Машины для транспортирования битумных материалов

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.

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.

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.

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

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

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

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

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,

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

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:

Площадь боковой поверхности (м2) при эллиптической форме цистерны

где Lц - длина цистерны, м;
а, b - полуоси эллипса, м.
Площадь днища

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

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

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

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