеты основных параметров асфальтовых катков

где апер - ширина перекрытия соседней полосы, апер = 0,2 м;
vр - рабочая скорость катка, vр = (1,5...3,0)*10в3 м/с;
nпр - число проходов.
Во-вторых, в ряде случаев при оценке производительности (м3/ч) учитывают толщину уплотняемого слоя
Расчеты основных параметров асфальтовых катков

где hпок - толщина уплотняемого слоя покрытия, м.